რა არის სიცოცხლე?

ვიდეოში შესავალი ბიოლოგიაში ჩვენ განვმარტეთ ბიოლოგია, როგორც მეცნიერების დარგი, რომელიც შეისწავლის ცოცხალ არსებებს, ანუ, ორგანიზმებს. ეს განმარტება საკმაოდ გასაგებია. თუმცა, მას მივყავართ უფრო რთულ, თუმცა უფრო საინტერესო კითხვებამდე: რა არის სიცოცხლე? რას ნიშნავს, იყო ცოცხალი?

თქვენ ცოცხალი ხართ და მეც. ძაღლი, რომლის ყეფაც მესმის, ასევე, ცოცხალია და ხეც, რომელსაც ფანჯრიდან ვხედავ, თუმცა თოვლი, რომელიც ღრუბლებიდან ცვივა, არ არის ცოცხალი. კომპიუტერი, რომლის დახმარებითაც კითხულობთ ამ სტატიას, არ არის ცოცხალი; არც მაგიდა და არც სკამი. სკამის ნაწილები, რომლებიც ხისგანაა გაკეთებული, ოდესღაც ცოცხალი იყო, მაგრამ უკვე აღარ არის ცოცხალი. თუ შეშას ცეცხლში წვავთ, ცეცხლიც არ იქნება ცოცხალი.

რა განსაზღვრავს სიცოცხლეს? როგორ შეგვიძლია, ერთ რაღაცაზე ვთქვათ, რომ ის ცოცხალია და მეორეზე - რომ არ არის ცოცხალი? ადამიანთა უმეტესობას ინტიუციურად ესმის, რას ნიშნავს, რომ რაღაც ცოცხალია, თუმცა, გასაოცრად რთულია, მივიდეთ სიცოცხლის ზუსტ განმარტებამდე. ამის გამო, სიცოცხლის ბევრი განმარტება პირობითია - ისინი საშუალებას გვაძლევს, განვაცალკევოთ ცოცხალი და არაცოცხალი ორგანიზმები, მაგრამ არ გვაძლევს საშუალებას, ზუსტად ვთქვათ, რა არის სიცოცხლე. ამ განცალკევებისთვის უნდა გვქონდეს თვისებების სია, რომელშიც ჩამოთვლილი იქნება ცოცხალი ორგანიზმების უნიკალური მახასიათებლები.

ბიოლოგებმა განსაზღვრეს სხვადასხვა ნიშანი, რომელიც საერთოა ყველა ცოცხალი ორგანიზმისთვის, რაც კი ვიცით. თუმცა ზიგოერთ ამ თვისებათაგან არაცოცხალი ორგანიზმებიც ავლენენ, მხოლოდ ცოცხალ ორგანიზმებს ახასიათებთ ყველა მათგანი.

ცოცხალი ორგანიზმები მაღალორგანიზებულნი არიან, ანუ მათ სპეციალიზებული, ერთმენთთან ურთიერთშეთანხმებულად მოფუნქციონირე ნაწილები აქვთ. ყველა ცოცხალი ორგანიზმი ერთი ან მეტი უჯრედისგან შედგება და სწორედ უჯრედი ითვლება სიცოცხლის ძირითად ერთეულად.

ერთუჯრედიანი ორგანიზმებიც კი რთულნი არიან! თითოეულ უჯრედში ატომები მოლეკულებს ქმნიან, მოლეკულები - უჯრედის ორგანელებსა და სტრუქტურებს. მრავალუჯრედიან ორგანიზმში მსგავსი უჯრედები ქსოვილებს ქმნიან. ქსოვილებისგან, თავის მხრივ, ორგანოები იქმნება (ორგანიზმის სტრუქტურები, რომელთაც განსხავებული ფუნქციები აქვთ). ორგანოები ერთობლივად ორგანოთა სისტემებს შეადგენენ.

მრავალუჯრედიანი ორგანიზმები - მაგალითად ადამიანები - უამრავი უჯრედისგან შედგებიან. ასეთი ორგანიზმების უჯრედები სპეციალიზებულია, ანუ სხვადასხვანაირი ფუნქცია აქვთ, და ისინი ქსოვილებადაა ორგანიზებული. არსებობს შემაერთებელი, ეპითელური, კუნთოვანი და ნერვული ქსოვილები. მათგან იქმნება ორგანოები, მაგალითად გული და ფილტვები, რომლებიც მთელი ორგანიზმისთვის საჭირო ფუნქციებს ასრულებენ.

