Определение понятия «жизнь» все еще остается для научного мира нерешенной задачей. И хотя может показаться на первый взгляд, что определить, что живое, а что неживое, – просто, природа в последние годы демонстрирует ученым многочисленные примеры, которые рушат границы органического мира.
Фото: Steven Hunt/Getty ImagesДо настоящего времени общепринятыми классическими биологическими характеристиками для квалификации существа как «живого» в основном были рост и развитие, реакция на окружающие раздражители, размножение без помощи извне и потребление энергии. Однако, несмотря на то, что эти характеристики, казалось бы, отлично определяют жизнь, с которой мы знакомы, они также распространяются на большое количество физических явлений или предметов, обычно именуемых «безжизненными». Один из самых наглядных примеров - минеральные кристаллы, которые растут, размножаются, потребляют энергию и реагируют на изменения окружающей среды. Несмотря на это, современная наука все еще не признает того, что горный хрусталь наделен жизнью.
С другой стороны, все признают, что в силу каких-то причин стерильное, не способное к репродукции животное в любом случае является живым. И технически также признано, что огонь нуждается в топливе как энергии, и что он легко может распространяться и размножаться. «Любой самопроизвольный химический процесс должен потреблять свободную энергию, независимо от того, живой он или нет», – утверждает Стивен Беннер, астробиолог из Флоридского университета, который также теоретизирует на тему о живом.
Для науки попытки понять, что такое жизнь, не являются только лишь философским вопросом, так как поиски ее на других планетах (или в других отдаленных от Земли местах) тесно связаны с этим понятием. Непонимание этого момента может привести к ошибкам, таким как те, что были допущены при «Эксперименте по внесению меченых веществ» (Labeled Release experiment) миссии Викинг в 1976 г., в ходе которого в марсианскую почву был введен раствор радиоактивно помеченных питательных веществ, чтобы проверить, не произойдет ли высвобождение газов в результате разложения. И в самом деле, во время опыта было подтверждено выделение углекислого газа и был сделан радостный вывод, что на Марсе обитают микроорганизмы. Но сегодня мнения большинства ученых сходятся в том, что марсианская почва обладает инертной химией, способной усваивать питательные вещества, и что данный эксперимент не является подходящим способом для обнаружения жизни в других местах.
Жизнь – это кислота
Но, очевидно, существует эффективный способ идентификации жизни, свободный от запутанных формул и графиков; один общий фактор, который, казалось бы, объединяет все существа, обладающие этой таинственной энергией, называемой «жизнью», - ДНК. Многие считают, что нашли в этой удивительной и сложной молекуле ответ на вопрос, над которым ломали голову миллионы. По мнению Бентона Кларка, астробиолога из Университета штата Колорадо и корпорации Lockheed Martin [авиастроение и авиакосмическая техника], фактически у живых существ существуют 102 наблюдаемых характеристики, но если мы соединим все их в одно определение, то все же не сможем получить что-либо приемлемое. Но, как утверждает Кларк, жизнь можно определить, если мы возьмем за основу всего лишь три характеристики: самовоспроизведение, использование энергии и обладание набором инструкций. Этот набор инструкций известен как ДНК или дезоксирибонуклеиновая кислота. Она находится в подавляющем большинстве наших клеток и представляет собой список инструкций, которые клетка должна выполнять.
К сожалению, хвататься за ДНК как за обязательное условие для жизни – еще одна ошибка, которую многие ученые не желают совершать. Как мы знаем, существуют вирусы, которые в качестве кода обладают лишь РНК (рибонуклеиновая кислота). Хотя многие исследователи рассматривают вирусы как пограничье между живым и неживым, что явно вычеркивает и помещает в разряд инертных более простые формы, такие как вироиды и органические молекулы, эти настоящие машины для самовоспроизведения обладают подходящими характеристиками, чтобы назвать их живыми. Несмотря на то, что существует аргумент, позволяющий усомниться в жизнеспособности вирусов, и заключающийся в том, что они не способны размножаться без наличия клеток-хозяев, можно привести такой же аргумент и в отношении животных, которые зависят от других живых существ в получении энергии для воспроизведения.
Кроме того, вирусы могут существовать десятки тысяч лет с прекратившимся метаболизмом, до тех пор, пока не встретится подходящий «хозяин», в то время как многоклеточные животные без пищи умирают по истечении короткого срока времени. Кто или что, в таком случае, является живым? Вирус (который способен размножаться, становясь причиной тысяч смертей) явно представляется таковым.
