ЧАСТЬ I. ОСНОВЫ ЦЕЛОСТНОЙ ТЕОРИИ ВСЕГО
Как информация связывает все со всем

3. Краткий перечень загадок согласованности

Загадки согласованности в биологии

Сверхбольшие и сверхмалые сферы физической реальности оказались поразительно согласованными. Но мир в своем повседневном измерении более рационален. Здесь в каждый момент все пребывает в одном состоянии, все находится или здесь, или там, а не в двух местах одновременно. Это здравое предположение, и на первый взгляд оно имеет смысл. Живой организм состоит из клеток, которые состоят из молекул, которые, в свою очередь, состоят из атомов, состоящих из частиц. Классическая теория утверждает, что даже если сами частицы ведут себя странно, целое, состоящее из них, является обычным объектом: квантовые неопределенности исчезают на макроуровне. Но это не так или не вполне так. Мгновенные, многомерные связи были обнаружены между частями живого организма и даже между организмами и их средой.

Передовые исследования в квантовой биологии показали, что атомы и молекулы организмов и целые организмы и их среда почти так же связаны друг с другом, как и частицы, возникшие в одинаковом квантовом состоянии.

Удивительный мир постдарвиновской биологии

Важная веха: сверхсогласованные организмы

Живые организмы удивительно согласованны: все их части многомерно, динамически и почти мгновенно связаны друг с другом. То, что происходит с одной клеткой или органом, происходит в какой-то мере и с другими клетками и органами, — эта связь напоминает связь, которая характеризует поведение квантов в микродоменах.
 
Организм согласован с окружающим миром: то, что происходит в окружающей среде, отражается и на внутренней среде организма. Благодаря этой согласованности организм может развиваться в соответствии с изменениями среды. Генетическая структура даже очень простого организма настолько сложна, а его соответствие окружающей среде настолько тонко, что в отсутствие такого соответствия биологические виды не успевали бы мутировать и принимать жизнеспособные формы прежде, чем исчезнуть под действием естественного отбора. То, что в нашем мире живут не только простейшие виды организмов, таких как бактерии и сине-зеленые водоросли, объясняется связанностью генов, организмов, биологических видов и их экологических ниш в биосфере.

Согласованность живого организма сама по себе не удивительна — удивительны ее степень и форма. Согласованность организма превосходит согласованность биохимической системы; в некоторых аспектах она обладает согласованностью квантовой системы.

Очевидно, что для того, чтобы организмы могли противостоять воздействиям физического мира, их составляющие части и органы должны быть точно, но при этом гибко связаны друг с другом. В отсутствие такой взаимосвязи физические процессы вскоре нарушили бы организацию живого состояния, приближая его к инертному состоянию температурного и химического равновесия, в котором жизнь, какой мы ее знаем, невозможна. Близкие к равновесию системы обычно инертны, не способны на поддержание таких процессов, как метаболизм и размножение, неотъемлемо присущих состоянию жизни. Организм достигает температурного и химического равновесия только после смерти, а при жизни он находится в состоянии динамического равновесия, где сохраняет энергию и информацию, которые поддерживают и направляют его функции.

Более глубокий анализ показывает, что динамическое равновесие требует очень высокой степени согласованности: необходимы мгновенные связи большого радиуса действия во всем организме. Простые столкновения соседних молекул (элементарные воздействия, аналогичные тем, что производят биллиардные шары при ударе друг о друга) должны быть дополнены сетью мгновенной коммуникации, которая связывает все части живой системы (даже те, которые находятся на значительном расстоянии друг от друга). Одиночные молекулы редко располагаются в непосредственной близости, однако они находят друг друга в организме. Случайным процессам перемещения и смешения на это просто не хватило бы времени; молекулы должны определять местоположение друг друга и реагировать определенным образом, даже если между ними значительное расстояние. Трудно представить, как этого можно было бы достичь при помощи механических или химических связей между частями организма, даже если они обеспечиваются нервной системой, которая считывает биохимические сигналы с генов при помощи ДНК, РНК, протеинов, энзимов, нейротрансмиттеров и активаторов.

В сложных организмах поддержание динамического равновесия представляет большую трудность. Человеческое тело состоит из нескольких миллиардов клеток, что значительно превышает количество звезд в Галактике Млечный Путь. Из всех этих клеток 600 миллиардов умирают и столько же рождаются каждый день — более 10 миллионов клеток в секунду. В среднем клетка кожи живет только две недели — такие клетки обновляются раз в три месяца. Каждые 90 секунд синтезируются миллионы антител, каждое из которых состоит из 1200 аминокислот, и каждый час появляются 200 миллионов новых эритроцитов. В теле нет ничего постоянного, хотя клетки сердца и мозга живут дольше остальных. И вещества, которые сосуществуют в каждый момент времени, создают тысячи биохимических реакций в теле ежесекундно.

Какими бы разными не были клетки, органы и системы органов в организме, в самых существенных аспектах они функционируют как единое целое. По мнению биофизика Май-Ван Хо, они действуют как хороший джазовый ансамбль, где каждый исполнитель немедленно и спонтанно реагирует на импровизации других. Джазовый ансамбль организма в течение жизни никогда не прекращает играть, озвучивая гармонии и мелодии индивидуального организма с неизменным ритмом и при этом бесконечными вариациями. Всегда появляется что-то новое, что-то едва изобретенное. Могут меняться тональность, темп или мелодия — в зависимости от требований ситуации, спонтанно и незамедлительно. Есть структура, но настоящее искусство кроется в бесконечных импровизациях, где каждый исполнитель, каким бы маленьким он не был, обладает максимальной свободой выражения, не теряя связи с целым.