სიცოცხლე დამოკიდებულია უამრავ ქიმიურ რეაცქიაზე. ამ რეაქციების საშუალებით ორგანიზმი ასრულებს სხვადასხვა მოქმედებას - მოძრაობს სივრცეში ან ნადირობს, გარდა ამისა, იზრდება, მრავლდება და ინარჩუნებს თავისი სხეულის სტრუქტურას. ცოცხალ ორგანიზმებს სჭირდებათ ენერგიის გამოყენება და საკვები ნივთიერებების მიღება იმისთვის, რომ შეასრულონ სიცოცხლისთვის საჭირო ქიმიური რეაქციები. ორგანიზმში მიმდინარე ბიოქიმიურ რეაქციებს ერთად უწოდებენ მეტაბოლიზმს.

მეტაბოლიზმი შეიძლება დაიყოს ანაბოლიზმად და კატაბოლიზმად. ანაბოლიზმის დროს ორგანიზმები ქმნიან კომპლექსურ მოლეკულებს უფრო მარტივი მოლეკულებისგან, ხოლო კატაბოლიზმის დროს ხდება ამის შებრუნებული მოვლენა. ანაბოლიზმის პროცესი, როგორც წესი, ხარჯავს ენერგიას, მაშინ, როცა კატაბოლიზმის პროცესი ქმნის ენერგიას და შესაძლებელს ხდის დაგროვილილ ერეგიის გამოყენებას.

ცოცხალი ორგანიზმები არეგულირებენ საკუთარ შინაგან გარემოს უჯრედის ფუნქციონირებისთვის საჭირო საკმაოდ ვიწრო დიაპაზონის მქონე პირობების შესანარჩუნებლად. მაგალითად, თქვენი სხეულის ტემპერატურა უნდა იყოს 98,6${}^{\circ }$‍F-თან (37${}^{\circ }$‍C) ახლოს. სტაბილური შინაგანი გარემოს შენარჩუნება, მიუხედავად ცვალებადი გარეგანი გარემოსა, ცნობილია როგორც ჰომეოსტაზი.

ცოცხალი ორგანიზმები რეგულირებულად იზრდებიან. ცალკეული უჯრედები ზომაში უფრო დიდი ხდება, მოლეკულური ორგანიზმები აგროვებენ უჯრედებს უჯდერის გაყოფის გზით. თქვენ თავადაც ერთი უჯრედით დაიწყეთ არსებობა, ახლა კი ათობით ტრილიონი უჯრედისგან შემდგარი ორგანიზმი გაქვთ${}^1$‍! ზრდა დამოკიდებულია ანაბოლურ გამტარებზე, რომლებიც აშენებენ დიდ, კომპლექსურ მოლეკულებს, როგორიცაა პროტეინი და დნმ, გენეტიკური მასალა.

ცოცხალ ორგანიზმებს შეუძლიათ საკუთარი თავის რეპროდუქცია და ახალი ორგანიზმების შექმნა. გამრავლება შეიძლება, იყოს უსქესო, რომელშიც ერთი მშობელი ორგანიზმი მონაწილებს, ან სქესობრივი, რომლისთვისაც ორი მშობელია საჭირო. ერთუჯრედიანი ორგანიზმები, როგორც, მაგალითად, მარცხნივ მოცემული ბაქტერია, მრავლდებიან უბრალოდ ორად გაყოფით!

სქესობრივი გამრავლების დროს ორი მშობელი ორგანიზმი წარმოქმნის სპერმისა და კვერცხის უჯრედებს, რომლებიც შეიცავს მათი გენეტიკური ინფორმაციის ნახევარს. ეს უჯრედები ერთმანეთს ერწყმის და წარმოქმნის სრული გენეტიკური მასალის მქონე ახალ ინდივიდს. ეს პროცესი, რომელსაც განაყოფიერება ეწოდება, ნაჩვენებია მარჯვენა სურათზე.

ცოცხალი ორგანიზმები ავლენენ „გაღიზიანების უნარს", რაც ნიშნავს, რომ ისინი პასუხობენ გარემოს სტიმულებს ან ცვლილებებს. მაგალითად, ადამიანები სწრაფად გაწევენ ხელს ცეცხლისგან; ბევრი მცენარე ბრუნდება მზის მხარეს; ერთუჯრედიანი ორგანიზმები შეიძლება გადაადგილდნენ საკვების წყაროსკენ ან მოშორდნენ მათთვის საზიანო ქიმიურ ნივთირებებს.

