Легенда пятая.
Попытка реконструкции принципа функционирования живых систем.
В начале дается краткий обзор состояния биологической науки на сегодня и ключевые проблемы устойчивости биосистем и движущих силах эволюционного процесса. Далее выделяется ключевое звено, связанное с процессом начала возникновения как одноклеточного, так и многоклеточного организма любого типа и дается популярное изложение этого процесса в представлении современной биологической науки. После этого показывается: как все это можно объяснить и что нового можно сказать о биосистемах с позиции новой доктрины.
Загадка жизни с позиции современного естествознания.
Загадка жизни является, пожалуй, самой интригующей загадкой естествознания с той поры, когда человек попытался сколь-либо объективно систематизировать свои знания о природе. Биология накапливает свои наблюдения над живыми организмами и по мере накопления фактов пытается придумать систему, которая если не объясняет причины жизни, то хотя-бы выстраивает разрозненные факты в некую логически удобоваримую систему. Систематическое знание намного увеличивает эффективность наблюдения и дает советы практического плана (будь-то охота или выращивание биомассы для потребления). Кроме того, система позволяет надеяться на объяснение феномена жизни. К сожалению пока что истина постоянно ускользает, несмотря на то, что количество фактов и локальных систем биологического знания увеличивается. Поэтому различного рода «легенды», которые для солидности называют теориями или, в крайнем случае, законными гипотезами, в биологической области не иссякают. Я не хочу обидеть кого-либо словом «легенда» и сказать, что в ней таится обман. Логически связанное учение, с хорошей опорой на фактический материал, если нет прямых противоречий с практикой – всегда полезно и практично.
И все же мне кажется, что в настоящее время мы подошли к некоторому рубежу. Традиционное биологическое знание, базирующееся на классической химии и физике, себя уже исчерпало и не дает удобоваримого объяснения феномена жизни. Мало что привнесла релятивистская и квантовая физика (разве что помогла физику Шредеру предварить открытие носителей наследственности – генов, что само по себе весьма неплохо). Современные концепции, основанные на теореме Белла, узаконивающей существование «пси-полей» и нелокальное взаимодействие между материальными объектами, это всего лишь попытка объяснения ради объяснения без проработки физики процессов. Так называемые «торсионные» поля при ближайшем рассмотрении оказались всего лишь ошибкой в математических выкладках, хотя это не помешало «адептам нового знания» заработать деньги на всяких «примочка», якобы исправляющих эти поля и оздоравливающих организм.
Наиболее удачной (с моей точки зрения) в настоящее время является концепция, основанная на новом научном направлении, именуемом термином «синергетика» . Попытаюсь вкратце сформулировать свое понимание существа вопроса. Как правильно было подмечено – относительно строгое описание динамических процессов линейными системами дифференциальных уравнений (а это – основа классической физики) на самом деле оказалось в большинстве случаев лишь грубым приближением к реальности. Реальные процессы описываются так называемыми нелинейными уравнениями. А здесь возникает много новых принципиальных моментов. В частности – появление негэнтропийных процессов в открытых системах (коими являются и биологические системы), существование «катастроф» – скачкообразного изменения течения процесса без видимой внешней причины. Отсюда следует весьма важный вывод – возможны случаи такого изменения процессов, когда возникают условия для спонтанного появления новой упорядоченности. Может оно и не спонтанно, но далеко от той предопределенности, которая была заложена в классической механике Лапласом. А ведь именно классическая механика заложила базу учения о так называемой «тепловой смерти Вселенной» (речь идет о втором законе термодинамики).
Но ведь все это – рассуждения общего порядка. Вы никогда не сумеете рассчитать (даже с использованием супер ЭВМ) более или менее значительный отрезок времени жизнедеятельности биологической системы. Разве что подобрав упрощенную модель и отрегулировав соответствующим образом коэффициенты. Но это будет не доказательство, а упрощенная декларация возможностей. В этом ведь и суть концепции нелинейности – вам дают в руки гибкое средство и если манипулировать им достаточно проворно, можно произвести видимость хорошего научного результата.
Наиболее сильной из материалистических концепций настоящего времени (в традиционном понимании слова «материалистический») является (на мой взгляд) концепция А. М. Хазена (г. Москва). В ней делается акцент не на самой нелинейности, а на существовании экстремумов, то бишь – устойчивых состояниях в динамике сложных систем. Наличие таких устойчивых состояний – главный ключ устойчивости любой сложной системы, включая даже атомную систему. Вот где, кстати, кроется ответ на вопрос о том: почему электрон не падает на ядро? Он бы упал – будь система линейной и не имей она устойчивых (резонансных) состояний в определенных состояниях взаимодействия. Хазен эту концепцию обобщает до предела. В любой системе взаимодействующих объектов существуют – причем не как исключение, а как правило – устойчивые состояния, превращающие взаимодействие в стабильную, динамически устойчивую систему. Данная устойчивая система является своего рода «кирпичиком», из которой строятся системы более высокого иерархического порядка.
Но здесь есть одно «но». Если начинать с атома и заканчивать биоценозом, то можно насчитать сотни уровней иерархии, не говоря уже о неподдающемуся измерению количеству возможных состояний внутри каждой иерархии. А получается так, что причина для изменения появляется на каком-то высоком уровне и это ведет к закономерной и взаимосогласованной перестройке на многих нижележащих уровнях. Проще говоря – стимул на верхнем уровне является неким магическим фактором, направляющим сложнейшую организацию в перестройке суперсистемы. Как иначе, к примеру, можно представить себе реализацию преобразования земноводного в птицу? Я понимаю, что стимула летать в жесткой конкурентной борьбе в водном биотопе более чем достаточно. Но лишь биолог может оценить степень перестройки организма, который нужен для возникновения полых костей, преобразования пищеварительного тракта, возникновения оперения, изменения мышечной конституции, формы тела и т. д. И ведь все эти изменения очень даже взаимосогласованы. Получается, что стимул работает как некий магический магнит, направляющий сложные, взаимосвязанные изменения системы в нужную сторону для возникновения новой устойчивой системы. Поскольку математически рассчитать всю эту динамику невозможно – приходится брать на веру, что все именно так и происходит.
Я могу сказать и больше. Уже на уровне клетки надо брать на веру то, что отдельным молекулам приходится путешествовать на «космические» для их масштаба расстояния, для того, что бы обеспечить некий устойчивый процесс и геометрию клеточных структур. Единственной направляющей силой здесь будет служить устойчивость на конечном этапе. Еще более это бросается в глаза при формировании организма из яйцеклетки. Здесь уж воистину «космические» расстояния при миграции клеток. А ведь геометрия получается весьма устойчивой (пример – однояйцовые близнецы).
Замечу, что подобный принцип можно расширить глобально. Почему, к примеру, притягиваются друг к другу космические тела? Вовсе не потому, что действует некая сила притяжения. А просто потому, что весь процесс взаимодействия (диктующий траекторию движения) идет в сторону некоего устойчивого динамического состояния. Можно просто идеализировать иные типы взаимодействия (к примеру – электромагнитное), а гравитацию изъять как лишнее. Есть ныне и такие воззрения.
Не хочу, что бы читатель подумал, что я собираюсь разоблачить кого-то. Вполне возможно, что вышеперечисленные концепции наберут силу и покажут свою практическую полезность. Как говорят – победителя не судят. В сущности – все наше знание – система легенд. Важен результат: умение объяснить, предвидеть, дать рекомендации. Моя концепция, как и вышеперечисленные, стремиться охватить все наши знания в комплексе. Несмотря на фантастичность некоторых допущений – цель та же: попытка все складно объяснить, нащупать новые пути, дать рекомендации. Причиной воинственного неприятия может быть лишь одно: если возникнет противоречие, которое ни как не соответствует наблюдаемым фактам и которое нельзя устранить, не разрушив целостность системы.
Ключевые процессы возникновения живой клетки на современном этапе биологической эволюции земной биосферы.
Каждая область биологической науки начинает изложение своих «легенд» не с каких-то произвольных аспектов деятельности живого организма, а с тек ключевых положений, которые важны для рассмотрения темы данной науки и берет в качестве базиса известные факты и принятые соглашения. Далее эти соглашения могут оспариваться, дополняться, уточняться, расширяться, переосмысливаться. Я не хочу быть исключением. Но что может быть в данном случае базисом? Лично мне кажется наиболее универсальным процесс зарождения живой клетки. Вне зависимости от того к какому типу, классу, роду принадлежит живая клетка – наблюдается удивительно консервативный механизм ее деления и начального развития. Далее уже идут вариации, причем – чем дальше, тем больше. Естественно, если претендуешь на некое основополагающее знание, то хочется внимательно присмотреться именно к этой стороне жизни биосистемы.
Поскольку я не уверен, что мою работу будут читать только профессиональные биологи и дабы не было неоднозначностей в прочтении материала, я вначале дам краткое изложение необходимых сведений из биологии. Общие сведения о строении клетки я давать не буду, отнеся желающих к обычным учебникам биологии для средних школ. Из многочисленных органоидов клетки я обращу внимание только на ядро и его содержимое – хромосомы, а так же небольшое образование в цитоплазме – центросому (клеточный центр).
Клеточный центр – специфическая субмикроскопическая структура, которую можно изучать в клетках, способных делиться. Состоит этот органоид из двух палочковидных телец, стенки которых построены из девяти пар мельчайших трубчатых образований. Эти тельца называются центриолями. Они окружены плотным слоем цитоплазмы. Находясь непосредственно около ядра и аппарата Гольджи, клеточный центр активно участвует в процессе деления клетки.
В ядре находятся своеобразные окрашивающиеся тельца – хромосомы (хромо – краска, сомо – тело). Именно они являются носителями наследственности. Хромосомы даже в одном ядре обычно различаются между собой. В каждой хромосоме имеется первичная перетяжка с так называемой центромерой. Центромера – очень важная деталь хромосомы. К ней прикрепляется нить веретена деления клетки.
К наиболее важным свойствам хромосом относят: индивидуальность, парность, постоянство числа хромосом в каждом ядре. Парность хромосом выражается в том, что каждая из них представлена в клетке тела обычно в виде пары. Причем одна хромосома из пары приходится от матери, а другая – от отца. Внешне они идентичны (гомологичны).
При делении клетки каждая хромосома воспроизводит себе подобную. Благодаря этому их свойству происходит закономерное наследование признаков организма.