Мы могли бы расширить наше определение того, что является живым, утверждая, что оно непременно содержит какую-либо нуклеиновую кислоту: либо ДНК, либо РНК. Это определение включало бы вирусы и вироиды, но наш кругозор не смог бы раздвинуться ни на шаг больше. Мы взяли в наш Ноев ковчег достаточно форм жизни, чтобы верить, что существует что-то еще, что может называться живым. Но уверены ли мы в том, что нашли определение жизни? Конечно же, нет.
Ограничиться ДНК - означает признать единственную форму жизни во Вселенной: форму жизни, связанную с углеродом. Вполне возможным является то, чтобы какая-то форма жизни была основана на органических молекулах, при этом не обладая кодом ДНК, или на других, неорганических молекулах (не содержащих углерод). «Проблема, которая возникает при поиске форм жизни, поддерживающих инструкции, - говорит Кларк, - состоит в том, что критерии могут быть слишком специфическими. Единственные инструкции, которые мы знаем, - это ДНК и РНК. Во Вселенной могут быть и другие возможные генетические системы, не похожие на земную систему». Следует все же признать, что жизнь, которую стремятся обнаружить во Вселенной, возможно, всегда будет связана с углеродом из-за наличия у него свойства соединяться с другими молекулами углерода, образуя гигантские и сложные молекулы. Однако остается возможность существования жизни, основанной на другой молекуле. Фактически многие ученые выдвинули теорию жизни, основанной на кремнии, химическом элементе, соседнем к углероду в периодической таблице. Если бы эта возможность действительно существовала, несмотря на то, что ее не нашли ни на одной из триллионов планет Вселенной, от гипотезы, предлагающей нуклеиновые кислоты как обязательные условия для жизни, можно было бы отказаться.
И все-таки... живое или нет?
Еще больше подливают масла в огонь в полемике вокруг того, что является живым, а что - нет, определенные естественные реакции, которые, как представляется взгляду человека, имеют все признаки жизни, такие как усваивание питательных веществ марсианской почвой или чудо-мембраны Маселко-Стрижака. Последние, получившиеся вследствие простого химического опыта, демонстрируют, что в природе могут существовать стихийные реакции, очень сходные с теми, что происходят в органических клетках, но без участия углерода. Мембраны Маселко-Стрижака, открытые в 2004 г. двумя учеными – Ежи Маселко из Университета штата Аляска (США) и Петром Стрижаком из киевского Института физической химии им. Л. Писаржевского Национальной академии наук Украины, - продукт сочетания хлорида кальция, карбоната натрия, хлорида меди, йодида натрия и перекиси водорода. Эти соединения, вступая в реакцию, вызывают рост мембран в виде гриба, которые с небольшим количеством крахмала приводят к реакции обмена между внешними соединениями и полой внутренней частью мембраны. Настоящие неживые клетки! Поразительны эти мембраны тем, что в них остаются непонятными не только функции передачи, но и то, что они делятся и растут.
Этот тип молекулярных реакций делает границу между живым и безжизненным очень размытой. В природе происходит огромное количество молекулярных реакций, и наше физическое тело, как представляется, не есть исключение, оно отличается лишь сложностью. Клеточные реакции ограничены лишь тем, что подчиняются химическим и физическим законам, а эти законы применяются с той же точностью в воспроизведении органических и неорганических молекул и даже в отдельных атомах с электронами, вращающимися вокруг их ядер. В этом случае мы можем поставить под угрозу гипотезу, согласно которой, либо вся Вселенная (включая то, что мы называем жизнью) связана с рядом основ, в которых жизнью не может именоваться ничто, либо, наоборот, каждый атом мироздания изобилует жизнью. Относительно этого вопроса Бентон Кларк также указывает на то, что для существования жизни не обязательно, чтобы имели место размножение и использование энергии. Он делит жизнь на две категории: «организмы» и «формы жизни». «Форма жизни - более широкая категория, которая включает организмы и делает возможным размножение». «То, что я предлагаю, состоит в том, что отдельные физические объекты должны быть названы «организмами», но иногда, чтобы достичь размножения, необходима группа организмов, «форма жизни», - объясняет Кларк. В таком случае этими «организмами» могли бы быть и кристаллы, выросшие за какое-то время, а скала или стена могли бы быть такими же живыми, как мы сами.
Существует конечная теория, которая для некоторых является окончательным определением жизни. Она основана на втором законе термодинамики, и гласит, что Вселенная постоянно увеличивает свою энтропию, то есть неупорядоченность. Согласно ей, живые системы - это «определенные районы, где происходит непрерывный рост порядка без внешнего вмешательства». Быть может, на данный момент это самое надежное определение того, что такое жизнь. Или, возможно, нам следует коренным образом изменить наше представление о Вселенной.
