Идущие по пустыне: время Кретов Юрий
Совокупность проведенных исследований показывает, что состояние вещества зависит не только от воздействия близких процессов, но и от общего фона плотности времени, которое происходит от широкого круга геофизических процессов и многих космических процессов.
Влияние геофизических факторов приводило к сезонному и суточному изменению состояния вещества. Дрейф приборов, показывающих суточные изменения, обычно останавливается около полуночи, а затем медленно меняет свое направление. В сезонном же ходе происходит уменьшение плотности времени весной и летом и ее увеличение осенью и зимой. Скорее всего, это связано с поглощением времени жизнедеятельностью растений и отдачей его при увядании.
Результаты опытов показывают, что организующее начало, которое вносит активное свойство времени, оказывает на системы очень малое влияние в сравнении с обычным разрушающим ходом их развития. Поэтому неудивительно, что это жизненное начало было пропущено в системе научных знаний. Но, будучи малым, оно в природе рассеяно повсюду, и поэтому необходима только возможность его накопления, подобная той, при которой малые капли воды, падающие на обширные области, поддерживают непрерывное течение могучих речных потоков. Такая возможность осуществляется в организмах, поскольку вся жизнедеятельность противодействует обычному ходу разрушения системы. Способность организмов сохранять и накапливать это противодействие, вероятно, и определяет великую роль биосферы в жизни Земли.
Зеркала Козырева
Пытливый ум ученого Н. А. Козырева на этом не успокоился. На свет родилась крамольная по тем временам идея: плотность времени можно ослаблять с помощью специальных экранов или усиливать, «фокусируя» время с помощью параболических зеркал. Последнее утверждение было проверено специальными опытами. Вблизи весов осуществлялся притягивающий процесс. Рядом с процессом, между ним и весами, было поставлено тонкое вогнутое зеркало, обращенное к весам зеркальной поверхностью. Тонкое зеркало могло лишь частично экранировать втягивающее действие процесса, но оно должно было отражать и собирать на весах направленные к процессу действия из окружающего пространства. Эти действия привели к тому, что весы стали отталкиваться от направления к зеркалу.
Опыты показали, что отражаться зеркалами могут только процессы, отталкивающие стрелку весов. Действия, которые притягивались весами, зеркалом не отражались.
Отсюда следует вывод большого принципиального значения: в отталкивающих процессах происходит выделение и усиление времени, в притягивающих же процессах время поглощается и втягивается из тел окружающего пространства и, в частности, из весов.
Казалось бы, что особенного в вогнутых зеркалах? Точно так же, как и плоские, они отражают видимые и невидимые энергии, «тонкие» излучения человека, усиливают их. Однако у вогнутых зеркал принципиальная и важная особенность: их фокус – место пересечения отраженных лучей в пространстве.
Надо сказать, что исследованиями процессов, происходящих в пространстве между зеркалами, занимаются достаточно давно и много. Так в журнале «Сознание и физическая реальность» опубликованы экспериментальные результаты исследования взаимодействий «биополей плоских и вогнутых зеркал», выполненных под руководством кандидата медицинских наук В. И. Заворотных [13].
Целью экспериментального исследования было изучить взаимодействия энергетических потоков, индуцированных плоскими и вогнутыми поверхностями жилых помещений, офисов и стенами домов, поскольку это имеет большое практическое значение в экологии.
Проведя многочисленные эксперименты с двумя плоскими и двумя вогнутыми зеркалами, на поверхности которых клеем ПВК были нанесены по 96 проросших зерен пшеницы, ученые получили достаточно интересные результаты.
Наиболее интересным оказался результат при исследовании биополя между двумя параллельно расположенными вогнутыми зеркалами, имеющими разные по знаку заряды. На поверхности одного зеркала были наклеены 96 проросших зерен пшеницы (с положительным зарядом), а на поверхности второго – 96 зерен пшеницы, выдержанных 24 часа в консерванте – 0, 01 % раствора азида натрия (с отрицательным зарядом). Расстояние между зеркалами изменялось от 4 м до 60 см (удвоенное фокусное расстояние).
Исследования показали, что у одного вогнутого зеркала (с положительным зарядом) сформировалось положительное биополе с максимумом в главном фокусе, а у другого вогнутого зеркала (с отрицательным зарядом) локализовалось отрицательное биополе.
При уменьшении расстояния между зеркалами от 4 м до 60 см эти два поля высокой интенсивности не взаимодействовали между собой. Но при расстоянии 60 см (удвоенное фокусное расстояние) исследователи стали наблюдать необычные явления.
В течение первых 5 минут между зеркалами определялась то положительная, то отрицательная энергия (пульсирующая энергетика). Затем возникло интенсивное положительное биополе, которое, просуществовав 5 минут, исчезло. И в течение следующих 5 минут энергетическая активность была равна нулю. Далее снова в течение следующих 5 минут наблюдалось появление пульсирующей энергетики, затем биополе снова возникло, но теперь уже отрицательное, которое так же исчезло через 5 минут. И снова энергетическая активность была равна нулю в течение 5 минут. Потом цикл повторился заново. На один цикл, включающий в себя время отсутствия биополя, время переменного биополя и время стабильного (положительного или отрицательного) биополя затрачивалось 15 минут. В течение одного часа регистрировалось четыре таких цикла.
Итак, между двумя вогнутыми зеркалами, имеющими противоположные заряды, возникает биополе, существующее в режиме самовозбуждения и самоугнетения, периодически меняющее положительную энергию на отрицательную и наоборот [13].
В результате выполненных экспериментов подтвердилось, что зеркала способны концентрировать и отражать энергетические потоки. Но не только. Оказывается, они способны работать и с информацией.
Какие из этого вытекают последствия и какие на самом деле законы включаются в действие, можно только догадываться. Поразительные факты применения гигантских вогнутых зеркал древними мы можем пронаблюдать в «Городе Богов» Тибета. Согласно мнению некоторых ученых, этот комплекс пирамид и каменных зеркал (высотой в сотни метров) взаимосвязан со всеми пирамидальными комплексами Земли, а также сооружениями, подобными Стоунхенджу, и предназначен для управления энергией времени. Древние тибетские легенды говорят о Сынах Богов, построивших этот загадочный город, которые могли использовать «энергию Духа». Подобные свойства вогнутых зеркал не могли не привлечь к себе внимания ученых [14].
Н. А. Козырев обнаружил, что покрытия из алюминия особых сортов могут, подобно зеркалу и вогнутой линзе, концентрировать, фокусировать и отражать не только свет, но и энергию, «стекающую» со звезды, растения, человека и любого другого объекта. Он был уверен, что существует биологическая связь через время, и считал возможным осуществить эту связь с помощью камер со специальным алюминиевым покрытием.
– В чем суть зеркал Козырева? Почему в зеркале Козырева человек приобретает уникальные особенности или излечивается от целого ряда болезней? В чем дело?
Аструс: В автономности режима. В зеркале Козырева космос воспроизводится в первозданности, без влияний.
– Интересно придумал Козырев. Молодец.
Аструс: Не придумал. Случайно попал в силу своих мозгов, в силу своей организации. Сначала не понял, а потом разобрался. Система построения и функционирования каждого вашего внутреннего пространства и всех в целом – это сферическая комбинаторика. Ваше первое внутреннее пространство базируется на сфере двух зеркал. В основе системы первого пространства лежат свойства зеркал. Основа зиждется на законах отражения и связана с зеркальным веществом. На основе отражений возникают взаимодействия и порождаются голографические функциональные свойства данного пространства.
– Значит, суть нашего первого внутреннего пространства в том, что между параллельно поставленными зеркалами возникает бесконечный процесс отражений?
Аструс: Ответ абсолютно верный. По такому принципу функционирует первое пространство.
– Как геометрически выглядит первое пространство?
Аструс: Вы только что его описали.
– Так это принцип работы, а…
Аструс: Вот все в принципе и есть, так оно и выглядит. Только как принцип.
– Значит, геометрически – только отражающие свет поверхности, установленные одна лицом к другой?
Аструс: Не обязательно свет – всю структуру. К зеркалам прикладывается витонная структура, она способна искажать принцип действия зеркал как угодно.
– А что представляют собой сами зеркала в нашем внутреннем пространстве?
Аструс: Атопические[30] поверхности. Деструктурные[31].
Предвидения ученого подтвердились, и сегодня так называемые «зеркала Козырева» успешно используются для оздоровительных целей, а также в экспериментах по телепатии, ясновидению и т. п. [2].
Уникальные исследования, связанные с интеллектом и психикой человека, были проверены под руководством академика РАМН и РАЕН В. П. Казначеева в Международном научно-исследовательском институте космической антропоэкологии (МИКА). В основу исследований легли эксперименты с «зеркалами Козырева».
Ученые МИКА соорудили для опытов с людьми высокие цилиндры из алюминиевого листа со щелью сбоку; в таком цилиндре человек оказывается в фокусе собственного поля. В таких отражателях, названных «зеркалами Козырева», «удается сфокусировать солитоно-голографические полевые процессы интеллектуальной деятельности человека и зарегистрировать их изменения на энцефалограммах, кардиограммах и Кирлиан-фотографиях» [15]. Что это значит?
Если внутри такого цилиндра встает человек, то «козыревские потоки», отражаясь от внутренней поверхности, концентрируются вдоль оси этого цилиндра. Осевое фокусное пространство ученые пронизывают лазерным лучом, который организует спинорно-торсионное поле. Академик Казначеев говорит: «Речь идет о вполне материальных первичных полевых космических потоках, несущих информацию, а не о вторичных электромагнитных и других полях. Мы подошли к пониманию спинорно-торсионных процессов».
Какой эффект дает пребывание человека в пространстве Козырева? «Перед человеком предстает его „субъективное время“. Оказывается возможным увидеть себя в детстве или испытать состояние, называемое в эзотерики реинкарнацией. Когда мы работаем с людьми, которые подвержены психосоматическим заболеваниям, то получаем необыкновенный клинический эффект. Вся накопленная человеком негативная информация, сконцентрированная вдоль оси цилиндра, выбрасывается пучком лазера» [16].
Гипотеза академика В. П. Казначеева
Проводя опыты в «зеркалах Козырева» с использованием «световодолазерных» установок, формируя лево– и правовращающиеся торсионные поля, новосибирские ученые создавали в этих зеркалах некое «пространство», которое весьма своеобразно влияло на интеллект (сознание) находящихся в нем операторов. Операторы приобретали уникальную способность телепатически получать и передавать информацию во все регионы мира и даже подключаться к информационному полю Вселенной.
Однако оказалось, что способность дистанционной передачи информации приобретают не только операторы, но и помещенные в «зеркала Козырева» любые биологические объекты: клетки, белковые структуры и даже гены. «Под воздействием совокупности „полей“, или особого состояния пространства, моделируемых с использованием лазерных световодов по способу, запатентованному в МНИИКА, возможна дистанционная межгеномная внутривидовая трансляция информации от конкретного гена. Традиционная генетика не допускает подобных результатов» [17].
Предполагая, что в «зеркалах Козырева» они моделируют космофизическое пространство, сибирские ученые выдвинули гипотезу о существовании двух параллельных пространств, одно из которых, пространство Эйнштейна – Минковского, нам достаточно хорошо известно. А второе, названное ими «пространством Козырева», или пространством «энергии-времени», не улавливается нашими органами чувств, сенсорами, многочисленными приборами, но оно пронизывает пространство Эйнштейна – Минковского и существует не где-то на расстоянии, а вокруг нас и в нас.
Академик Казначеев пишет: «В вибрационных весах и соответствующих других экспериментах Козырев увидел, что существует некий другой мир, который реально не соответствует тому, что мы чувствуем, видим, ощущаем, но он есть. И Козырев пришел к выводу, что четырехмерный мир Минковского – это не просто геометрическое выражение четырех векторов в объеме, а реально, физически наполненное пространство. Это наполненное пространство Козырев называет энергией-временем, указывая, что время имеет плотность, имеет свой вектор, давление, и, по-видимому, качественные потоки времени тоже неоднородны. Они могут различаться, могут быть даже диссимметричны» [18].
Как считают сибирские ученые, такая позиция Н. А. Козырева во многом подтверждена работами МНИИКА. Используя лево– и правовращающиеся спинорно-торсионные потоки за счет вращающихся световых течений в обмотках лазерной нити и в конусах, создавая встречные и смешанные потоки, они смоделировали в «зеркалах Козырева» пространство «энергии-времени», которое проникает в наш реальный мир Эйнштейна – Минковского. «Процессы в спинорно-торсионных потоках, которые относительно справедливы в свете работ Акимова и Шипова, могут трактоваться как следствие того, что на самом деле мы сталкиваемся с моделированием пространства энергии-времени Козырева» [18]. Сегодня делаются попытки определить, какая часть реальности Козырева проникает в наш мир, мир Эйнштейна – Минковского. Правда, для пространства Козырева нет пока мерительной шкалы, и ученые еще не знают, что в нем происходит и как его можно измерять.
«Сущность такого пространства, энергии-времени Козырева, вписанная в пространство Эйнштейна – Минковского, сама по себе представляется нам очень сложной» [18].
Из классических представлений следует, что пространство Эйнштейна – Минковского это чисто геометрический четырехмерный мир, и в геометрию этого пространства как бы искусственно вписаны физические процессы, которые улавливаются нашими органами чувств или приборами.
Это пространство мы представляем в виде определенного объема, большого гигантского куба или шара или какой-то другой геометрической фигуры, которую чем-то надо наполнить. Вот мы и наполняем ее тем, что можем измерить, математически рассчитать, зарегистрировать сенсорными приборами или воспринять органами чувств. И поскольку в пространстве есть протяженность, то в ней наша логика невольно требует наличия времени. Пространство времени и протяженности – это пространство Эйнштейна – Минковского [19].
