Załóżmy, że ludzkość wysłała sondę zwiadowczą na jakąś odległą planetę i odkryła substancję, której nie znaleziono na Ziemi. Co powinien z nią zrobić? Analiza chemiczna? A jeśli jest żywy, a analiza chemiczna go zabije? Jak się dowiedzieć?
W nauce istnieje około stu definicji tego, czym jest życie. A kiedy jest tak wiele definicji, oznacza to, że sami naukowcy nie do końca rozumieją, co to jest.
Wiele definicji odnosi się do „białek” i „komórek”, które niekoniecznie muszą być obecne w życiu obcych. Co więcej, wydaje się, że na początku ziemskiego życia też ich nie było (ale o tym później).
Jeśli spróbujemy wziąć część wspólną z tych definicji, okazuje się, że żywe istoty wymieniają substancje ze środowiskiem (metabolizm), mają zdolność wzrostu, reagowania na warunki zewnętrzne, rozmnażania się …
Sprawdźmy te przepisy.
Metabolizm. Jest to właściwość prawie każdego procesu chemicznego. Na przykład ten sam ogień świecy pobiera tlen z otoczenia i wydziela dwutlenek węgla, tak jak my. Czy to sprawia, że żyje?
Reprodukcja. Mnoży się również wirus komputerowy.
Wzrost. Kryształy też rosną. Przewracając tę samą świecę, można przypadkowo „rozprzestrzenić” ogień po całym pomieszczeniu.
Film promocyjny:
Reakcja na warunki zewnętrzne. Kryształy lodu rosną szybciej w niskich temperaturach - reagują na warunki zewnętrzne.
Oznacza to, że wszystkie te objawy - metabolizm, zdolność do rozmnażania się i wzrostu, reagowania na środowisko zewnętrzne - nie wystarczą.
Naukowcy uzupełnili definicję życia o nowy stan: żywa istota w procesie wymiany tworzy bardziej złożone substancje.
Kryształ rośnie, wirus komputerowy się rozmnaża, ogień tworzy złożone substancje. Ale to nie jest życie!
Z jednej strony warunek jest prawdziwy: cały zestaw żywych białek (a są miliony różnych) jest utworzony z dwudziestu kilku aminokwasów. Z drugiej strony w tym samym płomieniu świecy losowo powstają bardzo złożone substancje: antracen, fenantren …
Jest jednak zasadnicza różnica.
To, co syntetyzuje się w płomieniu, nie jest potrzebne do pożaru, a nawet jest szkodliwe (na przykład z sadzy gaśnie). Ale to, co jest syntetyzowane w żywym organizmie, służy do jego budowy, pomaga w tej samej syntezie, chroni go przed środowiskiem zewnętrznym. Pozostaje, a następnie może przejść do potomków.
Ten stan, który został nazwany „gromadzeniem i przekazywaniem informacji”, jest obecnie uważany za główną właściwość życia. A jak ta informacja jest gromadzona - przez syntezę substancji niezbędnych do przeżycia, przekazywanie przeciwciał, wrodzone instynkty czy słowo drukowane (tak jak to się dzieje teraz z tobą) - to już drugorzędne.
Jak to, co nieożywione, mogło ożyć?
Jak powstało życie? Odpowiedzi na to pytanie również jest wiele. „Sprowadzony z kosmosu”, „wylądowany jako eksperyment przez pewną cywilizację” - takie odpowiedzi tylko ponownie nasuwają te same pytania: jak więc powstało życie na planecie macierzystej tej pewnej cywilizacji?
Obserwując żyjący świat wokół nas, bardzo trudno sobie wyobrazić, że cała ta złożoność i różnorodność mogłaby jakoś powstać samodzielnie. A jeśli przyjmiemy, że w dawnych czasach wszystkie żywe istoty były reprezentowane tylko przez jeden rodzaj życia?
Obecnie geolodzy znajdują wiele warstwowych kamieni, stromatolitów, które są tworzone przez wieloletnie kolonie sinic. Tak więc najstarsze z tych kamieni mają trzy i pół miliarda lat. Nie są już znane ślady działalności istot żywych tamtych czasów. Oznacza to, że wydaje się, że jedynymi, którzy wtedy żyli na Ziemi, były cyjanobakterie.
Stromatolity.
Ale nawet bakteria jest już bardzo złożonym organizmem. Syntetyzowanych jest w nim wiele różnych białek, informacje dziedziczne są przechowywane w DNA, a do transmisji i transportu wykorzystywany jest RNA (kwas rybonukleinowy). Czy to możliwe, że wszystkie te substancje pojawiły się nagle przez przypadek i połączyły razem?
Cyjanobakteria.
Naukowcy odkryli niedawno, że zachodzą reakcje biochemiczne, do których białko nie jest potrzebne. Reakcje te mogą zachodzić przy udziale samego RNA, tak zwanych rybozymów.
Wyobraźmy sobie taki żywy organizm. Przede wszystkim przypomina kroplę z roztworem kwasów nukleinowych w środku. Niektóre cząsteczki przechowują informacje dziedziczne, podczas gdy inne syntetyzują nowe RNA. Jeszcze inni tworzą muszlę.
Jak przebiega odżywianie i rozmnażanie się w takim organizmie? Odpowiednie cząsteczki ze środowiska zewnętrznego łączą się w pary z cząsteczkami otoczki i są wciągane do wewnątrz. Wewnętrznie w ten sam sposób łączą się w pary z istniejącymi wcześniej „długimi” łańcuchami RNA. Naturalnie, aby nowy łańcuch związał się wiązaniami chemicznymi, potrzeba bardzo długiego czasu lub krótkotrwałej wysokiej temperatury lub pomocy innego rybozymu RNA.
Cząsteczka RNA pod mikroskopem elektronowym.
