Нойр хулжаам хувьслын түүх - 2

Өмнөх: Нойр хулжаам хувьслын түүх

Амьтай ба амьгүй биет

Амьд биет, эсвэл амьтан гэж чухам юу болохыг ойлгохын тулд юуны өмнө амьтай ба амьгүй биетийг ялгаж заагладаг нөхцөл нь юу болох талаар тунгааж үзье. Арай өөрөөр хэлбэл эхлээд “амьд биетийн тодорхойлолт”-ыг гаргах гээд үзье.

Тэрийг гаргаж ядах юу байна гэж санагдаж магадгүй л байх. Нээрээ ч өдөр тутмын амьдрал дээр бид амьтай зүйлийг амьгүй зүйлтэй андуурч эндүүрэх явдал барагтай бол гардаггүй шүү дээ. Эргэн тойрноо гүйлгэн хараад “Энэ амьтайд нь орох уу, амьгүйд нь орох уу?” гэж дүгнэж ядахаар зүйл гэж ер нь л байхгүй биз. Миний үе үе андуурдаг зүйл гэвэл сүүлийн үеийн үйлчилгээний төвүүд ч юм уу оффис зэрэгт элбэг тааралддаг хиймэл ургамал хавьцаа л юм уу даа. Тэдгээр хиймэл ургамлыг өнгөц харахад яг л жинхэнэ ургамал шиг харагддаг ч, ойртоод сайн харж тэмтэрч үзвэл дороо танигддаг.

Тэгсэн хэрнээ амьтай ба амьгүй биетийг бүрэн төгс ангилах нь сайтар бодож үзвэл үнэндээ маш хэцүү зорилт юм. Ердийн нүдэнд харагддаг том амьтдын (хүн, ургамал, нохой гэх мэт) хувьд тийм хэцүү биш л дээ. Харин нүдэнд үзэгдэхээргүй бичил амьтад (хүний эс, бактери гэх мэт) болоод ирэхээр л хэцүү болоод ирнэ. Томруулаад харвал аль нь ч ердийн нэг усны дуслаас ялгарах юмгүй. Мэдээж тэд ч бас эргэлзэх юмгүй амьдарч яваа тул тэдгээр бичил амьтдыг ч оруулаад амьд биетийг тодорхойлох шаардлагатай боловч, тэр л гол хэцүү нь байгаа юм. Үнэнийг хэлбэл судлаачдын дунд одоо ч нэгдсэн нэг тодорхойлолт бий болоогүй л байна.

Өдийг хүртэл олон судлаач амьд биетийг тодорхойлох гэж оролдож ирсэн хэдий ч одоо болтол бүх судлаачдыг толгой дохиулсан нь үгүй. Шим тэжээлээс энерги гаргаж авах үйл ажиллагаа амьд биет хэмээх үзэгдлийн мөн чанар тул үүнийг тодорхойлолтод тусгах ёстой гэж үзэх хүн байхад, генээ хувилаад хувьсдаг чадвар нь амьд биетийн мөн чанар гэж үзэх хүн ч байна. Аль аль нь чухал гэх хүн байхад, ерөөсөө амьд биетийн тодорхойлолт гаргах нь өөрөө бүтэшгүй ажил гэх мэт саналууд ч хөвөрч нэг л цэгцрэх янзгүй.

Тэдгээр онол тус бүртээ сонирхол татахуйц ч гэлээ нэг бүртэй нь зууралдаад явбал мөдгүй. Тиймээс энэ удаад амьтай ба амьгүй биетийн ялгааг ердийн мэдрэмжид ойр зүйлээс гаргах гээд үзье.

Зааглах ялгаа

Нэг удаа би оюутнуудаас “Амьтай ба амьгүй биетийг зааглах ялгаа юу вэ?” гэсэн асуулга авч үзсэн юм. Хариултыг нь эмхэтгээд хартал иймэрхүү юм болсон.

① Хөдөлдөг, ② Үрждэг, ③ Бодисын солилцоо өрнүүлдэг (энерги гаргаж авдаг), ④ Хувьсдаг, ⑤ Эстэй, ⑥ ДНХ-тэй, гэх мэт.

