Серьезная наука всегда требует четких определений. Если исследователь не знает точного значения понятий, с которыми работает, его рассуждения будут нестрогими или вовсе ошибочными, а значит, и к его выводам с высокой вероятностью будут вопросы. Если двое учёных не умеют говорить на одном языке, они не смогут объяснить друг другу свои позиции, а значит, не сумеют даже попытаться сообща приблизиться к истине. При этом понятийный аппарат науки должен не только быть чётко оформлен, но и соответствовать действительному соотношению явлений и процессов и отражать их суть. Так, если мы будем определять человека как двуногое существо без перьев и с плоскими ногтями, мы формально не погрешим против истины, но едва ли сможем пользоваться нашим определением для исследования сущности человеческого общества.
Поэтому перед добросовестным биологом, который ищет разгадку происхождения жизни или выводит общие закономерности биологической эволюции, не может в какой-то момент не встать вопрос: «что такое эта самая жизнь, которую я изучаю»? Конечно, в повседневной жизни нам кажется самоочевидным, что живое, а что нет. Однако на переднем краю фундаментальных исследований мы сталкиваемся с ситуациями, в которых выехать на очевидности уже не выходит. Так, с какого момента мы можем говорить о том, что на Земле появилась жизнь? Считать ли живыми такие «пограничные» объекты, как вирусы или хлоропласты? Что искать человечеству на другой планете, если на ней есть условия для существования жизни, но нет живых организмов, подобных земным?
Корректное формулирование научных понятий требует понимания основ философии. Так, у всякого предмета или процесса есть сущность, благодаря которой он является самим собой. Например, сущность чайника — сосуд для нагрева жидкости и дальнейшего её разлива человеком. Сущность проявляется в атрибутах — неотъемлемых свойствах, утрата каждого из которых ведёт к потере качества предмета (процесса). У чайника есть множество атрибутов: наличие сосуда для жидкости, носика, ручки, крышки. Если убрать носик и вместо одной ручки сделать две по бокам, то у нас выйдет кастрюля (плохенькая). Но ни носик, ни ручка, ни их сумма не делают предмет чайником. Перечисление атрибутов не отражает их связь, их зависимость друг от друга и от сущности. Помимо атрибутов есть и необязательные свойства, называемые модусами (например, зелёный цвет конкретного чайника). Свойства проявляются только в отношении между предметами: цвет чайника — по отношению к человеческому глазу, наличие крышки — по отношению к данному сосуду (крышка от чайника не будет крышкой для сковороды).
Разумеется, у жизни сущность куда более сложная, чем у чайника. Чтобы её выразить, надо найти субстанциональное свойство, которое объединяет все прочие и является источником развития для них и самого себя (у чайника это способность нагревать воду для дальнейшего разлива). Найдя такое свойство у жизни, мы получим путеводную нить в объяснении её свойств и законов развития.
Свойства не висят в воздухе, а принадлежат какому-то субстрату (носителю). Так же и сущность реализуется не когда угодно, а в определенных условиях. Эти условия в единстве с сущностью составляют способ существования субстрата. Указав субстрат и способ его существования, можно получить краткое и ёмкое определение предмета, которое далее можно бесконечно раскрывать и обогащать.
***
Давайте теперь рассмотрим некоторые современные определения жизни:
- «Более или менее точно определить понятие „жизнь“ можно только перечислением качеств, отличающих её от нежизни».1 (далее обычно следует более или менее полный список свойств жизни). Такое «определение», которое чаще всего можно увидеть в учебнике, может быть удобно, но оно не выражает сущности жизни, которая стоит за перечисляемыми свойствами. Перечислим, например, признаки государства: территориальность, суверенитет, публичная власть, налоги… Много ли объяснит такое определение? А вот указание, что государство — аппарат насилия в руках правящего класса, орган классового господства, позволяет объяснить перечисленные свойства государства и дает ключ к пониманию его исторического развития в ходе классовой борьбы. Перечислительные определения вообще мало что дают, ведь из них неясно, откуда свойства берутся и почему они именно таковы.
- «Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров — белков и нуклеиновых кислот»2 (М. В. Волькенштейн). Первая часть верна, способ существования живого можно выразить и в такой формулировке (особенно ввиду конкретных задач изложения). Вторая же ошибочна: живые существа построены не только из белков и нуклеиновых кислот, но и из липидов, углеводов и множества неорганических веществ, без которых жизнь невозможна.
