Все научные представления о жизни непосредственно связаны с представлениями о химических реакциях. Что отличает живой организм*, например человека или какого-либо другого животного или растения, от неживого объекта, скажем от куска гранита? Нам известен целый ряд особенностей, присущих растениям или животным, но не свойственных камню. Растение или животное обладает, как правило, способностью к воспроизведению — способностью иметь потомство, достаточно похожее на родителей, чтобы можно было установить его принадлежность к тому же биологическому виду. Процесс воспроизведения связан с теми же химическими реакциями, которые протекают в период роста потомства. Новый организм может расти в течение лишь небольшого периода своей жизни, или этот рост может продолжаться на протяжении всей его жизни.
Растение или животное в общем случае способно усваивать определенные вещества (пищу), подвергать их химическим превращениям, которые обычно сопровождаются освобождением энергии, и выделять некоторые продукты реакций. Этот процесс использования организмом пищи, усваиваемой при переваривании в ходе химических превращений, называется обменом веществ или метаболизмом.
Большинство растений и животных обладают способностью реагировать на окружающую среду. Растение может расти в том направлении, откуда на него падают лучи света, в ответ на действие этого раздражителя, а животное может передвигаться в направлении, которое определяется возрастающей интенсивностью запаха пищи.
Чтобы показать, как трудно определить, что такое живой организм, рассмотрим простейшие виды материи, которая считается живой. Примером могут служить вирусы растений, например вирус кустистой карликовости томата, электронная микрофотография которого приведена на рис. 2.14. Эти вирусы в соответствующих условиях обладают способностью самовоспроизведения. Отдельная частица (индивидуальный организм) вируса кустистой карликовости томата, оказавшись на листе растения, может вызвать превращение значительной части вещества, составляющего клетки данного листа, в точно такие же, как и она сама, вирусные частицы. Эта способность к самовоспроизведению представляется, однако, единственной характерной чертой живого организма, которой обладает данный вирус. После того как вирусные частицы образовались, они не растут, не нуждаются в питательной среде и уже не участвуют в процессах обмена веществ. Насколько можно судить на основании данных, полученных при помощи электронной микроскопии и других методов исследования, отдельные частицы данного вируса совершенно идентичны между собой; со временем они не изменяются — явление старения для них не наблюдается. Вирусные частицы не способны передвигаться и, по-видимому, не обладают свойством реагировать на внешние раздражители так, как это делают более сложные живые организмы. Однако они обладают свойством самовоспроизведения.
Можно ли на основании рассмотренных фактов сказать, что вирус является живым организмом? В настоящее время наука не дает определенного ответа на этот вопрос — фактически же такой вопрос вообще не может считаться научным, он просто сводится к определению понятия жизни. Если определить живой организм как материальную структуру, которая обладает способностью самовоспроизведения, то пришлось бы включить вирусы растений в число живых организмов. Если же принять, что живые организмы должны также обладать способностью к обмену веществ, тогда вирусы растений должны считаться просто молекулами (с молекулярной массой порядка 10 000 000), которые обладают строением, позволяющим им катализировать в подходящей среде химическую реакцию, приводящую к синтезу молекул, идентичных исходным молекулам.
* Слово организм используется применительно ко всему живому или когда-либо жившему; принято говорить об организмах вне зависимости от того, живые они или мертвые.