О природе жизни

Говоря о природе жизни нельзя обойти стороной вопрос об энергии, которая необходима для жизни. Необходимая для поддержания структуры живой материи химическая энергия воспринимается из окружающей среды непосредственно в виде органических питательных веществ. У растений при этом внешним источником энергии служит солнечный свет, энергию которого растения воспринимают с помощью хлорофилла. Постоянно сохраняющаяся работоспособность живой материи обуславливается свободной энергией, которая свойственна этой молекулярной структуре, этому состоянию молекул. Всякая живая ткань при умирании, вызванном каким-либо местным повреждением, получает отрицательный заряд относительно неповрежденной, не умирающей ткани, иначе говоря, потенциал падает от живой ткани к умершей. Это правило действительно для всех живых тканей, как растительных, так и животных. Между живой и мертвой тканью существует электрическая разность потенциалов, которую ещё называют потенциалом живой субстанции. Наиболее высокий потенциал живой субстанции наблюдается в эмбриональных тканях, обладающих наибольшим положительным зарядом. Если ткань отмирает, возникает решетчатая равновесная структура и это место становится заряжено отрицательно относительно живых частей ткани. Энергия, которую отдаёт молекула живой материи при переходе в равновесное состояние, то есть при умирании равна произведению кванта действия Планка h на частоту колебаний испускаемых лучей. Измерения теплоты, образующейся при умирании были произведены Гиллом. Энергию живой материи по сравнению с мертвой ещё называют структурной энергией. Следует отметить, что обмен веществ, рост, раздражимость, размножение не являются необходимыми признаками жизни. Химическая энергия воспринятой пищи становится пригодной для жизненных проявлений лишь после своей ассимиляции. Совместно существуют процессы увеличения живой массы, то есть ассимиляции и процессы выравнивания в ней, то есть диссимиляции. Свободная энергия единицы живой массы понижается при ассимиляции единицы массы. Падение потенциала при ассимиляции единицы массы будет пропорционально потенциалу имеющейся ассимилирующей живой массы. Свободная энергия живой системы в качестве функции от масс обладает своим максимумом при границе ассимиляции. Чем меньше интенсивность обмена окажется необходимой для поддержания известной степени свободной энергии в данный момент тем медленнее будет понижаться потенциал системы, то есть старение будет происходить не так скоро и продолжительность жизни увеличится. На основании теории живого вещества можно прийти к заключению, что неизбежным результатом обмена веществ является падение потенциала.
Вейсман, исходящий из наблюдений и уровня науки того времени, думал, что одноклеточные принципиально отличаются от многоклеточных организмов в отношении размножения и бессмертия. Это объясняется тем, что Вейсман мог заметить только различные проявления процессов размножения, но не мог знать общие закономерности, на которых основаны эти процессы. Он мог прийти к разделению живой материи на две части - на смертную сому и бессмертную зародышевую плазму. Однако нам известно, что "бессмертие" связано с процессом отмирания одной части живой массы и с реконструкцией другой её части, приводящей к повышению потенциала. На этом процессе базируется размножение как у одноклеточных так и у многоклеточных организмов. Таким образом, отпадает необходимость разделения живой материи на смертную сому и бессмертную зародышевую плазму. Постоянное образование зародышевых клеток у многоклеточных организмов происходит за счёт процесса отмирания клеток тела и структурной энергии последних, так же, как размножение одноклеточных организмов происходит за счёт структурной энергии тех частей клетки, которые при этом неизбежно умирают. При помощи теории живой материи мы можем объяснить не только размножение одноклеточных и многоклеточных организмов, но можем понять целый ряд других факторов, не объяснимых с позиций Вейсмана. Сюда относятся опыты над индивидуальным бессмертием одноклеточных и многоклеточных организмов. а также связь между продолжительностью жизни и размножением или образованием зародышевых клеток, так как зародышевые клетки образуются за счёт структурной энергии, то есть умирания или диссимиляции тканей тела.
Энергетический процесс или процесс увеличения потенциала одной части живой системы за счёт другой её части и процесс обмена массы можно изобразить графически в виде зависимости потенциала от массы живой системы. При этом по аналогии с изотермами и адиабатами при описании газов кривая обмена пойдёт более полого как изотерма, а кривая энергетического процесса пойдёт более круто подобно адиабате. При этом в отличие от газов, на графиках которых можно двигаться в обоих направлениях как вдоль по изотермам так и вдоль по адиабатам, то для живых систем возможно движение только вправо по кривым обмена и только влево по кривым энергетического процесса.
Многим не знакомы такие представления. Многие считают, что в природе жизни главное - это РНК, белки и липиды, а энергетические процессы имеют второстепенное значение и их можно даже не обсуждать. Известно же, что энергия запасается в трифосфатах и как правило - это аденозинтрифосфат (АТФ). Ну, короче - всё ясно и говорить не о чем. Однако, возьмём , например мертвую клетку. В ней есть и РНК, и белки и липиды , а жизни нет. А почему, а потому что нет этого энергетического процесса, который идёт вопреки второму началу термодинамики не в сторону увеличения энтропии. И на какой вопрос отвечают эти представления процессов ассимиляции и диссимиляции в виде кривых подобных адиабатам и изотермам. Возьмём, например, процесс размножения. Сначала он идёт по кривой подобной изотерме слева направо. При этом масса живой системы растёт, а энергетический потенциал уменьшается. Масса должна увеличится более чем в два раз, чтобы её хватило на образование двух новых клеток и для обеспечения этих клеток энергетическим потенциалом не менее уровня этого потенциала в начале процесса деления. После завершения этого процесса ассоциации, описываемого кривой, подобной изотерме, начинается процесс диссоциации. Кривая начинает идти влево и вверх подобно адиабате. При этом масса живой системы уменьшается, а энергетический потенциал возрастает. При достижении энергетическим потенциалом уровня энергетического потенциала клетки в начале деления, масса живой системы не должна уменьшится менее удвоенной величины первоначальной массы клетки в начале деления, иначе массы живой системы не хватит на образование двух новых клеток, эквивалентных исходной. И основное в этом процессе - это энергетический обмен. Таким образом, жизнь возникла не из РНК, белков и липидов, а ещё и из АТФ или точнее - трифосфатав, из энергетического процесса в открытой системе, когда за счёт поглощения массы из окружающей среды или из части самой живой системы энергетический потенциал другой части живой системы возрастает при посредничестве трифосфатав, дифосфатов, и этот процесс и является жизнью.
Рибонуклеиновая кислота (РНК) состоит из звеньев (кирпичиков), которыми являются нуклеотиды, связанные с рибозой и фосфатом. То, что кирпич возник раньше кирпичного дома - это понятно. Все нуклеотиды, входящие в РНК, имеют трифосфаты (общее название - нуклеотидтрифосфат НТФ), которые собираются как кубики в дом - РНК. Энергией для сборки домика - РНК служит энергоёмкая связь, которая разрывается и отдаёт энергию. Вот они - эти кубики - нуклеотидтрифосфаты так миллионы лет собирали эти домики - РНК и разбирали и однажды собрали РНК, которая вдруг начала работать и сама себя копировать в пространстве. Но это - то, что касается происхождения жизни, а мы здесь уже постепенно перейдём от вопроса возникновения жизни к вопросу индивидуального бессмертия.
Представленными кривыми, которые внешне напоминают изотермы и адиабаты можно описать не только процесс размножения, но и метаморфоз, и увеличение продолжительности жизни за счёт энергетического потенциала при голодании и ещё много чего.
Физический смысл этих кривых заключается в том, что для ассимиляции известной массы пищи, то есть для увеличения живой массы, требуется определенная затрата энергии уже имеющегося живого вещества, то есть некоторое понижение энергетического потенциала. При этом важно оценить как велико понижение свободной энергии единицы живой массы при ассимиляции единицы массы из пищи. Это понижение энергетического потенциала будет зависеть от энергетического потенциала уже имеющейся живой массы, так как молекулы из пищи должны будут приведены в то состояние, в котором в это время находятся молекулы живой массы. Если энергетический потенциал молекул живой массы при этом высок, то потребуется и больших затрат энергии (больше работы), чтобы поднять потенциал молекул из пищи на этот уровень энергии. Поэтому при ассимиляции единицы массы произойдёт падение потенциала пропорционально энергетическому потенциалу имеющейся ассимилирующей живой массы. Если соответствующее этой зависимости очевидное дифференциальное уравнение проинтегрировать, то получим соответствующую экспоненту для зависимости свободной энергии живой системы в качестве функции живой массы. Ассимиляция происходит за счёт работы самой живой системы, а не какого-либо лежащего вне этой системы источника энергии. Падение энергетического потенциала живой системы соответственно увеличению её массы зависит только от этого потенциала и не зависит от того как быстро достигается этот потенциал. В то же время после прекращения изменения массы свободная энергия живой системы становится исключительно функцией времени. Вопрос о том необходимо ли должно произойти в дальнейшем уменьшение свободной энергии означает, является ли старение необходимостью или же существует принципиальная возможность индивидуального бессмертия?
Бессмертие какого-то вида организмов обеспечивается за счёт размножения. Но у некоторых организмов удаётся сохранить бесконечную индивидуальную жизнеспособность без размножения путём голодания или периодического местного нарушения их структуры. Известны опыты по постоянному поддержанию жизни при помощи периодического голодания у гидр и других одноклеточных. Такого же результата добивались у инфузории и амёбы при помощи ампутаций. Например, когда у инфузории отрезали её часть или просто делали надрез, то это приводило к реконструкции ядерного аппарата, который аналогичен омоложению при партеногенезе. Бессмертие здесь обусловливается по существу тем же самым процессом, тем же механизмом, что и при размножении, то есть при возникновении новых особей. То есть здесь имеет место циклическое вызывание полной реконструкции и повышение потенциала за счёт собственной структурной энергии при временном выключении обмена, то есть с образованием одной особи, а не двух, как при размножении. При помощи периодического голодания или периодических операций удаётся вызвать так называемое индивидуальное бессмертие и у многоклеточных. Формы, в которых этот процесс проявляется у одноклеточных и многоклеточных или у растений и животных, настолько различны, что трудно бывает подметить в этом проявление одной и той же закономерности. Графически процесс при индивидуальном бессмертии можно изобразить как круговой процесс, в котором сначала по кривой подобной адиабате справа налево при уменьшении массы повышается потенциал живой системы, далее кривая идёт вправо по траектории похожей на изотерму. При этом потенциал живой системы понижается, а масса увеличивается. Этот круговой процесс без размножения осуществляется в опытах над индивидуальным бессмертием. Необходимым условием для этого является, как видно из рассмотренной нами диаграммы изменения потенциала от массы, включение процесса падения потенциала без роста после достижения границы ассимиляции, что экспериментально может быть вызвано раньше границы ассимиляции, например, при помощи голодания.