Тухайн үед асуулгад хамрагдсан оюутнууд дунд биологийн талаар мэргэжлийн мэдлэг ойлголтгүй хүмүүс олон байсан гээд бодохоор эдгээр хариулт ердийн хүмүүсийн амьд биетийн талаарх төсөөлөлд ерөнхийдөө дөхсөн болов уу гэж санагдана. Эдгээр хариултыг нэг нэгээр нь судалж, амьтай ба амьгүй биетийг ангилах нөхцөл болгон ашиглах боломжтой эсэх талаар харцгаая.

“① Хөдөлдөг”

Эхлээд “① Хөдөлдөг” гэх нөхцөлийн тухай бодож үзье. Жишээ нь бид роботыг хүн шиг ч юм уу амьтан шиг намилзтал хөдлөхийг харвал “Яг л амьтан шиг” гэхчлэн боддог шүү дээ (Япон хэлэнд амьтныг хөдөлдөг юм гэсэн нийлмэл ханзаар бичдэг).

“Хөдөлгөөн” гээч юм нээрээ л амьтдыг амьтай гэж мэдрүүлдэг чухал элементийн нэг. Жишээ нь гэрт нүдний буланд ямар нэг юм сүүтгэнээд өнгөрлөө гэж бодъё. Магадлал гэвэл гэр бүлийн хүн үү, гэрийн тэжээвэр амьтан уу, эсвэл ялаа шавж хавьцаа л байх болов уу. Эд бүгдээрээ л амьтад. Үнэхээр ч бид хөдөлж буй зүйлийг амьтан гэж бодох хандлагатай байдаг.

Гэхдээ нэгэн хэвийн хөдөлгөөн биш зүй тогтолгүй хөдөлдөг зүйлийг амьтан гэж бодох хандлага хүчтэй шиг байдаг. Тогтсон нэг зүг рүү жигд хурдаар механик хөдөлгөөн хийж буй зүйл, жишээ нь үйлдвэрийн туузан дамнуургын урсгал, паркын морин тойруулгын эргэлтээс амьтан мэдэрдэггүй. Нөгөөтээгүүр нааш цааш дэрвэлзсэн эрвээхэйний хөдөлгөөн ч юм уу, хэзээ ч хаашаа ч чавхдаж мэдэхээр жоомны хөдөлгөөнөөс амьтанлаг шинжийг мэдэрдэг шүү дээ. Зүй тогтолгүй хөдөлгөөнөөс ямар нэгэн “хүсэл зориг” мэдэрдэг ч байж болох юм.

Гэхдээ “хөдлөх”-ийг амьтны тодорхойлолт болгоход асуудал бий. Амьд биет дунд хөдөлдөггүй нь ч бас зөндөө байдаг болохоор тэр. Ургамлууд ер нь бол хөдлөөд байдаггүй. Наран цэцэг нар даган бага зэрэг хөдөлдөг ч гэлээ амьтад шиг дураараа ийш тийшээ алхаад явчихдаггүй. Бактерийн хувьд ч тэр, шилбүүр хэмээх мотороо ашиглан сэлдэг нь байхад огт хөдөлдөггүй нь ч бас олон бий. Хөдлөх нь амьтанлаг шинжийн том онцлог мөн ч гэлээ түүнийг амьтай ба амьгүй биетийг ангилах нөхцөл болгон ашиглая гэвэл жаахан учир дутагдалтай.

“② Үрждэг”

Тэгвэл “② Үрждэг” гэх шинж ямар вэ? Нээрээ ч амьтад үржиж чаддаг. Хүн ч, шавж ч, ургамал ч бас үр удмаа төрүүлэн үрждэг. Бактери ч бас эсийн хуваагдлаар үржинэ. Хоолны үлдэгдэл дээр ургасан хөгцийг зөнд нь орхихоор улам тэлдэг нь хөгц үржиж буйн нотолгоо юм. Ер нь бүхий л амьтад үржих чадвартай байх гэж бодож байна.

Тэгвэл үүнийг тонгоруулж, үржих чадвартай л бол амьд биет гэж үзэж болох уу? Үнэндээ ингэж үзэхэд бас л эргэлзээтэй. Амьтан биш атлаа үржиж чаддаг зүйлс ч оршин байдаг болохоор тэр.

