Визначення поняття «життя» усе ще залишається для наукового світу невирішеним завданням. І хоча може здатися на перший погляд, що визначити, що є живим, а що неживим, - просто, природа останніми роками демонструє вченим численні приклади, які руйнують межі органічного світу.
Фото: Steven Hunt/Getty ImagesДо теперішнього часу загальноприйнятими класичними біологічними характеристиками для кваліфікації істоти як «живої» переважно були зростання і розвиток, реакція на навколишні подразники, розмноження без допомоги ззовні і споживання енергії. Проте, незважаючи на те, що ці характеристики, здавалося б, відмінно визначають життя, з яким ми знайомі, вони також поширюютсья на велику кількість фізичних явищ або предметів, які зазвичай іменуються «неживими». Один із найнаочніших прикладів - мінеральні кристали, які ростуть, розмножуються, споживають енергію і реагують на зміни навколишнього середовища. Незважаючи на це, сучасна наука все ще не визнає того, що гірський кришталь наділений життям.
З іншого боку, всі визнають, що через якісь причини стерильна, нездатна до розмноження тварина у будь-якому разі є живою. І технічно також визнано, що вогонь потребує палива як енергії, і що він легко може поширюватися і розмножуватися. «Будь-який мимовільний хімічний процес повинен споживати вільну енергію, незалежно від того, живий він чи ні», - стверджує Стівен Беннер, астробіолог із Флоридського університету, який також теоретизує на тему про живе.
Для науки спроби зрозуміти, що таке життя, не є тільки філософським питанням, оскільки пошуки його на інших планетах (або в інших віддалених від Землі місцях) тісно пов'язані з цим поняттям. Нерозуміння цього моменту може призвести до помилок, таких як ті, що були допущені при «Експерименті зі внесення мічених речовин» (Labeled Release experiment) місії Вікінг у 1976 р., під час якого у марсіанський ґрунт було введено розчин радіоактивно помічених речовин, щоб перевірити, чи не відбудеться вивільнення газів унаслідок розкладання. І справді, під час досліду було підтверджено виділення вуглекислого газу і був зроблений радісний висновок, що на Марсі живуть мікроорганізми. Але сьогодні думки більшості вчених сходяться у тому, що марсіанський ґрунт володіє інертною хімією, здатною засвоювати поживні речовини, і що даний експеримент не є способом, придатним для виявлення життя в інших місцях.
Життя - це кислота
Але, вочевидь, існує ефективний спосіб ідентифікації життя, вільний від заплутаних формул і графіків; один загальний чинник, який, здавалося б, об'єднує всіх істот, які володіють цією таємничою енергією, що називається «життям», - ДНК. Багато хто вважає, що знайшов у цій дивовижній і складній молекулі відповідь на питання, над яким сушили голову мільйони. На думку Бентона Кларка, астробіолога з Університету штату Колорадо і корпорації Lockheed Martin [авіабудування і авіакосмічна техніка], фактично у живих істот існують 102 спостережуваних характеристики, але якщо ми з'єднаємо всі їх в одне визначення, то все ж таки не зможемо отримати чогось прийнятного. Але, як стверджує Кларк, життя можна визначити, якщо ми візьмемо за основу усього лише три характеристики: самовідтворення, використання енергії і володіння набором інструкцій. Цей набір інструкцій відомий як ДНК або дезоксирибонуклеїнова кислота. Вона знаходиться у переважній більшості наших клітин і є списком інструкцій, які клітина повинна виконувати.
На жаль, хапатися за ДНК як за обов'язкову умову для життя - ще одна помилка, якої багато вчених не бажають припускатися. Як ми знаємо, існують віруси, які у якості коду володіють лише РНК (рибонуклеїнова кислота). Хоча багато дослідників вважають віруси за межу між живим і неживим, що явно викреслює і поміщає у розряд інертних простіші форми, такі як віроїди й органічні молекули, ці справжні машини для самовідтворення мають відповідні характеристики, щоб назвати їх живими. Незважаючи на те, що існує аргумент, який дозволяє взяти під сумнів життєздатність вірусів, і який полягає у тому, що вони не здатні розмножуватися без наявності клітин-господарів, можна привести такий самий аргумент і відносно тварин, які залежать від інших живих істот в отриманні енергії для відтворення.
Крім того, віруси можуть існувати десятки тисяч років з припиненим метаболізмом доти, доки не зустрінеться відповідний «господар», тоді як багатоклітинні тварини без їжі вмирають за короткий термін часу. Хто або що, у такому разі, є живим? Вірус (який здатний розмножуватися, стаючи причиною тисяч смертей) явно видається таким.
Ми могли б розширити наше визначення того, що є живим, стверджуючи, що воно неодмінно містить яку-небудь нуклеїнову кислоту: чи ДНК, чи РНК. Це визначення включало б віруси і віроїди, але наш кругозір не зміг би розширитися ані на крок більше. Ми взяли у наш Ноїв ковчег достатньо форм життя, аби вірити, що існує щось іще, що може називатися живим. Але чи впевнені ми у тому, що знайшли визначення життя? Звичайно ж, ні.
Обмежитися ДНК - означає визнати єдину форму життя у Всесвіті: форму життя, пов'язану із вуглецем. Цілком можливим є те, щоб якась форма життя базувалася на органічних молекулах, при цьому не маючи коду ДНК, або на інших, неорганічних молекулах (що не містять вуглецю). «Проблема, яка виникає при пошуку форм життя, що підтримують інструкції, - каже Кларк, - полягає у тому, що критерії можуть бути дуже специфічними. Єдині інструкції, які ми знаємо, - це ДНК і РНК. У Всесвіті можуть бути й інші можливі генетичні системи, не схожі на земну систему». Слід все ж таки визнати, що життя, яке прагнуть виявити у Всесвіті, можливо, завжди буде пов'язане із вуглецем через наявність у нього властивості з'єднуватися з іншими молекулами вуглецю, утворюючи гігантські складні молекули. Проте залишається можливість існування життя, що базується на іншій молекулі. Фактично багато вчених висунули теорію життя, що базується на кремнії, хімічному елементі, сусідньому до вуглецю у періодичній таблиці. Якби ця можливість дійсно існувала, незважаючи на те, що її не знайшли на жодній із трильйонів планет Всесвіту, від гіпотези, яка пропонує нуклеїнові кислоти як обов'язкову умову для життя, можна було б відмовитися.
І все-таки... живе чи ні?
Ще більше підливають масла у вогонь у полеміці навколо того, що є живим, а що - ні, певні природні реакції, які, як видається поглядові людини, мають усі ознаки життя, такі як засвоєння поживних речовин марсіанським ґрунтом або диво-мембрани Маселко-Стрижака. Останні, отримані внаслідок простого хімічного досліду, демонструють, що у природі можуть існувати стихійні реакції без участі вуглецю, дуже схожі з тими, які відбуваються в органічних клітинах. Мембрани Маселко-Стрижака, відкриті у 2004 р. двома вченими, - Єжи Маселком з Університету штату Аляска (США) і Петром Стрижаком із київського Інституту фізичної хімії ім. Л. Писаржевського Національної академії наук України, - продукт сполучення хлориду кальцію, карбонату натрію, хлориду міді, йодиду натрію і перекису водню. Ці з'єднання, вступаючи у реакцію, викликають ріст мембран у вигляді гриба, які з невеликою кількістю крохмалю приводять до реакції обміну між зовнішніми сполуками і порожнистою внутрішньою частиною мембрани. Справжні неживі клітини! Ці мембрани вражають тим, що в них залишаються незрозумілими не лише функції передачі, але й те, що вони діляться та ростуть.
Цей тип молекулярних реакцій робить межу між живим і неживим дуже розмитою. У природі відбувається величезна кількість молекулярних реакцій, і наше фізичне тіло, як видаэться, не є винятком, воно відрізняється лише своєю складністю. Клітинні реакції обмежені лише тим, що підкоряються хімічним і фізичним законам, а ці закони застосовуються з тією ж точністю у відтворенні органічних і неорганічних молекул і навіть в окремих атомах з електронами, що обертаються навколо їхніх ядер. У цьому випадку ми можемо поставити під загрозу гіпотезу, за якою або весь Усесвіт (включаючи те, що ми називаємо життям) пов'язаний із низкою основ, у яких життям не може називатися ніщо, або, навпаки, кожен атом Всесвіту переповнений життям. Щодо цього питання Бентон Кларк також указує на те, що для існування життя не обов'язково, щоб мали місце розмноження і використання енергії. Він ділить життя на дві категорії: «організми» і «форми життя». «Форма життя - ширша категорія, яка включає організми і робить можливим розмноження». «Те, що я пропоную, полягає у тому, що окремі фізичні об'єкти треба називати «організмами», але іноді, щоб досягти розмноження, необхідна група організмів, «форма життя», - пояснює Кларк. У такому разі цими «організмами» могли би бути і кристали, що виросли за деякий час, а скеля чи стіна могли би бути такими самими живими, як і ми самі.
Існує кінцева теорія, яка для деяких є остаточним визначенням життя. Вона базується на другому законі термодинаміки, і припускає, що Всесвіт постійно збільшує свою ентропію, тобто невпорядкованість. Згідно неї, живі системи - це «певні райони, де відбувається безперервне зростання порядку без зовнішнього втручання». Мабуть, на даний момент це найнадійніше визначення того, що таке життя. Або, можливо, нам слід докорінно змінити наше уявлення про Всесвіт.
