Живое вещество было «найдено» довольно быстро — под микроскопом оно выглядело слизистой желеобразной массой. Его находили во всех клетках всех живых существ, оно казалось всюду одинаковым, следовательно, оно и было носителем свойства «жизнь». И как такой универсальный первичный носитель жизни это вещество было названо «протоплазма». Этот чисто философский, вернее натурфилософский термин отвечал общему мировоззрению того времени.
Это замечательное, наделенное свойством жизни вещество по своим свойствам — особенно по свертыванию при нагревании — очень походило на давно известные белки птичьих яиц, молока или крови. И, чтобы не путать его с этим «обычным белком», основной компонент протоплазмы стали обозначать термином «протеин», т. е. также чисто философским термином. В немецком языке это различие терминов «протеин» и «белок» (Eiweiss) сохранилось, в английском остался только протеин. Эта семантическая неаккуратность дорого стоила науке — «свойство жизни» стали относить не к философскому понятию протеин, а к химически индивидуальному веществу — белку.
Наиболее завершенной главой теоретической физики XIX века является термодинамика. Термодинамический подход, термодинамический анализ природных явлений стал общепринятым. Было поэтому естественно искать в «живом веществе» и в биологических процессах особые термодинамические свойства.
Эрвин Бауэр направил свои усилия на исследования термодинамических свойств «живого вещества». Этим веществом он считал молекулы белка в особом «неравновесном» состоянии. При этом Бауэр полагал, что это не просто неравновесное состояние, а самоподдерживающееся неравновесное состояние или, его словами, «устойчиво неравновесное» состояние. И в самом деле — жизнь поддерживается постоянным притоком энергии (пищи, света). Энергия тратится в процессах жизнедеятельности и в них же освобождается энергия пищи для поддержания этого особого состояния живого вещества. С этим трудно спорить. Но Бауэр считал, что на самом деле речь идет об особом поддерживаемом потоком энергии и потому «устойчивом», особом состоянии молекул белка. Он сформулировал это представление в виде Принципа устойчивого неравновесия:
Все и только живые системы никогда не бывают в равновесии и исполняют за счет своей свободной энергии постоянно работу против равновесия, требуемого законами физики и химии при существующих внешних условиях. (Теор. Биол. С. 43)
Исходя из этого принципа, он, в качестве следствий, выводит все основные свойства биологических систем — метаболизм, деление клеток, размножение, старение.
Получается очень стройная картина. Один свойственным живым и только живым принцип — и все остальные свойства и проявления жизни выводятся из него путем дедукции, как его следствия. Бауэр подчеркивает необходимость именно такого подхода. Он говорит, что странным образом обычно возникают непреодолимые трудности при определении понятий «жизнь» и «живое». В учебниках Биологии перечисляют признаки жизни вместо строгого определения этого понятия. При этом в таких перечнях ни один из признаков не является абсолютно специфичным для живого состояния (размножаются и кристаллы, сложные химические реакции катализируются и в неживых системах и т. п.). Биология, по словам Бауэра, единственная наука предмет которой не определен.
Бауэр полагал, что устойчиво неравновесное состояние реализуется в особой «напряженной», «деформированной» конфигурации (конформации) молекул белка. Такое состояние этих молекул — их «структурная энергия» — обусловливает их каталитическую (ферментативную) активность (и, следовательно, все процессы метаболизма, явления биологической подвижности, асимметричное распределение ионов в системе клетка внеклеточная среда и, следовательно, раздражимость (возбудимость)). Бауэр писал:
«…источником работы, производимой живыми системами, служит, в конечном счете, свободная энергия, свойственная этой молекулярной структуре, этому состоянию молекул» (Т. Б. стр 93) «…это неравновесное состояние, эта деформированная молекулярная структура… поддерживается или постоянно восстанавливается за счет энергии непрерывных процессов выравнивания, протекающих в живой ткани.» (Т. Б. С. 99).
Многое в идеях Бауэра плодотворно. В частности, из них следует представление о молекуле белка как о машине, осуществляющей свои функции — преобразование энергии — за счет «целесообразных» движений своих частей. Многое плодотворно и следствия красивы. А само существование в устойчиво неравновесном состоянии молекул белка, т. е. неравновесная конформация полипеп-тидных цепей — не подтвердившаяся гипотеза. Молекулы белка, нуклеиновых кислот и других биологически важных соединений и в клетке находятся в термодинамическом равновесии со средой (см. однако [7]).