Граница между живой и неживой природой

Предыдущие разделы познакомили нас с учением о симметрии и формах кристаллов. Следующие познакомят нас с симметрией в живой природе. Но сейчас попробуем выявить черты сходства и различия для форм кристаллов, растений и живых существ. Этот вопрос имеет глубоко философское значение. До сих пор ведь идут дискуссии об отсутствии и наличии границ между мертвой и живой природой - между застывшим каменным царством и животрепещущим миром растений и движущихся существ.

Первым отличительным признаком живого от неживого можно назвать внешнюю форму. Внешняя симметрия может выступить в качестве основания классификации организмов (сферическая, радиальная, осевая и т.д.) Микроорганизмы, живущие в условиях слабого воздействия гравитации, имеют ярко выраженную симметрию формы. Живые организмы обладают в основном криволинейной симметрией, а кристаллы (неживое) - прямолинейной. Однако В.И. Вернадский считал, что «симметрия в живом веществе - более глубокое явление, чем то, которое сказывается в наружной форме живого организма» [8] К тому же существуют кристаллы, например, алмаза с криволинейными плоскостями симметрии. С другой стороны, и в мире растений и животных явно есть тенденция к прямолинейности. Вспомним хотя бы стволы корабельных сосен, побеги бамбука, стебли тростника.

Коренную разницу между ростом кристаллов и растений обнаружил еще Стенон, датский естествоиспытатель XVII века. Послойное нарастание граней, казалось бы, не имеет ничего общего с развитием растительных форм. Однако исследователи, вглядываясь в мельчайшие детали кристаллической поверхности, обнаружили тончайшие спирали роста. При всем расхождении каменных и растительных форм геометрия их нарастания может выражаться одним и тем же законом, характеризующимся винтовой осью симметрии подобия.

Но в чем же тогда существенное различие между живой и неживой природой? Для ответа на этот нелегкий вопрос обратимся к понятию асимметрии. Асимметрия присутствует уже на уровне элементарных частиц и проявляется в абсолютном преобладании в нашей Вселенной частиц над античастицами. Известный физик Ф. Дайсон писал: «Открытия последних десятилетий в области физики элементарных частиц заставляют нас обратить особое внимание на концепцию нарушения симметрии. Развитие Вселенной с момента ее зарождения выглядит как непрерывная последовательность нарушений симметрии. В момент своего возникновения при грандиозном взрыве Вселенная была симметрична и однородна. По мере остывания в ней нарушается одна симметрия за другой, что создает возможности для существования все большего и большего разнообразия структур. Феномен жизни естественно вписывается в эту картину. Жизнь - это тоже нарушение симметрии».

Молекулярная асимметрия открыта Л. Пастером, который первым выделил «правые» и «левые» молекулы винной кислоты: правые молекулы похожи на правый винт, а левые - на левый. Такие молекулы химики называют стереоизомерами. Молекулы стереоизомеры имеют одинаковый атомный состав, одинаковые размеры, одинаковую структуру - в то же время они различимы, поскольку являются зеркально асимметричными, т.е. объект оказывается нетождественным со своим зеркальным двойником. Поэтому здесь понятия «правый-левый» - условны. В настоящее время хорошо известно, что молекулы органических веществ, составляющие основу живой материи, имеют асимметричный характер, т.е. в состав живого вещества они входят только либо как правые, либо как левые молекулы. Таким образом, каждое вещество может входить в состав живой материи только в том случае, если оно обладает вполне определенным типом симметрии. Например, молекулы всех аминокислот в любом живом организме могут быть только левыми, сахара - только правыми. Это свойство живого вещества и его продуктов жизнедеятельности называют дисимметрией (см. 1.2.2). Оно имеет совершенно фундаментальный характер. Хотя правые и левые молекулы неразличимы по химическим свойствам, живая материя их не только различает, но и делает выбор. Она отбраковывает и не использует молекулы, не обладающие нужной ей структурой. Как это происходит, пока не ясно. Молекулы противоположной симметрии для нее яд. Если бы живое существо оказалось в условиях, когда вся пища была бы составлена из молекул противоположной симметрии, не отвечающей дисимметрии этого организма, то оно погибло бы от голода. В неживом веществе правых и левых молекул поровну.

Дисимметрия - единственное свойство, благодаря которому мы можем отличить вещество биогенного происхождения от неживого вещества.

Мы не можем ответить на вопрос, что такое жизнь, но имеем способ отличить живое от неживого. Таким образом, асимметрию можно рассматривать как разграничительную линию между живой и неживой природой. Для неживой материи характерно преобладание симметрии, при переходе от неживой к живой материи уже на микроуровне преобладает асимметрия. В живой природе асимметрию можно увидеть всюду. Очень удачно это подметил в романе «Жизнь и судьба» В. Гроссман: «В большом миллионе русских деревенских изб нет и не может быть двух неразличимо схожих».