Феномен жизни глазами биолога. Часть II

Первая часть статьи лежит здесь. 

В ней я рассуждала о том, какие определения жизни существуют, и какие из них мне "не нравятся".

Сегодня хочется поговорить о тех определения, которые нравятся. 

1. Первое принадлежит не биологу, а писателю-фантасту Андреасу Эшбаху. У него есть книга, где устами персонажа изрекается следующая истина:

– Природа несправедлива. Мир несправедлив. Справедливость означала бы равновесие, но жизнь – неравновесное состояние, поэтому она фундаментальная несправедливость.  

Красиво сказано, не правда ли? Жизнь — это неравновесное состояние. 

Слова Эшбаха перекликаются с определением, которое дал жизни знаменитый Шрёдингер.
В своей книге «Что такое жизнь?» он написал следующее: 

«Жизнь — это упорядоченное и закономерное поведение материи, основанное не только на одной тенденции переходить от упорядоченности к неупорядоченности, но и частично на существовании упорядоченности, которая поддерживается все время».  

Имхо, здесь зарыт очень важный инсайт — о том, что жизнь делает нечто неупорядоченное упорядоченным, да ещё и стремится поддерживать тот порядок, который однажды в себе выстроила. 

Это правда. 

Это на самом деле удивительный факт. В наших клетках вещества могут двигаться от точек с низкой их концентрацией в точки с более высокой. Тёплая живая материя от прикосновения к чему-то холодному может ещё больше нагреться. И есть соединения, которые внутри живой системы будут "встряхиваться, но не смешиваться" — как если бы вы добавили сливки в кофе, напиток стал гомогенным, но через мгновение снова разделился на две составляющие.

Но как же так? Получается, что жизнь как явление противоречит второму закону термодинамики! 

Второй закон термодинамики — это по сути закон о возрастании энтропии в замкнутой системе. Звучит он так: 

В изолированной системе энтропия либо остаётся неизменной, либо возрастает, достигая максимума при установлении термодинамического равновесия.

Вот мы сидим сейчас, дышим, моргаем, читаем буквы. А с точки зрения второго закона термодинамики атомы, составляющие наши тела, должны быть раскиданы по всем уголками комнаты. А ещё лучше по всей планете. А ещё лучше по всей галактике. Причём равномерненько так.

Закон о возрастании энтропии говорит, что кофе со сливками, однажды перемешанный, больше никогда уже не разделится на две фазы. Что теплые участки системы будут рассеивать тепло до тех пор, пока температура не станет однородной. А осколки чашки не соберутся в целую чашку. Собственно, поэтому и время течёт только в одну сторону.

С точки зрения второго начала термодинамики жизнь — это действительно процесс или система, вектор развития которой противоположен по направлению остальным, «неживым» и нормальным объектам вселенной. И удивительным образом направлен на уменьшение собственной энтропии.

Здесь я ухожу от термодинамики (но к ней ещё вернусь). На данном этапе хочется отметить, что в рамках первого пункта жизнь отмечена и как процесс, и как состояние. Как нечто неравновесное — и одновременно стабильное.

2. Цикл этих статей родился из лекций о феномене жизни, которую я читала увлеченным людям. Когда я готовилась к выступлению, то нашла в сети вот такое определение жизни (к сожалению, без авторства):

"Жизнь –  устойчивая диссипативная система, стабилизирующая свое неравновесное состояние со средой за счет управления рисками, реализовать которое ей позволяет постоянно накапливаемое количество информации об окружающей среде". 

Оно мне так понравилось, что я включила его в список" любимых" определений жизни. 

Самое крутое в нем — повторение и развитие мысли Эшбаха. Жизнь и здесь выступает в качестве неравновесного состояния. А слово “диссипативный” обозначает нечто, связанное с потерей энергии.

По сути дела, в этом определении сказано, что жизнь неустойчива. Неравновесна. Потому что открыта окружающему миру — а мир постоянно меняется. И жизнь с переменным успехом пытается достичь какого-то равновесия посреди хаоса, и тратит на это процесс колоссальное количество энергии. 

Которую, конечно же, берет извне.

Стабильное состояние, которого жизнь так хочет достичь, называется в биологии гомеостаз.
К примеру, всем известно, какая у людей постоянная температура тела. Но мы не умираем ни от холода, ни от жары. А все потому, что наше тело, как единица живого, стремится удержать свое равновесие, в том числе и свою температуру, поэтому в жару в теле включаются охладительные процессы, а в холод — нагревательные. 

Вот и выходит, что жизнь — это диссипативная система, которая балансирует в равновесии всеми доступными способами, и включает то один, то второй, то третий способ, исходя из того, что творится снаружи. 

Отмечу, что здесь жизнь уже выступает в роли некой сложноустроенной системы. 

3. Третье определение, самое любимое, я оставила напоследок. 

По образному выражению французского естествоиспытателя Ж. Кювье, «жизнь представляет собой более или менее сложный вихрь, направление которого постоянно и в который постоянно проникают и из него постоянно выбывают молекулы. Пока это движение существует, тело, в котором оно имеет место, живо, оно живет. Когда движение окончательно останавливается, тело умирает»  

Кювье по сути дела говорит, что жизнь — это некая форма, существующая в потоке обмена.

Форма в потоке обмена. 

Обалдеть просто.
Учитывая, что это определение Кювье сформулировал в XVIII веке, проникаешься к нему уважением.

Кювье намекает, что как только живая форма выбывает из потока обмена, наступает смерть.
И что это и процесс, и состояние одновременно, и системность жизни туда ложится отлично.
По-моему, это круто. Жизнь — это сложный вихрь, да. 

Кстати говоря, Жорж Кювье включен в список самых выдающихся ученых Франции, его имя внесено в специальный список, размещенный на первом этаже Эйфелевой башни.

Продолжение следует...