Чтение онлайн

Бауэр стихийно мыслил в пространственно - временных категориях, когда создавал свое понятие неравновесности. С пространственной точки зрения живые молекулы геометрически деформированы, а как обстоит дело с временной, второй стороне медали? Бауэр нашел, точнее сказать, искал и ее. Если молекула непрерывно разряжается, то должен быть какой-то минимальный срок, в течение которого она остается равной сама себе, сохраняет, удерживает эту неравновесность? Оказалось, что в свободном состоянии продолжительность жизни возбужденной молекулы 10 –8 -- 10 –7 сек. “Если же молекулы ассоциированы или тем более включены в решетку кристалла, так что уже нельзя говорить об отдельных молекулах, то выравнивание возбужденного деформированного состояния будет длиться значительно дольше”. (Бауэр, 1935, с. 191-192). Иначе говоря, существует определенный ритм в работе. И он оказался прав.

Уже после его трагической смерти (он был арестован и исчез в ГУЛАГе), совсем в другой месте и с другими целями, но стандартная продолжительность жизни возбужденной молекулы живой клетки была найдена. Оказалось, что удобнее всего изучать длительность возбуждения на молекулах хлорофилла, которые облучаются светом. Эти опыты проводил академик А.Н. Теренин в нашей стране и Дж. Н. Льюис в США. Они опубликовали результаты, первый в 1943 году, второй в 1944-м, согласно которым генеральный процесс усвоения энергии света происходит в одном из двух возможных состояний возбужденного фотоном света электрона из молекулы хлорофилла, а именно в долгоживущем, длящемся 10 –3 сек, и в кратком состоянии, когда возбуждение длилось 10 –8 сек. В первом случае энергия успевала прореагировать в молекуле хлорофилла и давала старт цепочке стремительно развивавшихся биохимических реакций, которые приводили к образованию первичных продуктов фотосинтеза. Во втором случае реакции усвоения фотона не происходило и он излучался обратно в среду. (Красновский, 1974, с. 7). Таким образом, происходит выбор одного из двух состояний и выбор не случайный, а обусловленный биохимической природой молекулы. Выбор, с которого все начинается в живом организме.

Эти данные получены в опытах на растворах хлорофилла, а через несколько лет выяснилось, что в природных средах время возбуждения дольше в 3 - 8 раз. Но порядок цифр сохранялся, то есть разрыв или разница между двумя состояниями способного к реакции электрона в молекуле хлорофилла составляла по времени шесть или пять порядков. (Дмитриевский и др., 1957).

Почему именно процесс усвоения энергии света может быть назван как возможный кандидат на вакантную должность единицы или, пользуясь терминологией Бора, кванта биологического времени-пространства? Потому что если в ЖВ что-то стандартное существует, оно, как правило, универсально. Процесс усвоения энергии в ходе фотосинтеза, который разгадан далеко и далеко не во всех деталях, тем не менее, не уникальное явление. Вся и любая энергия в биофизических реакциях внутри организм и на его мембранах осуществляется унифицировано, передается только квантами энергии. Эти кванты могут быть разными, но все представления о них разработаны в физике. Тогда они должны быть справедливы и для хемосинтеза, где действует подобный же квант энергии, извлекаемый литотрофами из минералов, или для миксо- и гетеротрофов, извлекающих его же из чужой органики. Справедливо и для всех синтезов внутри самой и любой клетки, в которых энергия должна употребляться на уровне некоторых элементарных единиц, а последние не могут быть меньшей порции, чем квант энергии, что не требует доказательств.

Собственно говоря, на примере фотосинтеза выявлены три основных действующих агента в этом первичном акте усвоения энергии. В молекуле хлорофилла происходит процесс соединения внешнего фотона энергии, реакционно-способного электрона и атома водорода. (Комиссаров, 1980; Преобразование, 1989). Пока растение или бактерия освещены, они системой хлоропластов, как зеркалами, улавливают фотоны и направляют их одни за другим внутрь пласта. Затем фотон возбуждает один из электронов, который соединяется с протоном и далее в виде заряженного атома водорода инициирует длинную технологическую цепочку разнообразных горячих реакций за счет стремления возбужденного атома от лишней энергии освободиться. Цепочка заканчивается созданием молекулы АТФ, высокоэнергетического соединения фосфора, в котором энергия уже надежно запакована и не стремится вырваться. Во всех дальнейших процессах внутри организма будет использоваться уже не горячая энергия, а “теплая” и удобная для пользования, в виде АТФ, накапливающейся в специальных банках, расходуемой в нужных местах по мере надобности и в определенных количествах.

Насколько можно понять мне, как неспециалисту, фотон возбуждает одинаково любой электрон, который попадает в поле действия. Все фотоны одинаковые, но электроны – только двух разных видов. Они различаются собственным спином. При одном из них возбуждение электрона длится, как уже сказано, примерно 10 --3 сек, при другом возбуждение на шесть порядков короче. Вероятно, упрощенно говоря, первая длительность необходима и достаточна, чтобы цепочка реакций началась, успела произойти, вторая – недостаточна и фотон излучается обратно в среду. Так проходит этот первичный акт усвоения энергии при фотосинтезе, каким он представляется по литературным данным. Все исследователи сообщают, что процесс настолько сложен и запутан, что несмотря на множество работ в разных лабораториях мира, детали его до конца не ясны. В последнее время стало известно, что, по всей видимости, элементарный акт оказался далеко не элементарный, а состоит из четырех тактов. (Говинджи и др., 1990). Но тем не менее при далеко не полной изученности проблемы ясно, что процесс усвоения энергии в первичном акте представляет собой в известной степени целостное событие. Он квантован, то есть он происходит целиком и тогда включается вся дальнейшая цепочка превращений до самого конца процесса, то есть до упаковки в АТФ, или не происходит ничего и тогда энергия излучается обратно. В первом случае “начинается” или продолжается жизнь, во втором ничего не происходит, только местный разогрев растения. Но нельзя не заметить, что момент выбора или разделения энергии на два потока есть антиэнтропийный акт, производимый живым организмом.

Как бы то ни было, отсюда начинается тракт или улица с односторонним движением. Процесс идет только в одну сторону или не идет вовсе. Но по-другому этот первичный и целостный акт усвоения энергии можно рассмотреть как акт образования биологического пространства-времени. Носителем энергии служит возбужденный атом водорода, размеры которого известны: 10 --8 см, или один ангстрем, а длительность его пребывания в возбужденном, или по Бауэру, в “деформированном” состоянии тоже выяснена как n • 10 – -3 сек. Можно ли такой целостный акт назвать времяобразующим фактором в биосфере, или “квантом времени-пространства”? (Аксенов, 1987). Дальнейшее изучение покажет, можно ли продолжить эту логику?

Для понимания его именно как единицы пространства-времени очень важно, что экспериментально доказана невозможность повышения скорости фотосинтеза ни за счет улучшения экологических условий, ни за счет повышения интенсивности освещения. (Даин, 1970; Белл, 1980). Улучшая эти условия и освещенность, мы получаем сначала рост фотосинтетической продукции, потом выход ее показателя на плато, и далее никакие ухищрения не повысят уже скорости фотосинтеза. Существующие разные формы молекул хлорофилла тоже принципиально не меняют процесс усвоения энергии.

Эти факты хорошо сочетаются с представлениями Вернадского о предельных скоростях наращивания массы, или захвата пространства, исходя из геометрической прогрессии размножения, которые он сформулировал в работе 1925 г. “Живое вещество в биосфере” и потом повторил в своей главной работе “Биосфера”. (Вернадский, 1994А с. 315 – 401). Предельные скорости можно назвать константными, они не зависят ни от чего внешнего, а только от внутренних закономерностей однообразно проходящих синтезов, или становления клетки.

Иначе говоря, в стандартных условиях биосферы данный мельчайший акт жизнедеятельности несет на себе все перечисленные свойства биологического пространства-времени. У него есть определенная, ни больше и не меньше, длительность или дление, которое не зависит ни от чего внешнего, и ни от каких единиц измерения и от таких эфемерных для нее вещей, как механическое движение. Этот акт представляет собой порцию делимости, предел деления времени-пространства в живом веществе. Дело в том, что в случае захвата кванта света в фотосинтезе другой квант не может быть поглощен за определенный период, необходимый для утилизации энергии света. (Белянин, 1984, с. 21). Система на уровне одной молекулы работает строго последовательно или прерывисто.

Точно также и все остальные качества сходятся в этом мельчайшем акте, и необратимость в силу одностороннего движения и отсутствия противоположного движения. Но асимметрия создается не только самим движением. Согласно принципу Кюри, если некоторые явления обладают какой-то диссимметрией, ее причина должна содержаться в явлениях, его составляющих. Если создаются диссимметрические структуры ЖВ в клетке, должны быть условия для нее и на более элементарных уровнях. Можно принять как сугубое предположение, как чисто умозрительную гипотезу, что такая причина может заключаться в использовании в данном акте элементарного пространства-времени только одного из двух возможных электронов и не использование другого, с иными свойствами. (57).

На элементарном уровне заметна принудительность, однозначная детерминация длительности определенными, чисто биологическими причинами. Она не может не быть, не может не осуществиться как порция дления, когда процесс запущен. Вместе с тем эта порция дления имеет точный нижний предел и когда он нарушен, то есть по каким-то электронным причинам эта порция короче одной тысячной доли секунды, биофизического события, а за ним и всех остальных биохимических, а затем биологических событий не происходит, энергия не успевает усвоиться живой молекулой. Время останавливается, причем не фигурально останавливается, а реально. Для каждой молекулы, для пластиды, для органеллы клетки, для всей клетки в целом в любой момент время, следовательно, жизнь может замереть, и реально замирает, останавливается, они впадают в анабиоз или вообще погибают в других условиях, при других нарушениях жизненных циклов. Таким образом, можно предположить, что одна тысячная доля секунды для живой молекулы есть неразложимая далее единица настоящего, лимит дискретности времени и пространства.