Реферати » Реферати з біології » Що таке життя?

Що таке життя?

МУНІЦИПАЛЬНА ЗАГАЛЬНООСВІТНЯ гуманітарно-естетичного ШКОЛА-ГІМНАЗІЯ

№ 13

РЕФЕРАТ

Що таке життя ?

Виконав: Изюмов ??Антон

ТОМСК-1999

Один хитромудрий чоловік зауважив, що хоча ми можемо утруднити дати точне визначення життя, однак ніхто з нас не сумнівається в відмінності між живим і неживим, тому що за живу і за мертвого коня на ринку дають різну ціну.

Дійсно, інтуїтивно ми всі розуміємо, що є живе і що - мертве, а от точно сформулювати відмінність зазвичай утрудняємося. Мені відомо багато спроб дати дефініцію, визначення поняття «життя» , але, як правило, вони виявляються уразливими. Часом автори взагалі відмовляються від визначення, підміняючи його тавтологією. Не можу не процитувати одне з визначень: «Живий організм - це тіло, доданок з живих об'єктів; неживе тіло - доданок з неживих об'єктів » . І все. Подумайте, як просто! Але чи стала нам від цього зрозуміла сутність життя?

Усім, напевно, відомо одне з визначень життя, висловлену
Енгельсом: «Життя - це спосіб існування білкових тіл, істотним моментом якого є постійний обмін речовин з навколишнім їх зовнішньою природою, причому з припиненням цього обміну речовин припиняється і життя, що призводить до розкладання білка » . Однак досить воно? Сам Енгельс так не думав. Для нього обмін речовин - лише суттєвий, не єдиний критерій життя. Дійсно, обмін речовин може бути притаманний і неживим об'єктам.

Уявімо досвід, який неважко здійснити. Ми маємо два непрозорих ящика, які безперервно вентилюються. Подібні пристрої, в яких контролюється лише вхід і вихід, а зміст їх невідомо, називають «чорними ящиками» . Аналіз що виходить з ящиків повітря показує, що в обох випадках ми маємо на виході дефіцит кисню, підвищену концентрацію вуглекислого газу і водяної пари. Вимірювання температури покаже, що на виході тепліше, ніж на вході. Ми вправі укласти, що в кожному ящику міститься система. Здатна до обміну речовин з навколишнім середовищем. Якщо ми розкриємо ящики, то виявимо в одному з них кажана, а в іншому - палаючу свічку. Критерій обміну речовин тут не спрацьовує, не дозволяючи відрізнити живе від неживого, процес горіння від процесу дихання.
Якщо ми перекриємо кран надходження повітря, миша гине. Однак і мертві організми можуть обмінюватися речовинами з навколишнім середовищем. На це, зокрема заснований процес утворення скам'янілостей. Залишки тварин і рослин в шарі гірських порід віддають навколишньому середовищу органіку; її місце займають мінерали. Особливо дивовижні скам'янілі дерева - зовні вони до найдрібніших деталей зберігають структури деревини, однак мільйони років тому вона замістити кремнеземом і оксидами заліза. Можна сформулювати визначення життя наступною фразою: життя - це активне, що йде з витратою енергії підтримання та відтворення специфічної структури.

Чим коротше визначення, тим більше воно потребує розшифровки. Що таке активне відтворення? Під цим словосполученням ми повинні розуміти такий процес, коли система сама відтворює себе і підтримує свою цілісність, використовуючи для цього елементи навколишнього середовища з більш низькою впорядкованістю. Пасивний процес такого роду аж ніяк не ознака життя.
Птахи з року в рік відтворюють свої гнізда, бобри будують дамби, але ні греблі, ні гнізда не можна вважати живими об'єктами, на відміну від їх будівельників. Особливо характерно відтворення неживих об'єктів для діяльності людини. Середньовічний переписувач книг, що створив новий фоліант натомість пошарпаного, і сучасний меломан, переписував магнітофонний запис - хороші тому приклади. Але людина куди складніше книги або магнітофонного запису.

Чому в нашому визначенні підкреслюється те, що підтримка і відтворення структур живого організму має йти з витратою енергії?
Тому що це дозволяє розрізняти живі істоти від інших самовідтворюються структур, наприклад кристалів.

Ще великий французький натураліст Бюффон в XVIII столітті проводив антології між зростанням організмів і зростанням кристалів. Дійсно, кожному кристалу властива своя специфічна структура, що виникає спонтанно. Так хлористий натрій кристалізується у вигляді куба, вуглець у формі алмазу - у вигляді октаедра. Скупчення, зростки кристалів часом дійсно схожі на структури живої природи. Згадайте хоча б морозні візерунки на шибках. Вони іноді настільки бувають схожі на листя папороті та інших дивовижних рослин, що відомий біолог А. А. Любіщев бачив у цьому якийсь глибокий зміст. Можна отримати і тривимірну структуру, схожу з рослинами (цього разу при розчиненні кристалів).

