І стеблинка трави гідна великого світу, в якому вона росте. Рабіндранат Тагор.Як це часто буває в подібних випадках, поняттю «життя» надзвичайно важко дати чітке визначення. Відразу зауважимо, що тут і надалі йтиметься про життя не у філософському, а в біологічному розумінні цього слова. Тобто, маємо на увазі не дійсність в цілому, а живу матерію, сукупність живих організмів. Але чим саме живе відрізняється від неживого?
Перша відмінність, котра відразу впадає в очі, це – структурна складність живої речовини. Дійсно, білки та нуклеїнові кислоти, які є хімічною основою життя, за своєю складністю набагато перевищують будь-які сполуки, існуючі в неживій природі. І це стосується всіх рівнів організації життя. Наприклад, винятковою (принаймні, у порівнянні з неживими об’єктами) складністю відрізняється будова кожної окремої клітини, багатоклітинних живих організмів (приміром, людського), нарешті екосистем та біосфери в цілому.Правда, деякі штучно створені людиною елементи техносфери (механізми, архітектурні споруди тощо) теж дуже складні. Але, по-перше, все ж далеко не настільки як живі істоти: недарма ж деталь будь-якої машини замінити незрівнянно легше, ніж, приміром, людський орган! По-друге ж, життя має й інші особливості, що не мають жодних аналогів у царстві неживого.
Одна з них – здатність до самовідтворення. Дійсно, оскільки жодні живі організми, на жаль, не можуть функціонувати безкінечно, питання продовження роду (тобто, передачі власних видових ознак новим поколінням) є для них вирішальним. Ключовими механізмами самовідтворення є реплікація (подвоєння) нуклеїнових кислот, насамперед, ДНК та ділення клітин. Статеве розмноження, власне кажучи, теж можна звести до клітинного ділення. Також серед еволюційних механізмів, які сприяють самовідтворенню, варто згадати статевий диморфізм (наприклад, наскільки ж розширює адаптаційні можливості роду людського наше розділення на чоловіків та жінок!), статевий відбір (завдяки ньому право на продовження роду здобувають найсильніші) та інстинкт турботи про потомство.
Не менш важлива ознака всіх живих істот – енергообмін (вірніше, обмін речовин та енергії) з метою підтримання гомеостазу, тобто, динамічної внутрішньої рівноваги. Одним з найважливіших і спільних для всього живого різновидів обміну речовин є дихання. При цьому важливо, що тварини та людина в процесі дихання вдихають кисень і видихають вуглекислий газ, натомість рослини вдихають вуглекислий газ і видихають кисень. Таким чином, їхня життєдіяльність є важливою запорукою нашого з вами існування! Ще одна надважлива умова, котра робить можливим життя, це живлення. Всі живі організми поглинають енергію та речовину із зовнішнього світу, використовуючи її як «пальне» та «будівельні матеріали». А незасвоєний залишок речовин виводиться назовні у вигляді відходів. Важливо також нагадати різницю між автотрофним та гетеротрофним способами живлення. Перший з них (характерний, наприклад, для зелених рослин) означає, що живі істоти синтезують власні тіла з неорганічних речовин за допомогою сонячної (рідше геотермальної, хімічної тощо) енергії. При другому ж (притаманному, приміром, тваринам і нам з вами) живлення відбувається за рахунок інших живих істот. Це може бути поїдання рослин і тварин або їхніх трупів (сапрофагія) та паразитизм.
А ще всі без винятку живі істоти ростуть! І якщо в деяких з них (наприклад, людей) процес росту з віком припиняється, то інші (приміром, дерева) зростають все своє життя. Також нарощують власну кількість і розширюють ареал, якщо їм не заважати, всі популяції і види живих організмів. Таким чином, для всього живого властива тенденція до експансії, розширення власних меж. І це глибоко закономірно, оскільки інакше у суворому й негостинному фізичному світі життя просто не змогло б зберегтися.
Нарешті все живе народжується і вмирає. Перше є проявом вже згадуваного нами самовідтворення. Але тут варто зробити уточнення: в людини й багатьох інших вищих організмів справжнім народженням слід вважати скоріше зачаття, оскільки внутрішньоутробний період життя теж є його невід’ємною і до того ж дуже важливою частиною. Однак чому всі живі організми врешті-решт помирають? Вочевидь, тому, що вони є частиною матеріального світу, в якому все рано чи пізно руйнується. У фізичних термінах це описується як друге начало термодинаміки або, що те ж саме, закон зростання ентропії. Згідно ньому всі форми енергії мають тенденцію переходити у найпростішу її форму – теплову, що проявляється, в тому числі, як розпад матеріальних об’єктів. На жаль, живі істоти «розпадаються» (тобто, старіють і помирають) дуже часто навіть швидше, ніж неживі об’єкти. І причина саме в їхній складності! Адже чим більше в тій чи іншій системі елементів або «деталей», тим більше ймовірність, що одна з цих деталей зламається, а це вдарить по нормальному функціонуванню системи в цілому.
