"人生ってなに? 5つの簡単なステップで生物学を理解する」

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Anonim

生命とは何かという質問に対する普遍的な答えはありません。100を超える生命の定義が知られています。そして、それらは生物学者だけでなく、化学、物理学、死生学、サイバネティックスの観点から生命を定義します。それらの最も短いものは言う:人生は変化を伴う自己複製である。本の中で人生とは何ですか?アレクセイ・ポポフによってロシア語に翻訳された「5つの簡単なステップで生物学を理解する」(Azbuka-Atticus出版社)、この質問に答え、人生がどのように機能するかについてのより明確な考えを達成するために、ノーベル医学生理学賞を受賞したポール・ナースは取られた..。彼は「生物学の5つの偉大な概念」を考えています:細胞、遺伝子、自然淘汰による進化、化学プロセスとしての生命、そして情報の流れとしての生命。それらのそれぞれに詳細に住んで、ナースは人生の概念を明らかにする一般的な兆候を開発します。 N + 1は、人体の細胞内のさまざまな化学反応に関する抜粋を読むように読者を招待しています。

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酵素は、細胞代謝の根底にあるほとんどすべての化学反応に関与しています。しかし、他の分子を構築して分解することに加えて、それらにはさらに多くの機能があります。それらは品質を制御し、セルの異なる部分間でコンポーネントとメッセージを移動し、他の分子をセルに出し入れします。他の酵素は侵入者を監視し、細胞、したがって私たちの体を病気から保護するタンパク質を活性化します。さらに、タンパク質の種類は酵素だけではありません。私たちの体のほぼすべての部分(頭の毛、胃の酸、目のレンズまで)は、タンパク質で構成されているか、タンパク質によって設計されています。これらのさまざまなタンパク質はすべて、細胞内で特定の機能を実行するために、何千年にもわたって進化して洗練されてきました。比較的単純な細胞でさえ、大量のタンパク質分子を含んでいます。合計で、小さな酵母細胞にはこれらの分子が4,000万個以上含まれています。小さな細胞には、北京のような大都市の人々の2倍のタンパク質が含まれています。

このタンパク質の多様性の結果は、すべての細胞で継続的に発生する化学反応の渦です。あなたが生きている細胞に入り、分子の世界で何が起こっているのかを見る機会を得たと想像するなら、あなたの心は化学プロセスのこのすべてのうっとうしい混乱によって暗くなるかもしれません。関与する分子のいくつかは電荷を持っているため、引き付けられたり反発されたりする可能性がありますが、他の分子は受動的に中性です。漂白剤などの酸やアルカリもあります。これらのさまざまな物質はすべて絶えず相互作用しており、それらの衝突は偶発的または計画的です。分子が短時間出会って化学反応を起こし、電子や陽子をすばやく交換することがあります。その他の場合、分子間に強力で耐久性のある化学結合が形成されます。一般に、細胞内では何千もの異なる化学反応が起こり、生命を維持するために絶えず努力しています。それに比べて、最大の工業用化学プラントでさえ化学反応の数は非常に薄いように見えます。たとえば、プラスチック工場では、数十の化学反応が関係しています。

これらのシステムの開発にかかった深い時間とは対照的に、このすべての活気に満ちた高速な活動は、時間範囲の終わりに行われます。しかし、細胞の世界の目まぐるしい時間スケールは、進化の時間と同じくらい私たちの心で理解するのが難しいです。これらの反応を制御する細胞酵素のいくつかは驚くべき速度で作用し、毎秒数千、さらには数百万の化学反応を実行します。それらは素晴らしく速いだけでなく、非常に正確であることができます。酵素は、化学技術者が夢見ることしかできない精度と信頼性で個々の原子を操作することができます。しかし、進化は何十億年もの間これらのプロセスを完成させてきました-あなたと私より少し長いです!

このすべての作業を一緒に行うことは最大の成果です。細胞内で同時に大量の化学反応が無秩序に発生しているように見えるかもしれませんが、実際には非常に秩序があります。各反応は、適切に機能するために独自の特別な化学的条件を必要とします。より酸性またはよりアルカリ性の環境を必要とする人もいます。その他には、カルシウム、マグネシウム、鉄、ナトリウムなどの特別な化学イオンが必要です。別の-逆に、水、または水の存在はそれらを遅くします。それでも、これらのプロセスはすべて、セルの狭い範囲内で同時に、近接して発生する必要があります。これは、さまざまな酵素のそれぞれが、工業用化学プラントに固有の温度、圧力、または酸性またはアルカリ性の条件の独自の極端な値を必要としないという事実によってのみ可能になります。そうでなければ、彼らはそのような窮屈な状況で共存することができませんでした。ただし、これらの代謝反応の多くは個別に実行する必要があります。それらは互いに干渉してはならず、それらの特定の化学的要件が満たされている必要があります。この要求に対する答えは、ゾーンへの分割です。

ゾーンへの分割は、複雑なシステムを機能させる方法です。都市を取り上げましょう。駅、学校、病院、工場、警察署、発電所、下水処理場など、特別な機能を備えた異なるゾーンで構成されている場合にのみ効果的に機能します。これらすべてのエリアと他の多くのエリアは、都市が単一であり続けるために必要です。全体;それらが混ざった場合、すべてがすぐにうまくいかないでしょう。それらは効果的であるために互いに分離される必要がありますが、それでも比較的近く、相互接続されています。同じことが、物理的または時間的に互いに分離されているが、同時に相互作用する、独自の微小環境のグループを作成する必要があるセルにも当てはまります。生物では、これは、非常に大きいものから非常に小さいものまで、さまざまなサイズの接触ゾーンのシステムを作成することによって実現されます。

最大のものはおそらく最も有名です:あなたや私のような植物や動物などの多細胞生物のさまざまな組織や器官。これらは特定のゾーンであり、それぞれが特定の化学的および物理的プロセスに適合しています。あなたの胃と腸は食物から化学物質を吸収します。肝臓は化学物質や薬物の毒性作用を排除します。心臓は化学エネルギーを使用して血液などを送り出します。これらの臓器のすべての機能は、それらが作られる特殊な細胞と組織によるものです。胃粘膜の細胞は酸を分泌し、心臓の筋肉は収縮します。同様に、これらのセルはすべて独立したゾーンでもあります。

実際、細胞は生命の空間的分裂の基本的な例として機能します。細胞の外膜の主な役割は、細胞の内容物を他の世界から隔離し続けることです。この膜の断熱効果により、細胞は物理的および化学的秩序を維持するのに役立ちます。もちろん、セルはこの状態を一時的に保持します。彼らが働くのをやめると、彼らは死に、そして混乱が支配します。

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