- «…жизнь необходимо определить как способ существования высокоорганизованного материального субстрата, основными химическими компонентами которого выступают белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, жиры, некоторые минеральные соединения»3 (В. В. Орлов). Такое определение уже ближе к истине, но оно явно недостаточно. Так, механическая смесь всех перечисленных компонентов не будет живой, не сможет поддерживать себя. Только организованные определенным образом, они могут образовать клетку, которая и будет осуществлять активный обмен веществ и самовоспроизводиться. Может быть, Орлов и подразумевал клетку под «высокоорганизованным материальным субстратом», но почему-то не написал об этом прямо. К тому же, хотя ниже и выше Орлов много рассуждает об обмене веществ и самосохранении, в определении он по какой-то причине писать об этом не стал.
- «Жизнь есть самоподдерживающаяся химическая система, способная к дарвиновской эволюции»4 (NASA). Можно с некоторой натяжкой сказать, что сущность жизни (активное самосохранение) здесь выражена верно. Указание же на конкретный субстрат здесь отсутствует намеренно, так как определение создавалось для поисков внеземной жизни. Однако, хотя пока мы и не можем судить о том, возможна ли на других планетах неклеточная жизнь, на Земле живое существует лишь на основе клеток, и внеземные существа, судя по всему, должны быть отграничены от внешней среды каким-то аналогом клеточной мембраны. Кроме того, у этого определения есть существенный недостаток: слова «химическая система» могут быть неправильно поняты в духе редукционизма. К тому же, поскольку компьютеры построены из химических веществ, формально под это определение подходят способные к своего рода эволюции самообучающиеся компьютерные вирусы, которые мало кто осмелится назвать живыми.
***
Итак, мы видим, что расхожие определения жизни малопригодны. Если после этого открыть «Анти-Дюринг» и прочесть определение, данное Энгельсом:
«Жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел»5
— то окажется, что оно в большей степени соответствует нашим критериям хорошего определения.
В определении две части: в первой указано, что представляет собой субстрат жизни (т.е. что проявляет свойства живого), во второй — способ существования живого (т.е. сущность этого субстрата и условия его воспроизводства). Притом сам Энгельс чуть ниже замечает: это определение не охватывает всех явлений жизни, и чтобы вполне раскрыть её сущность, пришлось бы исследовать всё многообразие живых организмов в их развитии. Но такое определение удобно, из него можно вывести все основные свойства живого.
Если ко второй части определения вопросов у нас нет: способ существования живого субстрата определен и обоснован здесь верно, — то с первой что-то не так. Живое не сводится к белку, изолированный белок не будет проявлять свойств живого, как ошибочно пишет Энгельс по поводу попыток лабораторного синтеза белков. В частности, необходимым условием выполнения белками (и другими компонентами) своих функций является стабильное поддержание строго определённых температуры и кислотности среды, что в природе можно обеспечить лишь внутри клетки (либо организма как совокупности клеток). Поэтому в современном определении в качестве субстрата жизни белок фигурировать не может.
Следует, однако, помнить, что само понятие белка во времена Энгельса ещё не было строго определено6 . Белками могли назвать любые вещества органического происхождения, похожие на клейковину пшеницы, яичный белок и альбумин сыворотки крови. Точных методов очистки и анализа белковых препаратов не существовало, в них часто содержались небелковые примеси. Не было и чётких представлений о строении белков. Считалось, что они являются полимерами «пептонов» или «альбумоз» неизвестного состава, соединенных с аминокислотами, попытки установить эмпирическую формулу белка потерпели неудачу. Зато белки, в отличие от других веществ, всегда обнаруживались в протоплазме самых разных клеток.7
В качестве курьеза отметим, что сразу после определения жизни у Энгельса мы видим такой пассаж:
«Белковое тело понимается здесь в смысле современной химии, которая этим термином охватывает все тела, аналогичные по составу с обыкновенным белком и называемые также протеиновыми телами. Термин неудачен, так как из всех родственных ему веществ обыкновенный белок играет наиболее безжизненную, наиболее пассивную роль: наряду с желтком белок служит всего лишь питательным веществом для развивающегося зародыша»8
Энгельс обозначил белок яйца словами «обыкновенный белок» не просто так. На немецком это слово звучит как «Eiweiß»: «Ei» — это «яйцо» , «weiß» — это «белый»; таким образом, и в «белковых телах» (Eiweißkörper) нам встретится яйцо. Тем не менее то, что в его время слово «белок» даже у ученых по умолчанию ассоциировалось с яйцом, пусть и в связи с подобными языковыми казусами, уже многое говорит о статусе вопроса.
***
В основе жизни, какой мы её знаем, лежат клетки. Как верно сказано в школьном учебнике, клетка является элементарной структурно-функциональной единицей живого. Ни один из компонентов клетки не способен к активному самообновлению. В лучшем случае такие изолированные части клетки способны осуществлять сложные биохимические реакции вроде фотосинтеза9 , но они не способны обеспечить собственное существование. ДНК и РНК могут самокопироваться, но только в определенных условиях: при наличии затравки (праймера), строительных материалов (нуклеозидтрифосфатов) и осуществляющего реакцию фермента. Чтобы синтезировать всё это в природе и поддерживать необходимые для репликации условия, нужна сложнейшая молекулярная машинерия, нужна отграниченная от внешнего мира клетка. Именно она и воспроизводится благодаря слаженной работе всех частей.
Митохондрии и пластиды когда-то были живыми свободноживущими бактериями. Современные же митохондрии и пластиды живыми назвать нельзя: они неспособны к самостоятельному существованию. Проблема эукариогенеза, то есть произошедшего когда-то слияния нескольких прокариотических (бактериальных и архейных) клеток в одну эукариотическую, очень интересна и заслуживает отдельного рассмотрения.
Вирусы и прочие неклеточные паразиты тем более не являются живыми (выражаясь философски, не принадлежат к субстанции биологической формы материи). При этом их можно отнести к биологической форме материи, так как они развиваются по законам биологии, являются закономерным результатом развития жизни и выполняют важные функции. Но вирусы не могли бы существовать, не будь живых клеток. В самом деле, вне клетки вирус представляет собой только конгломерат органических кристаллов, пусть и очень сложный; он не способен самостоятельно воспроизводить себя, не обладает активным обменом веществ. Внутри клетки вирус — молекула нуклеиновой кислоты с несколькими вспомогательными белками, которая воспроизводит себя и остальные детали вируса, используя клеточные ресурсы. Кроме того, в форме профагов некоторые вирусы могут долгое время существовать как часть генома клетки.
Разумеется, клетки существовали не всегда. Сегодня предполагается, что история клеточной жизни, если двигаться в прошлое, в конце концов упирается в системы, построенные только из РНК, способной как переносить наследственную информацию, так и работать в качестве биологического катализатора (фермента или, точнее, рибозима). Однако эти системы РНК не были равномерно распределены в «первичном бульоне». Вероятно, первоначально они существовали внутри отграниченных полостей неорганического происхождения, где было возможно поддержание постоянных условий, необходимых для работы ферментов, образованных из РНК (которая, кроме прочего, менее химически стабильна, нежели ДНК и белки). В случае этой переходной формы, как только речь начинает идти о том, что система уже обладает гомеостазом, то есть начинает активно поддерживать некоторое состояние внутри себя, мы имеем дело с наиболее примитивной формой клетки — а следовательно, и жизни. Впоследствии эти рибонуклеиновые комплексы научились сами строить мембраны и превратились в современные клетки, способные обитать в разных условиях и не так жёстко привязанные к среде обитания.
Исходя из изложенного выше, мы осмелимся дать жизни собственное определение, опираясь на данные современной науки:
Жизнь есть способ существования клеток (и образованных ими структур: тканей, органов, организмов), и этот способ состоит в постоянном активном самообновлении их химических компонентов, то есть в поддержании гомеостаза посредством активного обмена веществ.
Ключевое отличие от определения Энгельса здесь состоит в субстрате: вторую часть определения можно было бы взять у него без изменений.
***
Неверно было бы говорить, что Энгельс не был в курсе основных положений клеточной теории. Более того, эту теорию он включает в число трех открытий XIX века, наиболее важных для развития диалектического материализма. Однако в «Анти-Дюринге» мы видим следующее:
«Наипростейшим типом, наблюдаемым во всей органической природе, является клетка, и она, действительно, лежит в основе высших организаций. Но среди низших организмов мы находим множество таких, которые стоят еще значительно ниже клетки, например протамеба, простой комочек белка, без какой бы то ни было дифференциации, затем целый ряд других монер и все трубчатые водоросли (Siphoneae). Все они связаны с высшими организмами лишь тем, что их существенной составной частью является белок и что они поэтому выполняют свойственные белку функции, т. е. живут и умирают»10
Почему же здесь мы видим столько «но»?
