http://lechebnaya-glina.ru » Материя организма

Предшественники теоретической биологии

Автор: lenka   Май 7, 2015 Нет комментариев

Анализ литературы за последние несколько десятилетий, посвящённой попыткам теоретического объяснения «феномена жизни», показывает, что в подавляющем большинстве случаев авторами таких работ являются биохимики, иногда — биологи, но среди авторов практически отсутствуют физики. Исключением является Э. Шредингер, написавший в своё время знаменитую книгу «Что такое жизнь? С точки зрения физика» [46]. При чтении этой книги сейчас очевидно, насколько сумма знаний в молекулярной биологии и достижения физики в 40х годах еще не позволяли даже приблизиться к созданию теоретической биологии как науки, обладающей предсказательными возможностями. Тем более важны те позитивные идеи, которые Э. Шредингер от имени физики внёс в биологию: идею об исключительности живого, «питающегося отрицательной энтропией», развитую далее И. Пригожиным, и идею об особых свойствах живого вещества, которые ещё предстоит установить. И не случайно эта книга до сих пор остаётся одной из наиболее цитируемых работ в области, посвящённой проблемам понимания феномена жизни. Но как же тогда следует трактовать весьма знаменательные слова, которыми Э. Шредингер закончил свою книгу: «Жизнь есть прекраснейший шедевр, когданибудь достигнутый по линии Господней квантовой механики»! Не означает ли это, что физик Э. Шредингер на тот момент признавал поражение своей науки — квантовой механики, в попытке объяснения феномена живой материи?
Все книги и статьи, посвящённые теме жизни и написанные биологами и биохимиками, во главу угла ставят химические свойства и химические взаимодействия биополимеров как между собой, так и с малыми молекулами. При этом М. Эйген даже предлагает считать живой систему ДНК + белок, поскольку такая система обладает свойствами и катализа, и репродуктивности, хотя ранее в той же самой работе он утверждал, что молекулы живыми быть не могут! В результате главным камнем преткновения во всех без исключения биохимических концепциях феномена жизни остаётся невозможность объяснить, что же «оживляет» принципиально неживые молекулы, когда они взаимодействуют в живом организме.

Нельзя сказать, что биофизическая литература преуспела в этом вопросе больше, чем биохимическая. В ней чаще встречаются слова «вода» и «энергия»; эти слова присутствуют большинстве книг и статей, посвящённых живым системам, и в них даже могут обсуждаться проблемы «связанной» воды, «активированной» воды, но не более. Иногда воде уделяется достаточно большое внимание вплоть до того, что в тексте описываются всевозможные водные кластеры. Но далее вода все равно переводится ранг жидкостирастворителя, а слово «энергия» никогда и нигде не переводится в абстрактнофизическое понятие «энергия». И как ни удивительно, но любые попытки авторов отдельных работ выйти за рамки общепринятых в биологии представлений о роли воды или энергии в живых системах и предложить модели, отличные от классических, не просто встречаются биологической общественностью «в штыки», но после небольшого всплеска эмоций, как правило, отрицательных, далее просто игнорируются.

Весьма показательна в этом плане судьба уже неоднократно здесь цитированной выдающейся монографии «Биоэнергетика» известного биохимика, Нобелевского лауреата А. СентДьерди, где он первым из всех ученых, занимающихся проблемами живых систем, сформулировал своё знаменитое утверждение о важнейшей роли воды и электромагнитных полей в проблеме жизни. А. СентДьерди рассчитывал на полемику, или хотя бы на какуюто реакцию биологического научного сообщества, однако произошло совсем другое: мировое сообщество биофизиков постаралось просто не заметить ни книгу А. СентДьерди, ни его идеи.

Опыт всех прошедших лет свидетельствует, что на одних химических представлениях без привлечения идей и понятий теоретической физики модели живой системы не построить. Однако пути биологии и физики за время их развития слишком сильно разошлись, и обоснование теоретической биологии как «науки, обладающей, для всех разделов биологии, предсказательной силой»,19 к настоящему моменту продвинулось ненамного дальше, чем это было во времена Э. Бауэра. За десятилетия, прошедшие с 30х годов ХХ в., в биофизике не только не было создано модельных представлений для молекулярных принципов организации живого, но даже не было предложено какихлибо разумных физических идей, характеризующих биологическое явление жизни. Причина этого вполне понятна: живая природа невероятно сложна, её объекты многообразны практически неограниченно. И этим многообразием можно заниматься на молекулярном уровне долго и плодотворно, с большой пользой для молекулярной биологии и при этом — безо всякой физики. Именно такому направлению занятий соответствует мнение М. В. Волькенштейна, гласящее, что ученомубиофизику для выполнения его миссии необходимо просто «обладать определённым объёмом биологических и физических знаний» [41]. А о каком объёме физических знаний идет речь, упомянул в «Проблемах биологической физики» Л. А. Блюменфельд.Оказывается, для биофизики достаточна та физика, которую изучают школьники и студенты!
Несмотря на огромное почтение, которое я питаю ко Льву Александровичу, это мнение ни в коем случае нельзя считать справедливым. Более того, далее будет показано, что если биофизику, специалисту в своём направлении, может быть, и достаточно обладать лишь определённым кругозором в общей биохимии и физиологии живых организмов, то в области физики ему потребуется быть знакомым с физическими моделями материи—энергии, относящимися к её фундаментальному уровню. А эта область физики исключительно специфична, она не входит в теоретические курсы, читаемые в настоящее время студентамбиофизикам. Для сегодняшней биофизики курса квантовой механики и общефизических представлений с избытком хватает для обоснования экспериментальных результатов в рамках линейных квантовомеханических представлений! И потому неудивительно, что и молекулярная биохимия, и молекулярная биофизика сегодня не видят для себя необходимости углубляться в фундаментальную физику.

Хотя А. СентДьерди не был знаком с идеями и теоретическими положениями Э. Бауэра, их взгляды и намерения во многом перекликаются. Они оба видели необходимость создания полноценной общей теории, построенной на механизме, определяющем процессы жизни, и оба считали, что разработка такого механизма, построение общей теории, дающей законы, по которым развиваются живые системы — это направление, абсолютно необходимое для фундаментальной биологической науки. Они оба также считали, что теоретическая биология должна опираться на «основные знания», т. е. на фундаментальную физику. При этом гениальность Э. Бауэра выразилась в сформулированном им принципе «все и только живые системы никогда не бывают в равновесии и исполняют за счет своей свободной энергии постоянно работу против
равновесия, требуемого законами физики и химии при существующих внешних условиях». Гениальность же А. СентДьерди выразилась в том, что он практически полностью и правильно угадал,
что для биомолекул «многообразные взаимодействия могут происходить без их вещественного контакта либо посредством энергетических связей, либо посредством электромагнитного поля, которое, таким образом, вместе с водой и её структурами представляется матрицей биологических реакций… Твердое вещество и вода клетки совместно образуют единую систему, которая обладает странным свойством — быть живой». Это утверждение А. СентДьерди можно было бы считать моделью живой системы, если бы он сумел расшифровать физический смысл своей великой догадки.20 Но у него не было возможности в должной мере опереться на физику, которая в 1950е годы еще не сделала открытий, позволяющих в настоящее время строить доказательную модель живой системы. Тем не менее, поддержка А. СентДьерди из его далекá, безусловно, сделает предлагаемую здесь модель более приемлемой для современной биологической науки. Созвучна идеям А. СентДьерди и мысль, также совпадающая с мнением Э. Бауэра, что собственно построение модели процессов, определяющих отличие «живой» системы от «неживой», столь необходимое биологии, является прерогативой не биологии, а физики.

1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (Еще не оценили)
Загрузка...

Выразить свое мнение:

Копирование и использование материалов сайта разрешено только при наличии прямой ссылки на источник.
Голубая глина и белая для масок для лица и волос. Фитотерапия и спирулина