Ale główne zadanie jest co najmniej spełnione - taka kropla rozwiązania może już gromadzić i przekazywać przydatne informacje, to znaczy już żyje.
Co sprawia, że łączą się właściwe cząsteczki?
Wypadek?
Językowa teoria życia
Dowiedzieliśmy się więc, że życie powstaje w wyniku połączenia elementów nieożywionych, a jego główną cechą jest zdolność do przechowywania i przesyłania informacji.
A teraz - uwaga. Istnieje zjawisko, które zachowuje się w ten sam sposób, chociaż nie uważamy go za żywe. To prawda, że często nazywamy to zjawisko „życiem”, ale w sensie przenośnym. Co to za zjawisko? Spójrz na zdjęcie.
Spróbuj przeczytać, co jest tutaj napisane. Nic nie napisano! To tylko litery i nie ma sensu ich przypadkowa kumulacja. Można powiedzieć, że ten zbiór listów jest „martwy”.
A teraz te same litery są połączone w określonej kolejności:
Spróbuj przeczytać, co jest tutaj napisane. Nic nie napisano! To tylko litery i nie ma sensu ich przypadkowa kumulacja. Można powiedzieć, że ten zbiór listów jest „martwy”.
A teraz te same litery są połączone w określonej kolejności:
Czy zgadłeś, które zjawisko ma takie same właściwości jak życie? Język! Zwykły język, w którym mówimy, myślimy, czytamy i piszemy. Czasami nawet nazywamy to „żywym”:
Gromadzi i przekazuje informacje, a sens (życie) powstaje w nim w wyniku połączenia elementów bezsensownych (nieożywionych) …
I to nie wszystko! Język jest zdolny do „wzrostu” (zwiększa się liczba słów i znaczeń), „rozmnaża się” (tworzy dialekty, przysłówki, żargony, slangi, gatunki literackie) i tworzy „złożone substancje” (ludzkie działania).
I wreszcie: wielu poetów i filozofów poważnie twierdzi, że to nie my „mówimy językiem”, ale ten język „mówi z nami”. Oznacza to, że nie mamy języka, ale mamy język.
Oznacza to, że język wykorzystuje ludzi jako narzędzie i wylęgarnię. Wymawiamy za niego dźwięki i piszemy litery, a sam język wbija myśli o tych słowach i literach w naszych głowach …
A co by było, gdyby język nie używał ludzi, ale na przykład molekuły jako „personel serwisowy”? Chociaż - przestań, przestań …
Używa ich, po prostu o tym czytamy! To właśnie w wyniku zastosowania zasad azotowych do tworzenia słów - DNA, powstało życie na Ziemi! … Okazuje się, że filozofowie i poeci mają rację. Język stworzył ludzi.
Od życia do bez życia iz powrotem
Do powstania życia niezbędny jest metabolizm i synteza substancji. Uważa się, że kiedy te procesy ustają, zatrzymało się również życie. Czy to wypowiedzenie jest zawsze trwałe?
Zielona żaba.
Weźmy zwykłą zieloną żabę. Często hibernują w tym samym miejscu, w którym żyją, na dnie stawu. Kiedy nadchodzi zima i zbiornik zamarza, żaby często zamarzają wraz z nią. Ich serce nie bije, nie ma oddechu, a metabolizm jest praktycznie nieobecny. Czy życie się skończyło?
Nie, na chwilę się zatrzymało. Warto taką żabę ogrzać, poruszy się, ożyje. Traszka salamandra syberyjska zamarza każdej zimy i może spędzić w tym stanie nawet dziewięćdziesiąt lat (a może i więcej).
Traszka salamandra syberyjska.
My sami i wiele otaczających nas stworzeń jesteśmy organizmami wielokomórkowymi. Uważa się, że takie organizmy mają indywidualność, zdolność zapamiętywania i zdobywania doświadczenia. Co się stanie, jeśli wszystkie połączenia między komórkami zostaną zerwane? Co się stanie z osobą?
Hydra, prosta wielokomórkowa istota, została wyszkolona do samoobrony - do chowania swoich macek w odpowiedzi na błysk światła. Hydrę następnie delikatnie przetarto przez gazę, rozbijając jej ciało na pojedyncze komórki. Po takiej operacji komórki hydry i gąbki są w stanie połączyć się ponownie. Okazało się, że zjednoczona hydra pamiętała, czego się nauczyła, a także wciągnęła macki.
Hydra (po lewej) i planarny robak.
U robaków planarnych komórki nie są w stanie łączyć się po oddzieleniu, ale jeden planarianin może wchłaniać komórki z drugiego. Okazuje się, że w ten sposób przekazywane jest również doświadczenie. Oznacza to, że po nauczeniu czegoś planarnego, a następnie karmieniu go kawałkiem innym, możesz w ten sposób przenieść to, czego się nauczyłeś. (Nie oznacza to, że ty również, po zjedzeniu nauczyciela matematyki, nauczysz się twierdzenia Pitagorasa: nasze trawienie i pamięć są ułożone inaczej).
Czy można samemu stworzyć życie z części składowych? Okazuje się, że możesz. Zeszłego lata grupa naukowców stworzyła DNA od podstaw, ukryła je w muszli, wypełniła tę muszlę rybosomami i wszystkim, co niezbędne - a nowa bakteria, która nigdy wcześniej nie istniała, zaczęła żyć, karmić się i dzielić.
Inna grupa naukowców nauczyła się już zastępować „litery alfabetu” DNA - zasady azotowe - zupełnie nowymi.
Naukowcom marzy się, że stworzone przez nich nowe organizmy będą mogły żyć na innych planetach w zupełnie innych warunkach. Kto wie, może staniemy się tą samą cywilizacją, która sieje życie na innych planetach …
