# Что делает живое живым? Пять принципов от нобелевского лауреата

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=5EwVBC3VsRA
Канал: Big Think
Опубликовано: 19.05.2023

---

Вопрос о том, что именно отделяет живую материю от неживой, кажется простым лишь на первый взгляд, однако точные формулировки в словарях и энциклопедиях часто оказываются излишне запутанными. В интервью для медиаплатформы Big Think лауреат Нобелевской премии, генетик и клеточный биолог Пол Нерс раскладывает это фундаментальное понятие на понятные составляющие. Опираясь на тезисы своей книги «Что такое жизнь?», ученый формулирует пять великих биологических идей, которые определяют базовые принципы существования всего живого на нашей планете.

## 🧫 Клетка: кирпичик жизни и скрытый потенциал дрожжей
[[JUMP:0:56]]

Пол Нерс утверждает, что именно клетка является критически важным элементом для понимания сущности жизни, поскольку она представляет собой простейшую физическую структуру, способную демонстрировать все ключевые характеристики живого. Клетка обладает способностью расти, делиться и воспроизводить саму себя. С точки зрения современной биологии, любое живое существо на Земле — будь то человек, растение или насекомое — представляет собой либо одну самостоятельную клетку, либо конгломерат из множества клеток, действующих слаженно как единое целое.

В качестве примера ученый приводит свою многолетнюю работу с дрожжами. Пол Нерс с иронией замечает, что большинство людей не разделяют его восторга по поводу этих организмов, считая их полезными исключительно для пивоварения, виноделия или выпечки хлеба. Однако в его лаборатории дрожжи послужили идеальной моделью для изучения фундаментальных клеточных процессов, общих для всех сложных организмов. 

Исследователям удалось обнаружить человеческий ген, удивительно похожий на специфический ген дрожжей, который полностью контролирует процесс репродукции клетки и ее деления надвое. В ходе эксперимента этот человеческий ген был внедрен в клетку дрожжей вместо ее собственного аналога. Эксперимент показал, что человеческий ген смог идеально адаптироваться, полностью заменив родной ген дрожжей, и стал управлять репродукцией одноклеточного организма с той же эффективностью, с какой он делает это в организме человека.

Тот факт, что идентичный молекулярный механизм управляет размножением клеток столь полярных видов, доказывает его невероятную эволюционную древность. По оценкам ученых, эволюционные линии дрожжей и человека разошлись в глубоком прошлом — примерно от 1000 до 1500 миллионов лет назад. Из этого Пол Нерс делает глобальный вывод: репродукция абсолютно каждого живого существа, которое мы можем наблюдать сегодня, включая любые растения, животных и грибы, подчиняется одному и тому же древнейшему базовому механизму.

## 🧬 Ген: материальный носитель наследственности и законы Менделя
[[JUMP:2:44]]

Вторым столпом биологии является концепция гена. Истоки понимания того, как именно признаки передаются от поколения к поколению, берут начало с экспериментов австрийского монаха Грегора Менделя, который изучал генетические особенности обычного гороха. Мендель скрещивал разные сорта растений, обладающие контрастными характеристиками, а затем скрупулезно подсчитывал типы потомства, которые рождались в результате этих скрещиваний.

В ходе этих подсчетов исследователь стал замечать строго определенные математические закономерности. В историю науки они вошли как знаменитые менделевские расщепления признаков, такие как соотношения 3:1 и 9:3:3:1. На основе численного анализа Мендель осознал, что за передачу наследственных качеств должна отвечать некая неделимая, дискретная частица (unitary particle), которая переходит в неизменном виде от родительского растения к дочернему. Эти выводы стали первыми весомыми научными доказательствами существования материального фактора наследственности, который сегодня мы уверенно называем геном.

## 🌿 Естественный отбор: эволюция совершенства без участия Творца
[[JUMP:3:23]]

Идея эволюции посредством естественного отбора, по мнению Пола Нерса, является, пожалуй, самой красивой и элегантной концепцией во всей биологической науке. Ее первооткрыватель Чарльз Дарвин совершил кругосветное путешествие, в ходе которого собрал колоссальные коллекции птиц, животных и растений, что в итоге натолкнуло его на революционные выводы. Дарвин предположил, что абсолютно все живые организмы обладают определенным наследственным материалом, в котором время от времени возникают случайные изменения.

Если эти возникшие изменения и отличия дают живому существу хотя бы малейшее преимущество в той конкретной среде обитания, в которой оно оказалось, то такое существо получает больше шансов выжить и оставить потомство. Со временем данный полезный признак неизбежно распространяется и вытесняет прежние варианты, захватывая всю популяцию. Пол Нерс подчеркивает, что эта теория в корне изменила наше понимание природы: она наглядно объясняет, как живые организмы приобретают все более сложный и целесообразный дизайн, но происходит это естественным путем, без какого-либо вмешательства внешнего «дизайнера» или высшего разума.

