Понятие жизнь. Смысл жизни и смерти. Свобода и счастье.
Что есть жизнь? Жизнь – это активная форма существования материи. Долгое время в философии доминировала дефиниция Ф. Энгельса: «Жизнь есть способ существования белковых тел, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка». Интересно определение отечественного кибернетика, профессора А. А. Ляпунова: жизнь – это «высокоустойчивое состояние вещества, использующее для выработки сохраняющих реакций информацию, кодируемую состояниями отдельных молекул».
В настоящее время установлено, что неживая и живая материи едины. Это единство состоит в том, что все неживые вещи и живые и тела состоят из одних и тех же атомов химических элементов. Кроме того, все виды неживой и живой природы подчиняются единому закону сохранения вещества и энергии. Живое вещество получает энергию из неживой природы.
Жизнь на Земле возникла 4. 5 млрд. лет назад, неживая материя породила живую. Теория панспермии утверждает, что жизнь была занесена на Землю из космоса. По мнению А. И. Опарина (1923), разнообразие находившихся в океанах простых соединений, площадь поверхности Земли, доступность энергии и масштабы времени позволяют предположить, что жизнь возникла в океанах, там постепенно накопились органические вещества и образовался, так называемый, «первичный бульон».
Для всякого живого существа характерна «триада жизни»: вещество, энергия, информация. Белок один из необходимых составляющих жизни.
Человек есть высший продукт материи.
Еще с древности мудрецы пытались понять проблемы происхождения и сущности человека. Первый философ Гомер отметит, что человек порожден Океаном. Сейчас существует множество теорий происхождения человека, их можно разделить на 5 групп:
1 – Божественная: «сотворил Бог человека по своему образу и подобию». Теория излагается наиболее подробно в «Библии» и «Коране».
2 – Эволюционизм. Теория Ч. Дарвина (1809 – 1982), изложенная в работе «Происхождения видов» (1859). Через изменчивость, наследственность и естественный отбор человек произошел от обезьяноподобных предков.
3 – «Мутационная теория развития» («теория биологического скачка») Хуго де Фриза (30 гг. ХХ века). По его мнению, возникновение человека связано с мутационными изменениями в геноме. «Скачок» носит случайный характер.
4. – «Теория палеоконтакта», одна из самых спорных. Её сторонники утверждают, что человек – это существо, которое трансмутировало в результате «инопланетного вторжения высшего разума» приблизительно 40 – 40 тыс. лет назад, т. е. в эпоху палеолита.
5. – «Синтетическая теория», которая предполагает, что человек есть результат эволюции, но Душу в него вдохнул Бог.
Теория эволюционизма в большей степени выражает достижения материалистической науки. Развитие современной теории молекулярной биологии позволило ученым аккумулировать достаточный естественнонаучный материал для философского осмысления многообразных видов проявления жизни нашей на планете. Кроме того, открытия в биохимии, биофизике, нанотехнологии, предполагают кибернетическую картину существования и воспроизведения сложных управляемых систем в технике и живой природе, постепенно формируется иная научная картина жизни, которая способна допустить существование иных форм жизни на небелковой основе.
Но человек не просто живёт, он пытается осознать смысл своей жизни.
Проблема смысла жизни в философии рассматривается в нескольких аспектах: 1) объективистский подход (Спиноза, Гегель и др. ), он связан с христианской традицией, где человек подчинен судьбе, предписанной ему свыше; 2) субъективистский. В основе его творческая самостоятельность и активность человека.
В проблеме смысла жизни подходят с трех измерений: 1 – все живое во Вселенной имеет право на жизнь в силу своего факта рождения, 2 – жизнь конечна; 3 – поиск бессмертия.
Главный вопрос человеческого существование: в чем смысл жизни? Существует множество концепций смысла жизни, но все они сводятся к одному – смысл жизни в возможности реализовать себя как личность, найти в себе гармонию. Совершенствуя себя, личность совершенствует окружающий мир. Так само понятие «жизнь» обретает ценность, т. е. смысл жизни в самой жизни. Нередко путают смысл жизни и цель жизни, смысл жизни он состоит из целей жизни, которые актуальны в тот или иной период существование человека. Смысл жизни не должен быть зациклен на цели жизни, иначе жизнь человека потеряет смысложизненный ориентир. Смысл жизни – это смысл созидания, самосовершенствования.
Жить, что был смысл. Для чего мы живем? Смысл жизни – это всегда перспективы, будущее в настоящем.
Однако в философии существуют концепции отрицающие смысл жизни. У Ницше мы читаем: «Жить надо так, чтобы не было в жизни смысла – вот, что есть смысл жизни». Его идеи разделяли А. Шопенгауэр, А. Камю и др. Русский философ Введенский выносит смысл жизни за пределы самой жизни: «У жизни нет смысла, а если он есть, то за пределами жизни». Но может ли человек жить, зная, что его жизнь бессмысленна? Известно, что главная причина самоубийств по А. Камю – потеря смысла жизни. Смысл – это основа бытия человека, смысл жизни в самой жизни в реализации ее возможностей.