І тут ми підходимо до ще одного цікавого парадоксу: ми постійно і буквально на кожному кроці бачимо, як живе стає неживим (мертвим) і ніколи – як неживе стає живим. Живі істоти завжди породжуються іншими живими істотами! А звідси прямо постає питання про походження життя. Варіантів розгадки цієї великої загадки в різний час висувалося декілька. Наприклад, колись користувалася популярністю концепція самозародження життя. Доходило до анекдотичних моментів: у Середньовіччі та й пізніше вірили, що миші можуть народжуватися… з брудної білизни, жаби з тини тощо. Але в другій половині 19 сторіччя французький вчений Луї Пастер дослідним шляхом довів, що самозароджуватися не здатні навіть мікроорганізми. Існує також гіпотеза геологічної вічності життя: мовляв, воно існувало завжди. Проте, як відомо, живі істоти можуть існувати лише у доволі вузькому діапазоні фізичних умов (температури, тиску тощо). З точки ж зору сучасної науки на ранніх етапах розвитку Землі умови на ній були дуже жорсткими і несприятливими навіть для найбільш життєстійких з відомих нам організмів. Цікавою є гіпотеза панспермії, тобто, космічного походження життя. Її дотримувалися, серед інших, і деякі відомі біологи, наприклад, один з першовідкривачів легендарної подвійної спіралі ДНК Френсіс Крік. Але навіть якщо припустити, що ця гіпотеза вірна, це все одно не знімає питання: «А яким чином життя виникло там, десь біля далеких зірок?»
Тож, за великим рахунком, зараз науковці серйозно розробляють тільки одну гіпотезу. Йдеться про абіогенез – походження життя з неживої матерії. Повторимося, ця версія виглядає єдино правдоподібною, однак і «білих плям» у ній поки що багато. Так, сучасні хіміки та біологи цілком можуть уявити собі як з простих органічних сполук утворюються складні, приміром, ті ж таки білки та нуклеїнові кислоти. А от як вони стали здатними до самовідтворення? Ще більш загадковим є виникнення клітини – цієї елементарної одиниці живого – з її складними механізмами обміну речовин тощо. І тим більше вчені поки що не можуть штучно синтезувати клітину з набору відповідних хімічних речовин. (Втім, за останніми даними початку 2014 року голландські біологи таки досягли в цій сфері прориву, створивши штучну клітину. Вона має ядро із штучним геномом, органели, у ній відбуваються запрограмовані вченими складні хімічні реакції. Але поки що цей біотехнологічний шедевр не ділиться, тобто, він неспроможний до самовідтворення). Правда, з’являються на цьому напрямку досліджень і нові цікаві ідеї. Наприклад, в останні роки стала популярною гіпотеза виникнення життя не в первісному теплому океані, як вважалося досі, а у гейзерах та геотермальних джерелах.
Також варто зауважити, що не всі мислителі вважали і вважають життя формою організації матерії. Найяскравіший приклад тому – видатний філософ першої половини 20 століття, лауреат Нобелівської премії з літератури Анрі Бергсон. У своїй відомій роботі «Творча еволюція» Бергсон доводив: життя («життєвий порив») є таємничою субстанцією, не лише нематеріальною, а й протилежною за своєю суттю матерії. На думку Бергсона, матерії властива тенденція до спрощення та розпаду (згадайте про закон ентропії!), а життю – до ускладнення та розвитку. А ще, з точки зору французького мислителя, життя на відміну від неживої матерії є цілісним (органічним) і тому може пізнаватися не обмеженим інтелектом, а лише інтуїцією. Однак ідеї Бергсона якщо й були актуальними на час написання ним свого твору (1907 рік), то зараз вже виглядають явно застарілими. Чому? По-перше, за останні сто з гаком років біологічна наука досягла разючого прогресу, що особливо стосується молекулярної біології, генетики та біохімії. І весь цейпоступ був досягнутий переважно за рахунок традиційного наукового методу, котрий ґрунтується на досліді та логіці. Інтуїтивні прозріння, звісно, теж мали місце, але навряд чи в більшій мірі, ніж у тій же фізиці або математиці. По-друге ж, з часів Бергсона було показано, що процес ускладнення або, що те ж саме, прогресивного еволюційного розвитку притаманний не лише життю, а й неживій матерії.
На останньому варто зупинитися окремо. Насамперед, маємо на увазі сучасну космологічну концепцію. Згідно ній фізичний Всесвіт не лише розширюється, а й разом з тим ускладнюється. Тобто, з часом із суцільної гарячої субстанції утворюються елементарні частки, атоми, молекули, спочатку прості, а потім все складніші хімічні елементи та речовини. Звідси характерні терміни «хімічна еволюція», «космологічна еволюція», «еволюція зірок та планет» тощо. Другий момент – поява в другій половині минулого століття нової науки синергетики. Вивчає вона природні явища та процеси, в ході яких порядок утворюється із хаосу. В результаті виникають так звані дисипативні структури, здатні до підтримання динамічної рівноваги або (на вищому рівні) до еволюційного розвитку. Важливо, що з одного боку такі структури доволі поширені у неживій природі, а з іншого – однією з них цілком можна вважати саме Життя. При цьому всі вони є відкритими системами, що обмінюються речовиною та енергією з довкіллям. Нагадаємо, закриті (відносно ізольовані від довкілля) системи згідно вже згадуваному другому началу термодинаміки рано чи пізно деградують.
Отже, у Всесвіті співіснують дві протилежні тенденції – до спрощення (руйнування) та до ускладнення (розвитку). І ми маємо вибір, в якому з цих двох напрямків діяти!
Сергій Яковенко