## 🧪 Химическая машина: тысячи реакций в микроскопических отсеках
[[JUMP:4:17]]

С физико-химической точки зрения жизнь представляет собой упорядоченный конгломерат молекул и химических веществ. Внутри одной-единственной микроскопической клетки в каждую секунду ее существования протекают многие тысячи разнообразных химических реакций. Именно непрерывные химические процессы лежат в основе роста клетки, ее деления, а также обеспечивают ее фундаментальную способность улавливать внешнюю энергию и эффективно ее расходовать.

Главный секрет того, как живая клетка умудряется справляться с таким гигантским объемом одновременных процессов, кроется в ее внутреннем устройстве. Живое вещество высокоструктурировано: клетка разделена на колоссальное количество микроскопических изолированных отсеков. Пол Нерс акцентирует внимание на том, что именно компартментализация позволяет множеству совершенно разных, зачастую противоположных по своей направленности химических реакций протекать параллельно и бесконфликтно в таком ограниченном пространстве. 

Ученый призывает прочувствовать всю фантастичность этого природного явления. Внутри крошечного объема клетки, на минимальном расстоянии друг от друга, непрерывно и без остановки идут тысячи сложнейших превращений, которые в искусственных условиях лаборатории потребовали бы отдельных пробирок и совершенно разных условий.

## 💻 Информационные потоки: цифровое управление живыми системами
[[JUMP:5:13]]

Несмотря на колоссальное значение биохимии, жизнь нельзя свести к одной лишь сумме реакций, поскольку она базируется на постоянном управлении информационными потоками. По мнению Пола Нерса, живые системы обязаны непрерывно администрировать входящие и исходящие данные. Упомянутая выше координация тысяч клеточных отсеков была бы физически невозможна без отлаженной системы передачи сигналов и оперативного контроля.

В качестве примера Information Management (информационного менеджмента) в живых системах Пол Нерс приводит стандартную работу гена, синтезирующего определенное химическое вещество. Клетке жизненно необходимо строго удерживать концентрацию этого вещества на неизменном уровне. Когда количество вещества в процессе синтеза превышает норму, срабатывает регуляторный контур: избыток молекул подает сигнал, который буквально «выключает» активный ген. Как только концентрация падает ниже критической отметки, сигнал ослабевает, и ген «включается» снова. Пол Нерс подчеркивает, что глубоко понять этот процесс можно только тогда, когда мы смотрим на него через призму обработки информации: клетка непрерывно измеряет текущие параметры, сопоставляет их с нормой и на основе этого принимает управленческое решение.

Этот же информационный подход применим и к пониманию ДНК. Мы можем досконально изучить физическую структуру молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты и знать, как одно азотистое основание химически связано с другим. Однако, как утверждает исследователь, подлинный биологический смысл ДНК открывается нам лишь в тот момент, когда мы начинаем рассматривать ее не просто как цепочку нуклеотидов, а как полноценное цифровое устройство для хранения и считывания информации. Информационные принципы пронизывают абсолютно каждый аспект жизнедеятельности и функционирования организмов.

## 🧬 Пять столпов биологии: финальный синтез Пола Нерса
[[JUMP:6:20]]

Если свести воедино все пять великих биологических идей, перед нами вырисовываются универсальные принципы, которые позволяют дать четкое определение жизни.

По мнению исследователя, эти принципы можно представить в виде последовательной цепочки взаимосвязанных тезисов:

* Все живые организмы представляют собой четко ограниченные от внешней среды физические сущности.
* Каждая такая ограниченная сущность функционирует как сложная, саморегулирующаяся химическая и информационная машина.
* Внутри этой машины обязательно присутствует надежная наследственная система, которая полностью определяет алгоритмы ее работы и правила реагирования на внешние раздражители.
* Данная наследственная система обладает контролируемой изменчивостью, благодаря чему вся система в целом получает способность эволюционировать под воздействием естественного отбора.

В результате такого эволюционного процесса, как считает Пол Нерс, живая материя приобретает свое главное отличительное свойство — истинную биологическую цель (purpose). Эта цель заключается в непрерывном стремлении быть максимально адаптированной к тем постоянно меняющимся условиям среды, в которых она находится. Именно этот синергетический эффект связывает воедино все разрозненные законы природы, объясняет феномен эволюции видов и лежит в основе фундаментальных принципов, управляющих жизнью на Земле.