Смертность человека порождает идею бессмертия. Одни призывали к «телесному продолжение жизни» после смерти, личному бессмертию (даосизм, учение Н. Ф. Фёдорова). Или существования после смерти некой психической сущности (Души), которая поглощается абсолютной духовной субстанцией, Богом. Платон впервые обосновывает эту мысль в диалоге «Фидон» (учение о «бессмертие Души»). Затем идея переходит в христианство – бессмертие Души и существование ее в ином мире. Идея бессмертия (реинкарнации) доминирует в индийских религиозно – философских системах, буддизме, т. е. перерождение живущих на этой Земле душ индивидов в будущие человеческие или иные живые формы. Еще одна теория: осуществление природно – биологической бесконечности человека через потомство (биогенетическое бессмертие). А так же, включение в вечный круговорот природы субстрата человеческой телесности (материальное, физическо – химическое бессмертие). Может быть бесконечное воздействие, влияние жизни и творчества индивида на умы, поступки, деятельность последующих поколений (социокультурное бессмертие) или проявить себя как историческая личность (историческое бессмертие)?
Русский философ Н. Н. Страхов в работе «Значение смерти» писал: «Смерть – это финал оперы, которая не может длится без конца. В этом ее гармония и красота. Если бы какой – нибудь организм бы совершенствовался без конца, то он никогда бы не достиг зрелого возраста и полного раскрытия своих сил, он постоянно бы был подростком, существом, которое постоянно растет и которому никогда не суждено вырасти». Бесконечная продолжительность жизни отдельно взятого человеческого организма закрыла бы возможность для продолжения и отбора новых форм эволюционного развития.
Но человек ищет бессмертия в продолжении рода, в своих детях, в научном и художественном творчестве.
«Есть только явь и свет,
Ни тьмы, ни смерти нет на этом свете.
Мы все уже на берегу морском,
И я из тех, кто выбирает сети,
Когда идет бессмертье косяком»
Сейчас очень популярны не религиозные концепции бессмертия. Это так называемая «Жизнь после смерти» (автор врач – философ Р. Моуди). После смерти, по его мнению, человек, его духовная сущность становится «чистым сознанием».
Кроме того, проблема сейчас ставится еще глубже: А есть ли жизни до жизни?
Реализовать свои жизненные ориентиры человек может, только будучи свободным. Главной ценностью общества и личности является свобода. Если в античности главное – выбор своей судьбы, независимость, в средневековье – это свобода от греха. Б. Спиноза понимал свободу как «вещь, которая существует по одной только необходимости своей собственной природы и определяется к действию сама собой», т. е. свобода не зависит от стремлений человека удовлетворять свои потребности, смысл ее в нейтрализации вредного и использовании полезного. Свобода каждого имеет свои границы в свободе других, зависит от особенностей исторической эпохи и условий жизни, следовательно, свобода всегда социальна. Свобода связана с категорией необходимость, это связь между деятельностью людей и объективными законами общества, т. е. свобода – это «осознанная необходимость», чем более осознанно человек постигает законы бытия, тем более осознанной и свободной становится его деятельность. Кант указывает: «Ты можешь, ибо ты должен». Абсолютной свободы быть не может, т. к. желание одного индивида часто вступают в противоречия с другим индивидом и объективными законами мира (хочу жить вечно. ).
Кроме того, желание свободы и ее получение – это особая проблема. Свобода – это ответственность, это бремя, вот почему часто обретенная свобода становится кошмаром. После реформы 1861 года (отмены крепостного права) Н. Некрасов напишет: «Народ освобожден, но счастлив ли народ?». Артур Шопенгауэр ставит вопрос: «Свободен ли тот, что свободен?». Гете: «Свободен только первый шаг, но мы рабы другого». В экзистенциализме свобода – это сущность человека: «Человек или свободен, или его нет» (Сартр), свобода для человека – это рок «дыра в бытии».
Важная составляющая человеческого бытия, смысла его существования – это счастье.
Одни говорят, что страсти,
Карты, вино, увлеченье. –
Все острые ощущенья.
Другие верят, что счастье –
В окладе большом и власти
В глазах секретарш влюбленных
И трепете подчиненных.
Третьи считают, что счастье
Это большое участье
Забота, тепло, вниманье
И общность переживания.
Но мненью четвертых это –
С милой сидеть до рассвета,
Однажды в любви признаться
И больше не расставаться
Еще есть такое мненье,
Что счастье – это горенье,
Поиск, мечта, работа
И дерзкие крылья полета.
А счастье, по – моему, просто
Бывает разного роста:
От кочки и до Казбека,
в зависимости от человека.
В эвдемонизме, счастье – это мотив всех человеческих целей и устремлений.
Счастье – это такое психологическое состояние человека, которое соответствует наибольшей внутренней удовлетворенности условиями своего бытия. Стремление к счастью – это естественное желание, определяемое природой человека. Счастье – это своего рода сплав оценки, поведения и мотива. Счастье – это личное благо, как бы оно не вбирало в себя общественные условия, счастье – это всегда личностное понимание. Однако, счастья человек может достичь, лишь уважая право на счастье других. А. Толстой писал: «Счастье есть ощущение полноты физических и духовных сил в их общественном применении». Это своего рода «разумный эгоизм» Чернышевского. Кант же считал, что счастье всегда эгоистично, но при этом оно не должно объективно расходиться с нравственным законом. Аристотель абсолютизировал счастье и мораль. Античность в широком смысле слова всегда понимало счастье как наслаждение – гедонизм (учение киренаиков).