Основной способ деления клеток тела – митоз. При митозе число хромосом остается таким же, каким оно было в исходной клетке. В процессе деления клетки каждая хромосома воспроизводит себе подобную, в результате чего в каждую дочернюю клетку попадает полный набор всех хромосом, имевшихся в исходной клетке. Это наиболее распространенный способ деления животных и растительных клеток.
В митозе различают пять последовательных стадий: интерфазу, профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Иногда две первые фазы объединяют в одну и называют ее профазой.
В интерфазе происходит обычно удвоение хромосомных нитей. Каждая из них воспроизводит себе подобную, но полностью одна от другой они не отделяются, удерживаясь вместе общей центромерой.
В профазе хромосомы бывают видны вначале в виде длинных, тонких, но уже спирализованных двойных нитей. Затем в результате дальнейшей спирализации они становятся более компактными, короткими и утолщенными. Ядрышко в конце профазы исчезает, а центросома делиться и центриоли отходят одна от другой к полюсам клетки. Образуется так называемое веретено деления клетки с непрерывными нитями, идущими от центросомы к центромерам хромосом. Оболочка ядра в конце профазы обычно распадается на мелкие части.
В метафазе все хромосомы располагаются в экваториальной плоскости клетки. Центромеры хромосом при этом размещаются строго в одной плоскости и точно посередине веретена деления.
В анафазе центромеры, связывающие каждая по паре сестринских хромосом, делятся и разъединившиеся благодаря этому хромосомы-сестры расходятся в противоположные стороны к полюсам клетки.
Телофаза – завершающий этап деления клетки. Он заканчивается образованием двух ядер, разделением цитоплазмы и возникновением оболочки между отделившимися клетками.
При образовании половых клеток происходит особый вид деления, называемый мейозом (от греческого мейон – меньше). Точнее говоря, мейоз представляет собой не одно, а два последовательных деления. В результате первого число хромосом в дочерних клетках уменьшается вдвое, поэтому оно называется редукционным (от латинского редуцере – уменьшение). Второе деление нередко называют эквационным, то есть равным, поскольку в результате его число хромосом в дочерних клетках остается таким же, каким оно было в материнской клетке.
Во время указанных делений, составляющих мейоз, различают те же фазы, какие наблюдаются в митозе.
Интерфаза первого деления аналогична интерфазе митоза. Вновь образовавшаяся пара хромосом, связанных общей центромерой, в течение всего первого деления ведет себя как одиночная хромосома.
В профазе первого деления вначале так же происходит спирализация хромосом, благодаря чему они становятся более короткими и утолщенными. Хромосомы, одна из которых материнская, а другая отцовская, сближаются попарно и плотно соприкасаются по всей их длине. Эти хромосомы сходны по форме, они называются гомологичными, а процесс сближения и соприкосновения по длине этих хромосом – конъюгацией. В процессе конъюгации материнские и отцовские хромосомы могут обмениваться своими участками. Этот процесс вызывает изменения в наследовании соответствующих признаков в потомстве (и, как будет показано ниже, не только это).
В метафазе первого деления конъюгирующие хромосомы располагаются в экваториальной плоскости клетки. В это время хорошо видны нити, идущие от полюсов клетки к центромерам хромосом. Наступает момент, когда конъюгирующие хромосомы, как по команде, отделяются друг от друга и одна половина их стремительно движется к одному полюсу клетки, другая – к противоположному. Это происходит уже в анафазе.
В телофазе первого деления образуются дочерние ядра. В каждом из них число хромосом оказывается гаплоидным, т. е. в два раза меньшим, чем оно было в исходной клетке до начала мейоза (считаем, что удвоенные хромосомы – это единые хромосомы).
Обычно в анафазе первого деления к одному полюсу отходит часть отцовских и часть материнских хромосом. При этом могут образовываться различные сочетания.
В мейозе тотчас за первым делением клеток следует второе деление, самая характерная особенность которого заключается в том, что перед его началом хромосомы не воспроизводят себе подобных. Однако каждая хромосома оказывается состоящей из двух хроматид, возникших в интерфазе первого деления.
Далее все происходит по обычному сценарию, как в митодическом делении. В результате мейоза из одной клетки образуется четыре (две после первого деления и четыре после второго). И каждая из них имеет гаплоидный (то есть половинный) набор хромосом. Гомологичные хромосомы в гаплоидном наборе обычно отсутствуют. Зато при слиянии женской и мужской клеток образуется диплоидный набор с гомологичными парами.
А теперь напомню: как конкретно образуются половые клетки в человеческом организме с традиционной научной точки зрения.
У мужчин в зрелом возрасте процесс образования сперматозоида (мужской половой клетки) начинается в семенниках (в яичках). Внутри каждого яичка имеется 250 – 300 долек. В паренхиме каждой дольки находится 2 – 3 извитых семенных канальца, содержащих сперматогенный эпителий. Направляясь к средостению яичка, извитые семенные канальца в области вершин долек сливаются друг с другом и образуют короткие прямые семенные канальцы. Эти канальцы впадают в сеть яичка, которая расположена в толще средостения яичка. Далее половые клетки попадают в придаток яичка. Проток придатка яичка в расправленном виде достигает 6 – 8 м длины. И лишь потом половые клетки попадают в семявыводящий проток. Мужские половые клетки (сперматозоиды) вырабатываются только в извитых семенных канальцах яичка. Все остальное – семявыводящие пути. Каждый семенной каналец разбит на зоны. В пределах каждой из них происходит определенная фаза образования половой клетки (а их не так уж мало).
В семенниках клетки зародышевой ткани вначале делятся обычным митозом. У половозрелых особей в результате такого деления образуются сперматогонии. Они имеют диплоидный (обычный) набор хромосом. В результате митоза в сперматогониях возникают сперматоциты первого порядка. Они становятся более крупными клетками, чем их предшественники. С деления сперматоцитов первого порядка начинается мейоз. Путем редукционного деления из них образуются сперматоциты второго порядка с гаплоидным набором хромосом. Сперматоциты второго порядка делятся эквационно, в результате чего образуются сперматиды, которые превращаются в зрелые сперматозоиды. При этом головка сперматозоида образуется в основном из ядра, а его хвостовик – из цитоплазмы. В шейке и промежуточной части его сосредотачиваются центросома и митохондрии («силовые станции» клетки).
Половая железа женского организма – яичник (парный орган, как и семенник у мужчины). Располагается в полости малого таза. В яичнике развиваются и созревают женские половые клетки (яйцеклетки). Если еще точнее, то яйцеклетки образуются в так называемых фолликулах яичника (граафовы пузырьки), которые располагаются в наружном слое яичника – корковом веществе. Зрелый яичниковый фолликул достигает в диаметре 1 см и постепенно достигает поверхностного слоя яичника. Во время овуляции стенка такого фолликула разрывается, яйцеклетка вместе с фолликулярной жидкостью поступает в брюшную полость, где попадает на бахромки трубы, а затем в брюшное (брюшинное) отверстие маточной трубы.
При созревании яйцеклеток мейоз начинается с деления овоцитов первого порядка. В результате первого деления из овоцитов первого порядка образуется овоцит второго порядка с гаплоидным набором хромосом и запасом питательных веществ и микроскопически малая клеточка без запаса питательных веществ, но так же с гаплоидным набором хромосом – первое полярное тельце. Обе эти клетки (овоцит второго порядка и первое полярное тельце) делятся эквационно и превращаются в оотиды. Однако из каждых четырех оотид лишь одна, обладающая необходимым запасом питательных веществ, становится зрелой и способной к оплодотворению яйцеклеткой. Остальные три оотиды отмирают.
Нужно сказать, что данный процесс образования женских и мужских половых клеток на удивление консервативен. Возьмем, к примеру, весьма и весьма непохожий на человеческий живой организм – любое покрытосеменное растение. У мужской особи при созревании гамет в результате мейоза из одной клетки образуются четыре гаплоидные клетки и каждая из них превращается в пыльцевое зерно.
Женские гаметы у растений развиваются в семяпочках из диплоидных клеток – мегаспор. Этот процесс у большинства покрытосеменных протекает следующим образом. Из мегаспор в результате мейоза образуются четыре гаплоидных клетки. Три из них затем отмирают и рассасываются, а из четвертой возникает зародышевый мешок. Далее идет сложный процесс с митодическим делением клеток, в результате которого одна клетка с гаплоидным набором становится зрелой яйцеклеткой.
То, что я описал – классика. Ее можно прочитать в обычных учебниках по биологии. А вот и кое-что новое.
В 1978 – 1981 гг. Н. И. Мушкабаров в сотрудничестве с Н. П. Волковой выполнили ряд весьма интересных экспериментов. Общий замысел был таков: сравнить у животных разного возраста половые клетки одинаковых стадий развития. Если эти клетки вообще не стареют, то у разновозрастных животных они будут одинаково молоды. А если стареют, то интересно – на какой стадии развития они омолаживаются?
В результате сложных экспериментов выяснились две принципиальные вещи. Во-первых: возрастные различия между однородными клетками достоверно существуют. То есть половые клетки стареют, как и обычные. Во-вторых: в середине сперматогенеза, как раз после мейоза, различия становятся меньше. То есть происходит омоложение клеток.
Далее авторы делают свои предположения [ ж. «Химия и жизнь», №7 за 1991 г. ]. В профазе мейоза гомологичные хромосомы прилегают друг к другу и обмениваются участками. При этом резко активизируются ферменты, разрывающие и сшивающие ДНК. Но аналогичные или те же самые ферменты входят в систему репарации (ремонта) ДНК. Следовательно, из-за активизации этих ферментов может происходить (и скорее всего происходит) не только межхромосомный обмен участками, но и улучшение «качества» ДНК, то есть омоложение.
В течение почти всей профазы мейоза ядра сперматоцитов содержат четверной (тетраплоидный) набор хромосом (если считать отдельные хроматиды, образованные в интерфазе), а после деления на четыре ранние сперматиды каждой достается лишь одиночный (гаплоидный) набор. Поэтому можно представить, что во время межхромосомного обмена «плохие», не поддающиеся ремонту куски ДНК собираются в одном наборе хромосом, а лучшие – в другом наборе. Тогда у одних клеток биологический возраст окажется меньше, чем у их предшественниц, а у остальных – больше. И действительно, немалая часть сперматид погибает, так и не достигнув стадии сперматозоидов.
Это я процитировал то, что написано в журнале. А от себя могу добавить следующее. Когда утверждалось в учебниках, что из одной сперматогонии образуется четыре зрелых сперматозоида, то авторы, скорее всего, описывали идеальную схему. Шансы выжить имеет лишь один из четырех сперматозоидов. Но даже на конечном этапе надо выдержать сильнейшую конкуренцию среди таких же здоровых клеток.
В той же статье я прочитал еще одну интересную информацию, касающуюся женских половых клеток. Здесь есть свои особенности, и главная из них в том, что у этих клеток стадия профазы мейоза длится вообще неопределенно долго – до нескольких десятков лет. Еще у новорожденных девочек все половые клетки находятся на стадии мейотической профазы (то есть гомологические хромосомы конъюгированы друг с другом), и в таком состоянии они покоятся, пока не приходит очередь активизироваться. Тогда-то в течение нескольких дней (в начале очередного менструального цикла) и завершаются остальные стадии профазы, после чего клетка дважды быстро делиться, давая одну яйцеклетку и три дегенеративные клетки.
Когда же, согласно гипотезе об омоложении, оно должно происходить у женских половых клеток? Очевидно, после их активации, то есть на завершающих стадиях профазы мейоза. Эти стадии, хотя и завершающие, опять-таки принадлежат мейозу, а значит и здесь его роль в омоложении – решающая.
С моей точки зрения – красивая и вполне обоснованная гипотеза.
Еще мне хотелось вкратце затронуть тему о доминировании (на генетическом уровне) мужского начала, ибо это связано с процессом сперматогенеза. Согласно гипотезе кандидата биологических наук (сейчас, возможно, доктора) Н. Г. Туманяна [ ж. «Химия и жизнь», №3 за 1991 г. ] женские гены консервативнее мужских, а последние более лабильны и изменчивы. Мутируя чаще, гены отцовского происхождения поставляют более обширный материал для эволюции, тогда как материнские гены как бы охраняют, стабилизируют уже достигнутое.
Могу дополнить сказанное следующим интересным фактом из биологии. При активизации зародышевой ткани в семенниках изолированные сперматогонии начинают первым делом спариваться – между цитоплазмой изолированных клеток возникают перемычки. Образуются групповые сперматогонии. В этих условиях сперматогонии могут на физическом уровне обмениваться компонентами клеток, в том числе и наследственной информацией. А ведь это важно – после нескольких лет покоя сравнить индивидуальную информацию. А уж после этого начинается, собственно, процесс сперматогенеза по схеме: ранние сперматогонии – сперматогонии А1 – сперматогонии А2 – сперматогонии А3 – сперматогонии А4 – сперматогонии промежуточные – сперматогонии В – спермациты первого порядка. И лишь после этого начинается мейоз. У женских же половых все сразу застряет на профазе мейоза и длиться годы. Явный консерватизм.
Энергетическая сторона процесса рождения живого организма с позиции новой доктрины.
То, что я описал выше является внешней, наблюдаемой на физическом уровне, стороне биологического процесса. В основе новой доктрины вся эта грандиозная схема функционирования и развития живой клетки возможна лишь при наличии системы КСИОНов, запрограммированных на реализацию цельного процесса – образования и функционирования биологического организма.
А вот теперь можно описать те важнейшие энергетические аспекты жизнедеятельности (имея в виду информационную энергию), что невозможно наблюдать ни в какой микроскоп.
Всякая клетка, получив при рождении запас информационной энергии, расходует ее на различные аспекты своей деятельности (движение, питание, выполнение специфической функции), на поддержание своей специализированной структуры (для эукариотов). Кроме того. Часть энергии идет в качестве донорской порции (как бы налога) в более высокие в иерархическом плане структуры (или просто отбирается более сильной клеткой). Но большая часть энергии расходуется на ремонт самой клетки. Несмотря на то, что на последнее тратится много энергии, она все равно постепенно деградирует. Связано это с тем, что разрушающих факторов слишком много и часто они носят непредсказуемый характер. Крупные молекулы (белки, нуклеотиды) и надмолекулярные структуры (цитоскелет, микротрубочки) – очень хрупкие и легко повреждающиеся образования. Для того, что бы отремонтировать молекулу или молекулярный комплекс нужно: точно определить его тип, найти соответствующую информацию в ГИПе, найти неповрежденные молекулы, способные выполнить ремонт и, наконец, организовать процесс ремонта в пространстве и во времени. Причем, процесс этот идёт постоянно, без перерывов. Для того, что бы на определенном этапе жизнедеятельности произвести капитальный ремонт клетки и полностью восстановить ее жизнедеятельность надо во-первых: сконцентрировать энергии намного больше единичной порции, во-вторых: получить материал для отбора качественных молекул. Это можно достичь к примеру тем, что одна клетка подчинит себе нескольких соседей, заберет их энергию и разрушив их – «сожрет» их содержимое для отбора качественных материалов. Именно так и происходит в дикой колонии клеток, где последние слабо дифференцированы и не имеют строго организованного иерархического начала (или это «начало» не столь жесткое). Это сродни дикой стае, где побеждает сильнейший и подчиняет себе менее сильных соседей, которые, в свою очередь, подчиняют еще более слабых. Представление о колонии клеток, которые в результате непрерывного деления все (без исключения) становятся бессмертными на мой взгляд – чистая утопия. Идет непрерывная борьба за существование. Причем эта борьба не утихает даже в самой благоприятной обстановке.
Здесь я немного отвлекусь. Легенда есть легенда. Далеко не все ее аспекты поддаются проверке. Но если высказываемую схему можно опровергнуть фактами, которые не вписываются в нее, то это существенно. Именно полнота высказываний и конкретность позволяет оценивать высказываемые мысли путем наблюдения. Факт рождения клетки (согласно легенде) – условие получения полной порции энергии. Но ведь клетка может погибнуть очень быстро, передав энергию другой. То есть – здесь можно попытаться оценить количественно высказываемую концепцию. Одну из получившихся в результате деления клеток можно уничтожить почти сразу, а другой надо успеть вновь начать процесс деления. Энергетический баланс системы клеток можно довольно энергично пополнить за счет интенсификации процесса размножения и одновременным ограничением жизнедеятельности одних клеток в пользу других.
Несколько иная картина возникает в культуре высокодифференцированных клеток. Это очень «дисциплинированные» клетки, которые приучены (или, правильней сказать, запрограммированы) отдавать энергию более высокой в иерархическом плане структуре. Если последняя отсутствует то клетка все равно не способна с пользой использовать энергию, предназначенную для донорства. Поэтому культура высокодифференцированных клеток и подвержена старению. Отсюда и «лимит Хейфлика». { Напомню о том, что такое «лимит (предел) Хейфлика». В 1961 г. Леонард Хейфлик обнаружил в ходе экспериментов, что клетки человека (как, впрочем, и других организмов), растущие в культуре (химической питательной среде, обеспечивающих их энергией и веществами, необходимыми для жизни), делятся только ограниченное число раз за тот период, пока их потомство стареет и умирает. Значит, несмотря на приток энергии (в обычном физическом смысле) и оптимальные условия существования клетка все же деградирует (стареет) от потомства к потомству. }
Процесс образования половых клеток свойственен высокоорганизованной системе – многоклеточному организму. Образование зрелой яйцеклетки – высокоэнергичный процесс. Он требует значительной концентрации энергии. То же относится и к образованию качественного семени. На мой взгляд одна только профаза редукционного деления (где происходит конъюгация гомологичных хромосом) требует информационной энергии намного больше, чем полный ее запас у обычной клетки. Что же касается развития зародыша из яйцеклетки, то это – чрезвычайно энергетически насыщенный процесс. Он требует мобилизации энергии всего организма, причем и женского, и мужского.
В данном рассмотрении косвенно затрагивается проблемная тема о некотором механизме передачи и получении информационной энергии от клетки к клетке. Причем очевидно явное отличие этого процесса в системе организованных клеток и в простом наборе стихийно делящихся клеток. Это отдельная тема. Она столь серьезна и имеет такие далеко идущие последствия, что будет выделена в виде отдельной легенды. Но кое-что я все же скажу уже сейчас. Процесс распределения информационной энергии в высокоорганизованной биосистеме связан с уровнем, который стоит рангом выше, чем энергообразующий. Последний завершается системным уровнем, а вот за ним идет так называемый интегрирующий уровень. Если энергообразующий информационный автомат ориентирован исключительно на биоманипуляторы (то есть – связан с физическими носителями), то в интегрирующем уровне имеет место нелокальная связь с подконтрольными объектами, которыми являются энергообразующие автоматы. В данной легенде я не буду развивать тему, но скажу для полноты представления о том, что возможность существования цельного многоклеточного организма определяется наличием соответствующего информационного аппарата интегрирующего уровня. Именно этот уровень и занимается распределением информационной энергии между энергообразующими аппаратами.
В пределах темы данной главы считаю важным рассмотреть роль различных колоний клеток в многоклеточном организме относительно поставки и потребления информационной энергии. Особо бросается в глаза жидкая среда организма – кровь. Если взять, к примеру, кровь взрослого человека, то в ней содержится 20 – 30 триллионов клеток эритроцитов, которые полностью сменяются через 3 – 4 месяца. В ней так же находится 30 – 40 миллиардов лейкоцитов, сменяющихся через несколько суток, 1 – 2 триллиона тромбоцитов. Клеток, составляющих форменные элементы крови, больше, чем всех остальных клеток вместе взятых. Это настоящие рабы великой империи, что являет собой цельный организм. Они работают на износ, постоянно гибнут и постоянно возобновляются, являясь основным поставщиком информационной энергии в организме. А вот, к примеру, нейроны – сложно организованные в пространстве конструкции и часто делиться им не приходится (даже в начале жизнедеятельности организма).
Раз уж я обратил внимание на важную роль жидкой среды – крови – то следует обратить внимание и на красный костный мозг. Это, своего рода, родильное отделение для клеток крови. Сразу бросается в глаза такой факт. У ребенка удельная доля красного костного мозга куда больше, чем у взрослого человека. Он распределен почти равномерно по всем костям. У взрослого красный костный мозг сосредоточен в основном в плоских костях и эпифизах трубных костей. А вот у пожилых людей доминирует желтый костный мозг, где весьма значительна доля жира и мало кроветворной ткани.