Не углубляясь в историю цитологии, напомним, что в конце 1830-х годов Т. Шванном была сформулирована клеточная теория, дополненная в 1858 г. Рудольфом Вирховом. Она утверждала, что все живые организмы имеют клеточное строение. Однако во второй половине XIX века это положение нередко подвергалось сомнению в связи с изучением прокариот (бактерий и архей; Геккель называл прокариоты и некоторых простейших монерами) и синцитиев (структур из слившихся клеток) у многоклеточных организмов. Клетки прокариот намного мельче клеток эукариот, в световой микроскоп нельзя увидеть почти никаких деталей их внутреннего строения, поэтому долгое время их классифицировали на основе формы (кокки, палочки, спирохеты и пр.). Поскольку ядро считалось неотъемлемой частью всякой клетки, многие учёные полагали, что прокариоты не являются клетками, хотя и обладают основными свойствами живого. Сторонники же гипотезы клеточного строения прокариот всеми силами пытались найти у них ядро, подобное ядру клеток растений и животных11 . Вот что пишет о монерах и клетках Эрнст Геккель, трудами которого широко пользовался Энгельс12 :
«Всё живое тело этих простейших организмов представляет полужидкий, бесформенный и бесструктурный плазматический комок, допускающий поэтому сравнение с кристаллом…»13
«Первоначально всякая органическая клетка представляет, подобно монере, простой слизистый комок, отличающийся от неё только тем, что однородная белковая масса обособилась в нём в две различные составные части, внутреннее более твердое белковое зернышко, клеточное ядро (nucleus), и внешнее более мягкое белковое тело, клеточное тело (protoplasma)»14
В сочинениях Геккеля можно найти множество подобных мест.
Таким образом, не имея возможности углубляться в сложный специальный спор, Энгельс принял одну из распространённых в то время концепций, которая вполне соответствовала уровню тогдашних знаний. Борьба сторонников клеточной теории и её критиков продолжалась ещё много лет после смерти Энгельса и привела к углублению и исправлению многих представлений о клетке15 . Клеточное строение прокариот окончательно было доказано с изобретением электронного микроскопа (хотя к тому времени в нём уже не сомневались). В момент торжества клеточной теории устарела первая часть Энгельсова определения жизни.
***
Бесконечное число определений жизни порой приводит учёных к мысли, что выразить основное понятие биологии точно вообще невозможно, что следует ограничиться каким-нибудь примерным описанием. С другой стороны, проблема определения жизни кормит множество людей, придумывающих всё новые и всё более экстравагантные определения жизни. Марксизм же учит, что нет принципиально непознаваемых явлений, и если общепризнанного определения жизни пока нет, то виновата в этом слабая философская подготовка большинства учёных, а также общая организация современной науки, где теоретические исследования явно не в приоритете. Сегодня мало кого волнуют такие фундаментальные вопросы, как сущность жизни, но в обществе будущего, непосредственно заинтересованном в познании и целесообразном изменении окружающей действительности, им будет уделяться больше внимания, чего они, несомненно, заслуживают.
Примечания
- https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%96%D0%B8%D0%B7%D0%BD%D1%8C ↩
- Каменский А.А. Биология: 10-й класс: базовый уровень; М: 2022, с.11. В книге Волькенштейна «Молекулы и жизнь» (1965), это определение сформулировано иначе: «Живые организмы, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, важнейшими функциональными веществами которых являются биополимеры — белки и нуклеиновые кислоты» — так лучше, но всё равно недостаточно для понимания жизни, как указания, что мозг и рубец являются важнейшими частями коровы, недостаточно для понимания, что такое корова. ↩
- В.В. Орлов. Основы философии, Пермь: 2006, с. 188 ↩
- https://astrobiology.nasa.gov/research/life-detection/about/ ↩
- ПСС Маркса и Энгельса, т.20, с. 82; существуют другие, более ранние формулировки того же определения, см. там же с. 616 и 635 ↩
- https://blog.rudnyi.ru/ru/2019/11/life-is-the-mode-of-existence-of-protein-bodies.html ↩
- См. Шамин А. Н. Развитие химии белка. Издательство «Наука», 1966 г., Шамин А. Н. История биологической химии: формирование биохимии. Издательство «Наука», 1993 г. ↩
- ПСС Маркса и Энгельса, т.20, с. 82-83 ↩
- Тарчевский И. А. Основы фотосинтеза. Издательство Казанского университета, 1971, с.133 ↩
- ПСС Маркса и Энгельса, т.20, с. 79-80 ↩
- Пиневич А. В. Микробиология. Биология прокариотов: Учебник. В 3 т. Том 1. – СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2006. Страница 43 ↩
- ПСС Маркса и Энгельса, т.20, с. 741-742 и 784-785 ↩
- Эрнст Геккель. Естественная история миротворения. СПб: Мысль; 1908 г., страница 264 ↩
- Эрнст Геккель. Естественная история миротворения. СПб: Мысль; 1908 г., страница 132 ↩
- См. Вермель Е.М. История учения о клетке. Издательство «Наука», 1970 г. Глава восьмая (страницы 166-195) ↩