ცოცხალი ორგანიზმების პოპულაციები შეიძლება, განიცდიდნენ ევოლუვიას, რაც ნიშნავს, რომ პოპულაციის გენეტიკური შემადგენლობა შეიძლება, იცვლებოდეს დროთა განმავლობაში. ზოგიერთ შემთვევაში ევოლუცია მოიცავს ბუნებრივ გადარჩევას, რომლის დროსაც მემკვიდრეობითი ნიშან-თვისება, მაგალითად, უფრო მუქი ფერის ბეწვი ან უფრო ვიწრო ნისკარტი, ორგანიზმს საშუალებას აძლევს, გადარჩეს და უკეთ გამრავლდეს კონკრეტულ გარემოში. თაობების შემდეგ მემრკვირდეობითი ნიშან-თვისება, რომელიც შეგუების მხრივ უპირატესობას იძლევა, უფრო და უფრო ხშირი ხდება პოპულაციაში, რის გამოც ეს პოპულაციას უკეთაა შეგუებული გარემოსთან. ამ პროცესს ეწოდება ადაპტაცია.

ცოცხალ ორგანიზმებს ბევრი სხვადასხვა თვისება აქვთ, რომლებიც დაკავშირებულია სიცოცხლესთან. რთულია თვისებების ზუსტ ჩამონათვალზე შეჯერება. შესაბამისად, სხვადასხვა მოაზროვნეს სიცოცხლისთვის დამახასიათებელი ნიშნების სხვადასხვა სია აქვს მიღებული. მაგალითად, ზოგიერთ ჩამონათვალში შეიძლება, განმსაზღვრელ მახასიათებლად შეგხვდეთ მოძრაობა, მაშინ, როცა სხვებისთვის შეიძლება, ასეთი მახასითებელი იყოს საკუთარი გენეტიკური ინფორმაციის დნმ-ის ფორმით ტარება. კიდევ ვიღაცები შეიძლება, ამტკიცებდნენ, რომ სიცოცხლე ეფუძნება ნახშირბადს.

ისიც მართალია, რომ ზედა სია მთლად უშეცდომოც არ არის. მაგალითად, ჯორი, დედალი ცხენისა და მამალი ვირის შთამომავალი, ვერ მრავლდება, თუმცა ბიოლოგების უმრავლესობა (ყველა სხვასთან ერთად) ზედა სურათზე წარმოდგენილ ჯორს ცოცხლად ჩათვლიდა. ამავე იდეას გამოხატავს ერთი გასართობი ამბავიც: მეცნიერების ჯგუფმა ბევრი იკამათა და გადაწყვიტა, რომ სიცოცხლის მთავარი თვისება გამრავლებაა. მათდა სამწუხაროდ, ვიღაცამ აზრი გამოთქვა, რომ მაშინ მარტოსული ბოცვერი ცოცხლად არ უნდა ჩაითვალოს, რადგან ამ კრიტერიუმს ვერ აკმაყოფილებს${}^2$‍.

მიუხედავად ამისა, ზევით მოცემული სია გვაძლევს თვისებების გონივრულ ჩამონათვალს, რომელიც გვეხმარება, გავარჩიოთ, რომელია ცოცხალი ორგანიზმი და რომელი - არა.

რამდენად კარგად გვეხმარება ზემოთ ჩამოთვლილი თვისებები იმის განსაზღვრაში, რაღაც ცოცხალია თუ არა? მოდით, გადავხედოთ ცოცხალ და არაცოცხალ რაღაცებს, რაც შეგვხვდა შესავალ ტესტში.

ცოცხალი ორგანიზმები, რომლებიც შესავალში შეგვხვდა - ადამიანები, ძაღლები და ხეები - მარტივად აკმაყოფილებენ ყველა სიცოცხლის კრიტერიუმს. ჩვენ, როგორც ჩვენი ძაღლი მეგობრები და ეზოში მდგარი ხეები, შევდგებით უჯრედებისგან, გვაქვს მეტაბოლიზმი, ვინარჩუნებთ ჰომეოსტაზს, ვიზრდებით და ვპასუხობთ გარემოს გამღიზიანებლებზე. ადამიანებს, ძაღლებსა და ხეებს შეუძლიათ გამრავლება და მათი პოპულაციები განიცდის ევოლუციას.

არაცოცხალ ორგანიზმებს შეიძლება, ახასიათებდეთ სიცოცხლის ზოგიერთი, მაგრამ არა ყველა თვისება. მაგალითად, თოვლის კრისტალები ორგანიზებულია - თუმცა მათ უჯრედები არ აქვთ და შეუძლიათ ზრდა, მაგრამ ისინი ვერ აკმაყოფილებენ სიცოცხლის სხვა კრიტერიუმებს. იგივენაირად, ცეცხლს შეუძლია ზრდა, გამრავლება, ახალი ცეცხლის შექმნის გზით, სტიმულებზე რეაგირება და, შეილძება ვთქვათ, რომ მას „მეტაბოლიზმიც" აქვს. თუმცა ცეცხლი არ არის ორგანიზებული, ვერ ინარჩუნებს ჰომეოსტაზს და არ აქვს გენეტიკური ინფორმაცია, რომელიც აუცილებელია ევოლუციისთვის.

