Что такое жизнь? Затруднительно дать точное определение жизни, но все точно могут различать где живое и неживое. Так сказать, за живую и за мертвую лошадь дают разную цену.
10 мин, 33 сек 2416
Еще в XVIII столетии проводили аналогии между ростом организмов и ростом кристаллов. В действительности, каждому кристаллу присуща своя специфическая структура, которая возникает спонтанно. Хлористый натрий кристаллизуется в виде куба, углерод (алмаз) — в виде октаэдра. Скопления, сростки кристаллов подчас удивительно походят на структуры живой природы. Вспомним хотя бы морозные узоры на оконных стеклах. Они порой до такой степени бывают похожи на листья папоротников и других диковинных растений, что кажутся более реальными, чем настоящие. Даже металлы образуют подобного рода структуры. Металлурги всего мира хорошо знают так называемую «елку Чернова». Во время отливки изделия из металла могут образовываться лакуны, раковины — так их называют специалисты. И бывает временами в таких раковинах сращиваются кристаллы железа — это очень похоже на известное растение.
И все же, аналогии между морозными узорами и листьями папоротника неправомерны. Хотя эти структуры внешне похожи, процессы их возникновения диаметрально противоположны энергетически. Кристалл — система с минимумом свободной энергии. Что это значит? Это значит, что при кристаллизации энергия выделяется в виде тепла. К примеру, при возникновении одного килограмма «морозных узоров» должно выделиться 619 ккал тепла.
Столько же энергии необходимо затратить на разрушение этой структуры. Листья папоротника, напротив, при своем возникновении и росте поглощают энергию солнечных лучей. Разрушая эту структуру, мы сможем получить энергию обратно. Мы, собственно, это и делаем, к примеру, сжигая каменный уголь, который образовался из остатков гигантских папоротников палеозойской эры, или просто греясь у обычного костра. И дело тут не в самом листообразном рисунке, внешне объединяющем лесной папоротник и узор на стекле.
Бесформенная льдина той же массы потребует на расплавление и испарение столько же энергии. А на образование внешней сложности листа растения расходуется энергия, ничтожно малая по сравнению с той, что законсервирована в органике.
Но как же все-таки быть с внешним сходством? Дело вот в чем. И листья папоротника, и морозные узоры обладают максимальной площадью поверхности при данном объеме. Для папоротника (и любого другого растения) это необходимо, потому как дыхание и ассимиляция углекислого газа идет через поверхность листьев. В тех случаях, когда нужно снизить расходы воды на испарение, растения, к примеру кактусы, обретают шарообразную форму с минимальной площадью поверхности. Но платить за это нужно снижением темпов ассимиляции СO2 и как следствие замедлением роста.
Водяные пары, кристаллизуясь на холодном стекле, также образуют структуру с максимальной поверхностью, потому что скорость потери свободной энергии при этом максимальна (кристаллы растут с поверхности). Так что аналогии между кристаллами и живыми организмами не имеют, так сказать, сущностного значения. Жидкость, которая выплеснута из сосуда в условиях невесомости, приобретает форму шара (минимум энергии поверхностного натяжения). Но вряд ли это может означать, что законы устройства космоса похожи на правила игры с шарами за бильярдным столом!
Справедливости ради следует отметить, что кристаллические формы не чужды жизни. Многим известны большие и абсолютно безобидные комары-долгоножки с длинными ломкими конечностями. Их личинки обитают во влажном грунте, питаясь перегнивающими растительными остатками. Среди них встречаются особи, окрашенных в голубой цвет с радужным отливом. Они кажутся вялыми, и они в действительности больны — заражены так называемым радужным вирусом. В гемолимфе таких личинок под микроскопом можно обнаружить кристаллы удивительной красоты, переливающиеся, как сапфиры.
Кристаллы эти сложены из частиц вируса — вирионов. Когда личинка гибнет, они попадут в почву, чтобы быть проглоченными личинками нового поколения комаров. Кстати, подобные кристаллы образуют многие вирусы, и не только вирусы насекомых. Но существенно, что это именно неактивная форма существования вируса, в отличие от активной, живой. В форме кристалла вирус не размножается, а только переживает таким образом свои «тяжелые времена». Известный физик Эрвин Шредингер назвал хромосому «апериодическим кристаллом». В действительности, ядерное вещество клетки в период деления упорядочено, и формально его можно назвать кристаллом. Но когда ядерное вещество (хроматин) «пакуется» в хромосому, оно, опять-таки, неактивно, и сама хромосома — только способ передачи хроматина от клетки к клетке.
Итак, для кристаллизации никакой внешней энергии не надо. Но для поддержания и воспроизведения собственного порядка жизни в следующем поколении организму необходимо поглощать энергию (в виде квантов света или неокисленных органических соединений, простых веществ, и выделять окисленные продукты жизнедеятельности и тому подобное). Вот это и есть обмен веществ.
И все же, аналогии между морозными узорами и листьями папоротника неправомерны. Хотя эти структуры внешне похожи, процессы их возникновения диаметрально противоположны энергетически. Кристалл — система с минимумом свободной энергии. Что это значит? Это значит, что при кристаллизации энергия выделяется в виде тепла. К примеру, при возникновении одного килограмма «морозных узоров» должно выделиться 619 ккал тепла.
Столько же энергии необходимо затратить на разрушение этой структуры. Листья папоротника, напротив, при своем возникновении и росте поглощают энергию солнечных лучей. Разрушая эту структуру, мы сможем получить энергию обратно. Мы, собственно, это и делаем, к примеру, сжигая каменный уголь, который образовался из остатков гигантских папоротников палеозойской эры, или просто греясь у обычного костра. И дело тут не в самом листообразном рисунке, внешне объединяющем лесной папоротник и узор на стекле.
Бесформенная льдина той же массы потребует на расплавление и испарение столько же энергии. А на образование внешней сложности листа растения расходуется энергия, ничтожно малая по сравнению с той, что законсервирована в органике.
Но как же все-таки быть с внешним сходством? Дело вот в чем. И листья папоротника, и морозные узоры обладают максимальной площадью поверхности при данном объеме. Для папоротника (и любого другого растения) это необходимо, потому как дыхание и ассимиляция углекислого газа идет через поверхность листьев. В тех случаях, когда нужно снизить расходы воды на испарение, растения, к примеру кактусы, обретают шарообразную форму с минимальной площадью поверхности. Но платить за это нужно снижением темпов ассимиляции СO2 и как следствие замедлением роста.
Водяные пары, кристаллизуясь на холодном стекле, также образуют структуру с максимальной поверхностью, потому что скорость потери свободной энергии при этом максимальна (кристаллы растут с поверхности). Так что аналогии между кристаллами и живыми организмами не имеют, так сказать, сущностного значения. Жидкость, которая выплеснута из сосуда в условиях невесомости, приобретает форму шара (минимум энергии поверхностного натяжения). Но вряд ли это может означать, что законы устройства космоса похожи на правила игры с шарами за бильярдным столом!
Справедливости ради следует отметить, что кристаллические формы не чужды жизни. Многим известны большие и абсолютно безобидные комары-долгоножки с длинными ломкими конечностями. Их личинки обитают во влажном грунте, питаясь перегнивающими растительными остатками. Среди них встречаются особи, окрашенных в голубой цвет с радужным отливом. Они кажутся вялыми, и они в действительности больны — заражены так называемым радужным вирусом. В гемолимфе таких личинок под микроскопом можно обнаружить кристаллы удивительной красоты, переливающиеся, как сапфиры.
Кристаллы эти сложены из частиц вируса — вирионов. Когда личинка гибнет, они попадут в почву, чтобы быть проглоченными личинками нового поколения комаров. Кстати, подобные кристаллы образуют многие вирусы, и не только вирусы насекомых. Но существенно, что это именно неактивная форма существования вируса, в отличие от активной, живой. В форме кристалла вирус не размножается, а только переживает таким образом свои «тяжелые времена». Известный физик Эрвин Шредингер назвал хромосому «апериодическим кристаллом». В действительности, ядерное вещество клетки в период деления упорядочено, и формально его можно назвать кристаллом. Но когда ядерное вещество (хроматин) «пакуется» в хромосому, оно, опять-таки, неактивно, и сама хромосома — только способ передачи хроматина от клетки к клетке.
Итак, для кристаллизации никакой внешней энергии не надо. Но для поддержания и воспроизведения собственного порядка жизни в следующем поколении организму необходимо поглощать энергию (в виде квантов света или неокисленных органических соединений, простых веществ, и выделять окисленные продукты жизнедеятельности и тому подобное). Вот это и есть обмен веществ.
Страница 2 из 4