А физической компонентой, которая наполняет пространство Эйнштейна – Минковского, по гипотезе сибирских ученых, является энергия-время (то есть пространство Козырева). Все живое вещество и планета, согласно этой гипотезе, находятся одновременно в двух параллельных мирах. «И в древности и сейчас в нашем интеллектуальном пространстве мы присутствуем в параллельных мирах: в пространстве Эйнштейна – Минковского, где в нашем интеллекте преобладает физиколизм, и в пространстве Козырева, где тенденция гуманизма особенно обостряется» [18]. (В этой цитате академика Казначеева понятия пространств равноценны понятиям миров, хотя эзотерика, например, утверждает, что это не одно и то же, и в одном пространстве находятся одновременно множество миров: физический, тонкий, сверхтонкий и т. д.).
В пространстве Эйнштейна – Минковского постоянство скорости света определяет все законы ощущаемого нами мира. В пространстве Козырева скорость передачи сигнала бесконечна, в этом пространстве синхронно существуют прошлое, настоящее и будущее. Это парадоксальное пространство, в котором нет протяженности.
«Пространство энергии-времени Козырева протяженности не имеет. Однако, если мы „входим“ в него в представлении Эйнштейна – Минковского и невольно простираем туда наше видение геометрии Минковского, то это пространство одномоментно, мгновенно приобретает дление и протяженность. Если эту геометрию убрать и остановиться только на представлениях пространства энергии-времени Козырева, то там нет ни дления, ни скорости. Знак мгновенности и бесконечности – это одно и то же, и понятие бесконечности в пространстве Козырева, по-видимому, является фундаментальным и не предполагает начала, конца дления, протяженности, а существует иной мир» [18].
Если живое вещество присутствует в пространстве Козырева, то свойства этого пространства по непонятным нам причинам могут вдруг появляться и проявляться в пространстве Эйнштейна – Минковского, то есть в той реальности, которую мы считаем нашей жизненной основой.
Например, американские ученые установили, что Аризонские и большие каньоны возникли в последние 10 тысяч лет. Однако в этих каньонах, в их каменноугольных слоях выявлены четкие следы динозавров, а динозавры, по всем данным, жили 60–80 миллионов лет назад. Так что же, динозавры жили совсем недавно?
Гипотеза сибирских ученых позволяет ответить на этот вопрос приблизительно так. Если в пространстве Эйнштейна – Минковского возраст каньонов определяется в 10 тысяч лет и при этом утверждается наличие динозавров, то, вполне возможно, этот феномен является остаточным свойством (явлением) пространства Козырева, где будущее, настоящее и прошлое существуют одновременно.
На рисунке 1 схематично представлена идея сибирских ученых: левый круг условно обозначает пространство Эйнштейна – Минковского, а правый – пространство Козырева.
Рис. 1. Пространство энергии-времени Н. А. Козырева
На схеме видна «линза», где перекрывается существование двух пространств. Именно там, в этом сложном мире находится фигура человека. Человек, являясь разумным, переходит грань из пространства Эйнштейна – Минковского в пространство Козырева. Развивая свой интеллект, люди все больше и больше движутся в пространство Козырева. «В этом направлении сегодня мучительно движутся Россия, российское естествознание, культура и целеполагание – это великое движение великой державы. Выжить сейчас для будущего!» [20].
Более того, академик Казначеев предполагает, что, возможно, мы сами с нашим интеллектом являемся тем взаимодействием пространства Эйнштейна – Минковского с пространством Козырева, куда мы и стремимся.
«Наш интеллект, наша жизнь, которая (в значительной мере) относится к пространству Козырева, взаимодействует в своих же элементах с пространством Эйнштейна – Минковского. В объединенном пространстве формируется симбиоз нового типа – космический симбиоз, то есть наш интеллект как новая форма живого вещества» [18].
На вопрос: является ли природное явление – интеллект – космопланетарным или это частный случай, ограниченный в мировом пространстве, сибирские ученые отвечают так: «Мы полагаем, что интеллект нужно рассматривать как особый естественно-природный геокосмический феномен… Мы утверждаем, что мышление есть часть интеллекта, так же как и память, а сам интеллект есть функция космического пространства, космического живого вещества… Если эфирное пространство взаимодействует с частицами и полями, существующими на планете Земля и в Космосе, то, возможно, именно этот процесс космопланетарного взаимодействия неравномерных потоков эфира и атомно-молекулярных частиц и есть интеллект Вселенной» [17].
Вопрос о Космопланетарном Интеллекте, или, в нашей терминологии, о Сознании Вселенной, чрезвычайно сложен. Если учесть, что для нашего восприятия доступно всего лишь 5 % вселенского окружения, а 95 % лежит за пределами нашего реального осмысления, то можно предположить, что и интеллект мы воспринимаем в тех же масштабах (5 %), и, следовательно, 95 % вселенского интеллекта лежит за пределами нашего восприятия.
Академик Казначеев, пытаясь объяснить уникальные экспериментальные результаты, выдвинул рассмотренную выше гипотезу и приглашает ученых к обсуждению полученных им и его научной школой феноменальных результатов теоретического и экспериментального исследования.
Глава 4
Живая система
Живая система «организм человека»
…Жизнь, заведомо укладывающаяся в рамки естественного порядка, предстает перед нами как высшее проявление происходящих в природе процессов самоорганизации.
И. Р. Пригожин
Познакомимся с тем, что представляет собой организм человека (живая система) и насколько он соответствует признакам самоорганизующейся системы.
1. Живой организм обменивается с окружающей средой веществом, энергией и информацией. Более того, он способен ассимилировать полученные извне вещества и перестраивать их в ткани своего тела. Обмен веществ – главный признак живого; он включает в себя питание, дыхание, транспорт веществ, их преобразование и создание из них веществ и структур собственного организма, освобождение энергии в одних процессах и использование в других, выделение конечных продуктов жизнедеятельности. Это все обмен веществ!
В клетках непрерывно идут процессы биологического синтеза, или биосинтеза. С помощью катализаторов[32] химических реакций – ферментов – из простых низкомолекулярных веществ образуются сложные высокомолекулярные соединения. Например, из аминокислот синтезируются белки, из моносахаридов – сложные углеводы, из азотистых оснований – нуклеиновые кислоты. Разнообразные жиры и масла возникают путем химических превращений сравнительно простых веществ, источником которых служит остаток уксусной кислоты – ацетат.
Синтезированные вещества используются в процессе роста для построения клеток и их органоидов и для замены израсходованных или разрушенных молекул. Все реакции биосинтеза идут с поглощением энергии.
2. Живой организм – чрезвычайно сложная система по сравнению с любым неживым объектом. Ему свойственен более высокий уровень асимметрии, высокая степень упорядоченности в пространстве и времени.
3. Живое способно реагировать на внешние раздражители. Ему свойственны активность и движение во взаимодействии с окружающей средой.
4. Живые организмы способны создавать порядок из хаоса уже на молекулярном уровне и тем самым противодействовать росту энтропии. Они извлекают структурированную, полезную для организма отрицательную энтропию (негэнтропию) из окружающей среды, обеспечивая термодинамическую неравновесность своих систем. При этом избыток положительной, неструктурированной энтропии «сбрасывается» обратно в окружающую среду. Живому свойственна энергетическая экономичность и высокая эффективность использования энергии.
5. Живому присуща самоорганизация, постоянное развитие, изменение и усложнение. Система самосовершенствуется и усложняется.
Живая клетка – это способная к самосборке, самореализации и самовоспроизводству изотермическая система органических молекул, извлекающая свободную энергию и сырьевые ресурсы из окружающей среды. В клетке осуществляется множество последовательно протекающих органических реакций, ускоряемых органическими катализаторами (ферментами), которые производит сама клетка. Клетка сама себя поддерживает в динамическом стационарном состоянии, далеком от равновесия с окружающей средой. Она функционирует по принципу максимальной экономии компонентов и процессов.
Если в самоорганизации неживых структур молекулы просты, а механизм реакций сложен, то в живых системах, наоборот, молекулы очень сложны, а механизмы просты.
6. Живые организмы способны размножаться, то есть воспроизводить самих себя. Это самовоспроизводство идет в избыточных количествах, что способствует естественному отбору.
Способность клетки к почти точному самовоспроизведению на протяжении многих поколений обеспечивается самовосстанавливающейся системой линейного кодирования.
7. Наследственность живого определяется генетическим аппаратом, а изменчивость – условиями окружающей среды и реакцией на них организмов. У живых организмов есть прошлое. Наследственная информация, заложенная в генах организма, необходима ему для существования, развития и размножения. Она передается по наследству его потомкам, определяя направление развития организма в окружающей среде. Организм гибко реагирует на изменяющуюся внешнюю среду, откликается новыми свойствами, которые, передаваясь потомкам, обеспечивают эволюцию их развития.
8. Высшим формам живой материи свойствен разум, это позволяет материи изучать, анализировать и познавать самоё себя.
Живое способно ассимилировать полученные извне вещества, то есть перестраивать их, уподобляя собственным материальным структурам, и за счет этого многократно воспроизводить их [1].
Словом, человеческий организм – совершенное творение природы. Это единая, сложная, автоколебательная[33], саморегулирующаяся, самонастраивающаяся биосистема, состоящая во взаимодействии с окружающей средой.
Жизнь протекает в режиме автоколебаний, которые являются ее свойством, проявляющимся на всех уровнях организации (клеточном, органном и организменном). Выживание обеспечивается взаимодействием организма и среды.
Сложный организм существует и выживает в режиме непрерывной автоматической перестройки множества процессов, перестраивая и регулируя их так, чтобы они обеспечивали эффективное выживание, оптимально соответствовали внутренним и внешним условиям [2].
В чудо-организме заложены программы жизнедеятельности, систем управления (генетическая, нервная, эндокринная) и связь с окружающей средой.
Главной системой, управляющей организмом с помощью электрических сигналов (нервных импульсов), является нервная система, главным центром, регулирующим все процессы – головной и спинной мозг, внешними регуляторами внутренних процессов – условия окружающей среды.
Центральная нервная система управляет всеми процессами. В головном и спинном мозге имеются программы управления функциями, центры синтеза и анализа информации, поступающей по нервным путям от всех внутренних органов и из внешней среды.
Изменение состояния внешней среды воспринимается нервной системой (колебания магнитного поля), жидкими средами организма (колебания гравитации), рецепторами кожи и сетчатки глаз (тепло, холод, свет), преобразующими внешние раздражения в нервные импульсы.
Головной и спинной мозг функционирует в режиме непрерывной автоматической перестройки. Мозг постоянно получает информацию об изменении внутренних и внешних условий, анализирует силу и характер раздражений, осуществляет синтез всех сигналов, формирует ответные реакции и обеспечивает оперативное изменение деятельности различных органов и систем (эндокринной, сердечно-сосудистой, дыхательной, мышечной и др.) и всего организма в целом.
Все процессы имеют ритмическую организацию. Они протекают в режиме автоколебаний, обеспечивающих согласование процессов между собой и с условиями существования. Целостный организм представляет собой единую автоколебательную систему, в которой все процессы закономерно изменяются во времени.
Согласованность колебательных процессов на клеточном, органном и системном (нервная, эндокринная, сердечно-сосудистая, пищеварительная и другие системы) уровнях обеспечивает нормальную работу организма как целого.
И при этом человек – часть общей картины Солнечной системы и подчиняется всем ее законам. И в первую очередь, закону смены дня и ночи и закону смены сезонов, которые напрямую связаны с вращением Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца.
Живой мир и ритмы
Эта зависимость хорошо прослеживается на примере растений и животного мира, которые учитывают суточное и сезонное вращение Земли.
Еще в начале XVIII века французский ботаник Анри Луи Дюамель дю Монсо, проводя опыты с гелиотропом, обнаружил удивительную особенность: листья растения к восходу Солнцу поднимались вверх, а к закату опускались. Он установил растение в темной комнате, куда не пробивался солнечный свет, где постоянно были сумерки. И что же? Растение четко выполняло заложенную в нем программу. Как по часам листья вовремя поднимались и вовремя опускались вниз. Подобное явление Дюамель наблюдал и с фасолью. Вывод, который был сделан, таков: растения фиксируют суточное изменение.
Оставалось непонятным, каким образом растения определяли продолжительность светового дня, если смены дня и ночи в темной комнате для них не было.
Это же касается и сезонных изменений, ибо все мы знаем, как вовремя деревья сбрасывают свою листву с наступлением осени.
Хорошим примером учета сезонных изменений являются птицы. Например, зяблик (в переводе это слово означает «холостяк») прилетает к нам ранней весной, когда еще лежит снег. Прилетают только самцы, ибо самкам пока еще нечего делать, да и нечего есть. И этот маленький комочек никогда не ошибется и не прилетит осенью, ибо он «знает», когда весна обязательно придет.
Кстати, по птицам и растениям можно определять и время, правда, с некоторой неточностью. Знакомый нам зяблик начинает свою первую песню с 2-х часов ночи до 2 часов 30 минут, а малиновка – с 3 до 4 часов утра. Шиповник, например, раскрывает свои бутоны с 5 до 6 часов утра, а «укладывается спать» с 20 до 21 часа.
Наблюдение за миром растений и животных позволило сделать принципиально важный вывод: процессы, происходящие в мире растений и животных, – это периодические процессы. Следовательно, есть некие биологические часы, которые регулируются светом и практически не зависят от температуры. Именно по ним мир растений и животных регулирует свою жизнь. Но что они собой представляют и где находятся, оставалось неизвестным. Надо было найти «маятник» в биологических процессах (маятник олицетворяет ход времени в часах), который должен был быть высокочастотным. То есть надо было найти высокочастотный биохимический процесс, реагирующий на свет и не зависящий от температуры.
