Совершенно очевидно, что приступая к лечению больных, врач должен получить максимально возможно полное представление о строении человеческого организма на макро- , микро- и ультраструктурном уровне, а также о физиологии всех составляющих его элементов. В случае заболевания врач должен провести исследование организма, выявить возникшие "поломки "на всех его уровнях и затем уже строить систему их исправления (лечение).
Но все это не даст ощутимого результата до тех пор пока не будет дано хотя бы приблизительного ответа на вопрос о том что представляет собой неживая и живая материя и как появляется сама жизнь. Каковы истоки жизни вместе с ее болезнями?
А теперь поинтересуемся - часто ли мы видим в наших лечебных учреждениях врачей, которые задают себе подобные вопросы. Ответ на этот вопрос является просто удручающим - таковых практически на наблюдается. А это означает что наша медицина находится в зачаточном состоянии - невозможно качественно лечить болезни представителей живых систем не имея достаточного представления об их происхождении и сущности.
Начнем с того, что эволюция живой и неживой материи подчиняется одним и тем же концептуальным законам физики и химии. Согласно теории Большого Взрыва Вселенная возникла как флуктуация, и первоначально, первый момент, которой определить пока не представляется возможным, плотность исходного вещества (Вселенная возникла из сингулярности) была чудовищной – 10 в 97-й степени грамм на кубический сантиметр, а температура – 10 в 32-й степени градусов, Кельвина, или Цельсия (тут неважно, в чем определять).
ПРИМЕЧАНИЕ. Сингуля́рность (от лат. singularis «единственный, особенный») Космологическая сингулярность — состояние Вселенной в начальный момент Большого взрыва, характеризующееся бесконечной плотностью и температурой вещества.
А дальше началось стремительное расширение того, что образовалось, и температура падала. А то, что образовалось, начало стремительно меняться, преобразовываться. И проходило некоторые стадии. Эти стадии в течение первых трех минут после большого взрыва прошли так много ступеней эволюции, что изучение их еще только, так сказать, начинается. Если перечислить только, то сначала получилось нечто с огромным отрицательным давлением, и, согласно общей теории относительности, такая вещь не могла быть устойчивой. Из неустойчивости получилось то, что уже стало после расширения обычным веществом. Но там присутствовала огромная доля излучения.
И то, что известно из физики элементарных частиц, позволило понять, что потом, спустя ничтожные доли секунды получились первые барионы (группа тяжёлых элементарных частиц с массой протона).
Единственным стабильным барионом. является протон; а через очень короткое время пошло образование ядер. И на протяжении долей секунды образовались первые ядра самых легких элементов – водорода и гелия. Образование же тяжелых элементов, "кирпичиков" хорошо нам знакомого "обычного" вещества, произошло уже гораздо позже и длилось не доли секунды, а миллионы лет. И за это время то, что возникло, охватило огромные области космоса. Главный и очень важный момент для общего нашего рассказа в том, что мы увидим серьезные усложнения системы, которая возникла как некая неоднородность.
Усложнение – это очень важное свойство мира, который продолжает расширяться, оставаясь неравновесным и сугубо нелинейным, по оценкам, уже 12-15 миллиардов лет. Вот что можно сказать во вступлении о неживой природе.
Расширяющейся Вселенной свойственна неравновесность. И многие процессы, протекающие во Вселенной, неравновесны, в том числе и жизнь. Жизнь можно охарактеризовать как открытую неравновесную систему, находящуюся в стационарном состоянии, когда приток вещества и энергии равен оттоку.
В неравновесных неживых и живых системах могут проходить процессы самоорганизации (самосборка). Эти системы становятся чувствительными даже к очень слабым воздействиям, например, к слабым гравитационным и электромагнитным полям. Короче говоря, эти системы становятся необычайно чувствительными к любым флуктуациям (изменениям). И они способны подстраиваться под изменяющиеся условия. Кроме того, эти системы стремятся к уменьшению производства энтропии. Одним из мощных антиэнтропийных факторов является усложнение системы. Поэтому усложнение, определяется именно состоянием системы, её неравновесностью. И эти усложнения, конечно, протекают с участием обратных связей, либо положительных, либо отрицательных.
Что можно сказать об общности законов физики и химии для живых организмов? Размеры живой клетки определяются законами диффузии. Известно, что масса клетки растет пропорционально кубу, а поверхность клетки, через которую осуществляется диффузия веществ, также растет, но пропорционально квадрату. Значит, клетка не может быть очень большой. Таким образом, закон диффузии накладывает ограничения на размеры клетки.
Еще пример – мы все прекрасно знаем, "торпедовидная" форма животных, быстро перемещающихся в плотных средах – акул, дельфинов – определяется гидродинамическими законами. Наконец, размеры или, вернее даже, масса летающих птиц определяется законами аэродинамики. Самая большая птица, которая может летать, это дрофа, и она не может иметь вес больше 23-24 килограмм. Законы физики диктуют очень жестко конформацию живой материи. Уже прозвучало, что и неживой и живой материи присуще свойство самоорганизации. Надо сказать, что это очень важная концепция – концепция самоорганизации, которая известна давно и происходит от естественных наук. Она стала более широкой и глобальной по своему значению, влиянию и применению, чем первоначально.
Здесь существенно подчеркнуть, что самоорганизация возникает в открытых системах, где должны быть развитыми системы обратных связей – положительных и отрицательных. Положительные обратные связи важны в том отношении, что в нелинейной системе может самопроизвольно происходить переход из одного состояния в другое. Флуктуация, которая связана положительными обратными связями с этими условиями, позволяет ей самой не самоуничтожаться быстро, а продолжать действовать. И постепенно системе уже невозможно оставаться в предыдущем состоянии, и она переходит в новое. А отрицательные обратные связи стабилизируют ситуацию. Поэтому мы имеем во времени некий переход. В пространстве он может сопровождаться образованием диссипативных структур, вообще, неким формообразованием. И это существенно. Причем, имеются системы с накоплением изменений.
ПРИМЕЧАНИЕ. Диссипативная система — это открытая система, которая оперирует вдали от термодинамического равновесия. Иными словами, это устойчивое состояние, возникающее в неравновесной среде при условии диссипации (рассеивания)...Диссипативная структура (пространственно-временная структура, рассеянного порядка) существует, только если через нее непрерывно проходит поток энергии. Постоянство формы, устойчивость, с одной стороны, и текучесть, хаотичность, с другой, взаимообусловливается непрерывной пульсацией, с прекращением которой непрерывный приток энергии иссякает, и структура, постепенно приходя в состояние равновесия, останавливается, прекращает свое существование.
Классический пример такой диссипативной структуры – вода, стекающая в виде водоворота в отверстие ванны. В самом вихре такого движения вы всегда увидите наличие некоей устойчивой зоны покоя (око бури, центр циклона).Еще более впечатляющий пример подобного явления - "черные дыры" галактик, которые с колоссальной энергией засасывают в свои воронки их вещество и закручивает его в спираль. Именно работой сотен миллиардов таких "черных дыр" поддерживается космический вакуум и движение во вселенной. Поскольку жизнь - это движение, то и в живой природе должны существовать подобные механизмы. Другими словами, жизнь в живых системах (энергетика) должна поддерживаться отрицательным давлением создаваемым присасывающим механизмом "черных дыр", устройство которых на разных уровнях этих систем может иметь свои особенности. Таким образом, диссипативность является одной из основ зарождения и поддержания жизни.
Такие закономерности можно увидеть на любом уровне материи. Как это не покажется странным, но присасывающий механизм - "пусковой" элемент и основа существования материального мира! Прогремел "большой взрыв" - возникло колоссальное отрицательное давление и "мир завертелся". Как только отрицательное давление исчезнет, исчезнет и этот мир! Он "схлопнется" и превратится в исходную сингулярность, с которой начнется "новое его сотворение". Это значит, что рано или поздно опять будет "большой взрыв"?
Далее надо поговорить о том, каким образом процессы, существующие в неживой материи, используются живыми системами. Так скажем, передача энергии в сопряженных химических реакциях происходит через промежуточный продукт. Если мы себе представим реакцию, скажем, А-В-С, а следующую реакцию сопряженную С-D-E, то С будет общим продуктом для этих двух цепочек химических систем, причем, в одной она будет конечным продуктом, а в другой системе будет начальным продуктом. Такие процессы существуют в неорганической природе, и они очень широко распространены в биологических средах.
И очень важны для понимания функционирования живых систем так называемые процессы кросс-катализа. Например, реакция Жаботинского-Белоусова, где химические молекулы синхронно меняют своё тождество, и раствор превращается по цвету то в красный, то в синий. Эту реакцию называют "химическими часами" – через равные промежутки времени меняется цвет раствора. Это объясняется тем, что конечный продукт катализирует начальный продукт, это кросс-катализ. Такие реакции широко наблюдаются в биологии. Скажем, синтез нуклеиновых кислот определяется белками. А структура белков, и их синтез определяется нуклеиновыми кислотами. Кросс-катализ имеется и в неживой природе, и в живой природе, то есть существует некий континуум эволюционных процессов в этих системах.
Любопытно вот что отметить. Считается, что 20-й век это время триумфа биологии. Сколько много важных Нобелевских премий присуждено за выдающиеся работы в области биологии и примыкающей к ней медицине. Много работ, конечно, и по физике удостоено Нобелевской премии. Но среди выдающихся достижений науки как-то не очень заметно то, что сделал ряд ученых (их не так много), которые разработали концепцию Вселенной. Просто для этого нужно иметь глубокие профессиональные знания, гораздо более глубокие, чем может пропустить через себя даже человек, имеющий высшее образование. И в этом трудность – как донести это до слушателей, читателей, зрителей. Ещё одна проблема. Дело в том, что наблюдательные экспериментальные данные, особенно в астрофизике, с каждым днём обновляются, прибавляются, заставляют теоретиков менять свои представления о том, что было справедливо ещё год назад, два года назад. Поэтому, конечно, астрофизика – и космология, как следствие, – сейчас тоже впереди, на коне. Но всё-таки, не проводя жирной черты между живой и неживой природой, утверждая, что и та, и другая развиваются и действуют по одним и тем же законам самоорганизации и усложнения – всё-таки мы натыкаемся на невозможность экспериментальным путем получить ту самую первую форму жизни, ту самую первую, не знаю, как её назовём, – "матрицу", способную репродуцироваться. И это остается огромной загадкой.
Я бы на этот вопрос ответил так. В неравновесных системах идут необратимые процессы. Время имеет направленность, и поэтому невозможно повторить то, что уже было. Попытки это сделать, правда, предпринимаются, но, в общем, они большого успеха не имеют. Дело в том, что, скажем, амфибии произошли от рыб. Но амфибии не могут превратиться в рыб. Ступеньки такие: рыбы, амфибии, рептилии, птицы и млекопитающие. Млекопитающие опять вернулись в воду, дельфины, китообразные – но ведь они не приобрели жабры. Они решили эту проблему иначе. То есть эволюция необратима. В зоологии это формулируется как закон Долло. Но это лишь частный случай общего закона однонаправленности времени. Но, тем не менее, присутствуют же регрессивные формы в эволюции, когда некий вид сознательно отказывается от морфологических признаков, которые он приобрел в течение эволюции – по сути дела, упрощаясь, а не усложняясь. Это же тоже эволюция и характерно для многих паразитов. Паразит возлагает часть функций на хозяина, система паразит-хозяин при этом все-таки усложняется и обновляется из-за изменившися в системе условий.
Хотелось бы ещё остановиться на одной основной концепции – на том, что материя принимает разные формы в соответствии с условиями. В сильно неравновесных состояниях материя подстраивается под существующие условия. Например, водород превращается в гелий при определенных условиях. Чтобы эта реакция произошла, нужно 10 миллионов градусов.На ранней Земле простейшие организмы жили без свободного кислорода, то есть не было кислорода, и они прекрасно существовали и размножались. И они дали начало сине-зеленым водорослям, которые стали использовать энергию солнечного света, то есть начался фотосинтез. В результате метаболизма начал выделяться свободный кислород, и он стал появляться в атмосфере. И этот кислород уже был ядом для тех начальных форм, которые породили новые.
Поэтому эволюцию можно сформулировать таким образом: новое зарождается в недрах старого, новое изменяет условия, и эти условия становятся неприемлемыми для старого. И старое должно либо погибнуть, либо уйти с авансцены. Либо трансформироваться. Поэтому анаэробы, организмы, которые могут жить только без наличия свободного кислорода в атмосфере, вынуждены были уйти в илы, то есть туда, где нет свободного кислорода. А всю арену жизни заняли организмы, которые используют свободный кислород. Таким образом, они очень сильно продвинулись, потому что использование кислорода позволяет более эффективно осуществлять метаболизм. Хотя любопытно было представить себе, как пошла бы анаэробная эволюция, если бы не случилось то, что случилось. Но всё-таки есть такая точка зрения, что они непременно дали бы начало организмам, которые начали бы использовать энергию солнца. Ну да, быть более приспособленными к тем условиям, которые есть. Потому что закон усложнения диктует материи этот путь – физический закон, кстати. А закон усложнения говорит о том, до какой степени материя может быть усложнена? То есть это бесконечный процесс. Физики говорят: "будущее не задано", поэтому трудно сказать. Это на самом деле вопрос очень дискуссионный и интересный, в принципе. Вот скажем, очень сложная система, многофакторная, открытая система, где есть сильные обратные связи, которая способна к неустойчивости. Тут предсказать поведение системы очень трудно. Более того, есть так называемый горизонт прогноза для таких систем, когда небольшое отклонение в начальных условиях ведет на определенном шаге к непредсказуемому результату. И в этом плане словесные представления недостаточны. Есть немало ученых которые так и утверждают, что мир непредсказуем.
То есть с любой точки зрения есть разные решения... До сих пор неизвестно точно, какова средняя плотность вещества во Вселенной. То ли она будет непрерывно раздуваться и расширяться, то ли будет, в конце концов, возвратное движение и "схлопывание" Вселенной, которое пойдет по другому пути, и само по себе это будет уже совершенно другой процесс эволюции. Но вот от астрофизиков я слышал версию о том, что открытие физического вакуума и определение того факта, что Вселенная расширяется с ускорением, говорит всё-таки о конечном разуплотнении вещества во Вселенной, по крайней мере, в видимой его части, и, так или иначе, финал неизбежен. Ну, да. Это другой финал. Правильно? Да, это иная схема финала. Но время достижения финала в этом смысле тоже растяжимо. То есть, на что заказывать прогноз? Физики постулируют, что будущее не задано, и, тем не менее, они не могут удержаться от гипотез.
В чем сила самоорганизующейся системы? В появлении обратных связей. Они закрепляют то, что получилось, даже при импульсном воздействии, и сохраняют это до следующего такого воздействия. Возможна эстафетная передача с постепенным переходом от исходной системы к новой. Ведь, собственно, такой системы не было, она появилась и осталась тут в виде картинки, образец можно показать. Можно эту систему разрушить, условия изменятся, и такой рисуночек пропадет. В биологии тоже такое возможно, и в химии это возможно. И в этом смысле самоорганизация – это действительно процесс, который очень широк по своим возможностям. Вот о чем я хотел сказать. Я хочу еще немножко рассказать о процессах самоорганизации, проходящих в живых системах. Очень интересная вещь – это эстафетность эволюции.
Прежде, чем появился гелий, был водород... И даже можно раньше начать. Прежде, чем появилась молекула, были элементарные частицы, затем атомы. Дальше я перейду сразу к живому, не буду дальше развивать эту мысль. Сначала появились: барионы и другие микрочастицы (электроны и др.), потом химический элемент, потом молекула, потом комплексы молекул, потом межмолекулярные комплексы, мембраны, различные органеллы, рибосомы – даже частицы вируса подвержены самоорганизации. Но всё это происходит, как вы видите, эстафетно. Сначала простая форма организации, на её базе строятся следующие формы и так далее. Сначала рыба, потом амфибия, амфибии предшествуют рептилиям, а рептилии предшествуют птицам и млекопитающим. То есть имеется некий процесс, в котором обязательным условием для возникновения следующей сложной организации является предшествующая ей менее сложная организация. То есть, грубо говоря, не изобретается сначала велосипед, а потом мотоцикл. Сначала велосипед, потом велосипед с моторчиком, потом велосипед с гораздо более сильным моторчиком. И уж только потом... В последнее время молекулярные биологи у многих организмов секвенировали геномы – это последовательность нуклеотидных оснований ДНК. И это позволило выявить, что организмы, далеко отстоящие друг от друга систематически, как например, человек и мышь, имеют до 95 % одинаковых генов. Раньше в это вообще бы никто бы не поверил. Из этого видно, что эволюция имеет необратимый эстафетный характер. Это тоже надо рассматривать как пример специфической самоорганизации – постепенной, в постоянно меняющихся условиях. И во всем этом можно увидеть единство мира.
Я тут повторюсь: в меняющихся условиях живая система по принципу физико-химических процессов, протекающих в ней, формирует обратные связи, которые именно и дают приспособление к условиям и закрепляют некие новые признаки. А поскольку все эти системы нелинейные и неравновесные, это возможно. И где-то происходит насыщение подобного процесса, вступают в действие обратные связи другого знака, идет закрепление. Это может идти на уровне химическом, физико-химическом, на уровне уже более крупномасштабном. В конце концов, ведь нельзя говорить о том, что появившееся новое живое – новый вид, скажем – что он будет сам по себе жить. Новый вид будет жить в условиях реального мира, среди других живых существ, где идет борьба за выживание – хотя это и не определяет все. Определять всё будут вот эти цепочки обратных связей. Относительно борьбы за существование, надо сказать, что эволюция идет в экосистемах. И одним из самых талантливых, энергичных ученых, развивающих эту идею является академик Заварзин. Он считает, что отношения в экосистемах преимущественно кооперативное. Именно поэтому существует организм и поэтому существует система.
А в качестве простого примера можно привести, скажем, синтез кислорода растениями, который используют млекопитающие, и выдыхание углекислого газа, который используют растения. Достаточно отключить какую-то систему, и вся эта экосистема может рухнуть. Значит, это отношение всё-таки кооперативное, и это объясняет существование в экосистемах, на Земле и очень примитивных организмов, очень древних (сине-зеленые водоросли до сих пор можно найти), и высоко продвинутых, таких, как человек, скажем. То есть эти организмы занимают соответствующие экологические ниши, и они могут существовать только вместе, раздельно они не могут существовать. Поэтому обязательное условие существования отдельного индивидуума – соответствие системе.
Что интересно, и в социологии это проявляется. Вот пророки крупных религий, и Магомет, и Христос, они не соответствовали по своим взглядам системам, и они вначале подвергались гонению. Значит, когда что-то не соответствует, тогда начинает работать естественный отбор. То есть естественный отбор (может быть не абсолютно, но в большинстве случаев), играет консервативную роль в эволюции. Стабилизирующую роль. Он стрижет, как говорится, то, что выросло, он придавливает. Вот что можно сказать о гетерогенных системах. Но стрижет, простите, признаки и прогрессивные, и регрессивные? Да, да – и прогрессивные, и регрессивные. Так что побеждает не сильнейший, а побеждает соответствующий.
Когда мы наблюдаем, скажем, ритуальные бои за самку у птиц или у млекопитающих, часто это интерпретируется так, что побеждает сильнейший. Но на самом деле побеждает соответствующий взглядам самки на то, каким должен быть самец её вида. Понимаете, он должен себя вести типично, так, чтобы самка сказала: "Да, вот это голубь". Не канарейка или какой-то другой вид птицы. То есть эти ритуальные бои подтверждают его самость, его принадлежность к этому виду.
Теперь немного об эволюции неживой материи. Потому что с живой материей все более-менее понятно. Но если жизнь и нежизнь развивается по одним и тем же законам, то мы должны находить следы эволюции неживой материи не только в первые три минуты существования Вселенной, а до сегодняшнего дня. Дело в том, что, во-первых, стартовые условия на Земле в известной мере определили эволюцию живого. Одна из основных гипотез происхождения Земли та, что после взрыва сверхновой газовые облака и остатки сверхновой в результате вращения сформировали нашу Галактику и Солнечную систему в ней, в центре которой звезда и вокруг нее вращаются планеты. Так вот в планету Земля попали 20 основных химических элементов, которые необходимы для построения жизни. Кроме того, сформировалась определенная плотность этой планеты и её удаленность от Солнца. Вот эти условия позволили сформироваться жизни. Таких условий на других планетах Солнечной системы нет, и пока мы там жизни достоверно не находим. Мы её ищем и очень тщательно, но пока ничего не получается.
Так вот, в первые, ранние периоды образования Земли химические элементы, которые в неё вошли, начали "развиваться" сами собой, автоматически, с обратными связями – хотя это не живая система. Из неорганических элементов под влиянием галактики, солнечной энергии и энергии тепла Земли начали появляться органические молекулы. Появились все аминокислоты, появились все нуклеотидные основания, появились сахара, липиды, то есть те кирпичики, из которых составляется жизнь.
И вот в данном случае я бы хотел перейти, может быть, к более интересному... В результате самоорганизации, самоусложнения живой материи возник набор органических веществ. А как они-то самоорганизовались? Этот процесс длился около миллиарда лет. Предполагается, что на основе тех механизмов, о которых мы говорили, начали формироваться комплексы молекул, мембраны, органеллы, клетки. Я хочу сказать на эту тему следующее. Здесь присутствует все-таки редукционный подход. Мы говорим о частях и потом пытаемся их соединить. Живая система, как она функционирует?
Здесь я еще раз возвращаюсь к тому, о чем мы говорили. Илья Романович Пригожин, физик, в 47-ом предложил теорию, а в 77-ом только ему за это дали Нобелевскую премию – 30 лет ждал почти. Он сделал то великое открытие, что в неравновесных системах происходит усложнение и как следствие – самоорганизация, потому что неравновесные системы стремятся к самоорганизации. Таким образом, движущим механизмом самоорганизации, или организации живого, является именно то, что эти системы неравновесны. А неравновесны они потому, что Вселенная неравновесна. Но тут еще один вопрос. Существуют новейшие теории, которые говорят, что 70 процентов материи, которая существует – это физический вакуум, а еще 27 процентов, как я услышал от астрофизиков – это темные материи, или темные энергии. И только 1 процент – это наблюдаемый нами мир, то есть звезды и так далее. И одна миллиардная, неисчислимо малая доля процента – это живое вещество. Все-таки, если говорить о неживом веществе в масштабах Вселенной, каков эволюционный путь этого вещества? Как формировалась жизнь на Земле и почему это можно считать эволюцией неживой природы, ее дальнейшей самоорганизацией и так далее. А все остальное, вся остальная масса вещества во Вселенной, как она эволюционирует? Жизнь можно рассматривать как естественный процесс эволюции материи... Сначала отойдем немножко от жизни в сторону неживой материи. Допустим, мы забудем о начальных нескольких минутах – сначала все это однородно расширялось, а потом появились неустойчивости. И сначала появляются отдельные фрагменты материи. И там шли с большой эффективностью реакции антианнигиляции, излучение превращалось в вещество. Это вещество разлеталось сначала с огромными скоростями, постепенно скорости замедлялись, формировались мощные гравитационные силы. И вещество фрагментами образовывало протогалактики. Наступила темная эпоха. Излучение было микроволновым, оптического света не было, и эта темная эпоха длилась много миллионов лет.
Из протогалактик образовались первые звезды. Они были очень яркие, они были очень большие, больше Солнца в сотни раз по диаметру. Они привели к сильной ионизации окружающего молекулярного газа. Я, конечно, опускаю целый ряд моментов. И все это послужило началом того этапа расширения Вселенной, который длится до сих пор. Потом из протогалактик получились звезды, а потом звездные системы – галактики, а далее – скопления галактик. Это все можно наблюдать, это достижения оптической и радиоастрономии, среди которых следует упомянуть открытый Хабблом важный закон разбегания галактик, который лежит в основании теории Большого взрыва и подтверждает модель расширения Вселенной из первоначальной сингулярности.
Вопрос в другом: и что дальше? Но прежде: не что дальше, а что внутри всего этого? Уже ясно, и мы сегодня немножко касались этого, что химические элементы формировались в недрах звезд где-то уже спустя миллионы лет после взрыва. Из данных астрономии, которые сейчас позволяют ретроспективно "уйти" на несколько миллиардов лет назад, видно обеднение спектра излучения далеких объектов – количество химических элементов было меньше, чем сейчас. Но ведь вещество действительно составляет очень малую часть Вселенной. Все остальное – темная материя: это элементарные частицы, но тут много дискуссионного, неоткрытого до конца. А вот дальше, если мы будем говорить о структуре галактик, эволюция которых прослежена и неплохо, то там можно выделить отдельные звездные системы. Теперь уже известно, что существуют планетарные системы не горячие, некие тела больших размеров, которые не коллапсируют, у которых температура не несколько тысяч градусов – это была версия, – а гораздо меньше, и где возможны условия для других процессов. Так вот что это такое? Мы видим уже новые агрегатные состояния вещества, есть образования не просто газов, а конденсированых сред: жидких, твердых. Они принимают определенную форму, которая определяется динамикой их движения, и если у них есть атмосфера – газовая оболочка вокруг них – то формы получаются более гладкие, сглаженные.
Бурная история Земли, которая тоже неплохо изучена, говорит о том, что сначала это была горячая планета (но не сверхгорячая, как звезда), и там была бурная тектоническая деятельность, менялся химический состав атмосферы, менялось содержание разных элементов в ней, которые были захвачены на предыдущей стадии.
Вот эволюция неживой материи. От отдельных атомов к молекулам, к изменению агрегатного состояния, к образованию "огромных" форм из этих агрегатных состояний гидросферы, атмосферы, суши. Плюс взаимодействие с очень сложными процессами изменений климата, я уже не говорю о погоде. Плюс учет природы, как огромной системы, как того, что изучают науки о земле. С учетом различных полей, которые влияют на наши условия, – это электромагнитные взаимодействия и гравитационные. Все остальное находится гораздо более компактно. Так вот это эволюция неживой материи.
Я думаю, тут можно поставить и точку, конечно, если говорить о том, что нынешнее состояние довольно протяженно во времени – и будет протяженным. И это существенный момент. Надо нам все-таки сказать о том, что формирование жизни – это естественный процесс эволюции материи. И везде во Вселенной, где имеются соответствующие условия, может существовать жизнь. То есть, Земля – это не единственное космическое обитаемое тело. Не единственное. И если учесть, что во Вселенной имеется около десяти в одиннадцатой степени звезд, которые могут иметь планетные системы, то вероятность таких условий, как на Земле, повышается. И еще я хотел бы обратить внимание на то, что и неживая, и живая природа обладают модульным принципом построения. Сейчас особенно большие успехи делает генетика. Показано, что эволюция идет не в результате точечных мутаций изменения гена, а модулями, как в архитектуре. Вы можете из кирпича построить и простую хижину, и дворец, и храм. И вот из этих генов можно построить любой – ну, не любой, а разные организмы. И вот тут важно проследить переход от того, что мы знаем о неживой материи, к живой. В чем он заключается?
Тут ответа нет пока, это сложный вопрос. Потому что четкого перехода нет конечно. Но вместе с тем он позволяет определить некие формы переходные, которые, с одной стороны, по своей структуре, атомному составу, могут быть отнесены скорее к неживой природе, но которые приобретают новые функции, которые могут их отличать от обычной неживой природы в дальнейшем развитии, самоорганизации. Все-таки эволюция квантована. Поэтому есть индивидуумы, есть отдельные виды, есть мужчины, есть дети – это все кванты жизни. Поэтому переходные формы мы не наблюдаем. Нет переходных форм между живым и неживым. Но мы и эволюцию не наблюдаем. Мы наблюдаем только историю эволюции. Это могло совершиться когда-то. В общем-то есть некоторые наблюдения по формированию новых видов, но они очень скромные, сейчас о них говорить, по-видимому, не стоит. Конечно. Дело в том, что и существование науки, которая позволяет все это проследить, – это ничтожная искорка. Такой ничтожный момент времени, что тут вопросов можно задать много, и даже задать их еще надо уметь. Поэтому вот путь, который мы считаем очень перспективным: первое – и в неживой, и в живой природе происходит усложнение. Второе – очень существенны процессы самоорганизации, которые и могли быть тем переходным мостиком, который преодолел этот разрыв. И где-то должны были быть, конечно, качественные и количественные скачки...
Известно, что в древнейших (3.5-3.4 млрд. лет назад) осадочных формациях были обнаружены строматолиты (результат жизнедеятельности прокариотного сообщества). Это указывает на появление на Земле не одного организма, а целой экосистемы. Интересно, можно ли обосновать эту гипотезу без упомянутых палеонтологических находок?
Вселенная, которой свойственны неравновесность и, частично, необратимость, постоянно расширяется, а уровень ее организации усложняется. В неравновесных системах универсальный способ передачи энергии от одной химической реакции к другой осуществляется путем сопряжения этих реакций через общий промежуточный продукт. «Разрешающее» условие для самоорганизации - существование положительных обратных связей в системе и "каталитических" эффектов. Те же химические реакции могут ускоряться или замедляться одним из ее продуктов. Стационарному состоянию неравновесной системы (в условиях, препятствующих достижению равновесного состояния) соответствует стремление к минимальному производству энтропии.
Если к оценке живого подходить с позиции физики неравновесных процессов, то жизнь укладывается в рамки естественного порядка и может быть определена как высшее проявление происходящих в природе процессов самоорганизации. Живая клетка - открытая неравновесная система, находящаяся в стационарном состоянии, при котором скорость притока вещества и энергии соответствует скорости оттока. Для живой материи характерно усложнение организации: синтез больших молекул, молекулярных комплексов, клеток и многоклеточных организмов - это мощные антиэнтропийные факторы. Следовательно, усложнение живых организмов в процессе эволюции определяется законами термодинамики неравновесных процессов.
Функционирование экосистем определяется кооперативными взаимоотношениями между организмами. Отклонения от требований, предъявляемых системой, выбраковываются естественным отбором и борьбой за существование. Изменение условий инициирует самоорганизацию генома.
Таким образом, в эволюции живой и неживой материи прослеживается общая закономерность: сложным формам предшествуют менее сложные. Химические элементы образовались после появления протонов, нейтронов и электронов, сложные молекулы не могли сформироваться раньше химических элементов, эукариотам предшествовали прокариоты, многоклеточным формам жизни - одноклеточные, амфибиям - рыбы, рептилиям - амфибии и т.д.
Следовательно, «разрешающими» условиями для появления более сложных форм материи, служит предшествующее им образование менее сложных. «Старое» способствует возник- новению «нового», «новое» изменяет условия, в которых существование «старого» становится затрудненным, и оно либо гибнет, либо уходит с авансцены, либо преобразуется. Эволюция осуществляется дискретно по эстафетному принципу. При этом сходные или одинаковые формы материи, в том числе и живой, возникают везде, где есть «разрешающие» условия, которые создаются самой материей и являются ее частью. Путь создания живого - единственный во Вселенной, как и путь построения протонов, нейтронов, атомов водорода, гелия и остальных атомов.
И наконец, последний вывод из существования этой иерархии: формирование жизни - естественный этап развития материи, поэтому Землю нельзя считать единственным обитаемым космическим телом. Современная картина мира, в основу которой положены необратимые процессы, существование обратных связей и нелинейность, дает возможность выработать логически целостный подход к пониманию механизмов эволюции живой и неживой материи. Живые организмы и неживая природа подчиняются одним и тем же концептуальным законам физики и химии.
Рассмотрим сначала в общих чертах эволюцию ранней Вселенной. Под этим обычно понимается эпоха, соответствующая возрасту от 10 в –43-й степе-ни секунды до 3 минут от начала истории. Согласно общепризнанной теории Большого Взрыва, рождение классического пространства – времени произошло из сингулярности, причем в момент рождения Вселенной плотность и темпера-тура вещества достигали планковских значений 10 в 93-й степени г/см3 и 1,3•10 в 32-й степени К соответственно. С момента Большого Взрыва Вселенная непрерывно расширяется, температура вещества понижается, а объем растет. Через 10 в –42-й степени секунды начинается инфляционная стадия, характеризующаяся предельно сильным отрицательным давлением, когда силы "натяжения" препятствуют растяжению вещества, и оно выступает как источник сил отталкивания, а не обычного гравитационного притяжения. Затем через ничтожную долю секунды (10 в –36-й степени с) из-за неустойчивости вещества с отрицательным давлением эта фаза развития Вселенной закончилась, и родилась обычная материя. Однако в таких условиях не могли существовать не только молекулы или атомы, но и атомные ядра. "Разрешенным" оказалось существование лишь некоторой смеси разных элементарных частиц, включая фотоны и нейтрино. Поскольку расширение Вселенной, особенно в начале, шло с большой скоростью, высокая плотность и температура могли существовать только очень короткое время. Последовательность дальнейших превращений примерно такова. Барионный избыток появляется через время 10 в –35-й степени с при температуре примерно 10 в 29-й степени К; электрослабый фазовый переход происходит через 10 в –10-й степени с при температуре примерно 10 в 17-й – 10 в 16-й степени К. При этом электронно-кварковый бульон существовал всего 10 в –25-й – 10 в –15-й степени с, а уже через 10 в –4-й степени с после Большого Взрыва завершается конфайнмент кварков. Через время примерно 0,01 с во Вселенной уже "разрешено" существование фотонов, электронов, позитронов, нейтрино и антинейтрино и небольшого числа нуклонов. Процесс нуклеосинтеза начинается при 1 млрд. градусов. В результате последующих превращений (за время примерно 1- 200 с) происходит первичный нуклеосинтез –– получается смесь легких ядер (по-видимому, две трети водорода и одна треть гелия), остальные химические элементы формируются из них намного позднее (через миллион лет) в недрах звезд и планет ( например, Солнца,Земли). Не касаясь более детально этого бурного периода эволюции Вселенной, включая важнейший процесс превращения излучения в вещество, заметим, что расширение Вселенной сопровождается ее непрерывным усложнением. Это наблюдается и далее, в существующем уже много миллиардов лет "рутинном" (по А.Н. Васильеву) процессе расширения Мира, в котором сформировались обычные галактики, квазары, а также крупномасштабные структуры Вселенной в виде скоплений и сверхскоплений галактик.
ххххххххххххххххххххххххххххххххххххххххххххххххххххххххххххххххххххххххххххххххх
Таким образом, расширяющейся Вселенной свойственна неравновесность и связанные с ней усложнение и возможная необратимость. Это способствует неравновесности и необратимости многочисленных процессов в природе, включая жизнь. Неравновесность и необратимость могут быть источниками порядка, согласованности и повышения уровня организации. К настоящему времени накопилось много данных о самоорганизующихся неравновесных системах различных уровней сложности, начиная от самоорганизации, происходящей в неорганических химических системах, где участвующие молекулы просты до морфогенеза сложных живых систем. Например, возникновение химических часов - химических реакций с согласованным периодическим изменением концентрации реагентов. В случае химических часов все молекулы изменяют свое химическое тождество одновременно, через правильные проме-жутки времени. Такого типа связь широко распространена в живых системах.
При «разрешающих» условиях олигомерные белки, например, гемоглобин и аллостерические ферменты обнаруживают способность к самосборке. При этом выявляется высокая специфичность взаимодействующих субъединиц. Гемоглобин и альдолаза в смеси сохраняют молекулярную идентичность, даже смесь нативных гемоглобинов, выделенных из двух видов млекопитающих, не образует гибридных молекул. Информация о структурной организации полипептидов содержится в аминокислотной последовательности и может сохраняться даже при денатурации.
Изменение условий, например, подкисление раствора альдолазы приводит к ее диссоциации на неактивные субъединицы. Если затем постепенно довести рН раствора до 7.0, то субъединицы самопроизвольно восстанавливают свою нативную конфирмацию. Самоорганизация распространяется и на системы более высокого порядка, так формируются мультиферментные комплексы, происходит самосборка мембранных структур, рибосом, вируса табачной мозаики. При изучении морфогенеза бактериофага Т4 удалось наблюдать процессы формирования сложной трехмерной структуры на основе «одномерной» информации, содержащейся в аминокислотных последовательностях белковых субъединиц. Самоорганизация морфогенеза более сложных структур контролируется специальными морфогенами.
В состояниях, далеких от равновесия, происходят и другие спонтанные перераспределения материи. В неравновесных системах универсальный способ передачи энергии от одной химической реакции к другой осуществляется путем сопряжения этих реакций через общий промежуточный продукт; именно таким образом происходит перенос энергии почти во всех обменных реакциях в живых клетках. «Разрешающим» условием для прохождения процесса самоорганизации является существование каталитических эффектов, а также существование с самого начала или возникновение в процессе реакции системы обратных связей – положительных и отрицательных. Ускорение или замедление химических реакций может осуществляться одним из ее продуктов. Такие явления называют автокаталитическими и автоингибирующими процессами.
В неорганической химии эти процессы встречаются редко, но как показали исследования молекулярной биологии, они составляют основу жизни. Именно такие процессы позволяют понять, каким образом совершается переход от небольших цепочек нуклеиновых кислот к сложным организмам. Кросс-катализ (каждое из двух веществ, принадлежащих различным це-пям реакции, катализирует синтез другого) лежит в основе механизма согласованных метаболических функций в клетке. Например, взаимосвязь между нуклеиновыми кислотами и протеинами. Нуклеиновые кислоты содержат информацию, необходимую для синтеза протеинов, а протеины, в свою очередь, синтезируют нуклеиновые кислоты.
Можно привести множество примеров самоорганизации в окружающем нас мире. Это и образование причудливых по форме и структуре облаков, и специфические структуры вихрей, торнадо, циклонов, а также узоров, которые рисует мороз на стекле и т.п. Процессы самоорганизации сопровождают формирование новых фаз вещества при плавлении и кристаллизации. Очень характерны в этом отношении и специфические структуры, возникающие на поверхности самых различных материалов под воздействием интенсивного лазерного излучения.
Живая клетка - открытая неравновесная система, находящаяся в стационарном состоянии, при котором скорость «притока» вещества и энергии соответствует скорости «оттока». Стационарному состоянию неравновесной системы (в условиях, препятствующих достижению равновесного состояния) соответствует стремление к минимальному производству энтропии. Для живой материи характерно усложнение организации: синтез больших молекул, молекулярных комплексов, клеток и многоклеточных организмов - это мощные антиэнтропийные факторы.
Таким образом, живой организм - это наиболее упорядоченное состояние открытой неравновесной, находящейся в стационарном состоянии системы, для которой характерна минимальная скорость возрастания энтропии. Следовательно, усложнение живых организмов в процессе эволюции определяется законами термодинамики неравновесных процессов и самоорганизации. Если к оценке живого подходить с позиции физики неравновесных процессов, то жизнь укладывается в рамки естественного подхода и может быть определена как высшее проявление, происходящих в природе процессов самоорганизации. Ископаемые формы жизни, обнаруженные на ранней Земле (800 млн. лет назад), могут служить серьезным аргументом в пользу идей о спонтанной самоорганизации живого в «разрешающих» условиях.
Различные количественные сочетания протонов, нейтронов и электронов сопровождаются качественным изменениям и дают начало различным атомам. Последующая форма организации материи - химический элемент, это совокупность атомов с одинаковым зарядом атомных ядер и одинаковым числом электронов в ядерной оболочке.
В эволюционном ряду элементарные частицы - атомы, химические элементы - молекулы, очень сильно возрастает число форм и возможных состояний материи. Формирование молекул из атомов, также как и формирование атомов из элементарных частиц происходит под влиянием сил взаимодействия и осуществляется только при определенных условиях, "разрешающих" пройти процессу, детерминированному природой этих форм материи. Так, например, условия, при которых возможен синтез ядер гелия из водорода - протоно-протонный цикл ядерных реакций, реализуется в настоящее время в центральной части Солнца, где температура достигает 10-13 млн. К. Другой цикл - азотно-углеродный требует температур порядка 20 млн. К.
Хорошо известно, что в зависимости от давления и температуры одни и те же химические элементы могут находиться в различных состояниях. Так, азот при обычных условиях газ, при -147° С -жидкость; кислород при обычных условиях газ, при -182.9° С - жидкость, при -218.7° С образует кристаллы.
Таким образом, появление новых форм и состояний материи определяется изначально присущими материи определенными свойствами, детерминирующими ее последующие превращения, наличием взаимодействий между различными формами материи, появлением новых качеств у вновь сформировавшихся форм материи и условиями, "разрешающими" прохож-дению процессов эволюции. Начальные условия и процессы эволюции не могут быть независимыми. Именно начальные условия определили наличие на Земле химических элементов (около 22), «пригодных» для построения биомолекул, массу, плотность и орбиту вращения планеты вокруг Солнца. Эти особенности, «разрешившие» формирование жизни, являются важнейшим отличием Земли от других планет Солнечной системы, начальные ус-ловия на которых неблагоприятны для появления жизни.
