СУЩНОСТЬ ЖИЗНИ.

Вопрос о сущности жизни, о том где проходит граница между живым и  неживым  является  краеугольным камнем современнной теоретической биологии. В данной лекции мы постараемся  рассмотреть  эту  проблему сразу с нескольких позиций.

В 1964 г.  наш соотечественник академик А.Н.Колмогоров, известный своими работами в области теории систем, сформулировал определение жизни, ставшее классическим: "Живые системы характеризуются непрерывными потоками вещества,  энергии и информации, которые они способны воспринимать, хранить и перерабатывать".

С позиций теории систем любую систему, в том числе и биологическую, можно изучать в двух аспектах: 1 - ее структуры; 2 - поведения. По  своей  структуре  биосистемы,  как правило,  делятся на элементы (подсистемы), связанные между собой.

Поведение системы - эти фактически совокупность  ее  реакций  в ответ  на воздействия,  поступающие из окружающей среды.

По структуре  системы  подразделяются на замкнутые,  открытые и относительно изолированные. Замкнутые системы совершенно изолированы от окружающей среды, в них существует связь только между собственными элементами. В открытых системах - кроме внутренних связей имеются и  внешние.  В  относительно изолированных системах также существуют внутренние и внешние связи. Внешние связи системы осуществляются либо через входы (сенсоры), либо через выходы (эффекторы).

Жизнь существует в  виде  открытых  систем.

Академик Энгельгарт В.А. (1969), один из основоположников биоэнергетики, наш соотечественник, сформулировал коренное отличие живого от неживого с позиций биоэнергетики следующим образом:  "Коренное отличие живого от неживого выражается в способности живого создавать порядок из хаотического теплового движения молекул."

Мерой упорядоченности биосистем служит энтропия.  Выделяют энтропию  "S" это термодинамическая энтропия и "H" - это информационная энтропия.

Обсудим термодинамическую энтропию "S". Согласно второму закону термодинамики  под энтропией понимается процесс рассеивания энергии, заключающийся в переходе всех видов энергии в тепловую и равномерном распределении ее между всеми телами природы.

Приращение энтропии  численно равно отношению количества теплоты,  сообщенного системе (или отведенного от нее к термодинамической температуре системе) dS=dQ/T.

В живых природных системах выравнивания энергии не  происходит. Еще  в 1935 году Э.С.  Бауэром сформулировал принцип устойчивого неравновесия живых систем: "Все живые системы никогда не бывают в равновесии и исполняют за счет свободной энергии постоянную работу против равновесия,  требуемого законами физики и химии при существующих внешних условиях".

Однако это не значит, что биосистемы не подчиняются второму закону термодинамики.

Значительный вклад в развитие представлений об энтропии  применительно  к  биосистемам внес австрийский физик,  один из создателей квантовой механики,  - Э.  Шредингер. Помимо понятия энтропии он использовал понятие негэнтропии - отрицительной энтропии и сформулировал следующее положение: "Живое остается живым только благодаря постоянному извлечению из окружающей среды отрицательной энтропии - негэнтропии. Ее источником является для растений - солнечный свет,  для гетеротрофных  организмов - вещества,  синтезированные автотрофами". По теории Шредингера живые существа,  используя негэнтропию, тем самым увеличивают положительную энтропию в окружающей среде.

На смену теории Шредингера пришла "теория содержательной информации" согласно  которой биосистемы извлекают из окружающей среды не негэнтропию, а содержательную информацию,  при этом информация окружающей среды не обедняется, подобно тому, как не обедняется содержание книги при многократном ее прочтении.  С этих позиций процесс индивидуального  развития Камшилов предложил рассматривать как процесс постепенного извлечения информации из окружающей среды.