Земные животные сильно отличаются друг от друга. От блох до слонов, от комаров до золотых рыбок, от земляных червей до павлинов, от пауков до питонов, кажется, что между ними нет ничего общего. На самом деле, у них много общего, и все животные должны есть, чтобы выжить.
Чтобы выжить, многие животные каждый день ищут пищу. Это, пожалуй, самый важный инстинкт животных. Цыплята начинают есть сразу после вылупления из яйца, а поросята — сразу после рождения. Если пища исчезнет, все животные столкнутся с гибелью. Почему так?
Мы знаем, что для всех жизненных процессов требуется энергия: дыхание, сердцебиение, движение, выполняемое мышечными сокращениями, нейроны, посылающие электрические импульсы, органы пищеварения, выделяющие пищеварительные соки, и клетки, синтезирующие крупные молекулы в организме. Так же, как электростанции нуждаются в угле или газе для выработки электроэнергии, животные получают энергию, "сжигая топливо".
Для животных это "топливо" — пища, которая обеспечивает энергию. Принцип использования пищи животными такой же, как и у электростанций, сжигающих топливо для выработки электроэнергии. Электростанция сжигает уголь, превращая его в углекислый газ и воду, а выделяемая энергия преобразуется в электричество. Животные тоже "сжигают" пищу, которая также превращается в углекислый газ и воду. Выделяющаяся энергия не используется для выработки электроэнергии, а синтезирует АТФ (аденозинтрифосфат) — "высокоэнергетическое соединение", которое обеспечивает энергию для всех жизненных процессов.
Помимо обеспечения энергии, вторая важная функция пищи — предоставление "запчастей", необходимых для обновления организма. Аминокислоты, из которых состоят белки, и жирные кислоты и глицерин, необходимые для поддержания нормальной жизнедеятельности, а также витамины (добавки к белкам-ферментам, катализирующим химические реакции) должны быть "извлечены" из пищи.
Метаболизм сопровождает жизнь всех организмов, чье тело постоянно обновляется. Неживые объекты не обновляются сами. Кусок камня может измениться лишь незначительно за миллиарды лет, а его возраст можно определить по соотношению изотопов; состав глубокого льда Арктики также практически не меняется в течение длительного времени, а состав его пузырьков может рассказать о составе воздуха сотни тысяч лет назад. Однако живые существа очень сложны и уязвимы, и "компоненты" их тела должны постоянно обновляться и заменяться, чтобы жизнь могла продолжаться.
Многие животные живут от нескольких десятков до сотен лет, но большинство клеток в их организме не могут жить так долго. Клетки кишечной стенки у человека обновляются каждые два-три дня, эпителиальные клетки — каждые 28 дней, а клетки печени — примерно раз в год. Даже кости, которые, как кажется, не растут и не меняются после взрослого возраста, обновляются каждые 10 лет или около того.
Для поддержания жизнедеятельности всех животных, обновления "компонентов" их тела и замены молекул в клетках необходима энергия, которую обеспечивает пища.