Якось Б.М.Меднікову довелося побачити тривимірні морозні візерунки. На схилі камчатської сопки земля з легким хрускотом просідала під ногами на один-два сантиметри. Виявилося, що тонкий поверхневий шар грунту був піднятий витонченими крижаними гілочками стирчать густо, як щетинки зубної щітки. Ні до, ні після йому не доводилося бачити такої занятной кристалізації водяної пари, хоча пишуть, що в горах такий феномен не настільки вже рідкісний.

Навіть метали утворюють подібні структури: металургам всього світу добре відома так звана «ялинка Чернова» - деревоподібний зросток кристалів заліза, що виріс в раковині виливки.

І проте, аналогії між кристалами і організмами, між морозними візерунками і листям папороті неправомірні. Хоча ці структури зовні подібні, процеси їх виникнення енергетично діаметрально протилежні. Кристал - система з мінімумом вільної енергії. Недарма при кристалізації виділяється тепло. Наприклад, при виникненні одного кілограм «морозних візерунків» має виділиться 619 кілокалорій тепла (539 при конденсації водяної пари і 80 при переході в тверду фазу). Стільки ж енергії потрібно затратити на руйнування цієї структури. Листя папороті, навпаки, при своєму виникненні поглинають енергію сонячних променів, і, руйнуючи цю структуру, ми можемо отримати енергію назад. Та це ми і робимо, спалюючи кам'яне вугілля, що утворився із залишків гігантських папоротей палеозойської ери. Справа тут не в самому лістообразние малюнку: безформний шматок льоду такої ж маси потребують на розплавлення і випаровування стільки ж енергії. Те ж і з папороттю: на освіту зовнішньої складності організму витрачається енергія, мізерно мала в порівнянні з тією, що законсервована в органіці.

А як же зовнішню схожість? І листя папороті, і морозні візерунки володіють максимальною площею поверхні при даному обсязі. Для папороті (і будь-якого іншого рослини) це необхідно, бо дихання і асиміляція вуглекислого газу йде через поверхню листя. У тих випадках, коли потрібно знизити витрати води на випаровування, рослини, наприклад кактуси, знаходять кулясту форму з максимальною площею поверхні. Але платити за це потрібно зниженням темпів асиміляції СОІ і відповідно уповільненням зростання.

Водяні пари, крісталлізуясь на холодному склі, також утворюють структуру з максимальною поверхнею, тому що швидкість втрати вільної енергії при цьому максимальна (кристали ростуть з поверхні). Так що аналогії між кристалами і живими організмами не мають евристичного значення. Рідина, виплеснута з посудини в умовах невагомості, набуває форму більярдної кулі (мінімум енергії поверхневого натягу). Але між грою в більярд і польотами в космос стільки ж спільного, скільки між кристалізацією і зростанням живого організму.

З цього не випливає, що кристалічні форми чужі життя. Ось хороший приклад. Багатьом відомі нешкідливі великі комарі-долгоножки з довгими ламкими кінцівками. Їх личинки мешкають у вологому грунті, харчуючись перегній рослинними залишками. Серед них можна зустріти особин, пофарбованих у блакитний колір з райдужним відливом. Вони здаються млявими, і вони дійсно хворі - заражені райдужним вірусом. У гемолімфі таких личинок можна виявити кристали дивовижної краси, переливаються, як сапфіри. Кристали ці складені з частинок вірусу - віріонів. Коли личинка загине, вони потраплять в грунт, щоб бути проковтнутими личинками нового покоління комарів.

Такі кристали утворюють багато вірусів, і не тільки віруси комах.
Але це неактивна форма існування вірусу, у формі кристала він не розмножується, а лише переживає несприятливі умови.

Відомий фізик Е. Шредінгер якось назвав хромосому «апериодическим кристалом» . Дійсно, ядерне речовина клітини в період ділення впорядковано, формально його можна назвати кристалом, як можна назвати книгу кристалом зі сторінок. Але під час «упаковки» в хромосому ядерна речовина (хроматин) неактивно, і сама хромосома - лише спосіб передачі хроматину від клітини до клітини.

Коротше, впорядкованість структури кристалів - впорядкованість кладовища, системи з мінімумом вільної енергії. Упорядкованість структури організму в процесі життєдіяльності - це впорядкованість автомобільного конвеєра. Для її підтримки і відтворення в наступному поколінні організм повинен поглинати енергію у вигляді квантів світла або неокислених органічних сполук, прості речовини, і виділяти окислені продукти життєдіяльності. Це і є обмін речовин, він не є самоціллю.

«Все тече» , - сказав Геракліт Ефеський (цей всім відомий афоризм дійшов до нас, правда зі слів інших, так як сам Геракліт як Сократ, волів викладати свої погляди в бесідах). Особливо це відноситься до живого організму. Він - потік, по якому безперервно рухаються енергія і речовини - елементи для відтворення структур. Не так давно ще вчені вважали, що, досягнувши дорослого стану, організми пригальмовують синтез білків та інших органічних сполук, обмежуючись «ремонтними» роботами (загоєння ран, зміна епітелію шкіри і т. д.).

Перші ж досліди з ізотопними мітками показали, що це невірно. Протягом усього життя йде

Сторінки: 1 2

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар