3. Универсальное определение жизни

3. УНИВЕРСАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖИЗНИ (не для причудливого переопределения слова, а для проведения границы, удобной для целей трактата)

Автор предлагает уточнить определение «жизнь» и рассмотреть трофические стратегии МА в целях разработки междисциплинарной онтологической базы для перехода к рассмотрению благ МА, сущностей насилия и свободы. Эта база должна быть универсальной для всех МА. (сюда добавляем ИИ, кстати, - вполне мыслящий агент)

3.1. Обобщение термина «жизнь»

Существующие на данный момент подходы к определению термина «жизнь» перечислены в таблице 4. Они все обладают одним или несколькими недостатками:

– разработаны для частных случаев (№1 и №5),
– жертвуют универсальностью ради операциональности (№1-5),
– и, следовательно, имеют различимые точки отказа (№1-5).

Критика авторская. Прочерк (« – ») означает, что данный тип недостатков не обнаружен.

Очевидно, что догматизм критерия наследственности должен быть сформулирован не бинарно, а более тонко. По функциональным признакам существует лишь градиент между живым и неживым, а не чёткая онтологическая граница. Также важно, что жизнь является не статичным набором данных, а динамическим алгоритмом. Иными словами, живое – не субстанция, а режим, и рождение жизни – не скачок, а фазовый переход. (бла-бла, куда же без красивых слов; это дальше не используется)

Автор предлагает следующее определение как синтез имеющихся подходов, обладающий наибольшей онтологической силой: жизнь – это явление, при котором часть материи вселенной сознательно или бессознательно пропускает через себя поток энергии звёзд и циклически восстаёт из неорганики. Критерий живого – принадлежность к жизни. (физическая) Данное определение расширяет термодинамический подход и несколько сглаживает его недостатки. Кардинально оно ничего не меняет, но позволяет почти без уточнений рассматривать любых МА.

Таблица 4. Существующие подходы к определению жизни
(буду использовать костыльную нотацию: строки таблицы = абзацы + префиксы от столбцов шапки)
Шапка: №, Название подхода, Определение жизни , Дискредитация (Д), Ограниченность, частность (ОЧ), Точки отказа (ТО).
1. Биохимический [68] - система с обменом веществ, раздражимостью, ростом и развитием, самовоспроизведением, наследственностью и т.д. (Д): всё перечисленное есть у некоторых неживых систем (например, у литосферных плит). (ОЧ): только органика. (ТО): вирусы, пламя, ИИ.
2. Термодинамический [69] - самоорганизующаяся диссипативная открытая структура, использующая поток энергии. (Д): самоорганизация не эквивалентна наследственности и циклической эволюции. (ТО): кристаллы.
3. Информационный [70] - управляемый поток информации, реализующий отрицательную энтропию. (Д): в некоторых неживых системах также наблюдается упорядочивающий поток информации. (ТО): кристаллы, снежинки, эрозия скалы, конвекция Бенара.
4. Системно-функциональный [71] - автономная, самоподдер-ся система, которая производит и поддерживает свои компоненты и границы. (Д):  при гипотетическом мгновенном уничтожении всей жизни она всё равно опять возникнет из неорганики – нет границ. (ТО): пламя, планетная дифференциация.
5. Астробиологический [72] - самоподдерживающаяся химическая система, способная к дарвиновской эволюции. (Д): эволюция есть и у некоторых неживых самоподдерживающихся химических систем (тектоника и т.д.). (ОЧ): только органика. (ТО): ИИ.

3.2. Трофические стратегии

В определении жизни, данном в подразделе 1, как и во всех существующих подходах, ключевую роль играет поток энергии. Известно, что его направление следующее:

Солнце – живые существа – открытый космос.

Уточним узел «живые существа» [73]:

продуценты – консументы I порядка – консументы II порядка – редуценты.

Учтём, что:
– продуценты – это: фототрофы (растения, цианобактерии), хемотрофы (бактерии, питающиеся сероводородом и аммиаком), миксотрофы в автотрофном режиме (эвглены),
– консументы I порядка – это: миксотрофы в гетеротрофном режиме, травоядные гетеротрофы,
– консументы II порядка – это: хищники, паразиты,
– редуценты – это: сапротрофы, грибы, бактерии, детритофаги.