Амьгүй биет атлаа үрждэг жишээ гэвэл талст байна. Зүй тогтолтой эгнэсэн химийн бодисыг талст гэдэг. Жишээ нь буцалсан усанд давсыг ханатал нь уусгаж байгаад хөргөвөл давсны талст урган гарч ирнэ. Давсны талст үүсэхдээ эхлээд давсны молекулууд цэвэрхэн эгнэж бяцхан талст үүсгээд, түүний эргэн тойронд шинэ давснууд эгнэж нийлсээр өсөж томордог. Хэрэв ямар нэгэн доргилтоор талст бутарвал хэлтэрхий тус бүр нь дахин талст үүсгэн томорно. Яг л амьтан шиг үрждэг гэсэн үг.

Амьгүй атлаа үрждэг өөр нэг жишээ гэвэл гал байна. Гал өөрт нь ойр шатчихаар зүйлийг ар араас нь шатаасаар тэлээд явдаг. Хөндлөнгөөс харвал гал шатдаг зүйлсийг идэнгээ өөрийгөө олшруулж буй мэт харагдана. Тэгснээ тэжээл болчихоор шатамхай зүйл олдохгүй болоод ирвэл унтарчихдаг (үхдэг) нь ч бас амьтантай тун төстэй. Мэдээж гал бол амьтан бус, химийн урвалын нөлөөгөөр дулаан болон гэрэл гаргаж буй ердийн нэг физик үзэгдэл.

Өөр ч бас үрждэг үзэгдэл олон бий. BSE (үхрийн галзуу) өвчний шалтгаан болдог прион уураг амьтнаас гардаг хэдий ч өөрөө бол амьтан биш. Ердийн л нэг уураг. Гэхдээ энэ уураг өөртэйгээ ижил хэлбэрийн уураг бүтээх чадвартай. Тэр чадварынхаа ачаар үхрийн тархин дотор улам бүр үржсээр BSE өвчин үүсгэдэг.

Ер нь үүнээс ч өөр химийн бодисын үрждэг урвалууд өдийг хүртэл олон арваараа бүртгэгдсэн байдаг. Тэдгээрийг багцлаад Автокатализ гэж нэрлэдэг. Катализатор гэдэг нь химийн урвалыг хурдасгагч бодис гэсэн утгатай.

Бага сургуулийн түмэн бодисын хичээл дээр устөрөгчийн хэт ислийг (H2О2) задлах урвалд магнигаар катализатор хийдэг туршилтыг зарим нэг хүн санаж байж магадгүй юм. Устөрөгчийн хэт исэл дангаараа байхдаа багахаан задраад хүчилтөрөгч гаргадаг бол магни нэмэгдсэнээр хүчилтөрөгч асар эрчтэйгээр ялгардаг.

Иймэрхүү байдлаар урвалын явцыг хурдасгадаг зүйлийг катализатор гэдэг. Ийм катализаторын шинжийг химийн урвалын үр дүнд бий болсон бодис өөрөө өөртөө агуулж байхыг автокатализ гээд байгаа юм. Сая өгүүлсэн устөрөгчийн хэт ислээр жишээлбэл устөрөгчийн хэт ислийн задралаас үүссэн хүчилтөрөгч өөрөө урвалынхаа катализатор болж буй аятай явдал гэсэн үг. Нэг ёсондоо урвалаар бодис үүсэх тусмаа урвал улам хурдсаад явна. Иймэрхүү автокатализууд маш олноор бүртгэгдсэн байдаг бөгөөд тэд бүгдээрээ үрждэг шинжийг агуулдаг.

Үржих нь зөвхөн амьтанд байдаг тусгай лиценз биш учир харамсалтай нь зөвхөн үржих шинжээр амьтай ба амьгүй биетийг ангилах боломжгүй бололтой юм.

“③ Бодисын солилцоо хийдэг”

За тэгвэл “③ Бодисын солилцоо хийдэг (энерги гаргадаг)” гэх шинж ямар вэ? Бүхий л амьтад ямар нэгэн тэжээл идэж, түүнийгээ хэрэглэхэд эвтэйхэн болгож задлаад, тэндээсээ энерги болон өөрт хэрэгтэй түүхий эд үйлдвэрлэн амьдардаг. Энэ үйл явцыг бодисын солилцоо (метаболизм) гэдэг.

Бид өдөр бүр хоол идэж, ургамлууд нарны гэрэл болон хөрснөөс авсан ус, азот, фосфороор тэжээл хийн амь зуудаг. Бактери ч бас ойр тойрны сахар, амин хүчлээр тэжээл хийдэг.

Ингэж идсэн тэжээлээ энерги болгон хувиргаад, үржихдээ ч юм уу өдөр тутмын үйл хөдлөлдөө зарцуулдаг. Жишээлбэл хүн гэхэд 14 хоног юу ч идэхгүй явбал үхнэ гэгддэг. Бактери ч бас тэжээл дуусвал тэр дороо л үхээд өгнө. Хоол идэж энерги гаргах нь гарцаа байхгүй амьд биетийг тэтгэхэд зайлшгүй шаардлагатай процесс юм.

Тийм бол хоол тэжээлээс энерги гарган үрждэг зүйлийг амьд биет, тийм бишийг нь амьгүй биет гэж ангилбал ямар вэ? Ингэвэл амьтай амьгүй хоёрыг цэвэрхээн хувааж чадах уу?

Харамсалтай нь энэ ч бас төгс ангилал болж чадахгүй. Мөн л дүрмээс гадуур жишээ олдоно. Дээр өгүүлсэн гал байна.

Гал асахад шатамхай зүйлс (устөрөгч, нүүрстөрөгчийн нэгдлүүд гэх мэт) хүчилтөрөгчтэй нэгдсэнээр (исэлдсэнээр) энерги (дулаан ба гэрэл) ялгардаг. Яг л амьтад бие дотроо хүчилтөрөгч ашиглан энерги гаргадагтай ижил гэсэн үг. Гал шатамхай зүйлс болон хүчилтөрөгч гэх тэжээлийг ашиглан энерги үйлдвэрлэсээр (бодисын солилцоо хийсээр) өөрийгөө тэтгэн оршиж чадна.

Тэгэхээр нэг ёсондоо “③ Бодисын солилцоо хийх” гэдэг нөхцөл нэмээд ч амьтай ба амьгүй хоёрыг төгс ангилж чадахгүй нь.

Яриа жаахан сунжирсан тул энэ хүртэл өгүүлснээ нэг цэгцэлж харъя. Бид амьтай ба амьгүй биетийг ялгаж ангилах нөхцөл юу болохыг олж тогтоохыг зорьсон. Тэгээд ① Хөдлөх, ② Үржих, ③ Бодисын солилцоо хийх гэсэн 3 нөхцөл гаргаж харсан боловч аль ч нөхцөлийг хангадаг амьгүй биет олдсон тул амьтай амьгүйг зааглах хангалттай нөхцөл болж чадсангүй. Ялангуяа гал хамгийн их будлиан тарилаа. Тэгэхээр галыг хасаж чадахуйц тийм амьд биетийн шинжийг олох хэрэг байна.

Хувьсал гэж юу вэ?

Шуудхан дүгнэлтээ танилцуулбал гал хангаж чадахгүй боловч бүхий л амьтад хангаж чаддаг нэг нөхцөл бол “④ Хувьсдаг” шинж юм. Энэ шинжийн талаар өгүүлэхийн урьд, хувьсал гэдэг үгийг эхлээд нэг сайтар тайлбарлаад орхиё. Хувьсал гэдэг үг өдөр тутмын амьдралд олон янзаар хэрэглэгддэг болохоор хүмүүсийн төсөөлөл ч бас янз бүр байх шиг харагддаг юм.

Тэрхүү зөрүүтэй төсөөллүүд судлаачдын хооронд ч буруу ойлголцлын суурь болох нь бий. Жишээ нь хувьсал гэхээр загас хувьсаад хоёр нутагтан болж, дараа нь хэвлээр явагч, хөхтөн болж хувьсаад, харагдах төрх нь өөрчлөгддөг маягаар төсөөлөх нь түгээмэл болов уу гэж санана. Мэдээж үүнийг огт буруу гэх гээгүй ч зөвхөн харагдах төрхийн өөрчлөлтөөр хувьслыг дүгнэх нь өрөөсгөл юм.

Гаднах төрх огт өөрчлөгдөхгүй хувьсал ч бас байдаг. Жишээлбэл саяхан хуванцар савны материал болох хуванцарыг (polyethylene terephthalate буюу PET) задалж тэжээл болгон ашигладаг бактери олдож, Осака мужийн Сакай хотоос олдсон болохоор нь Ideonella sakaiensis (Идеонелла сакайенсис) гэж нэрлээд буй (*7). Хуванцар бол хиймлээр нийлэгжүүлсэн бодис учир 1940-өөд оноос өмнө дэлхий дээр бараг байгаагүй. Тэгэхээр энэ бактери сүүлийн 80 жилийн хугацаанд хуванцар задалдаг шинэ чадвартай болон хувьсчээ гэсэн үг.

Энэ хувьслаар юу болсон бэ гэвэл уг бактери хуванцар задалдаг шинэ ферментийн генийг гартаа оруулсан л төдий. Бактерийн гадаад төрх энээ тэрээ юу ч өөрчлөгдөөгүй. Энэ мэт бяцхан хувьслыг ч бас ген нь өөрчлөгдөж шинж чанар нь өөрчлөгдсөн л бол хувьссанд тооцно. Тиймээс энэ номонд “хувьссан” гэж бичвэл ямар нэг амьтны ген өөрчлөгдөж, шинж чанар нь өөрчлөгджээ гэж ойлгоорой.

Хувьсал амьтай ба амьгүй биетийг зааглана

За тэгэхээр амьтай ба амьгүй биетийг ангилах нөхцөл рүүгээ буцаж оръё. “④ Хувьсдаг” гэх нөхцөл галыг амьтнаас ангилж чадах уу?

Гал хэчнээн ч цаг хугацаа өнгөрлөө гээд хувьсана гэж байхгүй. Дээр үеийн гал одоогийнхоос өөр шинжтэй байжээ гэх ухааны юм хэзээ ч болохгүй. Хирошима мужийн Мияажима арал дахь Мисэн сүмд 1,200 жилийн өмнө их багш Кобо даяан хийхдээ ашиглаж байсан гэгддэг гал ганц ч унтралгүй дүрэлзсээр байгаа ба түүний шаталт 1,200 жилийн өмнөхөөсөө сайжирсан гэж хэн ч бодохгүй нь лав биз. Шатааж буй түлшнийхээ шинж чанараас л хамаарна уу гэхээс бусдаар бол шаталтад эрт эдүгээд ямар ч ялгаа байхгүй нь тодорхой.

Яагаад гэвэл гал асах гэдэг чинь физик үзэгдэл шүү дээ. Физик үзэгдэл цаг үе хийгээд байрлал өөрчлөгдөхийг дагаад өөрчлөгдөнө гэж үгүй. Тийм ч учраас 400 жилийн өмнө Ньютоны нээсэн татах хүчний хууль өнөө цагт ч өөрчлөгдөлгүй биелж байдаг учиртай. Энэ бол физик үзэгдлийн универсал (түгээмэл) шинж юм.

Харин амьтдын тухайд гэвэл 1,200 жилийн өмнө ба одоо ямар ч өөрчлөлтгүй яг хэвээрээ байгаа амьтан гэж нэг ч байхгүй. Хүнд л гэхэд нэг үе дамжихад 30 – 60 тооны мутац (генийн өөрчлөлт) тохиодог. Хүний нэг үеийг 20 жил гэж үзвэл 20 жил тутамд хүний генийн мэдээллийн цуваа (геном) 30 – 60 газраа өөрчлөгдөж орхидог гэсэн үг. Энгийнээр тооцоолбол өнөөгийн хүний геном 1,200 жилийн өмнөх хүнийхээс 1,800 – 3,600 газраа ялгаатай гэсэн үг болно.

Энэ дунд буцаж засварлагдсан нь ч бий байх, ер нь дийлэнх нь хүний шинж чанарт ямар ч нөлөөгүй мутац учир 1,200 жилийн өмнөх хүн ба өнөөгийн хүн хоёрт амьтан талаасаа бараг л өөрчлөлт ороогүй гэдэгт итгэлтэй байна.

10 жилийн хооронд 0.5% нь мутацад ордог

Харин энэ өөрчлөлт илүү энгийн бичил амьтад дээр мэдэгдэхүйц болж ирнэ. Биологичдын хамгийн дуртай амьтан бол гэдэсний савханцар (E-coli). Нэрнээс нь ч ойлгож болохчлон энэ бактери хүн ба амьтны бүдүүн гэдсэнд амьдарч, баас бүтээхэд оройлон оролцдог. Баасан дотор олноороо агуулагддаг гэдэсний савханцар нь бохир усны илтгэцүүр ч болдог. Юу гэвэл гэдэсний савханцар ундны уснаас илрэх юм бол хаа нэг газар бохир устай холилдсон байх магадлал үүсэх тул бөөн асуудал болно.

Гэхдээ ердийн гэдэсний савханцар (гэдэсний савханцар 0157 гэх мэт өвчин үүсгэгчдийг эс тооцвол) ямар ч өвчин үүсгэх шинжгүй тул тэд дангаараа ямар нэг асуудал тарих явдал бараг үгүй. Гэхдээ тиймэрхүү байгаль дахь үүргээс үл хамааран гэдэсний савханцарыг ашиглахад маш хялбар тул бактерийн төлөөлөл болж олон судалгаанд ашиглагддаг. Дашрамд хэлэхэд гэдэсний савханцар нэрнээсээ төсөөлөгддөг шигээ тийм үмхий биш. Адилхан бактерийн төлөөлөл болгож түгээмэл ашиглагддаг хадлан нянтай (ашигтай бактерид ордог) харьцуулахад хамаагүй гоё үнэртэй.

Энэхүү гэдэсний савханцарыг ашигласан нэгэн алдартай туршилт байдаг юм. Минесотагийн их сургуулийн профессор Ричард Ленскийн баг түүнийг 30 жилийн турш үржүүлж үзсэн байна. Тэд өдөр бүр орчныг нь шинэчлэн хуруу шилэнд үржүүлээд л байж. Гэдэсний савханцарууд 30 жилийн турш амрах завгүй үржээд л байв.

Тэгтэл тэд ямар болсон гэж бодно? 10 жилийн өмнөх гэдэсний савханцартай харьцуултал ДНХ-д нь ойролцоогоор 15,000 мутац орсон байна гэнэ. Энэ бол геномынх нь 0.5% өөрчлөгдсөнтэй тэнцэнэ. Түүний үр дүнд үржих хурд нь 70% нэмэгдсэн байж (*8). Өмнө нь хоёр дахин ихсэхдээ 1 цаг зарцуулдаг байсан бол 10 жилийн дараа гэхэд ердөө 35 минут л зарцуулдаг болсон байна. Ердөө 10 жил өнгөрөхөд л гэдэсний савханцарт тов тодорхой хувьсал өрнөсний баталгаа энэ. Амьд биет хэрхэвч хувиршгүй бус, хэзээ ямагт хувиран өөрчлөгддөг оршихуй юм.

Амьтад хэзээнээс эхлэн хувирч ирсэн юм бол? Энэ асуулт цагийн зүүг амьд биет хамгийн анх хувьсах гэдэг чадварыг өөрийн болгосон тэр эгшин, магадгүй амьд биет төрөн гарсан тэр мөч хүртэл ухраана.

Анхны амьд биет дөрвөн тэрбум жилийн өмнө бий болсон гэгддэг боловч үнэндээ бол эхлээд гал шиг л автокатализ байсан байх гэж таамагладаг. Тэр нь аль ч юм шатандаа хувьсах чадварыг олж, тэр чадварынхаа ачаар бага багаар өөрчлөгдсөөр үржиж, бодисын солилцоо хийдэг, хөдөлдөг хөлхдөг өнөөдрийн амьтад шиг болцгоожээ гэж үздэг.

Нэг ёсондоо хувьсах чадвар л чухам амьтан шиг амьтныг төрүүлсэн гол түлхүүр юм. Хувьсах чадвар л амьгүй ба амьтай биетийг ангилах чухал онцлог гэж хэлж болмоор санагдана.

Үргэлжлүүлээд энэхүү “хувьсах чадвар”-ын талаар ахиулан хармаар байгаа боловч түрхэн зуур далийж, амьтдын өөр бусад онцлог шинж хийгээд ерөөс чухам ямар шаардлагаар амьтай амьгүй биетийг ангилах гээд байгаа талаар бяцхан тайлбар хийе.

Үргэлжлэл: Нойр хулжаам хувьслын түүх - 3