Современные геронтологи сошлись на мысли, что главной причиной смерти организма является «катастрофа ошибок». Ошибки постепенно накапливаются в организме, несмотря на то, что действует система витаукта (то есть система ремонта и компенсация влияния неустранимых поломок). До поры до времени организм мирится с дефектами, но потом целая лавина поломок, быстро прогрессируя, приводит к смерти. Можно привести простой механический аналог. Когда автомобиль новый и прошел грамотную обкатку мелкие поломки можно либо игнорировать, либо ремонтировать не очень тщательно – все равно ездить будет. А вот когда сумма поломок накопится, то сбои будут наступать очень быстро. Дело не только в поломках основных трущихся частей, но и в старении материалов и потере им прочностных и термических свойств.
Новая концепция может кое что добавить к традиционному представлению о старении биологического организма. «Мелкие поломки» в организме могут компенсироваться тем, что другие органы и системы органов берут на себя дополнительную нагрузку. Но что такое «дополнительная нагрузка»? Это ведь повышенный расход информационной энергии. А ведь ее то запас ограничен. И чем более изношен организм тем меньше этот запас. Органу и основную нагрузку нести тяжело, а тут еще дополнительную надо выполнять. Конечно, орган ни есть нечто неизменное и слишком консервативное. Если обстоятельства требуют увеличить нагрузку, то происходит развитие органа и выполнение им своей возросшей роли не требует работы в режиме перегрузки. Но вот вопрос: каковы границы адаптационной способности органов? С точки зрения, например, А. М. Хазена любая природная система всегда стремится к устойчивому состоянию – ближайшему локальному экстремуму в общей динамике составляющих ее подсистем. Если наблюдать за поведением биосистем в больших масштабах, то данный принцип работает очень хорошо. Природа умудряется «выкручиваться» из самых сложных ситуаций. На смену менее приспособленным локальным формам (читай – организмам) приходят более приспособленные, причем отдельные функции конкретных организмов могут меняться и развиваться в весьма значительном диапазоне. А устойчивость к выживанию при самых неблагоприятных условиях вызывает удивление. Вспомните, к примеру, тараканов. Сколько уже самых изощренных ядов для них перепробовали? Но особенно меня удивляет зарегистрированное палеонтологами наличие так называемых черных сланцевых слоев в стратиграфии земли. Предполагаю такую последовательность событий. Примерно раз в 30 млн. лет солнечная система пересекает галактическую плоскость (ее орбита немного осциллирует относительно этой плоскости). Поскольку происходит пересечение слоя с большей концентрацией галактического вещества - нарушается стабильность кометных орбит в облаке Оорта (находящегося далеко за орбитой Плутона). Происходит повышенная бомбардировка земной поверхности кометами и астероидами, что приводит к катастрофическим последствиям для биосферы земли. { Последний вопрос не так прост и однозначен, как это может показаться с первого взгляда. Петербургский профессор С. Г. Неручев в своей книге «Уран и жизнь в истории Земли» пишет о том, что за последние 600 млн. лет наша планета пережила примерно два десятка эпох радиоактивного заражения биосферы. Данную цифру я читал в другом источнике, но там акцентировалось внимание просто на косвенных данных о частоте биосферных катаклизмов с точки зрения палеонтологии, геологии и астрономии. Речь идет о средней цифре и точность периодики не столь уж строга. По Неручеву причина катастроф – пульсация Земли. При ее расширении земная кора буквально трещала по швам – рифовым зонам, практически одновременно извергались сотни и даже тысячи вулканов. В ходе глобальных вспышек базальтового вулканизма в атмосферу выбрасывались газопылевые тучи, содержавшие уран, торий, другие тяжелые металлы в виде летучих и ядовитых фтористых соединений. Ясно, что такие апокалипсические перемены в окружающей среде не могли влиять на биосферу… при каждой радиоактивной катастрофе почти целиком погибали древние флоры и фауны, освобождая арену жизни радиофильным бактериям, которые размножались в невероятном количестве, концентрируя в своих клетках уран…}. Так это или иначе, но в конечном итоге 98 % биосферы попросту исчезало. Отсюда и черные сланцы, где почти не встречается органических остатков. Тем не менее никаких остановок в биологической эволюции не наблюдается! Именно из-за этого парадокса многие биологи просто стараются не замечать данного факта. Мало ли что там эти геологи и палеонтологи заметили. Вполне могли и ошибиться. Но если это правда – какой же запас устойчивости надо иметь биосфере земли, что бы выживать даже при таких катаклизмах? Однако, куда же девается этот запас в индивидуальном организме? Конечно, можно выкрутиться и сказать, что устойчивость проявляется в том механизме рождения клеток и плода, основы которого я напомнил выше, а так же в масштабах выше, чем индивидуальный организм. Но почему же именно в онтогенезе отдельного организма наблюдается столь большой «провал» адаптационных возможностей? Ведь если есть общая закономерность возникновения устойчивых состояний, то она не должна иметь исключений.
Что же может сказать по этому поводу моя концепция? Если брать процесс полового развития, то на начальном этапе закладки организма сконцентрировано большое количество информационной энергии и большое количество типовых, хорошее отработанных программ работы КСИОНов, управляющих и направляющих процесс функционирования клеток и их систем. К тому же сама система на начальном этапе более проста и хорошо управляема. Относительно больших систем типа биоценозов различного уровня можно сказать о том, что за ними стоит весьма развитая система управления, которая в основе имеет внепространственные структуры, подчиняющиеся общим принципам и состоящая из информационных монад (как и все, что в этом пространстве имеется), но внешне проявляющаяся лишь косвенно. О том, как все это происходит я выскажу свои идеи позже, в отдельной легенде. Именно наличие внепространственной структуры позволяет возрождаться биосфере при любых катаклизмах, как только новые условия позволят данному процессу развиться. Однако, данная структура не является «всеведущим» и непогрешимым Богом. Эволюция – процесс комплексный, затрагивающий как видимую в физическом окружении, так и невидимую составляющую. Когда видимая составляющая терпит катастрофу – невидимая остается целой и это дает возможность возродиться системе при благоприятных условиях. Поддерживать длительно в хорошем состоянии сложный и интегрированный комплекс молекул, составляющих индивидуальный организм, в информационном плане куда сложней, чем заложить на определенном этапе новый. Это интуитивно легко угадывается на примере эксплуатации технических конструкций. На определенном этапе легче построить новый агрегат, чем ремонтировать старый.
Данную позицию легко назвать спекулятивной. Я переношу на природу и на потенциальных богов все те принципы, которые человек использует в своей повседневной деятельности, используя мысленные конструкции из неуловимых монад. Но если данная позиция в итоге может дать хороший эффект в объяснении явлений и позволяет неограниченно углубляться в детали, то почему надо в чем-то меня обвинять? Мало ли что кому кажется? Есть такое направление в биологии, которое называется креационизм (лат. сreatura – создание). Его адепты создали целый институт, в котором очень методично и в течение уже многих десятилетий пытаются на конкретных фактах доказать божественное происхождение – сотворенность – биологических форм. Я мог бы взять солидный том их трудов и присовокупить к своей работе, сказав: вот факты, которые вполне детально и наглядно демонстрируют разумное действующее начало в биологической эволюции. Но я ведь не могу и не собираюсь игнорировать куда более развитое биологическое учение эволюционной теории. Эволюция биологических форм – факт и от него не отмахнешься. И как бы креационисты ни пытались доказывать, что не существует переходных форм, что виды возникают сразу и в законченном виде, эволюционисты скажут им: палеонтологические музеи буквально переполнены переходными формами. А я и не собираюсь спорить с эволюционистами. Моя концепция предполагает эволюцию как вполне закономерный и оправданный процесс, но не замыкает этот процесс внутри самой биологической системы.
В данной главе мы рассматриваем энергетические аспекты биологической системы. Не вдаваясь в подробности я хочу сослаться на учебник нормальной физиологии под редакцией проф. А. В. Коробкова [ М., «Высшая школа», 1980 ]. В главе «физиологические основы периодизации индивидуального развития» фигурируют две основные теории энергетического метаболизма, пытающиеся как то объяснить различие физиологических отправлений организма в различные периоды его жизни. Одну из концепций можно обозначить как энтропийные теории онтогенеза. Эти теории (закон поверхности Рубена, генетически предопределенный потенциал зиготы С. Бауэра, генетически предопределенная адаптационная энергия Г. Селье и т. п. ) оценивают онтогенез с заведенными часами, запускаемыми в ход посредством процесса оплодотворения. В заведенных часах постепенно раскручивание пружины продолжается до тех пор, пока не исчерпается потенциальная энергия , сообщенная ей работой, приложенной извне. Далее предлагается к рассмотрению негэнтропийная теория индивидуального развития, которая в противовес энергетическому правилу поверхности получила название «энергетического правила скелетных мышц» (И. А. Аршавский). Согласно этой теории особенности энергетики на уровне целостного организма и его клеточных элементов так же, как и особенности физиологических отправлений различных систем органов, находятся в прямой зависимости от характера функционирования скелетных мышц в разные возрастные периоды. В пределах наибольшего обобщения нервно-мышечная активность заменяется активностью более общего порядка, включая сюда и морфогенетическую двигательную активность клеток развивающегося зародыша (Тринкаус). В связи с последним энергетическое правило скелетных мышц более точно обозначить как энергетическое правило двигательной активности.
Я не буду вдаваться в подробности каждой из теорий, тем более что в учебнике нормальной физиологии они высветлены весьма поверхностно, а просто предполагаю к рассмотрению свой вариант в качестве вполне законной модели. Есть акт рождения клетки (вне зависимости от того – имеем ли мы митодическое или мейотическое деление) – есть новая порция энергии. Но в рамках цельного многоклеточного организма или популяции клеток распределение энергии идет не пропорционально, а так что одним клеткам достается больше, а другим меньше в пользу функционирования системы как цельного образования более высокого порядка. Данный вариант (в том ключе, который я предлагаю) не рассматривался потому, что с точки зрения чисто материалистической доктрины никаких внепространственных структур быть не может. Но если даже опустить мою надстройку из КСИОНов – данная концепция может иметь объяснительную пользу и позволить как то количественно оценивать баланс сил деструкции и витаукта в онтогенезе биологического организма.
Попытка реконструкции принципа функционирования живых систем.
В начале дается краткий обзор состояния биологической науки на сегодня и ключевые проблемы устойчивости биосистем и движущих силах эволюционного процесса. Далее выделяется ключевое звено, связанное с процессом начала возникновения как одноклеточного, так и многоклеточного организма любого типа и дается популярное изложение этого процесса в представлении современной биологической науки. После этого показывается: как все это можно объяснить и что нового можно сказать о биосистемах с позиции новой доктрины.
Загадка жизни с позиции современного естествознания.
Загадка жизни является, пожалуй, самой интригующей загадкой естествознания с той поры, когда человек попытался сколь-либо объективно систематизировать свои знания о природе. Биология накапливает свои наблюдения над живыми организмами и по мере накопления фактов пытается придумать систему, которая если не объясняет причины жизни, то хотя-бы выстраивает разрозненные факты в некую логически удобоваримую систему. Систематическое знание намного увеличивает эффективность наблюдения и дает советы практического плана (будь-то охота или выращивание биомассы для потребления). Кроме того, система позволяет надеяться на объяснение феномена жизни. К сожалению пока что истина постоянно ускользает, несмотря на то, что количество фактов и локальных систем биологического знания увеличивается. Поэтому различного рода «легенды», которые для солидности называют теориями или, в крайнем случае, законными гипотезами, в биологической области не иссякают. Я не хочу обидеть кого-либо словом «легенда» и сказать, что в ней таится обман. Логически связанное учение, с хорошей опорой на фактический материал, если нет прямых противоречий с практикой – всегда полезно и практично.
И все же мне кажется, что в настоящее время мы подошли к некоторому рубежу. Традиционное биологическое знание, базирующееся на классической химии и физике, себя уже исчерпало и не дает удобоваримого объяснения феномена жизни. Мало что привнесла релятивистская и квантовая физика (разве что помогла физику Шредеру предварить открытие носителей наследственности – генов, что само по себе весьма неплохо). Современные концепции, основанные на теореме Белла, узаконивающей существование «пси-полей» и нелокальное взаимодействие между материальными объектами, это всего лишь попытка объяснения ради объяснения без проработки физики процессов. Так называемые «торсионные» поля при ближайшем рассмотрении оказались всего лишь ошибкой в математических выкладках, хотя это не помешало «адептам нового знания» заработать деньги на всяких «примочка», якобы исправляющих эти поля и оздоравливающих организм.
Наиболее удачной (с моей точки зрения) в настоящее время является концепция, основанная на новом научном направлении, именуемом термином «синергетика» . Попытаюсь вкратце сформулировать свое понимание существа вопроса. Как правильно было подмечено – относительно строгое описание динамических процессов линейными системами дифференциальных уравнений (а это – основа классической физики) на самом деле оказалось в большинстве случаев лишь грубым приближением к реальности. Реальные процессы описываются так называемыми нелинейными уравнениями. А здесь возникает много новых принципиальных моментов. В частности – появление негэнтропийных процессов в открытых системах (коими являются и биологические системы), существование «катастроф» – скачкообразного изменения течения процесса без видимой внешней причины. Отсюда следует весьма важный вывод – возможны случаи такого изменения процессов, когда возникают условия для спонтанного появления новой упорядоченности. Может оно и не спонтанно, но далеко от той предопределенности, которая была заложена в классической механике Лапласом. А ведь именно классическая механика заложила базу учения о так называемой «тепловой смерти Вселенной» (речь идет о втором законе термодинамики).
Но ведь все это – рассуждения общего порядка. Вы никогда не сумеете рассчитать (даже с использованием супер ЭВМ) более или менее значительный отрезок времени жизнедеятельности биологической системы. Разве что подобрав упрощенную модель и отрегулировав соответствующим образом коэффициенты. Но это будет не доказательство, а упрощенная декларация возможностей. В этом ведь и суть концепции нелинейности – вам дают в руки гибкое средство и если манипулировать им достаточно проворно, можно произвести видимость хорошего научного результата.
Наиболее сильной из материалистических концепций настоящего времени (в традиционном понимании слова «материалистический») является (на мой взгляд) концепция А. М. Хазена (г. Москва). В ней делается акцент не на самой нелинейности, а на существовании экстремумов, то бишь – устойчивых состояниях в динамике сложных систем. Наличие таких устойчивых состояний – главный ключ устойчивости любой сложной системы, включая даже атомную систему. Вот где, кстати, кроется ответ на вопрос о том: почему электрон не падает на ядро? Он бы упал – будь система линейной и не имей она устойчивых (резонансных) состояний в определенных состояниях взаимодействия. Хазен эту концепцию обобщает до предела. В любой системе взаимодействующих объектов существуют – причем не как исключение, а как правило – устойчивые состояния, превращающие взаимодействие в стабильную, динамически устойчивую систему. Данная устойчивая система является своего рода «кирпичиком», из которой строятся системы более высокого иерархического порядка.
Но здесь есть одно «но». Если начинать с атома и заканчивать биоценозом, то можно насчитать сотни уровней иерархии, не говоря уже о неподдающемуся измерению количеству возможных состояний внутри каждой иерархии. А получается так, что причина для изменения появляется на каком-то высоком уровне и это ведет к закономерной и взаимосогласованной перестройке на многих нижележащих уровнях. Проще говоря – стимул на верхнем уровне является неким магическим фактором, направляющим сложнейшую организацию в перестройке суперсистемы. Как иначе, к примеру, можно представить себе реализацию преобразования земноводного в птицу? Я понимаю, что стимула летать в жесткой конкурентной борьбе в водном биотопе более чем достаточно. Но лишь биолог может оценить степень перестройки организма, который нужен для возникновения полых костей, преобразования пищеварительного тракта, возникновения оперения, изменения мышечной конституции, формы тела и т. д. И ведь все эти изменения очень даже взаимосогласованы. Получается, что стимул работает как некий магический магнит, направляющий сложные, взаимосвязанные изменения системы в нужную сторону для возникновения новой устойчивой системы. Поскольку математически рассчитать всю эту динамику невозможно – приходится брать на веру, что все именно так и происходит.
Я могу сказать и больше. Уже на уровне клетки надо брать на веру то, что отдельным молекулам приходится путешествовать на «космические» для их масштаба расстояния, для того, что бы обеспечить некий устойчивый процесс и геометрию клеточных структур. Единственной направляющей силой здесь будет служить устойчивость на конечном этапе. Еще более это бросается в глаза при формировании организма из яйцеклетки. Здесь уж воистину «космические» расстояния при миграции клеток. А ведь геометрия получается весьма устойчивой (пример – однояйцовые близнецы).
Замечу, что подобный принцип можно расширить глобально. Почему, к примеру, притягиваются друг к другу космические тела? Вовсе не потому, что действует некая сила притяжения. А просто потому, что весь процесс взаимодействия (диктующий траекторию движения) идет в сторону некоего устойчивого динамического состояния. Можно просто идеализировать иные типы взаимодействия (к примеру – электромагнитное), а гравитацию изъять как лишнее. Есть ныне и такие воззрения.
Не хочу, что бы читатель подумал, что я собираюсь разоблачить кого-то. Вполне возможно, что вышеперечисленные концепции наберут силу и покажут свою практическую полезность. Как говорят – победителя не судят. В сущности – все наше знание – система легенд. Важен результат: умение объяснить, предвидеть, дать рекомендации. Моя концепция, как и вышеперечисленные, стремиться охватить все наши знания в комплексе. Несмотря на фантастичность некоторых допущений – цель та же: попытка все складно объяснить, нащупать новые пути, дать рекомендации. Причиной воинственного неприятия может быть лишь одно: если возникнет противоречие, которое ни как не соответствует наблюдаемым фактам и которое нельзя устранить, не разрушив целостность системы.
Ключевые процессы возникновения живой клетки на современном этапе биологической эволюции земной биосферы.
Каждая область биологической науки начинает изложение своих «легенд» не с каких-то произвольных аспектов деятельности живого организма, а с тек ключевых положений, которые важны для рассмотрения темы данной науки и берет в качестве базиса известные факты и принятые соглашения. Далее эти соглашения могут оспариваться, дополняться, уточняться, расширяться, переосмысливаться. Я не хочу быть исключением. Но что может быть в данном случае базисом? Лично мне кажется наиболее универсальным процесс зарождения живой клетки. Вне зависимости от того к какому типу, классу, роду принадлежит живая клетка – наблюдается удивительно консервативный механизм ее деления и начального развития. Далее уже идут вариации, причем – чем дальше, тем больше. Естественно, если претендуешь на некое основополагающее знание, то хочется внимательно присмотреться именно к этой стороне жизни биосистемы.
Поскольку я не уверен, что мою работу будут читать только профессиональные биологи и дабы не было неоднозначностей в прочтении материала, я вначале дам краткое изложение необходимых сведений из биологии. Общие сведения о строении клетки я давать не буду, отнеся желающих к обычным учебникам биологии для средних школ. Из многочисленных органоидов клетки я обращу внимание только на ядро и его содержимое – хромосомы, а так же небольшое образование в цитоплазме – центросому (клеточный центр).
Клеточный центр – специфическая субмикроскопическая структура, которую можно изучать в клетках, способных делиться. Состоит этот органоид из двух палочковидных телец, стенки которых построены из девяти пар мельчайших трубчатых образований. Эти тельца называются центриолями. Они окружены плотным слоем цитоплазмы. Находясь непосредственно около ядра и аппарата Гольджи, клеточный центр активно участвует в процессе деления клетки.
В ядре находятся своеобразные окрашивающиеся тельца – хромосомы (хромо – краска, сомо – тело). Именно они являются носителями наследственности. Хромосомы даже в одном ядре обычно различаются между собой. В каждой хромосоме имеется первичная перетяжка с так называемой центромерой. Центромера – очень важная деталь хромосомы. К ней прикрепляется нить веретена деления клетки.
К наиболее важным свойствам хромосом относят: индивидуальность, парность, постоянство числа хромосом в каждом ядре. Парность хромосом выражается в том, что каждая из них представлена в клетке тела обычно в виде пары. Причем одна хромосома из пары приходится от матери, а другая – от отца. Внешне они идентичны (гомологичны).
При делении клетки каждая хромосома воспроизводит себе подобную. Благодаря этому их свойству происходит закономерное наследование признаков организма.
Основной способ деления клеток тела – митоз. При митозе число хромосом остается таким же, каким оно было в исходной клетке. В процессе деления клетки каждая хромосома воспроизводит себе подобную, в результате чего в каждую дочернюю клетку попадает полный набор всех хромосом, имевшихся в исходной клетке. Это наиболее распространенный способ деления животных и растительных клеток.
В митозе различают пять последовательных стадий: интерфазу, профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Иногда две первые фазы объединяют в одну и называют ее профазой.
В интерфазе происходит обычно удвоение хромосомных нитей. Каждая из них воспроизводит себе подобную, но полностью одна от другой они не отделяются, удерживаясь вместе общей центромерой.
В профазе хромосомы бывают видны вначале в виде длинных, тонких, но уже спирализованных двойных нитей. Затем в результате дальнейшей спирализации они становятся более компактными, короткими и утолщенными. Ядрышко в конце профазы исчезает, а центросома делиться и центриоли отходят одна от другой к полюсам клетки. Образуется так называемое веретено деления клетки с непрерывными нитями, идущими от центросомы к центромерам хромосом. Оболочка ядра в конце профазы обычно распадается на мелкие части.
В метафазе все хромосомы располагаются в экваториальной плоскости клетки. Центромеры хромосом при этом размещаются строго в одной плоскости и точно посередине веретена деления.
В анафазе центромеры, связывающие каждая по паре сестринских хромосом, делятся и разъединившиеся благодаря этому хромосомы-сестры расходятся в противоположные стороны к полюсам клетки.
Телофаза – завершающий этап деления клетки. Он заканчивается образованием двух ядер, разделением цитоплазмы и возникновением оболочки между отделившимися клетками.
При образовании половых клеток происходит особый вид деления, называемый мейозом (от греческого мейон – меньше). Точнее говоря, мейоз представляет собой не одно, а два последовательных деления. В результате первого число хромосом в дочерних клетках уменьшается вдвое, поэтому оно называется редукционным (от латинского редуцере – уменьшение). Второе деление нередко называют эквационным, то есть равным, поскольку в результате его число хромосом в дочерних клетках остается таким же, каким оно было в материнской клетке.
Во время указанных делений, составляющих мейоз, различают те же фазы, какие наблюдаются в митозе.
Интерфаза первого деления аналогична интерфазе митоза. Вновь образовавшаяся пара хромосом, связанных общей центромерой, в течение всего первого деления ведет себя как одиночная хромосома.
В профазе первого деления вначале так же происходит спирализация хромосом, благодаря чему они становятся более короткими и утолщенными. Хромосомы, одна из которых материнская, а другая отцовская, сближаются попарно и плотно соприкасаются по всей их длине. Эти хромосомы сходны по форме, они называются гомологичными, а процесс сближения и соприкосновения по длине этих хромосом – конъюгацией. В процессе конъюгации материнские и отцовские хромосомы могут обмениваться своими участками. Этот процесс вызывает изменения в наследовании соответствующих признаков в потомстве (и, как будет показано ниже, не только это).
В метафазе первого деления конъюгирующие хромосомы располагаются в экваториальной плоскости клетки. В это время хорошо видны нити, идущие от полюсов клетки к центромерам хромосом. Наступает момент, когда конъюгирующие хромосомы, как по команде, отделяются друг от друга и одна половина их стремительно движется к одному полюсу клетки, другая – к противоположному. Это происходит уже в анафазе.
В телофазе первого деления образуются дочерние ядра. В каждом из них число хромосом оказывается гаплоидным, т. е. в два раза меньшим, чем оно было в исходной клетке до начала мейоза (считаем, что удвоенные хромосомы – это единые хромосомы).
Обычно в анафазе первого деления к одному полюсу отходит часть отцовских и часть материнских хромосом. При этом могут образовываться различные сочетания.
В мейозе тотчас за первым делением клеток следует второе деление, самая характерная особенность которого заключается в том, что перед его началом хромосомы не воспроизводят себе подобных. Однако каждая хромосома оказывается состоящей из двух хроматид, возникших в интерфазе первого деления.
Далее все происходит по обычному сценарию, как в митодическом делении. В результате мейоза из одной клетки образуется четыре (две после первого деления и четыре после второго). И каждая из них имеет гаплоидный (то есть половинный) набор хромосом. Гомологичные хромосомы в гаплоидном наборе обычно отсутствуют. Зато при слиянии женской и мужской клеток образуется диплоидный набор с гомологичными парами.
А теперь напомню: как конкретно образуются половые клетки в человеческом организме с традиционной научной точки зрения.
У мужчин в зрелом возрасте процесс образования сперматозоида (мужской половой клетки) начинается в семенниках (в яичках). Внутри каждого яичка имеется 250 – 300 долек. В паренхиме каждой дольки находится 2 – 3 извитых семенных канальца, содержащих сперматогенный эпителий. Направляясь к средостению яичка, извитые семенные канальца в области вершин долек сливаются друг с другом и образуют короткие прямые семенные канальцы. Эти канальцы впадают в сеть яичка, которая расположена в толще средостения яичка. Далее половые клетки попадают в придаток яичка. Проток придатка яичка в расправленном виде достигает 6 – 8 м длины. И лишь потом половые клетки попадают в семявыводящий проток. Мужские половые клетки (сперматозоиды) вырабатываются только в извитых семенных канальцах яичка. Все остальное – семявыводящие пути. Каждый семенной каналец разбит на зоны. В пределах каждой из них происходит определенная фаза образования половой клетки (а их не так уж мало).
В семенниках клетки зародышевой ткани вначале делятся обычным митозом. У половозрелых особей в результате такого деления образуются сперматогонии. Они имеют диплоидный (обычный) набор хромосом. В результате митоза в сперматогониях возникают сперматоциты первого порядка. Они становятся более крупными клетками, чем их предшественники. С деления сперматоцитов первого порядка начинается мейоз. Путем редукционного деления из них образуются сперматоциты второго порядка с гаплоидным набором хромосом. Сперматоциты второго порядка делятся эквационно, в результате чего образуются сперматиды, которые превращаются в зрелые сперматозоиды. При этом головка сперматозоида образуется в основном из ядра, а его хвостовик – из цитоплазмы. В шейке и промежуточной части его сосредотачиваются центросома и митохондрии («силовые станции» клетки).
Половая железа женского организма – яичник (парный орган, как и семенник у мужчины). Располагается в полости малого таза. В яичнике развиваются и созревают женские половые клетки (яйцеклетки). Если еще точнее, то яйцеклетки образуются в так называемых фолликулах яичника (граафовы пузырьки), которые располагаются в наружном слое яичника – корковом веществе. Зрелый яичниковый фолликул достигает в диаметре 1 см и постепенно достигает поверхностного слоя яичника. Во время овуляции стенка такого фолликула разрывается, яйцеклетка вместе с фолликулярной жидкостью поступает в брюшную полость, где попадает на бахромки трубы, а затем в брюшное (брюшинное) отверстие маточной трубы.
При созревании яйцеклеток мейоз начинается с деления овоцитов первого порядка. В результате первого деления из овоцитов первого порядка образуется овоцит второго порядка с гаплоидным набором хромосом и запасом питательных веществ и микроскопически малая клеточка без запаса питательных веществ, но так же с гаплоидным набором хромосом – первое полярное тельце. Обе эти клетки (овоцит второго порядка и первое полярное тельце) делятся эквационно и превращаются в оотиды. Однако из каждых четырех оотид лишь одна, обладающая необходимым запасом питательных веществ, становится зрелой и способной к оплодотворению яйцеклеткой. Остальные три оотиды отмирают.
Нужно сказать, что данный процесс образования женских и мужских половых клеток на удивление консервативен. Возьмем, к примеру, весьма и весьма непохожий на человеческий живой организм – любое покрытосеменное растение. У мужской особи при созревании гамет в результате мейоза из одной клетки образуются четыре гаплоидные клетки и каждая из них превращается в пыльцевое зерно.
Женские гаметы у растений развиваются в семяпочках из диплоидных клеток – мегаспор. Этот процесс у большинства покрытосеменных протекает следующим образом. Из мегаспор в результате мейоза образуются четыре гаплоидных клетки. Три из них затем отмирают и рассасываются, а из четвертой возникает зародышевый мешок. Далее идет сложный процесс с митодическим делением клеток, в результате которого одна клетка с гаплоидным набором становится зрелой яйцеклеткой.
То, что я описал – классика. Ее можно прочитать в обычных учебниках по биологии. А вот и кое-что новое.
В 1978 – 1981 гг. Н. И. Мушкабаров в сотрудничестве с Н. П. Волковой выполнили ряд весьма интересных экспериментов. Общий замысел был таков: сравнить у животных разного возраста половые клетки одинаковых стадий развития. Если эти клетки вообще не стареют, то у разновозрастных животных они будут одинаково молоды. А если стареют, то интересно – на какой стадии развития они омолаживаются?
В результате сложных экспериментов выяснились две принципиальные вещи. Во-первых: возрастные различия между однородными клетками достоверно существуют. То есть половые клетки стареют, как и обычные. Во-вторых: в середине сперматогенеза, как раз после мейоза, различия становятся меньше. То есть происходит омоложение клеток.
Далее авторы делают свои предположения [ ж. «Химия и жизнь», №7 за 1991 г. ]. В профазе мейоза гомологичные хромосомы прилегают друг к другу и обмениваются участками. При этом резко активизируются ферменты, разрывающие и сшивающие ДНК. Но аналогичные или те же самые ферменты входят в систему репарации (ремонта) ДНК. Следовательно, из-за активизации этих ферментов может происходить (и скорее всего происходит) не только межхромосомный обмен участками, но и улучшение «качества» ДНК, то есть омоложение.
В течение почти всей профазы мейоза ядра сперматоцитов содержат четверной (тетраплоидный) набор хромосом (если считать отдельные хроматиды, образованные в интерфазе), а после деления на четыре ранние сперматиды каждой достается лишь одиночный (гаплоидный) набор. Поэтому можно представить, что во время межхромосомного обмена «плохие», не поддающиеся ремонту куски ДНК собираются в одном наборе хромосом, а лучшие – в другом наборе. Тогда у одних клеток биологический возраст окажется меньше, чем у их предшественниц, а у остальных – больше. И действительно, немалая часть сперматид погибает, так и не достигнув стадии сперматозоидов.
Это я процитировал то, что написано в журнале. А от себя могу добавить следующее. Когда утверждалось в учебниках, что из одной сперматогонии образуется четыре зрелых сперматозоида, то авторы, скорее всего, описывали идеальную схему. Шансы выжить имеет лишь один из четырех сперматозоидов. Но даже на конечном этапе надо выдержать сильнейшую конкуренцию среди таких же здоровых клеток.
В той же статье я прочитал еще одну интересную информацию, касающуюся женских половых клеток. Здесь есть свои особенности, и главная из них в том, что у этих клеток стадия профазы мейоза длится вообще неопределенно долго – до нескольких десятков лет. Еще у новорожденных девочек все половые клетки находятся на стадии мейотической профазы (то есть гомологические хромосомы конъюгированы друг с другом), и в таком состоянии они покоятся, пока не приходит очередь активизироваться. Тогда-то в течение нескольких дней (в начале очередного менструального цикла) и завершаются остальные стадии профазы, после чего клетка дважды быстро делиться, давая одну яйцеклетку и три дегенеративные клетки.
Когда же, согласно гипотезе об омоложении, оно должно происходить у женских половых клеток? Очевидно, после их активации, то есть на завершающих стадиях профазы мейоза. Эти стадии, хотя и завершающие, опять-таки принадлежат мейозу, а значит и здесь его роль в омоложении – решающая.
С моей точки зрения – красивая и вполне обоснованная гипотеза.
Еще мне хотелось вкратце затронуть тему о доминировании (на генетическом уровне) мужского начала, ибо это связано с процессом сперматогенеза. Согласно гипотезе кандидата биологических наук (сейчас, возможно, доктора) Н. Г. Туманяна [ ж. «Химия и жизнь», №3 за 1991 г. ] женские гены консервативнее мужских, а последние более лабильны и изменчивы. Мутируя чаще, гены отцовского происхождения поставляют более обширный материал для эволюции, тогда как материнские гены как бы охраняют, стабилизируют уже достигнутое.
Могу дополнить сказанное следующим интересным фактом из биологии. При активизации зародышевой ткани в семенниках изолированные сперматогонии начинают первым делом спариваться – между цитоплазмой изолированных клеток возникают перемычки. Образуются групповые сперматогонии. В этих условиях сперматогонии могут на физическом уровне обмениваться компонентами клеток, в том числе и наследственной информацией. А ведь это важно – после нескольких лет покоя сравнить индивидуальную информацию. А уж после этого начинается, собственно, процесс сперматогенеза по схеме: ранние сперматогонии – сперматогонии А1 – сперматогонии А2 – сперматогонии А3 – сперматогонии А4 – сперматогонии промежуточные – сперматогонии В – спермациты первого порядка. И лишь после этого начинается мейоз. У женских же половых все сразу застряет на профазе мейоза и длиться годы. Явный консерватизм.
Энергетическая сторона процесса рождения живого организма с позиции новой доктрины.
То, что я описал выше является внешней, наблюдаемой на физическом уровне, стороне биологического процесса. В основе новой доктрины вся эта грандиозная схема функционирования и развития живой клетки возможна лишь при наличии системы КСИОНов, запрограммированных на реализацию цельного процесса – образования и функционирования биологического организма.
А вот теперь можно описать те важнейшие энергетические аспекты жизнедеятельности (имея в виду информационную энергию), что невозможно наблюдать ни в какой микроскоп.
Всякая клетка, получив при рождении запас информационной энергии, расходует ее на различные аспекты своей деятельности (движение, питание, выполнение специфической функции), на поддержание своей специализированной структуры (для эукариотов). Кроме того. Часть энергии идет в качестве донорской порции (как бы налога) в более высокие в иерархическом плане структуры (или просто отбирается более сильной клеткой). Но большая часть энергии расходуется на ремонт самой клетки. Несмотря на то, что на последнее тратится много энергии, она все равно постепенно деградирует. Связано это с тем, что разрушающих факторов слишком много и часто они носят непредсказуемый характер. Крупные молекулы (белки, нуклеотиды) и надмолекулярные структуры (цитоскелет, микротрубочки) – очень хрупкие и легко повреждающиеся образования. Для того, что бы отремонтировать молекулу или молекулярный комплекс нужно: точно определить его тип, найти соответствующую информацию в ГИПе, найти неповрежденные молекулы, способные выполнить ремонт и, наконец, организовать процесс ремонта в пространстве и во времени. Причем, процесс этот идёт постоянно, без перерывов. Для того, что бы на определенном этапе жизнедеятельности произвести капитальный ремонт клетки и полностью восстановить ее жизнедеятельность надо во-первых: сконцентрировать энергии намного больше единичной порции, во-вторых: получить материал для отбора качественных молекул. Это можно достичь к примеру тем, что одна клетка подчинит себе нескольких соседей, заберет их энергию и разрушив их – «сожрет» их содержимое для отбора качественных материалов. Именно так и происходит в дикой колонии клеток, где последние слабо дифференцированы и не имеют строго организованного иерархического начала (или это «начало» не столь жесткое). Это сродни дикой стае, где побеждает сильнейший и подчиняет себе менее сильных соседей, которые, в свою очередь, подчиняют еще более слабых. Представление о колонии клеток, которые в результате непрерывного деления все (без исключения) становятся бессмертными на мой взгляд – чистая утопия. Идет непрерывная борьба за существование. Причем эта борьба не утихает даже в самой благоприятной обстановке.
Здесь я немного отвлекусь. Легенда есть легенда. Далеко не все ее аспекты поддаются проверке. Но если высказываемую схему можно опровергнуть фактами, которые не вписываются в нее, то это существенно. Именно полнота высказываний и конкретность позволяет оценивать высказываемые мысли путем наблюдения. Факт рождения клетки (согласно легенде) – условие получения полной порции энергии. Но ведь клетка может погибнуть очень быстро, передав энергию другой. То есть – здесь можно попытаться оценить количественно высказываемую концепцию. Одну из получившихся в результате деления клеток можно уничтожить почти сразу, а другой надо успеть вновь начать процесс деления. Энергетический баланс системы клеток можно довольно энергично пополнить за счет интенсификации процесса размножения и одновременным ограничением жизнедеятельности одних клеток в пользу других.
Несколько иная картина возникает в культуре высокодифференцированных клеток. Это очень «дисциплинированные» клетки, которые приучены (или, правильней сказать, запрограммированы) отдавать энергию более высокой в иерархическом плане структуре. Если последняя отсутствует то клетка все равно не способна с пользой использовать энергию, предназначенную для донорства. Поэтому культура высокодифференцированных клеток и подвержена старению. Отсюда и «лимит Хейфлика». { Напомню о том, что такое «лимит (предел) Хейфлика». В 1961 г. Леонард Хейфлик обнаружил в ходе экспериментов, что клетки человека (как, впрочем, и других организмов), растущие в культуре (химической питательной среде, обеспечивающих их энергией и веществами, необходимыми для жизни), делятся только ограниченное число раз за тот период, пока их потомство стареет и умирает. Значит, несмотря на приток энергии (в обычном физическом смысле) и оптимальные условия существования клетка все же деградирует (стареет) от потомства к потомству. }
Процесс образования половых клеток свойственен высокоорганизованной системе – многоклеточному организму. Образование зрелой яйцеклетки – высокоэнергичный процесс. Он требует значительной концентрации энергии. То же относится и к образованию качественного семени. На мой взгляд одна только профаза редукционного деления (где происходит конъюгация гомологичных хромосом) требует информационной энергии намного больше, чем полный ее запас у обычной клетки. Что же касается развития зародыша из яйцеклетки, то это – чрезвычайно энергетически насыщенный процесс. Он требует мобилизации энергии всего организма, причем и женского, и мужского.
В данном рассмотрении косвенно затрагивается проблемная тема о некотором механизме передачи и получении информационной энергии от клетки к клетке. Причем очевидно явное отличие этого процесса в системе организованных клеток и в простом наборе стихийно делящихся клеток. Это отдельная тема. Она столь серьезна и имеет такие далеко идущие последствия, что будет выделена в виде отдельной легенды. Но кое-что я все же скажу уже сейчас. Процесс распределения информационной энергии в высокоорганизованной биосистеме связан с уровнем, который стоит рангом выше, чем энергообразующий. Последний завершается системным уровнем, а вот за ним идет так называемый интегрирующий уровень. Если энергообразующий информационный автомат ориентирован исключительно на биоманипуляторы (то есть – связан с физическими носителями), то в интегрирующем уровне имеет место нелокальная связь с подконтрольными объектами, которыми являются энергообразующие автоматы. В данной легенде я не буду развивать тему, но скажу для полноты представления о том, что возможность существования цельного многоклеточного организма определяется наличием соответствующего информационного аппарата интегрирующего уровня. Именно этот уровень и занимается распределением информационной энергии между энергообразующими аппаратами.
В пределах темы данной главы считаю важным рассмотреть роль различных колоний клеток в многоклеточном организме относительно поставки и потребления информационной энергии. Особо бросается в глаза жидкая среда организма – кровь. Если взять, к примеру, кровь взрослого человека, то в ней содержится 20 – 30 триллионов клеток эритроцитов, которые полностью сменяются через 3 – 4 месяца. В ней так же находится 30 – 40 миллиардов лейкоцитов, сменяющихся через несколько суток, 1 – 2 триллиона тромбоцитов. Клеток, составляющих форменные элементы крови, больше, чем всех остальных клеток вместе взятых. Это настоящие рабы великой империи, что являет собой цельный организм. Они работают на износ, постоянно гибнут и постоянно возобновляются, являясь основным поставщиком информационной энергии в организме. А вот, к примеру, нейроны – сложно организованные в пространстве конструкции и часто делиться им не приходится (даже в начале жизнедеятельности организма).
Раз уж я обратил внимание на важную роль жидкой среды – крови – то следует обратить внимание и на красный костный мозг. Это, своего рода, родильное отделение для клеток крови. Сразу бросается в глаза такой факт. У ребенка удельная доля красного костного мозга куда больше, чем у взрослого человека. Он распределен почти равномерно по всем костям. У взрослого красный костный мозг сосредоточен в основном в плоских костях и эпифизах трубных костей. А вот у пожилых людей доминирует желтый костный мозг, где весьма значительна доля жира и мало кроветворной ткани.