Можно выстроить хронологию возникновения различных биохимических явлений на Земле. Примерно, она будет выглядеть так:
На ранней Земле органические соединения возникали из неорганических компонентов за счет энергии ультрафиолетовых лучей, электрических разрядов и тепловой энергии. Этот ранний период, длившийся около 1 млрд. лет, принято называть периодом химической эволюции. В это время условия, существовавшие на Земле, «разрешали» прохождение абиотического синтеза аминокислот, жирных кислот, пуринов, пиримидинов, углеводородов.
Эти данные позволяют предположить, что среди органических молекул, которые находились на ранней Земле, присутствовали молекулы, которые послужили строительными блоками для живых систем. Особенно важны для понимания эволюции живой материи на Земле находки в древнейших осадочных формациях (3.5-3.4 млрд. лет) строматолитов, представляющих собой результат жизнедеятельности прокариотного сообщества. Это указывает на одновременное по-явление в «разрешающих» условиях не одного организма, а целой экосистемы. Гипотеза об изначальном появлении не одного, а многих видов живых организмов, была достаточно хорошо обоснована задолго до палеонтологических находок.
Начальным типом питания считают анаэробное брожение с субстратным фосфорилированием, использование неорганических доноров электрона, анаэробный фотосинтез (пурпурные и зеленые бактерии) и, наконец, аэробный фотосинтез с удалением кислорода, который резко меняет окислительную обстановку на Земле и создает необходимые условия для появления эукариот. Сложные эукариотные клетки, используя кислород, значительно увеличили производство энергии. Это было важным этапом в формировании многоклеточности. Таким образом, возникновению многоклеточности предшествовало появление кислорода в атмосфере Земли. Анаэробный организм не может быть слишком крупным из-за диффузных ограничений, так как и донор, и акцептор электрона поступают к нему в растворенном виде.
Накопление кислорода в атмосфере в результате фотосинтеза шло медленно, концентрация кислорода в атмосфере достигла 1% его содержания в совре-менной атмосфере примерно 0,6-1 млрд. лет назад, а 10% не ранее, чем 0,4 млрд. лет назад. Поэтому самые ранние находки ископаемых остатков основных крупных таксонов современных животных сделаны в Кембрийских отложениях (возраст 540 млн. лет).
В сообществе разнородных организмов на первый план выходят кооперативные взаимоотношения, в которых определяющим существованием объекта оказывается его соответствие системе. Таким образом, экосистема является мощным двигателем развития, именно она предопределяет свойства объекта, входящего в нее. Г. Заварзин (2000) считает возможным поставить знак равенства между биогеохимической сукцессией и эволюцией биосферы.
Соответствие системе - непременное условие существования индивидуума. Отклонения от требований, предъявляемых системой, «выбраковываются» мощными помехоустойчивыми факторами - естественным отбором и борьбой за существование.
Анализ морфофункциональной организации генома указывает на способность его активно реагировать на изменения условий. К механизмам, на базе которых осуществляются эти процессы, можно отнести следующие: Эпигенетическая изменчивость - способность клетки целенаправленно переключаться с одной наследственной программы функционирования на другую, в зависимости от метаболической ситуации.
Наличие в клетке сложной системы контроля над нарушениями структуры и функции ДНК, осуществляющейся на уровне репликации, транскрипции и трансляции. Все неточности и неисправности ДНК подвергаются репарации, если же ошибку не удается исправить, запускается система клеточной смерти. Этот механизм помехоустойчивости защищает геном от случайных, изменений и гарантирует биологическому объекту его соответствие экосистеме. Способность генетических элементов к мультипликации внутри генома, что ведет к качественному изменению последнего.
Амплификационные перестройки генома связаны с умножением числа копий гена, при этом ген амплифицируется не один, а в составе сегментов хромо-сомы, иногда эти участки достигают миллионов оснований ДШС. Амплифицированные участки могут оставаться в исходной хромосоме или образовывать мини-хромосомы и внеядерные цитоплазматические плазмиды. Внеядреные амплифицированные фрагменты могут вторично встраиваться в исходные или другие хромосомы.
Мобильные генетические элементы (МГЭ), создающие новые конструкции, которые ведут к реорганизации генома и играют особую роль в эволюции, влияя на разнообразие организмов.
Горизонтальный перенос генов - трансдукция, широко используется в генной инженерии, в естественных условиях ведет к преобразованию генома. На это указывает наличие одинаковых генов у далеко отстоящих в систематическом отношении организмов.
Модульный принцип устройства генома, позволяющий быстро осуществлять построение новых конструкций, создающих огромные возможности для регуляции генных ансамблей. Функционирующий геном представляет собой комплекс матричных систем, в которых поток информации идет в двух направлениях: от нуклеиновых кислот к белкам и от белков к нуклеиновым кислотам. Изменение условий инициирует самоорганизацию генома. Эти процессы невозможно отнести к случайным событиям. Ни один наблюдаемый процесс не может быть объяснен случайными событиями. Невозможно формулировать законы и делать обобщения о характере процесса или проверить его экспериментально, признавая возможность чистой случайности. Случайное событие и статистически случайное событие - два совершен-но разных понятия. В природе не существует какого-то особого механизма эволюции для живой материи. Живая материя так же, как и неживая, принимает форму "разрешенную" условиями. Так, радиальная форма кроны больших растений с вертикальным стволом «разрешается» гравитацией, а торпедовидная форма тела активно подвижных водных организмов - плотностью среды.
Со временем уровень организации Вселенной неуклонно повышается. В эволюционных процессах живой и неживой материи прослеживается общая закономерность: сложным формам предшествуют менее сложные. Так, химическим элементам предшествует появление протонов, нейтронов и электронов, сложные молекулы не могут сформироваться раньше химических элементов, эукариотам предшествуют прокариоты, многоклеточным формам жизни - одноклеточные, амфибиям - рыбы, рептилиям - амфибии и т.д. Появление гелия становится возможным в различных областях Вселенной только после появления водорода, а эволюция млекопитающих могла начаться только после появления амфибий и рептилий. Формирование форм материи, служит предшествующее им образование менее сложных. «Старое» способствует возникновению «нового», «новое» изменяет условия, в которых суще-ствование «старого» становится затрудненным и оно либо гибнет, либо уходит с авансцены. Анаэробы способствовали появлению фотосинтезирующих сине-зеленых водорослей, благодаря метаболизму которых в атмосфере появился свободный кислород. Присутствие свободного кислорода в атмосфере способствовало развитию сложных эукариотических организмов-аэробов. Анаэробы были вынуждены уйти в ниши, где свободный кислород отсутствует, уступив место аэробам. Эволюция осуществляется дискретно по «эстафетному» принципу. При этом появление сходных или одинаковых форм материи, в том числе и живой, происходит независимо везде, где имеются «разрешающие» условия.
В первой половине двадцатого века была обнаружена независимая эволюция одинаковых тканей у членистоногих и позвоночных. Орган зрения - глаз возник независимо у разных групп организмов: книдарий, разных типов червей, моллюсков, членистоногих и позвоночных. Убедительные доказательства независимого формирования одинакового скелета можно проследить на примере строения раковин у простейших - фораминифер (Foraminifera) и головоногих моллюсков (Nautiloida), у двухстворчатых моллюсков (Bivalvia) и ракушечковых рачков (Ostracoda). Ряд не родственных между собой групп организмов независимо достиг артроподного уровня организации. Рептилийные признаки появились у разных групп амфибий асинхронно и независимо, формирование мамальных особенностей происходило различными темпами, независимо у различных групп териодонтов. Одинаковый набор типов листорасположения и листорассечения обнаружен у самых разных групп растений, от папоротников до высших покрытосемянных.
Путь создания живого - единственный во Вселенной, так же как и путь построения протонов, нейтронов, атомов водорода, гелия, углерода, кислорода. Формирование жизни - естественный этап развития материи, поэтому Землю нельзя считать единственным обитаемым космическим те-лом.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ВЫВОДЫ.
1). Одним из важнейших свойств живых систем является их открытость. А это значит что приток в них вещества должен быть равен оттоку. И в медицине применяется термин гомеостаз - равновесное состояние организма (внутренняя его среда уравновешена с внешней). Данное понятие было хорошо известно еще Гиппократу, который описал это в своих трудах и афоризмах и оно является неоспоримым. Первое что должен сделать врач принимаясь за лечение больного - это восстановить его гомеостаз. На практике чаще всего в первую очередь требуется восстановление водно-солевого баланса - при его снижении внутривенно вводятся соответствующие растворы (например, капельно внутривенно физраствор), при повышении - назначаются мочегонные препараты (я привожу здесь самые простые варианты).
2). Движущей силой в любой живой системе и на всех ее уровнях является присасывающий механизм создающий пониженное давление и который чаще всего выступает в качестве главного регулятора гомеостаза. Можно смело говорить, что до тех пор пока в структурах организма циркулирует кровь и лимфа - он будет жив. А эта циркуляция обеспечивается именно присасывающим механизмом, который создает там где это надо пониженное давление. Этот постулат можно подкрепить ярким примером из неживой природы. Пониженное давление в окружающем нас космосе поддерживается присасывающим механизмом "черных дыр" галактик (космический "вакуум"), которые втягивают в себя окружающее вещество, что и поддерживает его движение. Если по какой-то причине прекратится работа "черных дыр", то движение остановится, сначала исчезнет вакуум, наступит хаос, а затем вселенная погибнет - "схлопнется" или это произойдет другим путем. Поскольку природа никогда не изобретает ничего нового, а пользуется старыми, испытанными рецептами, то и в живой природе присасывающий механизм должен мало чем отличаться от описанного нами в космосе. Конечно, отличия тут обязаны быть, но суть должна оставаться прежней (категория форма и содержание в философии). Следовательно, в клетках, которые являются главной функциональной единицей любой живой структуры, надо и найти указанный механизм с тем, чтобы потом искать пути поддержания и (или) восстановления его работы. Очень важно добавить, что в организмах присасывающий механизм используется природой очень широко. Например, хорошо известен присасывающий механизм мочеточника, позволяющий "доить" почку и тем самым давать отток моче. Этот же механизм обеспечивает перистальтику кишечника и продвижение его содержимого. В брюшной полости давление пониженное, как и вокруг легких и в полостях сердца, а также в лимфатической системе. В оболочках мозга давление тоже пониженное. Если эти присасывающие механизмы прекратят свое существование, возникнет водянка организма и он погибнет. Таким образом, роль присасывающего механизма в живой, так и неживой природе исключительно важна и имеет жизненно важное значение.
3). Наконец, как мы уже говорили, в открытых (живых) системах приток вещества должен быть равен оттоку. Но это не простая прокачка какого-то раствора! Только в этих условиях может существовать то что мы называем обменом веществ, без которого жизнь таких систем невозможна. Следовательно, такая система должна непрерывно получать соответствующие питательные вещества (об этом будем говорить далее) и выводить "шлаки", что опять же возможно только при условии исправно работающего присасывающего механизма.
В связи с вышеизложенным мы обратили внимание на строение нашей галактики и живой клетки и обнаружили поразительное сходство между ними. И в том и в другом случае мы видим в центре фигуры ядро - "черная дыра" в случае с галактикой и содержащее ДНК в случае клетки. Это может значить что клетка представляет собой микрокопию нашей галактики, т.е. клетка сотворена природой по "образу и подобию" последней. А это может значить, что главный присасывающий механизм должен находиться в клетке, а точнее в ее ядре. Теперь остается только обнаружить этот механизм и мы займемся этим вопросом в наших дальнейших исследованиях.
Таким образом, мы описали здесь три основополагающих пути в медицине (триединая задача): восстановление присасывающего механизма в рамках всего организма, перфузия ("орошение") питающими растворами структур его клеточных ядер и самих клеток, регуляция гомеостаза. Кому-то может показаться, что все это очень просто! Но на самом деле здесь кроется бездна, которую придется "разгребать" до "скончания веков". Поэтому этот "скорбный труд" мы продолжим в следующих разделах нашего блога.
Проблема, которую мы здесь пытаемся решить, чрезвычайно сложна и нет ничего проще как запутаться в ней. Поэтому нам придется вспомнить философскую категорию: от сложного - к простому, от простого - к сложному. Другими словами, чтобы решить сложную проблему, надо ее максимально упростить. Как говорит китайская мудрость: человек может сказать что он знает проблему, если он может объяснить ее суть пятилетнему ребенку. Попробуем это сделать! Все, в т.ч. жизнь, началось с большого взрыва, когда мир рассыпался вплоть до элементарных частиц. Образовался глубочайший вакуум и произошел разогрев среды до миллиардов градусов. Среда расширяется и ее температура падает. В определенный момент создаются условия для синтеза первичных элементов материи, затем образу.ются ядра самых легких ее элементов - водорода и гелия. Создаются громадные газовые скопления, из которых формируются протогалактики, затем звезды и галактики с их планетами. В звездах благодаря огромным температурам термоядерных процессов начали синтезироваться не только гелий, но более тяжелые атомы входящие в таблицу Менделеева. Среди планет особое место заняла Земля, на которой создались условия для зарождения жизни. На ней создались условия для синтеза органических веществ, которые необходимы для создания жизни. Реализация этой задачи стала возможной благодаря свойствам живой и неживой материи, которые мы подробно описали выше и которые развиваются по одним и тем же законам саморганизации материального мира. По этой причине одно перетекает в другое под влиянием постоянно меняющихся условий. По мере развития жизни меняются условия экосистемы, и это требует эволюции живых организмов. Это продолжается и сейчас и будет продолжаться до тех пор, пока будет существовать этот мир.
