Современное понимание сущности живого

На основании вышесказанного, возможно такое определение жизни: «Живое - дискретные, молекулярные, термодинамические открытые системы или комплексы систем, которые способны к саморегулируемому синтезу сложных веществ и структур к автокатализу и размножению», упрощая можно сказать, что жизнь есть форма существования биополимерных тел (систем), способных к саморепликации в условиях постоянного обмена веществом и энергией с окружающей средой.

Саморегулируемый синтез и автокатализ обеспечивает устойчивость систем, то есть возможность антиэнтропийных процессов в них. Структуры живых систем подтверждены изменениям. Оптимальная, то есть наиболее устойчивая при данных условиях, организация структур живых систем формируется в результате естественного отбора. Системы способны к передаче накопленной информации об организованности системы благодаря матричному синтезу нуклеиновых кислот.

Однако свойство саморепликации не единственное, что отличает на молекулярном уровне биоорганический мир от неживой природы. Биополимеры обладают еще одним удивительным свойством. В 1948 году Луи Пастер открыл зеркальную изомерию органических молекул. Оказалось, что молекулы, в которых атом углерода связан своими четырьмя валентностями с четырьмя различными соседями, могут существовать в двух структурных формах, схожих и вместе с тем отличных друг от друга, как правая и левая ладони (правая ладонь идентична левой, если отразить обе в зеркале). В мире молекул есть точные аналоги правой и левой рук - так называемые молекулы - зеркальные антиподы. Их называют оптическими изомерами, поскольку они отличаются друг от друга тем, что вращают плоскость поляризации проходящего через них света в противоположные стороны.

Эта особенность молекул существовать в двух зеркально-антиподных формах известна в науке под названием хиральности (от греческого - рука). К числу органических веществ, обладающих ею, принадлежат и молекулярные «кирпичики» живого - аминокислоты и сахара. Так, оказывается, живой природе присуща практическая абсолютная хиральная чистота: белки содержат только «левые» аминокислоты, а нуклеиновые кислоты - только «правые» сахара.

Хиральная чистота живой природы означает, что на определенном этапе эволюции произошло нарушение, точнее, полное разрушение зеркальной симметрии предбиологической среды. То, что исходная среда обладала зеркальной симметрией (то есть содержала равное количество правых и левых изомеров), подтверждают эксперименты, моделирующие синтез органических соединений в условиях, соответствующих первобытной Земле. В этих экспериментах синтезируется равное количество и левых и правых изомеров. Химики называют такие смеси рацемическими. Известно, что хирально чистые соединения, предоставленные сами себе, рано или поздно превращаются в рацемическую смесь. В неживой природе процесс самопроизвольного превращения левых молекул в правые и наоборот протекает с некоторой постоянной скоростью. И по относительному содержанию правых аминокислот в ископаемых органических останках можно весьма точно датировать время их образования. Этот метод датировки в последнее время успешно используется для решения задач палеонтологии. Неживой природе присуща тенденция к установлению зеркальной симметрии, равновесию между левыми и правыми. Именно поэтому возникновение хиральной чистоты биосферы представляется одной из самых больших загадок в проблеме происхождения жизни.

В последнее время в литературе, в основном в научно-популярных изданиях, появилось большое количество «новых концепций» происхождения жизни. Для них характерно неоправданное внимание к какой-либо одной особенности живых систем (например, к жидкокристаллическому характеру клеточных мембран, роли ферментативного катализа в процессах жизнедеятельности и т.д.). Возникновение других свойств живых систем не рассматривается, ибо считается, что эти свойства вторичны и производны. Теоретическая несостоятельность таких новых концепций демонстрируется их практической бесплодностью в формулировании программы исследований по проблеме происхождения жизни. Альтернативные гипотезы не дают абсолютно полной и подробной картины процесса, но представляют собой набор взаимно непротиворечивых постулатов, имеющих как бы характер запретов. Отрицание любого из положений теории Опарина приводит либо к абсурду, либо к абстрактным рассуждениям, уводящим от решения проблемы.

Несмотря на сказанное выше, проблема возникновения жизни остается нерешенной. Анализ истории науки как поиска решения «вечной загадки» показывает, что этот поиск не был и не может быть результативным ни на уровне абстрактного философствования, ни на уровне естественнонаучного эксперимента. Опираясь на опыт естествоиспытателей прошлого, пытавшихся внести вклад в решение проблемы происхождения и совмещавших оба эти уровня, можно с уверенностью сказать, что чем глубже наука приникает в сферу живого, тем явственнее сознание того, что сущность явлений жизни невозможно понять без решения вопроса о происхождении.

Пастер не мог даже представить, что жизнь обладающая диссимметрией, может возникнуть из неживого вещества, не обладающего этим свойством. "…Пастер правильно увидел резкое нарушение закона кристаллической симметрии. Это сказалось в том, что правые и левые формы оказываются в живом веществе телами резко различной устойчивости, химически явно не идентичными, чего никогда не наблюдается для них в косных естественных телах. Очевидно, наблюдаться и не может[6]".

Исходя из выявленного им принципа, Пастер отрицал абиогенез, в ходе которого образуются только рацемические соединения, и искал факторы, которые могли бы вызвать абиогенный, но диссеммитричный синтез органических соединений. Он пытался создать для этого в экспериментальных условиях отличное от обычного физическое пространство. Эволюция асимметрии в ходе усложнения систем должна была начаться на самом низшем уровне существования материи, а на биологическом достичь такого уровня, что стала специфически отличать живое от неживого.

[1] Уолд Дж. Происхождение жизни.// Сб. Физика и химия жизни. М., 1959, С,9-31

[2] Энгельс Диалектика природы 1948, с. 242

[3] Бернал Возникновение жизни.С.46

[4] Геккель Чудеса жизни. 1908, С. 33

[5] Эйген М., Шустер П. Гиперциклы: принципы самоорганизации микромолекул. Пер. М. 1982.

[6] Вернадский В.И. Проблемы биогеографии…..т.16, М., 1980, с.64.