3. Обмен веществ как основа жизни

3. Обмен веществ как основа жизни

«Жизнь — это форма существования белковых тел», — писал Ф. Энгельс. Поэтому можно сказать, что носителем жизни является белок. Белок — это сложное вещество, состоящее из многих элементов, среди которых обязательно наличие азота. Следовательно, из элементов неживой природы образуется живая материя, из которой и построены все живые организмы.

Но несмотря на то, что как живые, так и неживые тела часто в своем составе имеют одни и те же элементы, — между живой и неживой природой существует огромная разница.

Буржуазные биологи идеалистического мировоззрения считали, что живое вещество отличается наличием в нем особой жизненной силы, которая одухотворяет и делает его живым. Ясно, что это ненаучное объяснение сущности живого не может быть принято. Разницу между живым и неживым впервые научно вскрыл Ф. Энгельс.

Он показал, что в основе всего живого лежит постоянный обмен живого вещества с окружающими его условиями жизни. Живое до тех пор будет живым, пока ежесекундно и непрерывно будет вступать в обмен веществ, усваивая и используя (ассимилируя) из внешней, окружающей его среды, часть каких-то условий, необходимых для существования живого и выделяя ненужные, отработанные продукты своей жизнедеятельности, т. е. осуществляя диссимиляционные процессы.

Стоит только отнять у живого возможность вступать в обмен с окружающими условиями, как живое вещество или живой организм погибает и превращается в мертвый продукт природы.

Так, например, если лишить животное возможности вступать в обмен с воздухом и пищей — животное погибает. Если же обмен этот происходит, то организм животного использует кислород воздуха, который соединяется с красными клетками крови, а также и питательные вещества корма, перерабатывает их и они тоже поступают в кровь. Кровь несет кислород и питательные вещества ко всем органам и тканям тела, поддерживает их жизнь и уносит отработанные клетками и тканями вещества. Эти, а также и многие другие постоянные процессы ассимиляции и диссимиляции обеспечивают жизнедеятельность организма.

Совсем иное наблюдается с предметами неживой природы. Они сохраняют свои свойства и форму до тех пор, пока не вступят в обмен веществ с окружающей средой. Так, железо будет сохраняться до тех пор, пока не подвергнется действию температуры и влаги. При соприкосновении с влагой железо разрушается и превращается в ржавчину, т. е. гидрат окиси железа, обладающую иными, чем железо, свойствами и признаками; при соприкосновении с углекислым газом и при нагревании —? железо превращается в новый предмет — чугун. В этом и есть отличие живого вещества от неживых тел природы.

Таким образом, в основе жизни лежит постоянный и непрерывный обмен веществ живого белка с окружающими условиями.

За последние годы советская биологическая наука вскрыла новые особенности жизненных процессов, опровергающие старые представления буржуазной науки.

Так, старое представление о живых организмах исходило из того, что тело животного или растения является простой суммой клеточек, которые, как кирпичики, образуют организм. Представитель буржуазной биологии Вирхов утверждал, что жизнь может быть связана только с клеточной формой существования живого вещества и вне этой формы, вне клеток нет ничего живого. Вирхов отрицал возможность существования неклеточного живого вещества и возникновение живого вещества из неживой материи при соответствующих окружающих условиях.

Такое представление о возможности происхождения живого только от клетки и существования его только в виде клетки давало возможность проникать в биологию через это русло ошибочным представлениям и идеалистическому мировоззрению.

В самом деле, если считать, что живые организмы происходят только из клеток, которые не могут возникнуть из неживой материи, то это означает, что создание живой природы должно быть результатом действия особой таинственной высшей силы, а не закономерного развития и перехода неживого в живое.

Работами наших отечественных ученых за последние десятилетия проведены исследования, полностью разбивающие теорию Вирхова о формах жизни и путях ее возникновения.

Работами профессора О. Б. Лспешинской было установлено что живое вещество может быть в природе повседневно не только в виде клеток, айв виде бесструктурного вещества. Оно может находиться в организме и образовывать в нем новые клетки, но оно может находиться также и вне живого организма и, развиваясь, формироваться в новые живые клеточные организмы.

Так, например, О. Б. Лепешинская доказала, что белок и желток куриного яйца являются не только пищей для развивающегося зародыша курицы. Они являются живым веществом, выработанным организмом матери-курицы, и находятся в доклеточной форме развития. Из капелек желтка в процессе инкубации развиваются и создаются клетки тела куриного эмбриона, в частности кровь зародыша и кровеносная система. Значит, зародыш куриного яйца образуется не только многократным делением оплодотворенной половой клетки курицы, но и путем развития живого ноклеточного вещества, окружающего оплодотворенную клетку в виде слоев желтка и белка.

Не менее интересны опыты О. Б. Лепешинской с формированием новых организмов из живого вещества, полученного от механического разрушения тела — такого водного животного, как гидра.

В пресной воде многих водоемов живет гидра, представляющая собой животный организм в виде мешочка, состоящего из двух слоев клеток.

О. Б. Лепешинская разрушала тело гидр, растирая их в ступке. Этим приемом производилось разрушение всех клеток тела гидры и превращение их в бесструктурную массу живого вещества. Создавая необходимые условия и подкармливая это живое вещество пищевым экстрактом, приготовленным из обычной пищи гидр, О. Б. Лепешинская обнаружила, что это бесструктурное живое вещество начинает постепенно формироваться в отдельные клетки. Образованные клетки затем начинают многократно делиться и дают новые организмы в виде многоклеточных шариков.

Если живое вещество, полученное из тела гидры, не снабжалось пищевым экстрактом, то образования из него новых организмов не наблюдалось.

Дальнейшие работы показали, что в теле животных и человека при ранении образовавшийся сгусток крови является тем живым веществом, из которого может образоваться ткань тела при заживлении раны.

Работы О. Б. Лепешинской представляют научное открытие исключительной ценности, за что ей присуждено звание лауреата Сталинской премии.

Из приведенных работ Лепешинской ясно видно, что живое может иметь в природе различные формы — как клеточные, так и неклеточные.

Эти работы подводят биологическую согетскую науку к познанию происхождения жизни, а также к экспериментальному доказательству перехода и превращения неживой материи в живое вещество, а затем и в его клеточную форму развития.

Таким образом, живое в процессе эволюции формируется вначале в простейшие организмы в виде комочка живого вещества, а затем организация такого комочка делается все сложнее и сложнее, в нехм появляются обособленные структуры, и он превращается в одноклеточный организм. От такого простейшего организма в многовековом процессе эволюции возникают более сложно организованные растения и животные, строение тела которых представляет уже сложную систему. Так, тело сельскохозяйственного животного является уже сложно устроенным организмом.

Все органы и ткани животного или растения находятся во взаимной связи и зависимости и представляют собой единый, слаженно работающий организм.

У тел неживой природы иной характер взаимосвязи и взаимозависимости и слаженности отдельных частей.

Если отделить от живого тела какой-либо жизненноважный орган — нарушится вся целостность обмена веществ в организме, и он гибнет. Если же отделить часть от неживого предмета — он не теряет своих свойств. В этом тоже проявляется отличие живого от предметов неживой природы.

Наличие слаженности в работе всех органов и тканей животного или растения показывает, что организм следует рассматривать как единое целое, а не как механическое соединение частей тела.

Эта слаженность всех частей организма выработалась в процессе эволюции в результате постоянного обмена веществ с окружающей средой.

Каждый орган или ткань в этом обмене со средой выполняют и приспособлены эволюцией к определенной роли, к определенной функции.

При изучении связи организма через обмен веществ с внешними условиями необходимо различать два понятия: факторы внешней среды и условия жизни (или условия существования). Это разделение понятий очень важно для направленного воздействия на организм животного и растения. Биологи-идеалисты, особенно формальные генетики, в понятиях не делали этой разницы и в попытках воздействовать и изменять организмы зашли в тупик.

Под факторами внешней среды мичуринская биология понимает все многообразие окружающих организм условий (температурных, световых, пищевых, водного характера и т. п.). Из этого многообразия в процессе развития и жизни организма не все факторы внешней среды необходимы для поддержания жизни. Те факторы внешней среды, которые являются необходимыми, без которых не может продолжаться жизнь животного или растения, называются условиями жизни или существования.

Как показало мичуринское учение, направленное преобразование организмов может осуществляться только влиянием на них измененными условиями жизни, а не влиянием любого внешнего фактора из окружающей среды. Изменяя условия развития, подставляя новые условия жизни, можно заставить организм вступать в обмен веществ с этими новыми условиями, при этом меняется и тип обмена веществ организма. Изменение у животного типа обмена веществ в теле или отдельных органах вызовет направленное изменение в свойствах и признаках всего организма или органа, которые затем могут передаться через половые клетки и его потомству.

Таким образом, мичуринская биология по-иному оценивает роль условий существования, чем это делал Дарвин. Мичуринская биология вскрыла важную сторону, — что изменение условий жизни является причиной изменчивости животных и растительных организмов.

Целесообразное изменение условий жизни, осуществляемое человеком в работе с животными, вызывает направленное, а не случайное изменение их свойств в желательном для человека направлении.

Создавая стройную теорию управления живой природой, мичуринская биология вскрыла еще одно очень важное явление в жизни организмов. Было установлено, что все обменные процессы организма с внешней средой идут избирательно. Это означает, что в разные периоды (стадии) развития организма, органы и ткани тела выбирают из внешней среды не одинаковые условия жизни.

Так, для нормального роста и развития озимой пшеницы на первых этапах ее развития требуются низкие температуры (около 0°). Если, например, низкой температуры озимая пшеница не встретит, если ее высеять не осенью, а весной, то пшеница будет куститься, но не будет дальше развиваться — не сможет дать выколашивание и не будет плодоносить. Значит, для нее из всего многообразия факторов внешней среды в числе других условий жизни условием развития является низкая температура. Яровая пшеница, наоборот, требует и избирает из внешней среды условия более высокой температуры на первых этапах жизни растения, и если их нет, — ее рост и развитие тормозятся, и она не дает семян.

Следовательно, определенная температура избирается организмом растения на первых этапах его развития, как одно из главных условий жизни.

Но на последующих этапах развития пшеницы большое значение приобретает фактор света. Для того чтобы пшеница колосилась, необходимо длительное ее освещение. Если же ее будут выращивать в условиях короткого дня, то выколашивание не наступит.

Из примеров с пшеницей видно, что этот вид растений избирает определенные факторы из внешней среды и притом различные, на разных этапах (стадиях) своего развития; это означает, что организмы зависят в своем развитии от определенных условий жизни.

Следовательно, для управления развитием организмов необходимо знать законы избирательности их к окружающим условиям. Это и было разработано в теории стадийного развития Т. Д. Лысенко. Теория стадийного развития положена в основу направленного управления и переделки организмов. Подробное рассмотрение этой теории будет сделано ниже.