Вопрос о том, из чего именно состоит жизнь, волновал умы человечества на протяжении многих веков. Одной из самых частых точек столкновения в биологии и химии является следующая формулировка: «Живые организмы состоят только из неорганических веществ: да или нет?». Если вы ищете короткий ответ, то он звучит категорически, нет. Однако, чтобы понять всю глубину и сложность устройства живой материи, недостаточно простого отрицания. Давайте разберем этот вопрос подробно.
Что такое неорганические и органические вещества?
Прежде чем говорить о составе живых существ, необходимо четко определить терминологию. В химии все вещества делятся на две огромные группы:
- Органические вещества — это соединения, в основе молекул которых лежит каркас из атомов углерода (С). К ним относятся белки, жиры (липиды), углеводы и нуклеиновые кислоты. Исторически считалось, что они могут образовываться только в живых организмах (отсюда и название — «организмические»).
- Неорганические вещества, это все остальные химические соединения. К ним относятся вода, минеральные соли, различные кислоты, оксиды, металлы и газы (например, кислород и углекислый газ).
Роль органических веществ в жизни
Именно органические вещества делают жизнь жизнью в том виде, в котором мы ее знаем. Они выполняют важнейшие функции, без которых существование живого организма невозможно:
- Белки, строительный материал клеток и ферменты, ускоряющие все химические реакции.
- Нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК), хранители генетической информации, которые передают наследственные признаки из поколения в поколение.
- Углеводы — главный и самый быстрый источник энергии.
- Липиды — основа клеточных мембран и резервный источник энергии.
Без этих соединений ни одна клетка не смогла бы ни делиться, ни расти, ни даже поддерживать собственное существование. Таким образом, утверждение, что живые организмы состоят только из неорганических веществ, в корне неверно.
Почему нельзя отрицать роль неорганических веществ?
Отвергая тезис о том, что жизнь состоит исключительно из неорганических веществ, мы ни в коем случае не должны преуменьшать их значение. Неорганическая химия — это фундамент, на котором стоит здание жизни;
Вода — основа всего
Самым распространенным неорганическим веществом в любом организме является вода (H₂O). В клетках человека вода занимает около 65-70% массы. В некоторых медузах содержание воды достигает 98%! Вода служит универсальным растворителем, средой для протекания биохимических реакций и обеспечивает транспорт веществ.
Минеральные соли и ионы
Ионы натрия, калия, кальция, хлора и магния обеспечивают проведение нервных импульсов, сокращение мышц и поддержание осмотического давления. А такие неорганические элементы, как железо (в составе гемоглобина) или магний (в составе хлорофилла), являются центральными атомами важнейших органических молекул, без которых невозможно дыхание и фотосинтез.
Могут ли организмы состоять только из неорганических веществ?
На сегодняшний день науке не известен ни один живой организм (в классическом биологическом понимании), который состоял бы исключительно из неорганических веществ. Даже самые примитивные вирусы (которые не имеют собственного метаболизма и часто выделяются в отдельную форму жизни) состоят из органического белка и нуклеиновой кислоты.
Конечно, существуют организмы, которые питаются исключительно неорганическими веществами — это хемоавтотрофы и фотоавтотрофы. Например, растения, используя неорганические воду и углекислый газ, а также энергию света, синтезируют органические вещества. Бактерии на дне океана могут получать энергию от окисления сероводорода или железа. Но даже они не состоят из неорганики — они лишь используют ее как сырье для создания сложных органических молекул внутри себя.
Грань между живым и неживым: взгляд из космоса
Интересно, что граница между органикой и неорганикой во Вселенной оказывается весьма размытой. Недавно ученые из Эдинбургского университета (Великобритания) допустили, что в атмосферах коричневых карликов — объектов, занимающих промежуточное положение между планетами и звездами, — могут протекать процессы, напоминающие жизнь. Из-за огромных температур и давлений там могут образовываться сложные углеродные цепочки, то есть органические вещества, в условиях, которые мы привыкли считать сугубо неорганическими, звездными. Это напоминает нам: сама природа не любит жестких рамок, и то, что мы называем «органикой», может зарождаться даже в плазме.
Жизнь, это удивительный симбиоз, где неорганическая вода и соли служат сценой и инструментами, а органические молекулы играют главную роль в величайшем спектакле под названием «Жизнь».