На следующей иллюстрации схематично показано соотношение разных версий жизни по М. Тегмарку.
От Жизни 1.0 к Жизни 3.0
На графике на оси ординат показаны относительные «возможности» представителей различных версий жизни по изменению своих организмов и своей функциональной наполненности. Эта шкала показана исключительно для иллюстрации того, что возможности каждой следующей версии жизни на порядки превышают возможности предыдущей версии.
Однако все эти возможности, которые от версии к версии становятся поистине безграничными, на уровне индивидуального организма сводятся на нет из-за смерти.
Смерть и бессмертие
Если жизнь – это продолжительный процесс, основой которого является информационное взаимодействие организма со средой (и, как следствие, все остальные составляющие этого процесса – метаболизм, репликация и т. д.), то смерть – это в какой-то мере одномоментное явление, которое попросту обрывает жизнь. После смерти все жизненные процессы постепенно затухают и окончательно останавливаются, причём необратимо. Лишь в некоторых крайне ограниченных случаях и при выполнении важных условий и ограничений жизнь организма можно «перезапустить» после смерти, но в подавляющем большинстве случаев смерть – это действительно необратимое явление.
Естественно, речь здесь идёт об индивидуальных живых организмах в биологическом смысле. Однако как показано в предыдущей главе, понятие «жизнь» может быть расширено на системы другой природы, в том числе технические и коллективные (роевые) системы, причём в последние могут входить как биологические, так и технические агенты (индивидуальные организмы). Поэтому и понятие смерти может быть расширено на эти новые возможности.
Однако для начала имеет смысл рассмотреть именно индивидуальные организмы для того, чтобы определить сущность явления. Жизнедеятельность биологического организма характеризуется его возможностью активно взаимодействовать с окружающей средой при помощи обобщённого кибернетического цикла «Получение ресурсов из среды – Обработка полученных ресурсов – Воздействие на среду» (под ресурсами здесь понимается материя, энергия или информация). При этом важной характеристикой живого организма является его более сложная организация, чем окружающая его среда, в связи с чем организму требуется постоянное поддержание собственной жизнеспособности, то есть борьба с тенденциями распада и гибели, являющимися следствием губительного воздействия «второго начала термодинамики».
Схематичная иллюстрация кибернетического цикла взаимодействия жизнеспособной системой со своей средой, в которой она функционирует показана на следующем рисунке.
Взаимодействие жизнеспособной системы и среды, в которой она функционирует
Именно поэтому мельчайшими биологическими жизнеспособными системами можно считать клетки, но не отдельные молекулы или даже молекулярные комплексы, способные к репликации. Клетки осуществляют указанный кибернетический цикл и при этом обладают существенным уровнем сложности по сравнению с молекулами, которые представляют собой обычные элементы среды, в которой функционируют клетки. С другой стороны, способные к репликации молекулы если и осуществляют кибернетический цикл взаимодействия со средой, существенной сложностью от элементов среды не отличаются, поэтому их сложно назвать «живыми».
Биологическая клетка активно взаимодействует со своей средой обитания – обменивается с ней веществом, энергией и информацией. Обмен веществ в биологии рассматривается, в первую очередь, именно на уровне клеток. Клетки получают из среды и выпускают в среду различные ионы и молекулы – от банальных ионов натрия, калия, кальция и хлора до сложных молекул, молекулярных комплексов и даже других клеток. Не секрет, что многие клетки как одноклеточных, так и многоклеточных организмов могут поглощать и переваривать более мелкие организмы при помощи вакуолей. Это делают, например, амёбы или клетки иммунной системы у высших животных. Также клетки осуществляют энергетический обмен со средой. Клетками могут захватываться и использоваться в своих целях молекулы аденозинтрифосфата, которые являются базовыми энергетическими хранилищами в биологических системах Земли. Также многие клетки участвуют в энергетических процессах, связанных с переносом заряда при помощи электронов, протонов и некоторых более крупных ионов. Наконец, клетки осуществляют информационное взаимодействие со своей средой. Конечно, переносчиками информации в этом случае также являются молекулы, но в рассматриваемом случае такие молекулы становятся «сигнальными» – они взаимодействуют с рецепторами на поверхности клетки, запуская каскады биохимических реакций внутри и снаружи клетки. Также клетка может выпускать в окружающую среду сигнальные молекулы, которые были произведены внутри клетки. Всё это показывает, что базовый кибернетический цикл взаимодействия со средой выполняется, а потому можно смело говорить о наличии у клеток метаболизма.
Два других важных функциональных свойства жизнеспособной системы – регенерация и репликация – у клеток с очевидностью присутствуют. Клетки до определённой степени могут чинить поломки, которые происходят в них. И клетки в своём обычном состоянии могут реплицироваться, то есть создавать себе подобные экземпляры. Впрочем, для того чтобы считаться жизнеспособной системой, последние два функциональных свойства могут быть потенциально воплощены, то есть не проявляться в функциональности жизнеспособной системы в её конкретном состоянии, но потенциально могут быть реализованы.
Важно рассмотреть варианты гибели клетки, как мельчайшей жизнеспособной системы. Клетка перестаёт быть живой и постепенно «растворяется» в окружающей её среде из-за невозможности поддерживать свою целостность, охранять свою сложность от губительных воздействий среды, сохранять гомеостаз жизнеобеспечивающих процессов. Это может произойти из-за резкого нарушения целостности клетки вследствие внешних воздействий, а также из-за резких нарушений гомеостаза или разрушения системообразующих клеточных органелл из-за внутренних неполадок или дисфункциональности отдельных подсистем клетки. Кроме того, гибель клетки может произойти из-за её постепенного изнашивания, замедления метаболических процессов и «дряхления». Наконец, клетка может быть уничтожена в результате апоптоза, запрограммированного самоубийства, когда в результате получения внешнего управляющего сигнала запускаются внутренние процессы распада и гибели.
Поднимаясь на следующие уровни организации жизни следующую жизнеспособную систему можно обнаружить только на уровне организма. Ткани, органы и функциональные системы не могут жить в полном смысле этого слова отдельно сами по себе, хотя в определённых случаях и условиях можно организовать внешнюю поддержку процессов жизнеобеспечения таких систем. Перечисленные объекты являются элементами и подсистемами, которые сами по себе предназначены для поддержания жизни в своей надсистеме – целостном организме.
Другими словами, организм – это следующий уровень организации жизнеспособных систем, и именно организмы показывают все важные характеристики жизни, а именно: метаболизм, регенерацию и репликацию. Биологические организмы обмениваются со своей средой материей, энергией и информацией, что составляет сущность метаболизма на организмическом уровне. Регенерация биологических организмов является важной функциональной составляющей жизни, и способности организмов к регенерации для предотвращения пагубных воздействий среды на подсистемы жизнеобеспечения потрясают воображение. Наконец, репликация целых организмов – это обычный процесс воспроизводства себе подобных бесполым или половым путём для продолжения самой биологической жизни и обеспечения передачи генетической информации из поколения в поколение.