Чувство счастья зависит не от достижения или получения определенных благ, а от внутренней способности человека быть счастливым. Чем выше запросы (интеллект) человека, тем труднее достичь ему состояния счастья.
Чтобы быть счастливым надо иметь желание быть счастливым!
Каждый человек уникален, а его жизнь – это реализация потенциала Великой Вселенной, частицей которой он является.
Имеется большое число определений понятия «жизнь», отражающих различные подходы. Многочисленные определения сущности жизни можно свести к трем основным. Согласно первому подходу, жизнь определяется носителем её свойств (например, белком); согласно второму подходу, жизнь рассматривают как совокупность специфических физико-химических процессов. И, наконец, третий подход — определить минимально возможный набор обязательных свойств, без которых никакая жизнь невозможна.
Жизнь можно определить как активное, идущее с затратой полученной извне энергии, поддержание и самовоспроизведение специфической структуры. [5]
Согласно взглядам одного из основоположников танатологии М. Биша, жизнь — это совокупность явлений, сопротивляющихся смерти.
С точки зрения второго начала термодинамики, жизнь — это процесс, или система, вектор развития которой противоположен по направлению остальным, «неживым» объектам вселенной, и направлен на уменьшение собственной энтропии (см. Тепловая смерть).
Фридрих Энгельс дал следующее определение: «Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка». [5]
Опираясь на современные достижения биологической науки, русский ученый М. В. Волькенштейн дал новое определение понятию жизнь: «Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров — белков и нуклеиновых кислот».
Существуют также кибернетические определения жизни. По определению А. А. Ляпунова, жизнь — это «высокоустойчивое состояние вещества, использующее для выработки сохраняющих реакций информацию, кодируемую состояниями отдельных молекул».
Существует также трагикомическое определение:
Жизнь (человека) — наследственная болезнь со смертельным исходом, передаваемая половым путём.
Упорядоченность и сложность живых систем
Жизнь качественно превосходит другие формы существования материи в отношении многообразия и сложности химических компонентов и динамики протекающих в живом превращений. Живые системы характеризуются гораздо более высоким уровнем структурной и функциональной упорядоченности в пространстве и во времени.
Живые системы обмениваются с окружающей средой энергией, веществом и информацией, являясь, таким образом, открытыми системами. При этом, в отличие от неживых систем, в них не происходит выравнивания энергетических разностей и перестройки структур в сторону более вероятных форм, а непрерывно происходит работа «против равновесия». На этом основаны ошибочные утверждения, что живые системы якобы не подчиняются второму закону термодинамики. Однако снижение энтропии в живых системах возможно только за счёт повышения энтропии в окружающей среде (негэнтропия), так что в целом процесс повышения энтропии продолжается, что вполне согласуется с требованиями второго закона термодинамики.
Возникновение жизни
В разное время относительно возникновения жизни на Земле выдвигались следующие гипотезы:
Гипотезы самозарождения и стационарного состояния представляют собой только исторический или философский интерес, так как результаты научных исследований их опровергают.
Гипотеза панспермии не решает принципиального вопроса о возникновении жизни, она только отдаляет его в ещё более далёкое прошлое Вселенной, хотя и не может исключаться как гипотеза о начале жизни на Земле.
Таким образом, единственной общепризнанной в науке в настоящее время является гипотеза биохимической эволюции.
Разнообразие живых существ
Организм — это основная единица жизни, реальный носитель её свойств, так как только в клетках организма происходят процессы жизни. Как отдельная особь организм входит в состав вида и популяции, являясь структурной единицей популяционно-видового уровня жизни.
Живая природа организуется в экосистемы, которые составляют биосферу.
Рождение
Рожде́ние — акт начала жизни. В природе рождением считается физиологический процесс появления живого существа из чрева матери (у млекопитающих и человека) или из яйца (у рептилий, птиц, земноводных, членистоногих, большинства рыб и т.д.).
В символическом смысле понятием рождение принято обозначать начало любого существования, реального или вымышленного, в том числе у неодушевлённых вещей: «рождение Вселенной», «рождение новой эпохи», «рождение шедевра», «Рождение трагедии из духа музыки» (работа Ф.Ницше), «рождение электронных пар» и пр.
Рождение является важным понятием в некоторых философских и религиозных системах.
Здоровье
Охрана здоровья человека (здравоохранение) — одна из функций государства. В мировом масштабе охраной здоровья человечества занимается Всемирная организация здравоохранения.
Возраст
Поведение
Тем не менее, поскольку механизмы движения растений носят чисто физиологический характер, нельзя говорить о наличии у них ни поведения, ни психики. В психологии движения растений относят к допсихическому уровню отражения.
Поведение, в отличие от психики, доступно для непосредственного наблюдения и является предметом широкого спектра наук, от психологии, этологии, зоопсихологии и сравнительной психологии до поведенческой экологии.
Образ жизни
О́браз жи́зни — (лат. modus vivendi) устоявшиеся, типичные для исторически-конкретных социальных отношений формы индивидуальной, групповой жизни и деятельности людей, характеризующие особенности их общения, поведения и склада мышления в различных сферах. Образ жизни — это устоявшаяся форма бытия человека в мире, находящая своё выражение в его деятельности, интересах, убеждениях. Образ жизни — способ, формы и условия индивидуальной и коллективной жизнедеятельности человека, типичные для конкретно-исторических социально-экономических отношений [15]
Основными параметрами образа жизни являются труд (учеба для подрастающего поколения), быт, общественно-политическая и культурная деятельность людей, а также различные поведенческие привычки и проявления.
Образ жизни человека — главный фактор, определяющий его здоровье.
Уклад жизни — образ жизни людей, который определяется [15] :
О стиле жизни судят по внешним формам бытия, в которые входит [15] :
Биология
Биология — наука о жизни (живой природе), одна из естественных наук, объектами изучения которой являются живые существа и их взаимодействие с окружающей средой. Биология изучает все аспекты жизни, в частности, структуру, функционирование, рост, происхождение, эволюцию и распределение живых организмов на Земле. Классифицирует и описывает живые существа, происхождение их видов, взаимодействие между собой и с окружающей средой.
Как особая наука биология выделилась из естественных наук в XIX веке, когда учёные обнаружили, что живые организмы обладают некоторыми общими для всех характеристиками. Термин «биология» был введён независимо несколькими авторами: Фридрихом Бурдахом в 1800 году, в 1802 году Готфридом Рейнхольдом Тревиранусом [17] и Жаном Батистом Ламарком.
В биологии выделяют следующие уровни организации:
Большинство биологических наук является дисциплинами с более узкой специализацией. Традиционно они группируются по типам исследуемых организмов: ботаника изучает растения, зоология — животных, микробиология — одноклеточные микроорганизмы. Области внутри биологии далее делятся либо по масштабам исследования, либо по применяемым методам: биохимия изучает химические основы жизни, молекулярная биология — сложные взаимодействия между биологическими молекулами, клеточная биология и цитология — основные строительные блоки многоклеточных организмов, клетки, гистология и анатомия — строение тканей и организма из отдельных органов и тканей, физиология — физические и химические функции органов и тканей, этология — поведение живых существ, экология — взаимозависимость различных организмов и их среды.
Передачу наследственной информации изучает генетика. Развитие организма в онтогенезе изучается биологией развития. Зарождение и историческое развитие живой природы — палеобиология и эволюционная биология.
На границах со смежными науками возникают: биомедицина, биофизика (изучение живых объектов физическими методами), биометрия и т. д. В связи с практическими потребностями человека возникают такие направления, как космическая биология, социобиология, физиология труда, бионика.
Организм
Организм — живое тело, обладающее совокупностью свойств, отличающих его от неживой материи.
Как отдельная особь организм входит в состав вида и популяции, являясь структурной единицей популяционно-видового уровня жизни.
Организмы — один из главных предметов изучения в биологии. Для удобства рассмотрения все организмы распределяются по разным группам и категориям, что составляет биологическую систему их классификации. Самое общее их деление — на ядерные и безъядерные. По числу составляющих организм клеток их делят на внесистематические категории одноклеточных и многоклеточных. Особое место между ними занимают колонии одноклеточных.
Формирование целостного многоклеточного организма — процесс, состоящий из дифференцировки структур (клеток, тканей, органов) и функций и их интеграции как в онтогенезе, так и в филогенезе. Многие организмы организованы во внутривидовые сообщества (например, семья или рабочий коллектив у людей).
Искусственная жизнь
Искусственная жизнь — изучение жизни, живых систем и их эволюции при помощи созданных человеком моделей и устройств. Данная область науки изучает механизм процессов, присущих всем живым системам, невзирая на их природу. Хотя этот термин чаще всего применяется к компьютерному моделированию жизненных процессов, он также подходит и к жизни в пробирке (англ. wet alife ), изучению искусственно созданных белков и других молекул. Для простоты эта статья описывает компьютерную жизнь.
Признаки жизни
Признаки жизни — характеристики, по которым можно обнаружить наличие жизни у организма, на местности, на других планетах.
Жизнь на Марсе
Жизнь после смерти
Жизнь после смерти или загробная жизнь — ненаучное представление о продолжении сознательной жизни человека после смерти. В большинстве случаев подобные представления обусловлены верой в бессмертие души, характерной для различного вида религиозных мировоззрений.
Представления о загробной жизни присутствуют в различных религиозных и философских учениях. Среди основных представлений:
Бессмертие
Бессмертие — жизнь в физической или духовной форме, не прекращающаяся неопределённо (или сколь угодно) долгое время.
Под бессмертием в духовной форме — в религиозном, философском, мистическом и эзотерическом смыслах — подразумевают вечное существование индивидуума («я», душа, монада), индивидуальной воли (палингенезия в философской системе Артура Шопенгауэра), комплекса составляющих индивидуальной личности (скандхи в феноменологии буддизма), универсального духовного субстрата (трансперсональное бессознательное в аналитической психологии Карла Густава Юнга, ноосфера в религиозно-философской концепции Пьера Тейяра де Шардена и др).
Отдельный предмет религиозно-философских рассуждений — бессмертие (вечносущность) как атрибут Бога.
Что такое Жизнь во Вселенной: четыре базовых принципа вместо трёх характерных функций
Данная статья мотивирована необходимостью построить более общую картину, что такое жизнь (и какой она может быть) по отношению к остальным явлениям во Вселенной.
(Является переводом довольно любопытной научной статьи от 16 апреля 2020 года).
Введение. Зачем нужно новое определение для жизни?
Попасть сложно из-за слишком маленькой целевой зоны
Это не самая выгодная зона для попадания (гораздо лучше целиться в 3х60)
Есть множество других довольно выгодных участков для прицеливания
Следовательно, при поиске внеземной жизни мы должны учитывать, что:
Жизнь, очень точно подходящая под признаки той, с которой мы знакомы, может быть очень редкой во Вселенной, однако более общий класс жизнеподобных феноменов может быть куда более распространённым.
Могут существовать системы, которые только предстоит открыть или хотя бы представить, и они будут более успешно удовлетворять критериям жизни, даже по сравнению с земной.
Ослабив наши ограничения в определении жизни, мы откроем весь спектр параметров физических и химических взаимодействий, которые могут создавать жизнь.
Так же нас мотивируют жаркие споры в области происхождения жизни, которые разделили исследователей на множество лагерей, в каждом из которых спорщики ищут свой, «единственно истинный» сценарий появления жизни. Мы утверждаем, что большая часть споров произошла из-за различий в предположении о том, что есть жизнь и, соответственно, каким было её начало. Переопределяя сам термин «жизнь», мы надеемся, что это поможет более глубокому взаимопониманию и информационному обмену между сообществами исследователей.
Характерные функции жизни
Другой взгляд предполагает существование неких «законов сохранения», подобных тем, что играют важную роль в физике и инженерии. То есть какие-то материальные и функциональные ограничения, которые присущи для жизни с самого начала. Любая система, которая не соответствует этим ограничениям не может называться жизнью (в рамках этого подхода). Одним из примеров такого подхода является «принцип сохранения химии», на который ссылаются в [3 ]. Их аргумент выглядит таким образом: «Химические свойства организмов более консервативны, чем изменяющаяся окружающая среда, и поэтому сохраняют информацию о древних условиях окружающей среды» [4 ]. В соответствии с этим принципом поиск контекста происхождения жизни, по сути, представляет собой поиск пребиотических сред, максимально приближенных к клеточным условиям.
Рисунок 1. Три распространённых примера характерных функций жизни в теориях её происхождения.
Примерами характерных функций являются репликация РНК по шаблонам, циклы реакций, формирующие ранние виды метаболизма и изоляция систем липидными мембранами от окружающего мира (рис. 1). Это приводит к возникновению различных «первичных» теорий возникновения жизни. Например, в так называемой «гипотезе мира РНК» считается, что «согласно теории эволюции Дарвина неживая материя должна самоорганизоваться до получения поведения, которое мы приписываем биологии»[5 ], а наступление дарвинизма произойдет с абиотическим образованием длинноцепочечных РНК-полимеров.
Лабораторные эксперименты показывают, что приповерхностные среды, подверженные УФ-излучению и (возможно, эпизодическому) взаимодействию с атмосферными условиями и/или снабжаемые подходящими молекулами из внешних источников, идеально подходят для синтеза РНК, например [12 ].
С другой стороны, глубоководные щелочные гидротермальные источники являются центрами фокусировки окислительно-восстановительных процессов и неравновесия рН, которые могут приводить к возникновению протометаболических циклов, например, [6 ].
Однако, геотермальные пузырьки благоприятны для спонтанной самосборки липидных везикул, что отчасти обусловлено низкими концентрациями двухвалентных катионов [13 ].
Каждая теория, пытающаяся объяснить какую-то характерную функцию, присущую земной биологии, содержит неявное предположение о том, что эта самая характерная функция присутствовала при появлении жизни и что она является основополагающей.
Однако, учитывая изначальное отсутствие ископаемых или геологических свидетельств, нет почти никаких доказательств того, что какая-либо из этих функций действительно присутствовала в начале жизни.
Горизонт событий исследований происхождения жизни
Существует «горизонт событий», как подходящий по смыслу термин из астрофизики, в исследованиях происхождения жизни (рис. 2).
Подходы «сверху-вниз», такие как молекулярная филогенетика, используют подсказки из сохранившейся жизни, чтобы проследить историю жизни в направлении ее происхождения. Такой подход может привести нас только до LUCA.
Подходы «снизу-вверх», направленные на моделирование синтеза пребиотических молекул и/или наступление протоживых структур и функций, могут в один прекрасный день привести к созданию абиогенеза. Однако такое «пробное происхождение» не будет являться LUCA.
Рисунок 3. Невозможность различия сценариев происхождения жизни при подходе «сверху-вниз».
Кроме того, нисходящие подходы ограничены в своем понимании происхождения жизни, поскольку дерево жизни, которое мы видим сегодня, может быть достигнуто самыми разными теоретическими сценариями (рис. 3). Эти сценарии могут включать в себя множество никогда не сходящихся генов, в результате чего образуются совершенно разные геномные ветви, которые либо уже вымерли, либо все ещё присутствуют в качестве «теневой биосферы» [15 ].
Исторический vs Синтетический vs Универсальный сценарии происхождения
Следовательно, различные сценарии, разработанные исследователями, затрагивают не один, а множество научных вопросов. Одним из них обычно является происхождение жизни на Земле, которое распространяется и на генезис земноподобной жизни на других мирах.
Однако существует совершенно отдельный вопрос о происхождении «жизнеподобных» систем, как земных, так и неземных, в инопланетных средах.
Ещё один вопрос заключается в том, как мы могли бы создать полностью искусственные структуры, но которые мы бы считали живыми.
Эти разрозненные цели и задачи могут привести к тому, что сообщество исследователей столкнётся с проблемой «лебедя, рака и щуки» (вместо взаимопомощи), излишних споров (вместо консенсусного обмена идеями) или апатии (вместо подлинного интереса к работам друг друга). В этой статье вводится новый словарь и новое определение жизни в ответ на эти опасения.
Определение Y-жизни
Y-жизнь представляет собой любое гипотетическое явление во Вселенной, которое удовлетворяет фундаментальным принципам живого состояния, независимо от типов эксплуатируемых неравновесий либо компонентов. Y-жизнь представляет собой любое гипотетическое явление, которое поддерживает своё низкоэнтропийное состояние путём диссипации и конверсии термодинамических неравновесий, использует цепи автокаталитических реакций для достижения нелинейного роста и распространения, использует гомеостатические регулирующие механизмы для обеспечения стабильности и смягчения внешних возмущений, а так же собирает и обрабатывает функциональную информацию об окружающей среде.
Понятие «жизнь, какой мы ее не знаем» не ново. Тем не менее, традиционные определения жизни не позволяют строго разграничить понятия «жизнь, какой мы ее знаем» и «жизнью, какой мы ее не знаем». Их расплывчатость не позволит нам вынести какой-то определённый вердикт, если разница между двумя категориями велика.
Например, согласно определению жизни, данному НАСА (см. введение), следует ли считать самоподдерживающуюся химическую систему, которая развивается не по Дарвину, «жизнью, какой мы её не знаем» или вообще не стоит её считать жизнью?
Чтобы исправить это, мы и разработали наши критерии Y-жизни на основе четырех фундаментальных процессов.
Это и есть 4 базовых принципа из заголовка статьи и их подробное описание выглядит так:
Хотя эти четыре принципа Y-жизни являются производными от наблюдений за жизнью в том виде, в котором мы ее знаем, новое определение намного более расширяемое. Эти четыре принципа представляют собой необходимые и достаточные требования к Y-живому состоянию, оставаясь при этом отделёнными от конкретных компонентов, составляющих систему.
Это иллюстрируется тем фактом, что существует множество систем, которые выполняют те же самые принципы, но достаточно отличаются друг от друга по форме (обсуждается далее). Следовательно, универсальность термина Y-жизнь вытекает из разумного ожидания того, что он может быть применен к еще неизведанным (или не изобретенным) системам, существующим в бесчисленных масштабах по всей Вселенной.
Может даже существовать класс систем, еще не открытых и не описанных, которые соответствуют всем четырём принципам Y-жизни, и, в дополнение, соответствуют некоторому пятому. Такие системы могут считаться Y-сверхживыми. Хотя открытие Y-сверхжизни, безусловно, стало бы началом новой научной парадигмы, мы пока что сохраняем агностицизм в отношении его существования.
Мы хотим подчеркнуть, что наше определение Y-жизни применяется на системном уровне. Принципы, которые могут быть применены к некой системе, зависят, в частности, от границ, которыми мы обозначаем эту систему. Например, какие принципы выполняют вирусы? Один вирус по отдельности не соответствует ни одному из принципов.
Вирусы в системе, состоящей из вирусов, бактерий и питательных веществ, могут совершать автокатализ и, путём разрушения своих жертв, диссипировать.
Вирусы в биосфере в целом, могут совершать не только автокатализ и диссипацию, но и обучаться (в процессе эволюции).
В некоторых экосистемах вирусы могут даже придавать системе гомеостатические атрибуты, вводя клеткам-хостам вспомогательные метаболические гены и поглощая органическое вещество через лизис [45 ].
Мы также отмечаем, что важность и актуальность этих принципов отделены от той легкости, с которой мы можем измерить их присутствие.
Для примера, измерение автокаталитического свойства, скорее всего, будет нетривиальным, если только рассматриваемые организмы/системы не могут быть культивированы. В частности, получения биосигнатур с удаленных экзопланет, вероятно, будет недостаточно для выявления автокаталитических свойств, если только эти сигнатуры не собираются в течение очень длительных периодов времени.
Следовательно, для этого принципа существует разделение между значимостью (это свойство имеет основополагающее значение для определения Y-жизни) и легкостью измерения (его может быть нелегко оценить).
Однако иногда автокаталитическое свойство проявляется очень драматично. Пока мы пишем эту статью, мир переворачивается с ног на голову сущностью, которая одновременно считается неживой и состоит только из небольшого генома РНК и набора белков. Каждая диаграмма, которая отслеживала COVID-19, показывала экспоненциальный рост (автокатализ) в первой фазе, демонстрируя как крошечные биологические сущности могут показать экстремальные нелинейные динамические изменения в короткое время.
Y-субжизнь
Помимо предоставления простого «контрольного перечня» критериев для определения того, является ли динамическая система живой или нет, эти четыре принципа также позволяют нам рассмотреть Y-жизнь в контексте других явлений во Вселенной.
Мы определяем Y-жизнь как любую систему, которая выполняет все четыре столба, и Y-субжизнь как любую систему, которая выполняет некоторые, но не все эти функции (рис. 5).
Что касается гомеостаза в системах равновесия (область 2 на Рис. 5), то здесь есть некоторые тонкости. Наше утверждение о том, что гомеостаз происходит в изолированных системах, заключается просто в том, что они являются архетипами устойчивости (по определению). Однако этот вопрос может быть спорным. Можно утверждать, что в момент флуктуации происходит мгновенное создание свободной энергии. Однако, использование такого колебания потребовало бы измерений и обработки информации, и, как показано в [56 ], для этого в системе с ограниченным количеством памяти потребуется стирание, которое не может быть сделано бесплатно, а значит, свободной энергии, создаваемой колебаниями системы равновесия, на самом деле не существует.
В целом любое возмущение такой системы исчезнет за конечное время по мере уравновешивания системы, поэтому мы допускаем гомеостаз в системах равновесия (однако, биологические гомеостатические процессы, как правило, происходят за счет потребления свободной энергии).
Существует несколько примечательных макромолекулярных комплексов, которые являются как диссипативными, так и автокаталитическими, но не обязательно гомеостатическими (области 3 и 6 на рис. 5).
Например, интернет-мемы явно являются автокаталитическими и диссипативными (учитывая затраты на вычислительную энергию, связанные с их распространением и коммуникацией). Кроме того, система «участие в социальных медиа плюс мемы» учится коллективно, и тем самым оказывается в регионе 6 на рис. 5.
На наш взгляд, вероятно также, что относительно простые системы, способные к рудиментарной обработке информации, могут возникнуть изначально и что способность этих систем со временем оптимизировать свои диссипативные, автокаталитические и гомеостатические черты определит их конечную судьбу (см. также [66 ]).
Например, первая жизнь на Земле почти наверняка не использовала ДНК для хранения информации или какие-либо узнаваемые ферменты в своей метаболической сети. После бесчисленных колебаний между случайностью и необходимостью эволюция всё же породила знакомые нам макромолекулы, которые мы наблюдаем сегодня. Далее мы покажем, как понятие «Y-жизнь» может изменить наши подходы к исследованию истоков жизни.
Y-жизнь и исследования происхождения жизни
Идея о том, что эти три характерные функции определяют необходимые и достаточные условия жизни, была подробно теоретически исследована в области создания искусственной жизни и концепций аутопоэзис [67 ] и «Хемотон» [68 ].
Рисунок 6.
На рисунке 6 показан «куб», вершины которого представляют живые системы с различными комбинациями компонентов, выполняющих три характерные функции. На одной вершине жизнь выполняет эти характерные функции, используя механизмы РНК/ДНК, хемиосмоса и липидных мембран. Вы можете удалиться от земной жизни на 1, 2 или 3 шага по ребрам этого куба и получить самые различные комбинации.
Рисунок 7.
Рассмотрим сверхсовременный японский поезд Синкансэн (с «метаболизмом», основанном на сверхпроводящих магнитах, охлаждаемых жидким гелием, «компартментализацией» из композиционных материалов, таких как углеродное волокно, полимеры и сплавы, и «обработкой информации» с помощью системы компьютерного управления). Изучая Синкансэн и ничего больше не зная, можно ли определить, как выглядел первый локомотив («метаболизм», осуществляемый при сжигании ископаемого топлива, «компартментализация» из чугуна и древесины, и «обработка информации» в виде бортпроводника)?
По нашему мнению, истина, вероятно, наиболее близка к гибриду этих «веревочных» и «луковых» концепций. Появление жизни и ранние стадии, вероятно, хорошо представлены концепцией веревки, в которой различные волокна соединяются, вносят свой вклад и покидают веревку. Основываясь на аналогии с «длинной веревкой», мы предполагаем, что «поглощения» Кэрн-Смита могли быть скорее внезапными, чем постепенными.
Однако, как только эволюция наткнулась на волокно с превосходной эффективностью или стабильностью, эта особенность быстро интегрируется и становится центральной нитью веревки жизни, навсегда укореняясь в молекулярном ядре биосферы. Слои функций, накапливающиеся вокруг центральной нити веревки, предотвращали бы потерю основных компонентов из веревки. Это приводит к «луковичной» истории, которую можно разобрать на части с помощью современных методов, таких как молекулярная филогения и метаболомика.
Обратите внимание, что «фиксация» функциональности происходит во многих сложных системах, включая экономические, технологические и политические. Системные ядра, которые взаимодействуют со многими более высокоуровневыми подсистемами, становятся настолько функционально связанными с различными модулями, что любые изменения в ядре будут вредными или катастрофическими для согласованного целого.
Это может быть верно, даже если существуют более совершенные системы-кандидаты на создание ядра. Например, многие европейские города в течение долгого времени росли органически и теперь имеют несколько фрактальную организацию. Сравните это с гораздо более спланированными сетчатыми структурами американских городов. Изменение фундаментальной структуры европейских городов в настоящее время слишком дорогостоящее, поэтому они надолго застряли с их спонтанными планировками.
Также вполне вероятно, что современные компоненты основных биохимических систем изначально выполняли различные функции. Биосфера изобилует примерами такой экзаптации: смена функции или кооптация компонента для другого использования. Перья изначально давали тепло и сигнальные способности и только позже стали орудиями полета. Крылья, вероятно, использовались для увеличения скорости бега прежде чем стали использоваться для полета [74 ]. Водный окислительный комплекс, возникший в эпоху кислородного фотосинтеза, возможно, изначально использовался для окисления марганца [75 ]. Дальнейшие примеры экзаптации смотрите в работе [76 ].
Таким образом, мы должны быть осторожны в попытках объявления однозначной универсальности того или иного компонента в современной биосфере и его необходимости для появлении жизни.
Возможно, длинные нити нуклеотидов не были первой системой обработки информации. Возможно, полифосфатные цепи не были первой «энергетической валютой» жизни. Возможно, первые мембраны не состояли из органических углеводородов.
Сценарии происхождения жизни, которые ищут абиотические пути синтеза специфических «строительных блоков» жизни, основываются на предположении, что эти молекулы: (1) стояли у истоков жизни; (2) выполняли те же функции в истоках жизни, что и сегодня; (3) проявляли функциональность сразу после формирования, т.е. после синтеза и начала применения всех компонентов жизни их способность к сложной обработке информации просто взяла и появилась (некоторые даже описывали это третье предположение как форму современного «витализма» [77 ]). Этот узкий подход неизбежно слеп к сценариям, в которых жизнь могла бы начинаться с использования альтернативных компонентов, как это могло бы произойти не только на Земле, но и в других местах Вселенной.
Итак, исследуя возникновение жизни, что же мы ищем, если не конкретные биомолекулы? Определение Y-жизни дает ответ: мы ищем систему, которая демонстрирует диссипацию, автокатализ, гомеостаз и обучение. Основываясь на общих процессах, а не на конкретных компонентах, выполняющих конкретные задачи, мы открываем свой разум для исследования всех систем, которые отображают эти возникающие свойства, освобождая себя от ограничений точных химических рецептов, рецепты которых содержат предположения, которые могут ограничить наши исследования появления во вселенной поведения, похожего на жизнь.
Какой может быть Y-жизнь? Примеры альтернативных компонентов в гипотезах происхождения жизни
Сообщество исследователей происхождения жизни выдвигает множество гипотез, которые предполагают поэтапное возникновение через Y-жизнеподобные фазы. Используя нашу классификацию, эти возникающие системы можно было бы классифицировать как Y-живые или Y-субживые, потому что они используют радикально отличные от современной жизни компоненты для достижения одного или более из базовых принципов жизни. Данная глава описывает несколько важных примеров гипотез происхождения, которые используют альтернативные компоненты.
В гипотезах возникновения, затрагивающих гидротермальные системы, компартментализация достигается не за счет самопроизвольной компоновки липидных мембран, а за счет лабиринта неорганических поровых пространств минералов. Только после изобретения биосинтеза липидов и последующего изобретения биохимии клеточных стенок появились живые клетки, выходящие из гидротермальных границ [95 ]. Однако до того, как они стали свободноживущими прокариотами, сложные химические сети, размещённые внутри их минеральных оболочек, все еще можно было считать Y-живыми (или Y-субживыми до достижения всех четырех базовых принципов).
Y-Жизнь на Титане
Механотрофы
Рисунок 8.
Почему этот процесс не может быть обращен вспять для питания механотрофного организма? Представьте себе одноклеточный организм в проточной воде, прикрепленный к скале через тросоподобную нить. Предположим, что такой организм оснащен типом жгутиковых моторных белков, которые были изучены у плавающих бактерий или одноклеточных эукариот. Поток воды вызывает вращательное движение жгутиковых нитей, и это вращательное движение используется для синтеза АТФ (или, возможно, какого-либо другого эндергонического химического шага в более экзотической Y-жизни), как показано на рис. 8. Реально ли это, зависит от термодинамических и гидродинамических условий.
Обратите внимание, что такой механотрофный организм может иметь конструкцию, отличающуюся от той, которую архетипичная бактерия использует для плавания. Например, он может использовать жёсткий к скручиванию трос, прикрепленный к молекуле молекулярного генератора (жгутик приводится в движение), и вся клетка может вращаться вокруг комплекса трос-генератор. В этом случае жгутик фиксируется относительно тела ячейки (на противоположном конце тросо-генераторного комплекса) и вместе с ячейкой вращается.
Гидродинамические детали, эффективность и энергия такого организма будут детально изучены в будущей работе. Здесь мы просто хотим подчеркнуть возможность существования такого организма. Это был бы наглядный пример Y-жизненной формы, хотя не исключено, что такой организм существует на Земле, но до сих пор просто остался незамеченным.
Заключение (от переводчика)
Все источники вы можете увидеть в оригинальной статье. Я не стал полностью убирать ссылки на них в переводе, так как это затрудняло корректную передачу смысла. Авторы очень многословны, поэтому некоторые, незначительные для общего сюжета абзацы я не стал включать в текст.
Я перевёл эту статью, так как она может помочь взглянуть по новому на некоторые социально-экономические явления, а так же помочь исследователям в области машинного обучения (коим я сам являюсь) нащупать путь к созданию сильного искусственного интеллекта.
Рисунок 1. Три распространённых примера характерных функций жизни в теориях её происхождения.