В XX веке начался интенсивный поиск часового механизма в человеке. И начался он с изучения колебательных химических процессов.
Химические колебания
Скорее всего, первые открытия химических колебаний носили случайный характер в работах ученых Древней Греции и Китая, а также алхимиков средневековой Европы.
Одна из первых публикаций по химическим колебаниям относится к 1828 году. В ней Т. Фехнер изложил результаты исследования колебаний электрохимической реакции. В 1833 году В. Гершель опубликовал подобное исследование колебаний каталитической гетерогенной реакции. Наиболее интересна публикация М. Розеншельда в 1834 году.
Ее автор совершенно случайно заметил, что небольшая колба, содержащая немного фосфора, в темноте испускает довольно интенсивный свет. В самом факте свечения фосфора не было ничего удивительного, но то, что это свечение регулярно повторялось каждую седьмую секунду, было интересно. В публикации Розеншельда приводилось детальное исследование мерцаний колбы.
Сорок лет спустя эти эксперименты с «мерцающей колбой» продолжил француз М. Жубер (1874 год). Ему удалось наблюдать в пробирке периодическое образование «светящихся облаков». Еще через 20 лет, и снова в Германии, А. Центнершвер исследовал влияние давления воздуха на периодические вспышки фосфора. В его экспериментах период вспышек начинался с 20 секунд и уменьшался с понижением давления. В то же время в Англии Т. Торп и А. Таттон наблюдали в запаянном стеклянном сосуде периодические вспышки реакции окисления триокиси фосфора.
Из теории колебаний известно, что для возникновения незатухающих колебаний, то есть автоколебаний, необходимы три условия: приток энергии или вещества, нелинейность протекающих в системе процессов и существование в ней обратных связей.
Всем этим условиям удовлетворяют химические открытые системы, которые обмениваются с окружающей средой энергией и материей, имеют обратные связи и нелинейности, хотя и скрытые на первый взгляд.
В 1928 году на Съезде русских физиков выступил с докладом молодой ученый, аспирант Московского университета А. А. Андронов. Доклад назывался «Предельные циклы Пуанкаре и теория колебаний».
А. А. Андронов предложил для исследования колебаний использовать математический аппарат теории дифференциальных уравнений, основы которой в конце XIX века разработал выдающийся французский физик и математик Анри Пуанкаре. Заслуга А. А. Андронова состояла в том, что он привлек этот новый для того времени математический подход для изучения физических периодических колебаний. Его интересовали нелинейные колебания, способные сохранять свою самостоятельность или независимость от внешней среды. Такие колебания, названные А. А. Андроновым «автоколебаниями», стали предметом многочисленных исследований, завершившихся созданием теории нелинейных колебаний.
В 1929 году Андронов опубликовал в Париже небольшую статью, в которой в качестве примеров автоколебаний среди прочих приводятся и периодические реакции в химии.
В 1938 году вышла в свет замечательная книга Ф. М. Шемякина и П. Ф. Михалева «Физико-химические периодические процессы», в которой главное внимание, как отмечали сами авторы, уделялось химическим периодическим процессам.
Словом, к концу 30-х годов прошлого столетия был накоплен большой теоретический материал по периодическим физико-химическим процессам. Существовало сотрудничество физиков с химиками по вопросам химических колебаний, физики были не только осведомлены о химических колебаниях, но даже имели к ним вполне серьезное отношение.
В 1947 году в Институте химической физики И. Е. Сальниковым была представлена к защите диссертация на тему «К теории периодического протекания гомогенных химических реакций», которая с громким треском провалилась. И провалилась на том основании, что она «преждевременна». Обсуждение прошло настолько бурно, что не оставалось никаких шансов на успешную защиту в этом институте.
Год спустя Сальников успешно защитил отвергнутую столичными химиками диссертацию в Горьковском университете [3].
Словом, к середине прошлого столетия колебательные химические процессы были хорошо исследованы теоретически! Научный мир жаждал экспериментальных результатов.
Реакция Белоусова – Жаботинского
В 1951 году появились экспериментальные результаты. Советский химик Борис Павлович Белоусов сумел организовать колебательную реакцию, протекающую с неорганическими веществами, которую просто было осуществить и просто изучить.
Белоусов использовал лимонную кислоту, а в качестве пары окислитель-восстановитель – производные церия. Ученик и сотрудник Белоусова А. П. Сафронов посоветовал добавить в раствор комплекс железа с фенантронилом! И что же получилось?
Вот как описывает гомогенную колебательную химическую реакцию профессор С. Э. Шноль. «Вы смотрите на стакан с красно-лиловой жидкостью, а он вдруг становится ярко-синим. А потом снова красно-лиловым. И снова синим. И вы невольно начинаете дышать в такт колебаниям. А когда жидкость налита тонким слоем, в ней распространяются волны изменения окраски. Образуются сложные узоры, круги, спирали, вихри, или все приобретает совершенно хаотический вид».
Словом, результат выглядел просто волшебно, особенно если проводить реакцию в тонком слое жидкости, например в чашке Петри. По поверхности при этом бегут волны изменения концентрации, образуя причудливые, все время изменяющиеся узоры. Завораживающе красивое зрелище! [4].
Это замечательный пример самоорганизации, которая возникает в химических реакциях. Внешне самоорганизация проявляется в периодическом изменении цвета раствора, например, с синего на красный и обратно («химические часы»), или в появлении в жидкой среде концентрических волн.
Однако на статьи, которые в 1951, а позднее в 1955 году Белоусов отправил в солидные химические журналы, рецензенты дали одинаковый ответ: «Этого не может быть, потому что этого не может быть никогда!».
А все дело в том, что в то время периодические изменения концентрации реагентов казались нарушением законов термодинамики. В самом деле, как может реакция идти то в прямом, то в противоположном направлениях? Невозможно представить себе, чтобы все огромное число молекул в сосуде было то в одном, то в другом состоянии (то все «синие», то все «красные»).
Направление реакции определяется химическим потенциалом, и реакции осуществляются в направлении более вероятных состояний или в направлении уменьшения свободной энергии системы. Когда реакция в данном направлении завершается, это значит, что ее потенциал исчерпан, достигается термодинамическое равновесие, и без затраты энергии, самопроизвольно, процесс в обратную сторону пойти не может. А тут… реакция идет то в одном, то в другом направлении. Почему?
Суть такой реакции в следующем. В одном сосуде одновременно происходят как минимум две реакции. Причем продукты первой реакции являются исходными реагентами для второй. В свою очередь, продукты второй реакции являются исходными реагентами для первой. Что при этом должно происходить?
В начале скорость первой реакции будет велика, но с течением времени ее ход замедлится, поскольку уменьшится концентрация исходных реагентов. В то же время начнет возрастать скорость второй реакции – ведь количество ее исходных реагентов, продуктов первой реакции, возросло. По мере хода второй реакции ее исходные реагенты исчерпаются, реакция замедлится, зато теперь снова ускорится первая реакция – ведь у нее снова появились исходные реагенты. И так далее.