Очевидно принципиальное различие трофических стратегий: все продуценты являются автотрофами – напрямую используют внешний поток энергии, в то время как все консументы и редуценты являются гетеротрофами – используют энергию, уже связанную автотрофами. Симбионты – особый случай, но по отдельности их составляющие также подчиняются описанному разграничению.
В контексте выживания на химическом уровне человек, например – абсолютный гетеротроф (всеядный: консумент 1 или 2 порядка).

3.3. Обобщение стратегий на неживых МА (это важно)

Определения «автотроф» и «гетеротроф» (а также более частные «хемотроф», «миксотроф», «паразит») отнюдь не относятся только к органической жизни, а когнитивная деятельность, по передовым данным [74, 75], отнюдь не связана с жизнью в классическом понимании (хотя связана с обобщением из подраздела 1). Это вынуждает нас для сохранения онтологичности выводов заключить следующее: трофические стратегии следует понимать в смысле выбора мыслящим агентом того или иного поведения, приводящего к получению доступной лично ему энергии, что не накладывает никаких ограничений на природу МА.

3.4. Выгодность автотрофии и гетеротрофии (начинаем с биохимии, чтобы уловить качественное отношение, а потом обобщить на уровень МА)

Вся автотрофия основана на фотосинтезе и хемосинтезе (нитрификации, окислении серы, окислении железа). Вся гетеротрофия основана на кислородном (клеточном) дыхании и анаэробном дыхании (брожение, денитрификация). Например, растения используют и фотосинтез, и клеточное дыхание, а животные – только клеточное дыхание (не считая возможного липолиза). Рассмотрим две эти реакции с точки зрения выгодности по комплексу параметров (таблица 5) [76,77,78].

Таблица 5. Сравнение автотрофии и гетеротрофии по выгодности (маленькая таблица, а главное - в книжной ориентации)
Параметр сравнения                Автотрофия                Гетеротрофия
Основная реакция                Фотосинтез                Клеточное дыхание
                6CO_2+6H_2 O+h;;C_6 H_12 O_6+6O_2          C_6 H_12 O_6+6O_2;6CO_2+6H_2 O+~38АТФ
Характер связывания энергии (1)           Аккумуляция                Рассеивание
Количество субреакций (2)           Фотоокисление воды, транспорт e;,             Гликолиз, превращение пирувата,
                синтез АТФ и НАДФ (6 циклов            цикл Кребса, окислительное фосфорилирование.
                Кальвина-Бенсона на 1 молекулу глюкозы).
                Итого ~120 реакций                Итого 27-30 реакций
КПД (3)                5-10%                30-40%
Мощность (4)                1-10 пВт (5)                1-100 пВт

Примечания:
(1) относительно внешнего источника.
(2) основная реакция – это обобщение реальной картины – сложной цепочки субреакций.
(3) для автотрофов – использования солнечного света, для гетеротрофов – окисления глюкозы.
(4) для автотрофов – фиксации энергии в глюкозе, для гетеротрофов – её извлечения.
(5) 1 пВт (пиковатт) равен 10^(-12) Вт.

Из данных таблицы 5 вытекает, что гетеротрофия для любых организмов намного выгоднее автотрофии по КПД, скорости получения энергии и простоте цепочки реакций, но лишь при условии, что глюкоза уже предварительно запасена автотрофом.

Учтём также правило Линдемана [79]: на каждый следующий уровень экосистемы в цепочке продуценты – консументы I порядка – консументы II порядка – редуценты передаётся лишь 10% энергии, запасённой на предыдущем уровне. Следовательно, гетеротрофы рассеивают 90% связанной автотрофами энергии ещё на стадии переваривания пищи.

Эти закономерности фундаментальны, и, в общем случае, не зависят от природы живого существа или МА. Трофическая стратегия определяет, какая доля энергии связывается, а какая рассеивается. Гетеротрофия, к тому же, в большинстве случаев ведёт к удалению потреблённого продуцента из системы.

3.5. Вывод

Гетеротрофия на фундаментальном уровне, несмотря на выгодность для одиночного МА, приводит к регрессу цивилизации (см. раздел 2.4), вызывая рассеяние связанной энергии вселенной и уменьшение мощности её связывания путём удаления из локальной области автотрофов. Для МА (разумных существ), в том числе гетеротрофов, прогресс возможен лишь при выборе определённого поведения, компенсирующего потери. Жизнь – это способ вселенной максимизировать энтропию [80]. Для групп МА, особенно занимающихся поиском СЖ, учёт этого обязателен. Этот раздел соответствует первой половине Блока 3 на рисунке А.2.