ცოცხალი ორგანიზმები ინარჩუნებენ სიცოცხლის რაღაც თვისებებს, როცა იქცევიან არაცოცხალ ორგანიზმებად, მაგრამ კარგავენ დანარჩენ თვისებებს. მაგალითად, თუ სკამისგან აღებულ ხის ნაჭერს მიკროსკოპში შეხედავთ, შეიძლება, დაინახოთ უჯრედები, როლმებიც ცოცხალ ხის შემადგენელი ნაწილი იყო. თუმცა ხე აღარ არის ცოცხალი და მას შემდეგ, რაც მისგან სკამი გააკეთეს, მას უკვე აღარ შეუძლია ზრდა, მეტაბოლიზმი, ჰომეოსტაზის შენარჩუნება, პასუხი გაღიზიანებაზე ან გამრავლება.

კითხვა, თუ რას ნიშნავს იყო ცოცხალი, ჯერ კიდევ პასუხგაუცემელია. მაგალითად, ვირუსებს - პროტეინისა და ნუკლეინის მჟავისგან შემდგარ პატარა სტრუქტურებს, რომლებსაც გამრავლება მხოლოდ მასპინძელ უჯრედში შეუძლიათ, სიცოცხლის ბევრი ნიშან-თვისება აქვთ, თუმცა, მათ არ აქვთ უჯრედული სტრუქტურა და არ შეუძლიათ მასპინძელი უჯრედის გარეშე გამრავლება. აგრეთვე, არ არის ზუსტად ცნობილი, ინარჩუნებენ თუ არა ისინი ჰომეოსტაზს; მათ არ შეუძლიათ საკუთარი მეტაბოლიზმის შესრულება.

ამ მიზეზების გამო, ვირუსები, ზოგადად, არ არის მიჩნეული ცოცხალ ორგანიზმებად, თუმცა ბევრი არ ეთანხმება ამ დასკვნას და მათი ცოცხალ ორგანიმზებად ჩათვლა კვლავ კამათის საკითხია. ზოგიერთი კიდევ უფრო მარტივი მოლეკულა, მაგალითად, თვითრეპლიკაციის უნარის მქონე პროტეინებს, როგორიცაა „პრიონები" - რომლებიც იწვევს „შეშლილი ძროხის" დაავადებას - და თვითრეპლიკაციის უნარის მქონე რნმ ენზიმებს აქვს სიცოცხლის ზოგიერთი, მაგრამ არა ყველა, ნიშანი.

აღსანიშნავია, რომ სიცოცხლის ყველა თვისება, რომელიც აქამდე განვიხილეთ, დამახასიათებელია დედამიწის ცოცხალი ორგანიზმებისთვის. თუ ჩვენი პლანეტი გარდა სხვაგანაც არსებობს სიცოცხლე, მას შეიძლება ჰქონდეს ან არ ჰქონდეს იგივე თვისებები. მართლაც, NASA-ს განმარტება, რომ „სიცოცხლე არის თვითკმარი სისტემა, რომელსაც შეუძლია დარვინისეული ევოლუცია", კარს უღებს ბევრ სხვა შესაძლებლობას, ვიდრე ის კრიტერიუმები, რაც ზევით ჩამოვთვალეთ${}^3$‍. თუმცა, ეს განსაზღვრება ართულებს სწრაფად იმის გადაწყვეტას, რაღაც ცოცხალია თუ არა!

თუკი მეტ ბიოლოგიურ ერთეულებს აღმოაჩენენ დედამიწაზე ან მის გარეთ, შეიძლება, დადგეს საჭიროება, გადავხედოთ, რას ნიშნავს, რომ რაღაც არის ცოცხალი. მომავალმა აღმოჩენებმა შეიძლება, გვაიძულოს, გადავაფასოთ და გავაფართოვოთ სიცოცხლის განმარტება.

თქვენ როგორ განსაზღვრავდით სიცოცხლეს? ზემოთ მოცემულ თვისებების ჩამონათვალს რამეს დაუმატებდით ან გამოაკლებდით? თუ სრულიად სხვა განსაზღვრებას გამოიყენებდით? შეგიძლიათ, მოიფიქროთ გამონაკლისები ან განსაკუთრებული შემთხვევები, რომლებიც ამ ჩამონათვალის მიღმა რჩება? გაგვიზიარეთ თქვენი იდეები ქვემოთ მოცემულ კომენტარების სექციაში!