Морфогенез, модель молекулярного уровня.

В предыдущих уроках мы рассмотрели, как строятся белковые молекулы живых существ. Это, по сути, материал или элементы для постройки организма, как дерево, кирпич, гвозди и другое для постройки дома.

При строительстве дома мастер укажет, куда и как положить кирпичи, куда и как поставить и закрепить стропила и т.д. А кто или что в курином яйце укажет, где поместить белок мышцы, где поместить белок печени, кости, перьев и тому подобное?  В яйце всего одна оплодотворенная клетка и она должна указать, вот на таком-то расстоянии, и в таком-то направлении должно поместить молекулу актина, а в другой точке – молекулу эластина, а там – молекулу коллагена, и так по всему яйцу. Каков механизм этих указаний? К сожалению идей и гипотез по этому явлению очень и очень мало.

В 1952 году Тьюринг в работе “Химические основы морфогенеза” высказал предположение о наличии химических сигналов и физико-химических процессов, таких как диффузия, активация и деактивация, в процессе роста клеток и организмов.

В настоящее время молекулярная теория предлагает в основном две модели морфогенеза.

Одна предполагает, что морфогенез осуществляют вещества, называемые  морфогенами. В частности к этим веществам относятся факторы транскрипции. Как пишет Википедия:

“Факторы транскрипции катализируют транскрипцию определенных генов, участвующих в клеточной дифференцировке, а также генов других факторов транскрипции. Таким образом, происходит регуляция экспрессии генов по каскадному принципу”.

Факторы транскрипции это определенные белки, которые позволяют РНК-полимеразе приступить к работе с таким-то геном, и запрещает связываться с остальными генами. Таким образом, если фактор транскрипции знает, что именно в этом месте следует строить актин, то он его и строит. Если рядом надо строить коллаген, то этот белок (фактор транскрипции) строит другой белок (другой фактор транскрипции), который строит коллаген и третий фактор транскрипции и так далее по всему организму. Как белок узнал, что следует строить коллаген, а не альбумин? Или это предыдущий фактор транскрипции знал, что следует строить такой фактор транскрипции, который обязан строить коллаген? А что знает, какой белок будет строиться после коллагена? Если бог не играет в кости, то может он играет в шахматы?

Вторая модель предполагает наличие морфогенов, которые контролируют межклеточные контакты. Они собирают требуемые клетки в требуемую структуру и, если необходимо строить что-то дальше, они позволяют некоторым клеткам мигрировать в новое место, построить там требуемую структуру и наделить ее свойствами предыдущей структуры. Так будет построен весь организм.

Морфогенез пытаются объяснить и на клеточном уровне. Вот как это происходит:

“Морфогенез возникает из-за изменений в клеточной структуре или из-за взаимодействий клеток в тканях. По современным представлениям связующим звеном контроля и регуляции между клеткой и целостным организмом является ниша стволовой клетки. Клетки некоторых типов сортируются. Это означает, что клетки собираются в кластеры так, чтобы максимизировать контакт с клетками того же типа”.

Тут и вовсе ничего не понятно. Почему это клеткам вдруг захотелось максимизировать свои контакты? Они что? Слипаются своими липидными оболочками или как-то поляризуются и затем собираются в кластеры?

А еще больше удивляет образование “ниша стволовой клетки”:

“По современным представлениям ниша это связующее звено контроля и регуляции между клеткой и целостным организмом. Она:

• обеспечивает стволовую клетку факторами необходимыми для её жизнедеятельности;

• благодаря её анатомическим особенностям способствует взаимному контролю и обмену информацией между клетками, координирует их действия;

• обеспечивает координацию между различными популяциями клеток, регулируя их ориентацию и местоположение в тканевом компартменте, а следовательно регулирует морфогенез и функции тканей”.

Ниша это что? Место, где находится стволовая клетка или это нечто другое? Или если стволовая клетка находится не в нише, то ей не требуются факторы для ее жизнедеятельности или требуются другие факторы? Какие такие анатомические особенности присущи нише? Круглая, например, ниша – собирает в таком-то месте миозин, а с учетом местоположения миозина ниша с некоторыми вкраплениями или квадратной формы соберет в другом месте титин и т.д.

Совсем ничего не говорится о взаимодействии ниш. Ведь не могут же ниши действовать самостоятельно, не учитывая действий соседних ниш. Так они могут настроить все что угодно – три ноги, одно ухо, семь почек и т.п. Каждая из ниш будет по-своему координировать поведение различных популяций клеток.

Такие не слишком убедительные гипотезы морфологического строительства живых организмов молекулярного и клеточного уровней заставляют человечество выдвигать новые идеи морфогенеза на основе полей.

Часто предлагаются эти поля как не материальные объекты, и мы должны судить об их наличии только потому, что видим результат их работы – построенные организмы.  Например, морфогенетическое поле Шелдрейка. (Новая наука о жизни (пер. Егорова) – Руперт Шелдрейк). Хотя если морфогенетическое поле в гипотезе Шелдрейка заменить голографическим, реально существующим, полем, то теория морфогенеза будет выглядеть более убедительно. 

Много усилий предпринял Петр Гаряев, чтобы доказать существование волновой генетики как реальности. Он математически показал возникновение и функционирование в организме солитонов, которые движутся по ДНК, и считывают с нее информацию. Считанная информация передается из клетки в организм, где по этой информации строится следующая клетка.  Но дело кончилось предположением, высказанным в статье “ВОЛНОВАЯ ГЕНЕТИКА КАК РЕАЛЬНОСТЬ”:

“Нам представляется, что процесс естественной эволюции абиогенно возникшего «первичного бульона» из органических молекул — предшественников РНК, ДНК, белков и других существенных компонентов биосистем был сочетан с Актом введения экзобиологической информации в первые нуклеиновые кислоты. И эта информация была речеподобной. «Вначале было слово...»”.

В классической науке появляются гипотезы волнового развития живой материи. Академик В. М. Глушков предложил гипотезу о физических основах живых организмов. (Журнал “Кибернетика и вычислительная техника”, № 3 за 1981 г.). Теория морфогенеза в полной мере не прояснилась, но некоторые элементы стали более понятными.

Дальше всех пошел Букалова А.В. в статье ”О квантомеханическом описании феномена жизни” (Журнал “Физика сознания и жизни, космология и астрофизика” номер 2,2003):

“«Вихрь жизни» можно рассматривать как когерентное состояние молекул, атомов и электронных оболочек клетки или организма. Эта интерференция в пространстве частот, возникающая в результате расщепления энергетических уровней электронных оболочек ДНК, РНК и белковых молекул, образует практически непрерывный спектр. Для такой волновой функции с практически непрерывным энергетическим спектром справедлив принцип суперпозиции энергетических состояний. Это означает также, что биохимические реакции, будучи упорядочены в пространственно-временной области, интерферируют в энергетическом ε-пространстве (пространстве частот), в пространстве энергетических спектров. Из этого следует, что интерференция (волновая) в ε-пространстве порождает некие энергетические структуры, т.е. фактически изменение в энергетическом пространстве есть ни что иное как превращение химических соединений. При этом пространство частот (или энергетическое пространство) практически непрерывно в широком диапазоне энергий, или, иными словами, динамическая структура делокализована в энергетическом пространстве и едина. Это означает, что любое энергетическое возмущение вносит свой вклад в обобщенную волновую функцию на всем пространстве частот, т.е. система реагирует как единое целое. Т.е. атом или фотон вносит обобщенный вклад во все участки спектра. Так если бы речь шла о фотонах, которые интерферируют после приведения к одной частоте”.

Лучшей гипотезы по морфогенезу автору данных уроков обнаружить не удалось. Здесь нет ничего сверх того, что известно классической науке. А почему же эта статья не стала бестселлером? Все дело в последней фразе. И виновата в этом физика. Она привязала квант к частоте и не разъяснила соотношения между квантом и фотоном. Дело в том, что во всех фотонах одна и та же частота – частота электромагнитной волны в кванте. Фотон набор квантов, как охапка дров набрана из поленьев. В фотоне может быть любое количество квантов, т.е. минимальных порций энергии. Следовать фотоны могут как поодиночке, как солитоны, так и с различной частотой, зависимой от способа генерации. Об этом подробнее в статье “О кванте подробно”. Незнание этих положений электромагнитных излучений заставляет весь ученый мир прибегать к всевозможным ухищрениям, чтобы добиться когерентности в излучении элементов живого организма. Ухищрения не всегда бывают удачными, редко кому понятными и всегда заслоняют физику дела. Природа на много проще, чем ее представляет человек. Помимо того, что несущая частота всех фотонов всей вселенной одна и та же, так и фаза несущей частоты одна и та же, ибо генерация любого фотона осуществляется под воздействием другого фотона. А фаза фотона не имеет принципиального значения. Если привезли на склад телегу поленьев и на складе имеется подходящая емкость для их приема, то поленья можно принять. Но если емкость меньше объема поленьев, то возница может отказаться от разбивки товара на части. Часть товара сдаст, а другую часть куда-то надо девать. Если объем товара меньше емкости склада, то кладовщик может обеспокоиться, что некоторое место будет пусто. Может быть и такой вариант, что дрова везут на двух телегах и сумма объемов этих телег как раз равна пустому объему на складе. И если время привоза этих телег уложится во время процесса разгрузки данного количества дров, этот объем дров будет принят на склад. Мы, к сожалению, не знаем, как идет процесс поглощения или излучения фотона, но можно предположить, что это не мгновенный процесс. Да и коэффициент преломления подтверждает задержку распространения света веществом. Природа не может думать как человек. Электрон не знает, может он поглотить данный фотон или нет. Он будет его поглощать, скажем, наматывать на себя, но если фотон окажется не резонансным для электрона, т. е. нет в электроне подходящего места для данного фотона, то электрон транслирует этот фотон дальше согласно принципу Гюйгенса. В случае наличия резонансной области фотон будет поглощен электроном. Кинетическая энергия фотона будет передана электрону, и электрон, в зависимости от ориентации фотона, двинется либо по направлению движения фотона (давление света по Лебедеву), либо навстречу движения фотону (гравитация по нашему предположению).

Если во время процедуры поглощения первого фотона в любой момент прибудет второй фотон, то они суммируются в электроне. И в этом случае резонансная сумма будет поглощена, а не резонансная сумма будет излучена. При непрерывном облучении такими фотонами данного электрона, последний будет светиться фотонами суммарной энергии. Так светятся связи оснований, сахаров, аминокислот и тому подобное. А все катализаторы, энзимы, ферменты и все другое и есть источники получения требуемых для процесса свечения фотонов.

В этих предположениях нет ничего сверх естественного, все элементы существуют, и в наличии их никто не сомневается. И предположение, что один фотон отличается от другого количеством (суммой минимальных порций - квантом), ничуть не хуже предположения, что энергия фотонов различается частотой.