«Музыка» высшего организма звучит в пределах более 70 октав. Она состоит из вибраций химических связей, вращения молекул, колебаний микроскопических ресничек, течения электронов и протонов и движения потоков метаболитов и ионов внутри и между клетками через 10 уровней пространственной протяженности.

Уровень целостности организма указывает на то, что в них протекают процессы квантового типа. Об этом свидетельствуют и результаты экспериментов. Известно, что организмы реагируют даже на очень низкие частоты электромагнитного излучения и на магнитные поля, которые настолько слабы, что только самые сложные инструменты способны их зарегистрировать. Но излучение на уровне ниже молекулярного не могло бы влиять на молекулярные группы, если бы молекулы не были сверхсогласованно связаны между собой. Такие связи могли возникнуть только в том случае, если квантовые процессы дополняют биохимические процессы организма. Так и есть, и в результате живой организм является в некотором смысле «макроскопической квантовой системой».

Взаимосвязь внутри организма включает набор генов — так называемый геном. Для традиционной биологии это аномалия. Согласно представлениям классического дарвинизма, геном изолирован от всех превратностей, с которыми сталкивается организм.

Зародышевая линия (генетическая информация, переданная от родителя потомку) полностью отделена от сомы (организма, проявляющего генетическую информацию). Дарвинисты утверждают, что в ходе смены поколений в жизни биологического вида зародышевая линия меняется случайным образом, независимо от воздействий, испытываемых сомой. Эволюция продолжается благодаря выбору среди случайным образом составленных генетических вариаций согласно тому, насколько получившаяся в результате сома «соответствует» своей окружающей среде. Если бы это было так, биологическая эволюция являлась бы продуктом двойной случайности: случайной вариации генома и случайного соответствия получившегося фенома окружающей среде. Ричард Докинз использовал ставшую популярной метафору: эволюция — работа слепого часовщика, который действует методом проб и ошибок.

Однако классические представления дарвинизма относительно изоляции генома не верны. Происходящее с организмом воздействует на геном. Через «эпигеном» (набор химических маркеров и операторов, расположенных вдоль двойной спирали ДНК) даже питание организма влияет на работу определенных генов — того, «включены» они или «выключены». Существуют и лабораторные эксперименты, которые показывают, что механическая сила и воздействие химических веществ и радиации могут изменить последовательность генов, создав генетическую мутацию. Есть также косвенные свидетельства в эволюционной истории жизни на Земле. Они указывают на то, что геном, организм и среда образуют согласованную систему, где функционально автономные части связаны друг с другом таким образом, что организм может выжить и произвести на свет потомство, жизнеспособное в условиях, которые могли оказаться фатальными для родителя. Свидетельства косвенные, но убедительные, так как в отсутствие такой связи вероятность того, что сложные организмы могли развиться на Земле за 600 миллионов лет, прошедших с окончания кембрийского периода, ничтожно мала.

Непосредственная связь между геномом и сомой показана в лабораторных экспериментах. Клеточный биолог А. Маниотис описал эксперимент, в котором механическая сила, воздействовавшая на внешнюю клеточную мембрану, была передана в клеточное ядро, которое почти мгновенно породило мутацию. Экспериментатор Майкл Либер пошел дальше. Его работа показала, что механическая сила, воздействующая на внешнюю мембрану клеток, является одним из многих типов взаимодействия, которые приводят к генетической перестройке: любой стресс, берущий начало в окружающей среде, механический и иного вида, запускает глобальную «гипермутацию».

Геном динамичен и адаптивен: при возникновении трудностей он порождает сложные и практически мгновенные перестройки. Когда растения и насекомые подвергаются воздействию токсичных веществ, они часто мутируют именно таким образом, что яды становятся для них не опасными. «Адаптивный ответ» генома очевиден и тогда, когда на организм воздействуют электромагнитные или радиоактивные поля — они тоже оказывают непосредственное воздействие на структуру генов. Во многих случаях перестройка заметна уже в первом поколении. Эксперименты, проведенные в Японии и США, показывают, что у крыс, которым в лаборатории вводили препарат, разрушающий вырабатывающие инсулин клетки поджелудочной железы, развивался диабет. У потомства больных диабетом крыс диабет развивался уже в отсутствие внешних воздействий.

Еще более поразительны эксперименты, в которых нарушалась работа определенных генов бактерий — например, генов, позволяющих бактериям усваивать лактозу. Когда этих бактерий переводят на молочную диету, некоторые из них мутируют, восстанавливая работу именно того гена, который помогает им усваивать лактозу. При той сложности, которой обладает геном, маловероятно, чтобы такая реакция была случайностью.

Немецкий теоретик Марко Бишоф обобщил понимание, возникающее на передовых рубежах естественных наук. «Квантовая механика, — пишет Бишоф, — установила первичность неразделимого целого. По этой причине основой новой биофизики должно быть понимание фундаментальной взаимосвязи внутри организма, между организмами, а также взаимосвязи организма со средой».


Страницы:
[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] | 8 | [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17]
[18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] »»»»

Яндекс.Метрика