Концентрация реагентов все время будет колебаться – то возрастать, то убывать. Потому реакция является колебательной.
Но это открытие осталось бы в забвении, если бы не доктор биологических наук, профессор Симон Эльевич Шноль, который занимался в то время «биологическими часами». Выдвинув гипотезу о том, что «биологические часы» управляются химическими реакциями, он, заинтересовавшись необычной реакцией, полученной Белоусовым, предложил ему сотрудничество. Однако последний отказался, но передал профессору Шнолю листок бумаги с рецептом, как осуществить реакцию.
С. Э. Шноль предложил аспиранту Анатолию Марковичу Жаботинскому, будущему прекрасному физику и математику, заняться проблемой колебательных реакций. Жаботинский разработал математическую модель химических процессов, происходящих в ходе реакции Б. П. Белоусова, создал физические приборы для регистрации этих процессов и применил компьютеры для обработки результатов и вычисления кинетических коэффициентов реакции.
Жаботинский заменил лимонную кислоту на малоновую, а ионы церия – на ионы железа, и так же получил автоколебательную реакцию. Раствор в колбе часами со строгой периодичностью изменял цвет во всем видимом диапазоне от рубиново-красного до небесно-голубого.
Жаботинский заметил еще одно замечательное свойство своей реакции: при прекращении перемешивания изменение окраски в растворе распространяется волнами. Это распространение химических колебаний в пространстве стало особенно наглядным, когда в 1970 году А. М. Жаботинский и А. Н. Заикин налили реакционную смесь тонким слоем в чашку Петри. В чашке образовались причудливые фигуры – концентрические окружности, спирали, вихри, распространяющиеся со скоростью около 1 мм/мин. Оказалось, химические волны имеют ряд необычных свойств. Например, при столкновении они гасятся и не могут проходить сквозь друг друга.
Позднее выяснилось, что сложная пространственно-временная организация, которая проявляется системой Белоусова – Жаботинского, имеет аналогии в природе и в биологических системах. Это, например, периодические процессы клеточного метаболизма, волны активности в сердечной ткани и в тканях головного мозга, процессы, происходящие на уровне экологических систем.
В 1964 году вышла статья А. М. Жаботинского, в которой подводились итоги выполненных исследований. Важность этой статьи была еще в том, что она закрепляла приоритет советской науки в области колебательных химических реакций. Буквально через год эта тема стала очень модной и число статей на эту тему начало исчисляться сотнями. Реакция Белоусова – Жаботинского (БЖР) стала всемирно известной.
В настоящее время под этим названием объединяется целый класс родственных химических систем, близких по механизму, но различающихся используемыми катализаторами (церий Ce3+, марганец Mn2+ и комплексы железо Fe2+, рутений Ru2+), органическими восстановителями (малоновая кислота, броммалоновая кислота, лимонная кислота, яблочная кислота и др.) и окислителями (броматы, иодаты и др.). При определенных условиях эти системы могут демонстрировать очень сложные формы поведения – от регулярных периодических до хаотических колебаний. Они являются важным объектом исследования универсальных закономерностей нелинейных систем.
Математическое описание этих процессов оказалось достаточно сложным. Оно привело к неожиданным результатам, а именно, позволило рассмотреть колебательную реакцию как взаимодействие двух систем, одна из которых черпает необходимую ей для развития энергию, вещество или другие компоненты из другой. Такая задача называется задачей «о хищниках и жертвах».
Для примера в качестве «хищников» можно принять лягушек, а в качестве «жертвы» – насекомых. Популяция насекомых влияет на популяцию лягушек. Присутствие большого числа насекомых приводит к увеличению числа лягушек, а большое число лягушек будет поедать больше насекомых, что сократит популяцию насекомых. Из-за снижения количества пищи популяция лягушек начнет уменьшаться, а популяция насекомых начнет расти, и т. д.
Какие же выводы можно сделать из сопоставления этого примера и колебательной реакции?
Во-первых, кооперативное поведение молекул в растворе невозможно без обратной связи. Смысл обратной связи можно понять на примере взаимодействия насекомых и лягушек: увеличение числа особей «хищника» ведет к уменьшению популяции «жертв», и наоборот. Наличие такой обратной связи обеспечивает устойчивое существование экосистемы.
Если описывать колебательные химические реакции в организме человека в терминах «хищник – жертва», то роль «хищников» выполняют промежуточные продукты, которые замедляют или совсем блокируют отдельные стадии процесса, – ингибиторы[34]. Роль «жертв» выполняют катализаторы, которые ускоряют ход реакции [5].
Во-вторых, колебательный процесс невозможен без источника энергии, роль которого в рассмотренной модели «хищник – жертва» играет все то, чем питаются насекомые[35]. Если их лишить пищи, то они вымрут, а следовательно, и у лягушек не станет пищи.
В реакции Белоусова – Жаботинского источником энергии служит органическая малоновая (лимонная) кислота. При ее полном окислении колебания в реакции затухают, а затем и сама реакция прекращается.
И что интересно, колебательные процессы в биологии, как то: процессы типа сердечной деятельности, перистальтики кишечника, биологические часы и даже численность популяций – все они описываются одними и теми же дифференциальными уравнениями.
Закон устойчивого неравновесия
Первой работой в области неравновесной термодинамики в биологии является опубликованная в 1935 году книга венгерско-советского биолога-теоретика Э. Бауэра «Теоретическая биология», в которой был сформулирован «Всеобщий закон биологии»: Все и только живые системы никогда не бывают в равновесии и постоянно исполняют за счет своей свободной энергии работу против равновесия, требуемого законами физики и химии при существующих внешних условиях».
В своей главной книге Бауэр теоретически предположил наличие структур, обеспечивающих термодинамическое неравновесие, и сформулировал принцип устойчивого неравновесия живых систем: «Для живых систем характерно именно то, что они за счет своей свободной энергии производят работу против ожидаемого равновесия» [6].
Смысл принципа устойчивого неравновесия заключается в биофизических аспектах направления движения энергии в живых системах. Этот принцип Бауэра кардинально различает работающую живую систему и работающую механическую систему, или машину.
Бауэр утверждал, что работа, производимая структурой живой клетки, выполняется только за счет неравновесия, а не за счет поступающей извне энергии, тогда как в машине работа выполняется напрямую от внешнего источника энергии. Организм употребляет поступающую извне энергию не на работу, а только на поддержание данных неравновесных структур.
Правда, Бауэр не установил, каким образом живые организмы постоянно поддерживают неравновесное термодинамическое состояние.
Ответ на этот вопрос дает закон устойчивости неравновесного термодинамического состояния, сформулированный Б. С. Доброборским: «Устойчивость неравновесного термодинамического состояния биологических систем обеспечивается непрерывным чередованием фаз потребления и выделения энергии посредством управляемых реакций синтеза и расщепления АТФ[36]» [7].
При минимальном значении неравновесного термодинамического состояния клетки датчики включают режим расщепления АТФ, в результате чего энергетика организма начинает возрастать, достигая некоторого максимального значения.
При максимальном значении неравновесного термодинамического состояния клетки датчики включают режим синтеза АТФ, при котором энергетика организма начинает уменьшаться.
Наглядным примером здесь может служить последовательность сокращений и расслаблений сердечной мышцы: при сокращении сердечной мышцы у входящих в нее клеток происходят синхронные процессы расщепления АТФ, а при расслаблении – процессы синтеза АТФ. При последовательных циклах сокращения и расслабления сердечной мышцы в этих процессах одновременно и синхронно соответствующие биохимические реакции производят огромное количество клеток, каждая из которых в составе сердечной мышцы выполняет свою роль [8].
При этом частота сердечных сокращений определяется термодинамическим состоянием всего организма и может колебаться в зависимости от испытываемой организмом нагрузки в достаточно больших пределах.
Аналогично происходят соответствующие колебательные процессы в системе дыхания, в центральной нервной системе и в других системах.
Стоит отметить, что не все клетки, вовлеченные в тот или иной процесс, ведут себя как солдатики, четко выполняющие команду. Поскольку живые организмы являются открытыми термодинамическими системами, в которых непрерывно происходят разнообразные необратимые процессы, условия существования и жизнедеятельности каждой клетки непрерывно меняются. А соответственно меняются (перераспределяются) их роли в интегральных процессах, происходящих в органах и системах.
Однако в результате действия огромного количества клеток, они, в конечном итоге, производят те действия, для которых предназначены, в данном случае это последовательные сокращения и расслабления сердечной мышцы в необходимом ритме. В организме человека на воздействие нагрузок реагируют все органы и системы. Из них наиболее четко и оперативно реагирует сердечно-сосудистая система, так как остановка ее работы даже на несколько минут может привести к гибели организма.
Несколько свободнее, но в достаточно жестких пределах работает система органов дыхания, периодические процессы которой человек может в незначительной степени сознательно регулировать. В еще более свободном режиме колебаний работают некоторые центры головного мозга, система пищеварения и другие. Человек может позволить себе в определенных пределах нарушать ритм сна и бодрствования, ритмы потребления пищи и др. Однако величина всех этих параметров в значительной степени зависит от общего состояния организма и от условий окружающей среды.
Из закона устойчивого неравновесия вытекают следующие следствия.
1. В живых организмах ни один процесс не может происходить непрерывно, он должен чередоваться с противоположно направленным: вдох с выдохом, работа с отдыхом, бодрствование со сном, синтез веществ с расщеплением, и т. д.
2. Состояние живого организма никогда не бывает статическим, а все его физиологические и энергетические параметры всегда находятся в состоянии непрерывных колебаний относительно средних значений, как по частоте, так и по амплитуде.
Словом, колебательные биохимические процессы, которые происходят внутри клетки, устойчиво неравновесные.
Энергообмен в клетке
В живом организме постоянно расходуется энергия, причем не только во время физической и умственной работы, а даже при полном покое (сне). Процессы роста и поддержания жизни постоянно требуют затрат энергии, которые должны быть как-то возмещены.
Живые организмы поглощают из окружающей среды энергию в такой форме, чтобы ее можно было использовать в конкретных условиях их существования при данных значениях температуры и давления. Процессы превращения веществ, образование новых клеток и систем идут в клетках постоянно [9].
Стоит отметить, что системы преобразования энергии в живых клетках целиком построены из сравнительно хрупких и неустойчивых органических молекул, не способных выдерживать высокие температуры, сильный электрический ток, действие сильных кислот и оснований. Все части живой клетки имеют примерно одну и ту же температуру, в клетках нет сколько-нибудь значительных перепадов давления. Отсюда можно сделать вывод, что клетки не могут использовать тепло как источник энергии, поскольку тепло может совершать работу лишь тогда, когда оно переходит от более нагретого тела к более холодному. Клетки совсем не похожи на тепловые и электрические двигатели – наиболее знакомые нам типы двигателей. Живые клетки представляют собой химические машины, работающие при постоянной температуре.
Постоянная и неразрывная связь живого организма с окружающей средой осуществляется в виде процесса обмена веществ. Обмен веществ включает три этапа: поступление веществ в организм, метаболизм и выделение конечных продуктов из организма.
Метаболизм (от греч. превращение, изменение), собственно сам обмен веществ, – есть совокупность химических реакций, протекающих в организме, обеспечивающих его рост, развитие и процессы жизнедеятельности, взаимодействие с окружающей средой и т. д. Метаболиты – промежуточные продукты обмена веществ в живых клетках. Многие из них оказывают регулирующее влияние на биохимические и физиологические процессы в организме.
Поступление веществ в организм происходит в результате дыхания (кислород) и питания. В ЖКТ продукты питания перевариваются, то есть расщепляются до простых веществ, т. к. организму необходимо использовать во всех процессах свои, присущие только ему жиры, белки и углеводы.
Белки расщепляются ферментами до аминокислот. В клетках из них строятся белки тела. Белки входят в состав клеток, участвуют в процессах свертываемости крови, транспортировке газов, входят в состав костей. Они способны к окислению с выделением энергии, которая в дальнейшем будет использоваться организмом.
Жиры распадаются в организме на глицерин и жирные кислоты. Образуется жир, характерный для организма. Далее он отправляется в депо клетки, там он используется как запасное вещество и строительный материал. Жиры входят в состав мембран клеток, выполняют защитную функцию, сохраняют тепло. Более того, жиры – источник энергии, они способны выделять при окислении больше энергии, чем белки и углеводы.
Углеводы расщепляются в организме до глюкозы и других простых углеводов. Глюкоза – отличный источник энергии [10].
Обмен веществ состоит из двух противоположных, одновременно протекающих процессов: анаболизм и катаболизм. На рисунке 2 представлена общая схема обмена веществ и энергии [11].
Рис. 2. Общая схема обмена веществ и энергии: 1 – пищеварение; 2 – катаболизм; 3 – анаболизм; 4 – распад структурно-функциональных компонентов клеток; 5 – экзергонические реакции; 6, 7 – эндергонические реакции; 8 – выведение из организма
Катаболизм включает реакции, связанные с распадом сложных веществ до более простых, их окислением и выведением из организма продуктов распада. Конечные продукты превращений органических веществ у животных и человека – СО2, Н2О и мочевина.
Процессы катаболизма в клетках сопровождаются потреблением кислорода, который необходим для реакций окисления. В результате этих реакций происходит освобождение энергии, которая необходима организму в процессах жизнедеятельности для осуществления различных видов работы. Реакции катаболизма, сопровождающиеся выделением энергии, называются экзергоническими реакциями.
Интенсивность катаболических процессов и преобладание тех или иных из них в качестве источников энергии в клетках регулируется гормонами.
