Понятие жизни и проблема происхождения жизни

Феномен жизни всегда привлекал внимание ученых. Знаменитый вопрос «Что такое жизнь?», возможно, до сих пор не получил ясного ответа. В названии своей знаменитой книги Ч. Дарвин использовал выражение «борьба за жизнь»: «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятных рас в борьбе за жизнь». В названии же третьей главы этой книги им используется выражение «борьба за существование». Используя понятие существования, заимствованное им у политэконома Т. Мальтуса, Дарвин имел в виду не только борьбу за жизнь, но и другие факторы соревнования животных, ограничивающие быстрый рост их популяций. Выражению «борьба за существование» он придавал метафорический смысл. Это означает, что существование не является биологическим признаком существ. Впрочем, многие авторы полагают, что существование — это вполне конкретный признак. Отметим со всей определенностью, что такое понимание является ошибочным.

Существование не является признаком

Существовать — это означает, что некоторый объект обладает признаком, величина которого измеряется. Но, что важно, этим признаком не является существование. Нет ни одной науки, и биология здесь не исключение, в которой бы измерялся признак существования.

Обратимся теперь к характеристике феномена жизни. Так как она не является объектом, то ей остается претендовать на статус элементарного либо системного признака. К признакам живого существа относятся обмен веществ энергией и информацией; гомеостаз, т. е. сохранение состояния динамического равновесия; самовоспроизведение себе подобных, самообновление, саморазвитие, пространственное движение, наследование свойств предков; индивидуальность и способность к образованию биогеоценозов и экосистем; раздражимость, реакция на среду и приспособление к ней; реализация инстинктивных и приобретенных форм поведения; смертность. Мы перечислили полтора десятка признаков, каждый из которых так или иначе может быть измерен. Но вряд ли следует включать в этот список жизнь. Дело в том, что в различных книгах признаки живого существа фигурирует в качестве признаков самой жизни. По сути, признается, что жизнь не является элементарным признаком. Признак всегда обладает той или иной величиной. Если бы жизнь была элементарным признаком, то указанная величина давно была бы найдена. Но пока этого не случилось.

Таким образом, жизнь не является элементарным признаком. Но не исключено, что она является более сложным признаком, например системным. Пикантность ситуации состоит в том, что все попытки обнаружить среди системных признаков жизнь также не привели к успеху.

Актуальный вывод Жизнь не является ни системным признаком, ни элементарным. Термин «жизнь» разумно использовать не иначе, как обозначение целого ряда специфических признаков тех организмов, которые входят в компетенцию биологии.

Обратимся теперь к теме, которую обычно характеризуют как происхождение жизни. И это выражение с научной точки зрения сомнительно. Строго говоря, речь идет о происхождении биологических объектов, тех самых, с которыми имеет дело биология в качестве отрасли знания. Достаточно хорошо известно, что эти объекты появились на Земле около 4 млрд лет назад. Ученые ищут ответ, например, на такие вопросы: «Как и почему появились биологические объекты?», «Имеет ли их специфика какой-то вполне определенный источник?».

Следует отметить, что до появления молекулярной генетики вопрос о происхождении биологических объектов казался в высшей степени загадочным. Механизм беспримерного скачка от физических и химических процессов к биологическим явлениям считался насыщенным многочисленными таинственными обстоятельствами. Открытия молекулярных генетиков и биохимиков в корне изменили ситуацию. Теперь теории о происхождении биоявлений стали строиться от имени наук. Абсолютному большинству ученых, занимающихся проблемой происхождения биологических объектов, кажется, что от главной биологической молекулы ДНК до молекул сугубо физического и химического содержания всего несколько шагов. Впрочем, сделать их никак не удается.

Следует отметить, что энтузиасты теорий происхождения жизни, как правило, придерживаются линии редукционизма. Они уверены, что биологические объекты являются закономерным результатом, который исчерпывающим образом можно объяснить, оставаясь в пределах физики и химии. Редукционисты полагают, что молекулы ДНК синтезируются при определенных условиях. Именно их необходимо определить. Если это удастся сделать, то происхождение жизни будет в основном постигнуто. Все остальное дело техники научных доказательств. Отметим некоторые достижения ученых, стремящихся объяснить феномен возникновения биологических объектов.

А. И. Опарин в 1920—1930;х гг. показал, что при определенных условиях, включающих специфические катализаторы, самопроизвольно образуются коацерватные капли, представляющие собой группы полимерных соединений, обладающих некоторыми свойствами, характерными для протоплазмы клеток^[1].

С. Л. Миллер и X. К. У рей показали в 1953 г. экспериментально, что, пропуская электрический разряд через водород-аммиак-метановую смесь, можно получить органические вещества, в том числе аминокислоты, сахара и жирные кислоты¹.

В 1979 г. М. Эйген развил теорию гиперциклов, обеспечивающих самоорганизацию предбиологических систем^[2][3].

В 1986 г. У. Гилберт развил идею РНК-мира. Имеется в виду, что возникновение первых биологических объектов было связано не с ДНК, а с РНК^[4].

В начале 1990;х гг. С. Кауфманом и Г. Мороуитцом был развит подход, во многом противоположный концепции РНК-мира^[5]. На этот раз акцепт делается не на нуклеиновых кислотах, а на феномене клетки. Имеется в виду, что возникновение биологических объектов происходит при переходе от доклеточных образований к клеткам. Поэтому следует проводить четкое различение между теми и другими. Что же касается самих клеток, то они образуются в результате проявления в мире химического синергетических эффектов, которые приводят к образованию системных объектов.

В 1990;х гг. достаточно интересная теория была также развита Г. Вэхтерсхойзером, ставшая известной как концепция железа-серы-мира^[6]. Имеется в виду, что даже простейшим генетическим механизмам предшествуют некоторые формы метаболизма. Метаболизм здесь означает цикл химических реакций, которые производят энергию в форме, которая может использоваться другими процессами. Идея состоит в том, что, как только установился примитивный метаболический цикл, он начал производить более сложные составы.

Заслуживает внимания также информационно-физическая концепция возникновения жизни, развиваемая Д. С. Чернавским^[7]. Он подчеркивает, что в первичных условиях нуклеотид не «кодировал», а катализировал синтез белка. Если бы было иначе, то вероятность возникновения жизни была бы ничтожно малой. Как видим, Чернавский предпринимает попытку объединить достоинства представлений о гиперциклах, реализующихся при катализации белка, с установками генетического подхода с его акцентом на кодировании.

Таким образом, существуют различные подходы к проблеме возникновения биологических объектов. Все авторы настаивают на актуальности своих теорий. Но критики этих теорий придерживаются противоположного мнения. Многие из них указывают, что окончательный успех в объяснении происхождения жизни не может состояться без формирования биологических объектов из исходных физических частиц непосредственно «в пробирке». До этого дело пока не дошло. Однако не приходится сомневаться, что если биологические объекты будут созданы «в пробирке», то критики тут же обнародуют свой новый вердикт: создать — нс значит объяснить. В той или иной форме возродится сомнение в возможности объяснить биологическое без биологии.

Абсолютное большинство исследователей, пытающихся объяснить происхождение жизни, уверены, что биологию можно вывести из физики и химии. На наш взгляд, они не принимают во внимание дискретность наук. История развития науки показывает, что она действительно существует. Невозможно из физики вывести биологию, а из биологии экономику. Объяснение жизни имеет место в рамках биологии, а не физики. При этом, разумеется, должны изучаться и междисциплинарные связи биологии с физикой и химией, что как раз и имеет место в рамках биофизики и биохимии. Что же касается программы сведения биологии к физике и химии, то она, на наш взгляд, обречена на провал. Природа, осуществив переход от физических и химических процессов к биологическим явлениям, совершила скачок. Он должен восприниматься именно таковым, а не в качестве некоторого непрерывного процесса, который может быть объяснен в рамках физики.

Выводы.

• • Существование не является признаком биологических объектов.
• • Термин «жизнь» является обозначением совокупности признаков, характерных для организмов. Жизнь не является ни элементарным, ни системным признаком.
• • Феномен жизни объясняется исключительно в рамках биологии, а не в физике или химии. Указанное объяснение включает учет междисциплинарных связей биологии, которые находят свое выражение в биофизике и биохимии.
• • Объяснить скачок от физических и химических явлений к биологическим процессам посредством физики или же любой другой науки невозможно.

• [1] См.: Опарин А. И. Возникновение жизни на Земле. М.: Изд-во АН СССР, 1957.
• [2] Miller S. L. A Production of Amino Acids under Possible Primitive Earth Conditions.Science. 1953. Vol. 117. No. 3046. P. 528−529.
• [3] Eigen M. Steps Towards Life: A Perspective on Evolution. Oxford: Oxford University Press, 1992.
• [4] Gilbert W. The RNA world. Nature. 1986. Vol. 319. No. 6055. P. 618.
• [5] Kauffman S. Л. The Origins of Order: Self-Organization and Selection in Evolution. NewYork: Oxford University Press, 1993; Morowitz H.J. The Emergence of Everything: How theWorld Became Complex. New York: Oxford University Press, 2002.
• [6] D Wdchtershauser G. The Origin of Life and Its Methodological Challenge // Journal ofTheoretical Biology. 1997. Vol. 187. No. 4. P. 483—494.
• [7] Чернавский Д. С. Проблема происхождения жизни и мышления с точки зренияфизики // Успехи физических наук. 2000. Т. 170. № 2. С. 157—183.