Человек на практике познавал законы природы. Развивалась наука, которая теснила сказку, заменяла вымышленную картину мира реальными представлениями о нем.
В этой борьбе двух мировоззрений одним из самых сложных был вопрос о сущности жизни, трактовке удивительных особенностей живых существ по сравнению с телами неживой природы.
Еще в древности идеалисты утверждали, что жизнь появилась в результате «одухотворения» богом определенных неживых тел и что поэтому попытки понять ее сущность бессмысленны. С точки зрения материалистов, жизнь — это особая форма существования и движения материи и ничего сверхъестественного в ней нет. Однако, не умея конкретно объяснить сущность жизни, материалисты старых времен — до Маркса и Энгельса — часто вообще отрицали качественные различия между живым организмом и сложной машиной, сводя все свойства организма к законам физики и химии. Только Ф. Энгельс в 70-х годах прошлого века сумел дать философски правильное решение проблемы: нельзя ставить вопрос «или — или», т. е. либо жизнь — явление сверхъестественное, либо она сводится к физическим и химическим закономерностям. Жизнь, возникнув из неживой природы на основе законов физики и химии, обладает и собственными, более высокими закономерностями, которые надо не отрицать, а исследовать.
Основной из этих закономерностей является способность белков — особым образом устроенных сложнейших химических соединений — к постоянному обмену веществ с окружающей средой. «Жизнь, — писал Энгельс, — есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой...». В чем же заключается обмен веществ белковых тел? Он заключается «...в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел». Именно из этого свойства белков вытекают все особенности жизни.
Следует подчеркнуть, что данное Энгельсом определение жизни — определение не философское, а естественнонаучное. Связь же жизни с белком и обменом его составных частей — это конкретное научное определение, основанное на гениальном обобщении данных, накопленных к тому времени наукой. Новые материалы могут изменить или даже заменить это определение, однако до сих пор таких данных нет.
Обобщение Энгельса явилось отправным пунктом для всего последующего развития передовой науки. Обмен веществ белкового тела имеет две стороны.
С одной стороны, происходит собственно обмен веществ, или пластический обмен. Он слагается из двух одновременно идущих процессов: непрерывного разрушения белка — процесса диссимиляции и непрерывного его восстановления, а подчас и роста процесса ассимиляции. Ассимиляция происходит за счет поступающих из внешней среды веществ. Таким образом, живой белок все время меняется. Сохраняя определенную структуру, он непрерывно обменивает свои составные части. Он подобен водопаду, струи которого сохраняют определенную форму и могут быть даже сфотографированы, хотя находятся в постоянном быстром движении. Однако существенное, принципиальное различие между водопадом и живым белком состоит в том, что в струях водопада происходит простое перемещение частиц воды, химическое строение которых остается неизменным. Движение здесь является механическим. Между тем в молекуле живого белка происходит постоянное «химическое движение»; здесь идет масса химических реакций созидания и распада, в результате которых белок постоянно самообновляется. Как только эти процессы обмена веществ прекращаются, белковое тело теряет жизненные свойства и, будучи весьма хрупким, распадается под влиянием различных воздействий окружающей среды. Конечно, в химическое движение, порожденное самообновлением белка, вовлекаются и другие вещества, — ингредиенты живой материи.
Чтобы правильно понять природу жизни, надо четко уяснить, что процессы ассимиляции и диссимиляции едины и не существуют отдельно друг от друга. Единство их четко выявляется не только в процессе первой стороны обмена веществ — пластической.
С другой стороны, в неразрывной связи с обменом веществ в собственном смысле слова происходит обмен энергии, или энергетический обмен. Для ассимиляции, процесса созидания нового сложного вещества необходима кроме «строительного материала» также и энергия. Даже хлеб нельзя выпечь без затраты энергии — в данном случае в форме тепла. Эту энергию дают, прежде всего, идущие одновременно с ассимиляцией процессы распада, при которых энергия освобождается. Таким образом, ассимиляция и диссимиляция совершенно неразрывны и обмен веществ является глубоко диалектическим процессом. Единство противоположностей — ассимиляция и диссимиляция — и борьба их составляют одно из тех противоречий, которыми порождаются все многообразие и все особенные черты явления, именуемого жизнью.
Надо сказать, что живому организму энергия требуется не только для созидания белка, но и для различных видов деятельности: для работы мышц, желез, нервных клеток и т. д. Высшим животным она необходима для поддержания постоянной температуры тела. Значит, той энергии, которая освобождается при диссимиляции, распаде собственных белков, организму мало. Ряд поступающих из внешней среды веществ организм разрушает путем окисления, т. е. соединения с кислородом (процесс, аналогичный горению, но идущий в организме без огня), что и дает дополнительную энергию. Не случайно людям тяжелого физического труда или спортсменам при больших тренировочных и соревновательных нагрузках необходимо усиленное питание. Заключенные в сложных пищевых веществах запасы энергии превращаются в конце концов в энергию мышечной работы.
Как видим, обмен веществ живого организма слагается из двух неразрывно связанных частей — обмена пластического и энергетического. Это единство вещества и энергии является, как мы знаем, всеобщим законом. Поскольку доказано, что в организме никакое прибавление вещества или увеличение расхода энергии невозможны без поступления их извне, это служит еще одной иллюстрацией открытого М. В. Ломоносовым закона сохранения вещества и движения, или всеобщего закона сохранения материи.
Мы уже говорили, что идеалисты отрицали единство природы живого и неживого. Энгельс решительно заявил, что жизнь возникла естественным путем из неживой природы, возникла как новая, высшая ступень в вечном развитии материи. В дальнейшем последовал ряд важных открытий, осветивших развитие жизни на нашей планете. Открытие каждого звена цепи, связывающей живое с неживым, было важной победой передовой материалистической науки. Звенья эти мы будем рассматривать не в порядке хронологии их расшифровки, а по ходу рассмотрения процесса возникновения и усложнения живой природы.