Анаболизм объединяет все реакции, связанные с синтезом необходимых веществ, их усвоением и использованием для роста, развития и жизнедеятельности организма. То есть объединяет биосинтетические процессы, в которых простые строительные блоки соединяются в сложные макромолекулы, необходимые для организма. В анаболических реакциях используется энергия, освобождающаяся при катаболизме. Такие реакции называются эндергоническими.
В результате образуется новый материал для построения клеток и их роста, а также запасается энергия. Примерами анаболизма могут служить следующие процессы: биосинтез белка, сокращение мышц, активный транспорт, продукция тепла. Проще говоря, анаболизм – это создание новых веществ или тканей в организме.
Через реакции анаболизма протекает процесс усвоения питательных веществ, а благодаря реакции катаболизма происходит освобождение организма от веществ, его составляющих. Соотношение катаболических и анаболических процессов в клетке так же регулируется гормонами. Например, адреналин или глюкокортикоиды сдвигают баланс обмена веществ в клетке в сторону преобладания катаболизма, а инсулин, соматотропин, тестостерон – в сторону преобладания анаболизма.
Обратные связи
В метаболических функциях важную роль играет обратная связь (петли обратной связи), образующаяся при автокаталитических реакциях. Само название говорит о том, что обратная связь – это обратное воздействие результатов процесса на его протекание или воздействие управляемого процесса на управляющий орган.
«В то время как в неорганическом мире обратная связь между „следствиями“, конечными продуктами нелинейных реакций, и породившими их „причинами“ встречается сравнительно редко, в живых системах обратная связь, как установлено молекулярной биологией, напротив, является скорее правилом, чем исключением» [12].
Обратная связь может быть положительной и отрицательной. Положительная и отрицательная обратные связи – это своего рода два рычага управления. Они регулируют биологические процессы, поддерживая их в пределах, обеспечивающих оптимальные условия жизнедеятельности организма. В отсутствие обратной связи деятельность становится неуправляемой, хаотичной, не сообразной ситуации и потребностям организма.
Роль положительных и отрицательных обратных связей различна. Отрицательная обратная связь – это такой тип обратной связи, при котором входной сигнал системы изменяется так, чтобы противодействовать изменению выходного сигнала. Отрицательная обратная связь стабилизирует систему.
Пример отрицательной обратной связи – терморегуляция. Когда температура тела повышается (или понижается), терморецепторы в коже и гипоталамусе регистрируют изменение, вызывая сигнал из мозга. Данный сигнал, в свою очередь, вызывает ответ – понижение температуры через потоотделение, разнообразные терморегулирующие реакции. Именно отрицательная обратная связь поддерживает температуру тела человека около 37 °C.
Вот другой пример отрицательной обратной связи. Когда концентрация углекислого газа в организме человека увеличивается, легким приходит сигнал к увеличению их активности и выдыханию большего количества углекислого газа.
Вообще, отрицательная обратная связь широко используется живыми системами разных уровней организации – от клетки до экосистем – для поддержания постоянства структурной организации, или гомеостаза (греч. gomos – равный, неизменный, stasis – состояние). Проще говоря, отрицательная обратная связь – это механизм поддержания саморегуляции.
Отрицательные обратные связи обеспечивают стабильность всех функций живых систем, их устойчивость к внешним воздействиям, делают систему более устойчивой к случайному изменению параметров. Они являются основным механизмом энергетического и метаболического баланса в живых системах. Человек и все живые существа живут, главным образом, благодаря отрицательной обратной связи.
Положительная обратная связь – это такой тип обратной связи, при котором изменение выходного сигнала системы в одну сторону приводит к изменению входного сигнала в ту же сторону, в результате чего выходной сигнал продолжает далее отклоняться от первоначального значения (система разгоняется).
Если отрицательные обратные связи способствуют восстановлению исходного состояния, то положительные – уводят организм все дальше от исходного состояния.
Но поскольку положительная обратная связь ускоряет реакцию системы на изменение входного сигнала, организм использует ее в определенных ситуациях, когда требуется быстрая реакция в ответ на изменение внешних параметров. Положительные обратные связи играют позитивную роль усилителей процессов жизнедеятельности. Особую роль они играют для роста и развития. В частности, положительная обратная связь преобладает в период эмбрионального развития, ибо такая связь необходима для создания и развития новых структур, новых органов.
Наличие обратных связей является важной стороной управления в живых системах. Принцип обратных связей является одним из основных принципов самоуправления, саморегуляции и самоорганизации. Без наличия обратных связей процесс самоуправления невозможен.
Об эволюционной химии
Концепция ведущей роли ферментов, биорегуляторов в процессе жизнедеятельности была предложена французским естествоиспытателем Луи Пастером в конце XIX века и остается основополагающей и сегодня. В связи с этим чрезвычайно важным оказалось исследование ферментов и раскрытие тонких механизмов их действия.
Ферменты – это белковые молекулы, синтезируемые живыми клетками. В каждой клетке имеются сотни различных ферментов. С их помощью осуществляются многочисленные химические реакции, которые благодаря каталитическому действию ферментов могут идти с большой скоростью при температурах, подходящих для данного организма, то есть в пределах примерно от 5 до 40 градусов. Можно сказать, что ферменты – это биологические катализаторы.
Основатель органической химии, шведский ученый Йенс Якоб Берцелиус был первым ученым, осознавшим исключительно высокую упорядоченность и эффективность химических процессов в живых организмах. Именно он впервые установил, что основой основ живого организма является катализ, а точнее биокатализ[37], то есть присутствие в химической реакции различных природных веществ (биокатализаторов), способных управлять ею, замедляя или ускоряя ее протекание. Эти биокатализаторы в живых системах определены самой природой. Возникновение и эволюция жизни на Земле была бы невозможны без существования ферментов, служащих, по сути дела, живыми катализаторами.
Встал вопрос о возникновении органической жизни, который является одним из самых интересных и сложных вопросов современного естествознания.
В отличие от биологов, которые вынуждены были использовать эволюционную теорию Дарвина для объяснения происхождения многочисленных видов растений и животных, химики не интересовались вопросом происхождения вещества, потому что получение любого нового химического соединения всегда было делом рук и разума человека.
Постепенное развитие науки XIX века привело к детальному познанию строения и состава клетки, открыло перед химиками и биологами практические возможности совместной работы над химическими проблемами учения о клетке. И в середине XX века появилась эволюционная химия как высший уровень развития химического знания, наука о самоорганизации химических систем. В ее основу заложен принцип использования таких условий, которые приводят к самосовершенствованию катализаторов химических реакций, то есть к самоорганизации[38] химических систем.
Под эволюционными проблемами понимаются проблемы самопроизвольного синтеза новых химических соединений (без участия человека). Эти соединения являются более сложными и более высокоорганизованными продуктами по сравнению с исходными веществами. Поэтому эволюционную химию заслуженно считают предбиологией, наукой о самоорганизации и саморазвитии химических систем.
Читать бесплатно другие книги:
