КЛЕТОЧНЫЙ УРОВЕНЬ ИССЛЕДОВАНИЯ ЖИВЫХ СИСТЕМ

Представление о структурных уровнях организации живых систем впервые было развито философами на основе чисто умозрительных построений. Но оно сформировалось и получило права гражданства в науке под влиянием все возрастающего числа биологических наблюдений и экспериментов в связи с изобретением микроскопа. По- настоящему о клеточном строении живых организмов заговорили только после создания клеточной теории.

В середине XIX в. клетка рассматривалась как последняя неделимая единица живой материи, наподобие атома в неживых телах. Из клеток, благодаря соответствующему принципу упорядоченности, считались построенными все живые системы самого различного уровня сложности и организации. Такие идеи высказывал, например, один из создателей клеточной теории Маттиас Шлейден (1804— 1881). Другой выдающийся биолог Эрнст Геккель (1834—1919) пошел дальше и выдвинул гипотезу, согласно которой протоплазма клетки также обладает определенной структурой и состоит из субмикроскопических частей. Таким образом, в живой системе можно было выделить новый структурный уровень организации.

Эти идеи, далеко опережающие научные представления своей эпохи, встречали явное сопротивление как со стороны последователей редукционизма, стремившихся свести процессы жизнедеятельности к совокупности определенных химических реакций, так и со стороны защитников витализма (от лат. vitalis жизненный), пытавшихся объяснить специфику живых организмов наличием в них особой «жизненной силы».

Пока не существовало развитых методов биологического исследования и сколь-нибудь ясных теоретических концепций, сущность живого сводили к наличию некоей таинственной «жизненной силы», которая отличает живое от неживого. Однако такое определение оставалось чисто описательным, ибо не раскрывало ни подлинных причин, ни механизмов отличия живого от неживого. В конечном счете все сводилось к некоей иррациональной, непознаваемой и таинственной жизненной силе организмов — vis vitalis. На этом основании сторонников подобного взгляда стали называть виталистами.

Если первые виталисты ограничивались простой констатацией различий между живым и неживым, то их последователи использовали недостатки и ограниченность физико-химических представлений о жизни для подтверждения своей позиции. Наиболее интересной в этом отношении представляется попытка немецкого биолога и философа Ханса Дриша (1867—1941), который возродил существовавшее еще у Аристотеля понятие энтелехии для объяснения целесообразности живых систем. Основываясь на своих опытах по регенерации морских ежей, связанных с восстанавлением удаленных у них частей тела, Дриш утверждал, что все живые организмы обладают особой способностью к целесообразным действиям по сохранению и поддержанию своей организации и жизнедеятельности, которую он назвал энтелехией. По сути, энтелехия Дриша ничем не отличается от «жизненной силы» виталистов, хотя в духе своего времени X. Дриш вводит градации и различные ее степени для разных живых организмов. На упреки о том, что энтелехию невозможно установить никакими эмпирическими методами, он отвечал, что магнитную силу также нельзя увидеть непосредственно, однако физики используют ее для объяснения. На этом примере можно убедиться, как виталисты используют понятия о ненаблюдаемых объектах (электромагнитное, гравитационное и другие поля) для защиты своих взглядов.

Несмотря на критику виталистов, биологи-экспериментаторы продолжали свою трудную и кропотливую работу по анализу структуры и функций живых систем.

Идеи редукционизма находили поддержку и со стороны представителей механистического и «вульгарного» материализма. Первые из них пытались объяснить закономерности живой природы с помощью простейших механических и физических понятий и принципов, вторые стремились свести эти законы к закономерностям химических реакций, протекающих в организме. Более того, некоторые представители «вульгарных» материалистов, в частности Людвиг Бюхнер (1824—1899) и Якоб Молешотт (1822—1893), даже утверждали, что мозг порождает мысль подобно тому, как печень выделяет желчь.

Несмотря на эти философские дискуссии между механицистами и виталистами, ученые-экспериментаторы пытались конкретно выяснить, от каких именно структур зависят специфические свойства живых организмов, и поэтому продолжали исследовать их не только на уровне клетки, но также и на уровне отдельных клеточных структур.

В первую очередь ученые исследовали структуру белков и выяснили, что они построены из 20 аминокислот, которые соединены длинными полипептидными связями, или цепями. Хотя в состав белков человеческого организма входят все 20 аминокислот, но совершенно обязательны для него только 9 из них. Остальные, по-видимому, вырабатываются самим организмом.

Характерная особенность аминокислот, содержащихся не только в человеческом организме, но и в других живых системах (животных, растениях и даже вирусах), заключается в том, что все они являются левовращающими изомерами, т.е. способны вращать плоскость поляризации света влево, хотя в принципе существуют аминокислоты и правого вращения. Обе формы оптических изомеров почти одинаковы между собой и различаются только пространственной конфигурацией. Таким образом, молекулы аминокислот-изомеров являются зеркальными отображением друг друга. Впервые данное явление открыл выдающийся французский ученый Луи Пастер, исследуя строение веществ биологического происхождения. Он обнаружил, что эти вещества способны вращать поляризованный луч света и поэтому являются оптически активными, вследствие чего они впоследствии были названы оптическими изомерами. В отличие от них у молекул неорганических веществ данная способность отсутствует, и построены они абсолютно симметрично.

На основе своих опытов Л. Пастер высказал мысль, что важнейшим свойством всей живой материи является ее молекулярная асимметричность, подобная асимметричности левой и правой рук. По аналогии в современной науке данное свойство называют молекулярной хиральностью. Интересно заметить, что если бы человек вдруг превратился в свое зеркальное отражение, то его организм функционировал бы нормально до тех пор, пока он не стал бы употреблять пищу растительного или животного происхождения, которую не смог бы переварить.

На вопрос, почему именно живая природа выбрала белковые молекулы, построенные из аминокислот левого вращения, до сих пор нет убедительного ответа. Сам Л. Пастер считал, что поскольку живое возникает из неживого, то необходимым предварительным условием для этого процесса должно стать превращение симметричных неорганических молекул в молекулы асимметричные. По его предположению, такое превращение могло быть вызвано асимметричностью космоса или какими- либо космическими факторами, в частности геомагнитными колебаниями, вращением Земли, электрическими разрядами и т.п. Попытки экспериментально проверить эту гипотезу не увенчались успехом. Поэтому высказывались предположения и о чисто случайном характере возникновения первых живых молекулярных систем, образованных из аминокислот левого вращения. В дальнейшем эта особенность могла быть передана по наследству и закрепиться как неотъемлемое свойство всех живых систем.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >