Жизнь как особая материальная система, особая форма движения материи

В разные исторические периоды существовали многочисленные трактовки и определения сущности жизни — от наивного гилозоизма и механицизма до современных виталистических и кибернетико-информационных представлений. В современное понимание жизни наряду с традиционными ее атрибутами (рост, репродукция, наследственность, изменчивость, борьба за жизнь и естественный отбор) включаются организованность, информативность, упорядоченность. В попытках так или иначе определить жизнь необходимо учитывать ее многокачественность и иерархичность. Сфера жизни охватывает уровни от молекулярно-генетического и клеточного до организменного и далее до биогеоценотического и биосферного.

Наиболее конкретной и убедительной представляется характеристика жизни как особой формы движения, составляющей способ существования высокоорганизованных надмолекулярных систем. Каждый вид систем и процессов отличается своеобразием присущих именно ему законов и закономерностей, структур и функций. Этот факт имеет фундаментальную ценность для опровержения односторонних и упрощенных подходов, либо сводящих сложное к простому (механицизм, редукционизм в различных проявлениях), либо отрывающих сложное от простого, химию от физики, биологию от физики и химии, вместе взятых (это свойственно витализму, также существующему в различных формах).

Жизнь возникает вместе с высокомолекулярными физико-химическими системами, включающими в себя белки и нуклеиновые кислоты. Эти системы характеризуются неразрывным единством изменчивости и устойчивости. Выделяя как специфический вид материальных объектов сложные белково-нуклеиновые комплексы, наука характеризует их неотъемлемо присущими им метаболическими реакциями, обеспечивающими необходимый для их устойчивого существования обмен веществ и информации с окружающей средой. Биологи, химики и физики непосредственно связывают закономерности биологических процессов с составом и структурой соответствующих материальных систем — органов, тканей, клеток вплоть до их атомно-молекулярных составляющих.

Как подчеркивал академик В.А. Энгельгардт, важно учесть, что в «биологических процессах обмена веществ явления саморегулирования осуществляются не простым смещением равновесия в одиночных обратимых химических реакциях, а возникают как результат совокупности химических реакций, из которых каждая в отдельности не обладает свойствами саморегулирования, но вместе взятые они образуют систему, обнаруживающую свойства механизма обратной связи». Фундаментальным свойством живых систем является их способность к самовоспроизведению, редупликации, обеспечиваемая прежде всего нуклеиновыми кислотами — молекулами ДНК и РНК. Ученые склоняются к тому, что именно РНК выступает в роли первой самореплицирующейся молекулы, представляющей генетический код в предбиологической эволюции. Генетический аппарат должен быть достаточно устойчивым, чтобы сохранять и передавать наследственную информацию, и в то же время достаточно гибким, чтобы эволюционировать, не препятствовать образованию новых видов жизни.

Наряду с обменом веществ и самовоспроизведением специфическим признаком живых систем в последнее время все больше признается их хиральная чистота. Хиральностью называют способность молекул существовать в двух зеркально противоположных формах, в виде оптических стереоизомеров. Открытая в XIX в. Луи Пастером оптическая изомерия химических соединений проявляется в том, что оптически активные стереоизомеры вращают плоскость поляризации падающего на них света в противоположные стороны. Оптически изомерные молекулы имеют один и тот же состав, но разные структурные элементы (группы) расположены в них так, что образуют зеркальные антиподы, схожие и вместе с тем отличные друг от друга, как левая и правая ладони. Так вот, в живых системах, в биологических организмах белки содержат только «левые» аминокислоты, а нуклеиновые кислоты — только «правые» сахара. Это означает, что белки, состоящие из аминокислот, вращают плоскость поляризованного света влево, а нуклеиновые кислоты, включающие сахара, - вправо.

Современное естествознание в виде большой совокупности наук (общей биологии, молекулярной биологии, биофизики и биохимии, молекулярной генетики, палеобиологии, а также математики, кибернетики, неравновесной термодинамики, синергетики и других научных дисциплин) постепенно, шаг за шагом (шажок за шажком) раскрывают физико-химический механизм жизни, не отказываясь вместе с тем от качественной ее специфики, а напротив, все полнее и полнее учитывая отличие разрозненных физических и химических процессов от той целостной биологической системы, которая возникает в результате их объединения, совместного, кооперативного действия.

Обращая главное внимание именно на такие процессы, науки типа синергетики помогают биологам, химикам и физикам объединить свои усилия в объяснении тайн жизни, ее возникновения и эволюции.