Современные геронтологи сошлись на мысли, что главной причиной смерти организма является «катастрофа ошибок». Ошибки постепенно накапливаются в организме, несмотря на то, что действует система витаукта (то есть система ремонта и компенсация влияния неустранимых поломок). До поры до времени организм мирится с дефектами, но потом целая лавина поломок, быстро прогрессируя, приводит к смерти. Можно привести простой механический аналог. Когда автомобиль новый и прошел грамотную обкатку мелкие поломки можно либо игнорировать, либо ремонтировать не очень тщательно – все равно ездить будет. А вот когда сумма поломок накопится, то сбои будут наступать очень быстро. Дело не только в поломках основных трущихся частей, но и в старении материалов и потере им прочностных и термических свойств.
Новая концепция может кое что добавить к традиционному представлению о старении биологического организма. «Мелкие поломки» в организме могут компенсироваться тем, что другие органы и системы органов берут на себя дополнительную нагрузку. Но что такое «дополнительная нагрузка»? Это ведь повышенный расход информационной энергии. А ведь ее то запас ограничен. И чем более изношен организм тем меньше этот запас. Органу и основную нагрузку нести тяжело, а тут еще дополнительную надо выполнять. Конечно, орган ни есть нечто неизменное и слишком консервативное. Если обстоятельства требуют увеличить нагрузку, то происходит развитие органа и выполнение им своей возросшей роли не требует работы в режиме перегрузки. Но вот вопрос: каковы границы адаптационной способности органов? С точки зрения, например, А. М. Хазена любая природная система всегда стремится к устойчивому состоянию – ближайшему локальному экстремуму в общей динамике составляющих ее подсистем. Если наблюдать за поведением биосистем в больших масштабах, то данный принцип работает очень хорошо. Природа умудряется «выкручиваться» из самых сложных ситуаций. На смену менее приспособленным локальным формам (читай – организмам) приходят более приспособленные, причем отдельные функции конкретных организмов могут меняться и развиваться в весьма значительном диапазоне. А устойчивость к выживанию при самых неблагоприятных условиях вызывает удивление. Вспомните, к примеру, тараканов. Сколько уже самых изощренных ядов для них перепробовали? Но особенно меня удивляет зарегистрированное палеонтологами наличие так называемых черных сланцевых слоев в стратиграфии земли. Предполагаю такую последовательность событий. Примерно раз в 30 млн. лет солнечная система пересекает галактическую плоскость (ее орбита немного осциллирует относительно этой плоскости). Поскольку происходит пересечение слоя с большей концентрацией галактического вещества - нарушается стабильность кометных орбит в облаке Оорта (находящегося далеко за орбитой Плутона). Происходит повышенная бомбардировка земной поверхности кометами и астероидами, что приводит к катастрофическим последствиям для биосферы земли. { Последний вопрос не так прост и однозначен, как это может показаться с первого взгляда. Петербургский профессор С. Г. Неручев в своей книге «Уран и жизнь в истории Земли» пишет о том, что за последние 600 млн. лет наша планета пережила примерно два десятка эпох радиоактивного заражения биосферы. Данную цифру я читал в другом источнике, но там акцентировалось внимание просто на косвенных данных о частоте биосферных катаклизмов с точки зрения палеонтологии, геологии и астрономии. Речь идет о средней цифре и точность периодики не столь уж строга. По Неручеву причина катастроф – пульсация Земли. При ее расширении земная кора буквально трещала по швам – рифовым зонам, практически одновременно извергались сотни и даже тысячи вулканов. В ходе глобальных вспышек базальтового вулканизма в атмосферу выбрасывались газопылевые тучи, содержавшие уран, торий, другие тяжелые металлы в виде летучих и ядовитых фтористых соединений. Ясно, что такие апокалипсические перемены в окружающей среде не могли влиять на биосферу… при каждой радиоактивной катастрофе почти целиком погибали древние флоры и фауны, освобождая арену жизни радиофильным бактериям, которые размножались в невероятном количестве, концентрируя в своих клетках уран…}. Так это или иначе, но в конечном итоге 98 % биосферы попросту исчезало. Отсюда и черные сланцы, где почти не встречается органических остатков. Тем не менее никаких остановок в биологической эволюции не наблюдается! Именно из-за этого парадокса многие биологи просто стараются не замечать данного факта. Мало ли что там эти геологи и палеонтологи заметили. Вполне могли и ошибиться. Но если это правда – какой же запас устойчивости надо иметь биосфере земли, что бы выживать даже при таких катаклизмах? Однако, куда же девается этот запас в индивидуальном организме? Конечно, можно выкрутиться и сказать, что устойчивость проявляется в том механизме рождения клеток и плода, основы которого я напомнил выше, а так же в масштабах выше, чем индивидуальный организм. Но почему же именно в онтогенезе отдельного организма наблюдается столь большой «провал» адаптационных возможностей? Ведь если есть общая закономерность возникновения устойчивых состояний, то она не должна иметь исключений.
Что же может сказать по этому поводу моя концепция? Если брать процесс полового развития, то на начальном этапе закладки организма сконцентрировано большое количество информационной энергии и большое количество типовых, хорошее отработанных программ работы КСИОНов, управляющих и направляющих процесс функционирования клеток и их систем. К тому же сама система на начальном этапе более проста и хорошо управляема. Относительно больших систем типа биоценозов различного уровня можно сказать о том, что за ними стоит весьма развитая система управления, которая в основе имеет внепространственные структуры, подчиняющиеся общим принципам и состоящая из информационных монад (как и все, что в этом пространстве имеется), но внешне проявляющаяся лишь косвенно. О том, как все это происходит я выскажу свои идеи позже, в отдельной легенде. Именно наличие внепространственной структуры позволяет возрождаться биосфере при любых катаклизмах, как только новые условия позволят данному процессу развиться. Однако, данная структура не является «всеведущим» и непогрешимым Богом. Эволюция – процесс комплексный, затрагивающий как видимую в физическом окружении, так и невидимую составляющую. Когда видимая составляющая терпит катастрофу – невидимая остается целой и это дает возможность возродиться системе при благоприятных условиях. Поддерживать длительно в хорошем состоянии сложный и интегрированный комплекс молекул, составляющих индивидуальный организм, в информационном плане куда сложней, чем заложить на определенном этапе новый. Это интуитивно легко угадывается на примере эксплуатации технических конструкций. На определенном этапе легче построить новый агрегат, чем ремонтировать старый.
Данную позицию легко назвать спекулятивной. Я переношу на природу и на потенциальных богов все те принципы, которые человек использует в своей повседневной деятельности, используя мысленные конструкции из неуловимых монад. Но если данная позиция в итоге может дать хороший эффект в объяснении явлений и позволяет неограниченно углубляться в детали, то почему надо в чем-то меня обвинять? Мало ли что кому кажется? Есть такое направление в биологии, которое называется креационизм (лат. сreatura – создание). Его адепты создали целый институт, в котором очень методично и в течение уже многих десятилетий пытаются на конкретных фактах доказать божественное происхождение – сотворенность – биологических форм. Я мог бы взять солидный том их трудов и присовокупить к своей работе, сказав: вот факты, которые вполне детально и наглядно демонстрируют разумное действующее начало в биологической эволюции. Но я ведь не могу и не собираюсь игнорировать куда более развитое биологическое учение эволюционной теории. Эволюция биологических форм – факт и от него не отмахнешься. И как бы креационисты ни пытались доказывать, что не существует переходных форм, что виды возникают сразу и в законченном виде, эволюционисты скажут им: палеонтологические музеи буквально переполнены переходными формами. А я и не собираюсь спорить с эволюционистами. Моя концепция предполагает эволюцию как вполне закономерный и оправданный процесс, но не замыкает этот процесс внутри самой биологической системы.
В данной главе мы рассматриваем энергетические аспекты биологической системы. Не вдаваясь в подробности я хочу сослаться на учебник нормальной физиологии под редакцией проф. А. В. Коробкова [ М., «Высшая школа», 1980 ]. В главе «физиологические основы периодизации индивидуального развития» фигурируют две основные теории энергетического метаболизма, пытающиеся как то объяснить различие физиологических отправлений организма в различные периоды его жизни. Одну из концепций можно обозначить как энтропийные теории онтогенеза. Эти теории (закон поверхности Рубена, генетически предопределенный потенциал зиготы С. Бауэра, генетически предопределенная адаптационная энергия Г. Селье и т. п. ) оценивают онтогенез с заведенными часами, запускаемыми в ход посредством процесса оплодотворения. В заведенных часах постепенно раскручивание пружины продолжается до тех пор, пока не исчерпается потенциальная энергия , сообщенная ей работой, приложенной извне. Далее предлагается к рассмотрению негэнтропийная теория индивидуального развития, которая в противовес энергетическому правилу поверхности получила название «энергетического правила скелетных мышц» (И. А. Аршавский). Согласно этой теории особенности энергетики на уровне целостного организма и его клеточных элементов так же, как и особенности физиологических отправлений различных систем органов, находятся в прямой зависимости от характера функционирования скелетных мышц в разные возрастные периоды. В пределах наибольшего обобщения нервно-мышечная активность заменяется активностью более общего порядка, включая сюда и морфогенетическую двигательную активность клеток развивающегося зародыша (Тринкаус). В связи с последним энергетическое правило скелетных мышц более точно обозначить как энергетическое правило двигательной активности.
Я не буду вдаваться в подробности каждой из теорий, тем более что в учебнике нормальной физиологии они высветлены весьма поверхностно, а просто предполагаю к рассмотрению свой вариант в качестве вполне законной модели. Есть акт рождения клетки (вне зависимости от того – имеем ли мы митодическое или мейотическое деление) – есть новая порция энергии. Но в рамках цельного многоклеточного организма или популяции клеток распределение энергии идет не пропорционально, а так что одним клеткам достается больше, а другим меньше в пользу функционирования системы как цельного образования более высокого порядка. Данный вариант (в том ключе, который я предлагаю) не рассматривался потому, что с точки зрения чисто материалистической доктрины никаких внепространственных структур быть не может. Но если даже опустить мою надстройку из КСИОНов – данная концепция может иметь объяснительную пользу и позволить как то количественно оценивать баланс сил деструкции и витаукта в онтогенезе биологического организма.
Обсуждения Легенд-5