Взаимодействие клеточных биологических полей

Размещено на http://www.allbest.ru/

3

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Взаимодействие клеточных биологических полей

Седова Г.П.

УДК 57.001

Нашему биологическому мышлению не хватает какого-то фундаментального факта, если не нового аспекта. А. Сент-Дьердъи «Биоэнергетика»

Анализ накопленных наукой фактов и экспериментальных данных по росту животных приводит к выводу о том, что и причина старения многоклеточных организмов, и причина злокачественного роста скрыты в межклеточных взаимодействиях. Эти взаимодействия выражаются в том, что клетки тормозят рост друг друга, вследствие чего многоклеточный организм стареет и умирает. Нарушение же этих взаимодействий приводит к злокачественному росту.

Содержание

1.Математический анализ роста многоклеточного организма

2.Гипотеза образования многоклеточного организма

3.Гипотеза злокачественного роста

злокачественный рост межклеточное взаимодействие

Математический анализ роста многоклеточного организма

Одним из основных законов физики является 1-закон И. Ньютона, закон инерции, который в формулировке Ньютона гласит: «Всякое тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние».

Смысл этого закона состоит в том, что тело, приведенное однажды с определенной скоростью в состояние равномерного и прямолинейного движения, двигалось бы с этой скоростью неопределенно долго, если бы оно не подвергалось действию со стороны других тел. Если же тело отклонилось от первоначального движения по величине или по направлению, то это означает, что на него подействовали другие тела.

Я думаю, что аналогичный закон с соответствующими изменениями напрашивается и в биологии. К этому подводит нас логическое осмысление накопленных биологией фактов. В этом случае аналогом пути, пройденного телом, будет масса тела, а аналогом скорости тела, будет темп клеточных делений.

В физике тело, двигаясь, непрерывно увеличивает пройденный путь, в биологии масса тела увеличивается за счет деления клеток с последующим их ростом, т. е. путем удвоения. Поэтому именно скорость удвоения массы является величиной, характеризующей рост.

Закон роста живой материи, аналогичный закону Ньютона для неживой материи, может быть сформулирован примерно следующим образом: Всякая популяция не взаимодействующих друг с другом клеток неопределенно долго сохраняет генетически заложенный в ней темп клеточных делений при наличии необходимых для роста условий». Эта формулировка не содержит в себе ничего нового. Она констатирует общеизвестный экспериментально установленный факт, утверждающий, что популяция свободно растущих одноклеточных организмов при наличии необходимых для роста условий в течение длительного времени не стареет и относительно бессмертна.

Следовательно, если какая - то клеточная популяция замедлила или ускорила темп клеточных делений, то причину этого нужно искать в изменении условий существования или в действии клеток друг на друга.

Чтобы быть более строгим в своих суждениях отметим, что популяции одноклеточных тоже в какой-то мере стареют, и, время от времени, череда бесполых размножений прерывается подобием полового процесса - конъюгацией. Но только у одноклеточных количество бесполых поколений достигает нескольких тысяч, есть даже сведения о сотнях тысяч, в то время как у человека это число равно примерно 50-ти, а у других многоклеточных и того меньше. Зададим себе прямой вопрос: в чем причина столь резкого различия? Попытаемся найти на него ответ, опираясь на добытые наукой факты, экспериментальные данные по росту, элементарную математику и логику.

Многоклеточный организм является популяцией клеток, связанных между собой силами взаимодействия, без которых он распался бы на отдельные клетки.

В данной статье мы будем вести речь о межклеточных взаимодействиях, возникающих на самых первых стадиях развития эмбриона, когда еще не сформировались отдельные органы и кровеносная система.

Итак, популяция не взаимодействующих между собой клеток в условиях полного обеспечения питанием, удваивает свою массу с постоянным периодом времени.

Нарастание массы происходит по кривой, называемой экспонентой (рис. 1а ), теоретически уходящей в бесконечность.

Кривая нарастания массы многоклеточного организма M = f ( t ) имеет типовой вид, изображенный на рис. 1б.

Мы видим, что эта кривая изгибается, и, по истечении определенного времени, рост многоклеточного организма, под которым понимается увеличение его массы, прекращается.

Акад. И. И. Шмальгаузен писал по этому поводу: «Форма кривой очень характерна и определяет, несомненно, какие-то общие закономерности».

Рис.1

Стоит мысленно сопоставить массу, которую образовали бы клетки многоклеточного организма, если бы каждая из них росла самостоятельно, и следовательно, не замедляла свой рост, с реальной массой многоклеточного организма за один и тот же период времени, чтобы понять, что эти величины несоизмеримы. Отсюда следует однозначный логический вывод: Объединение самостоятельно растущих клеток в многоклеточный организм привело к резкому падению скорости роста.

Что же изменилось после этого объединения? Почему постоянный темп клеточных делений, свойственный популяции, стал замедленным в условиях многоклеточного организма?

Первое предположение, которое приходит на ум, это то, что в условиях многоклеточного организма клеткам затруднен доступ к питательным веществам, их не хватает всем клеткам, а также то, что накапливаются вредные продукты жизнедеятельности.

Это предположение не выдерживает критики по следующим основаниям.

Акад. И. И. Шмальгаузен, экспериментируя над куриными эмбрионами, установил, что «рост падает уже после 2-х суток насиживания, а потребление желтка в это время только лишь начинается».

«Объяснить падение роста израсходованием ограниченных запасов каких-либо необходимых веществ или какого-либо источника энергии вообще невозможно, т. к. по своему характеру это падение скорости роста было бы другим».

Наличие питательных веществ является необходимым, но не достаточным условием для роста живого организма. Органические молекулы являются лишь строительным материалом, из которого живая клетка создает свое тело.

В мире растений наличие питательных веществ также не является единственным решающим фактором поддержания жизни.

В качестве доказательства приведем следующий факт. Известно, что семена растений по истечении определенного промежутка времени, теряют свою всхожесть, т.е. становятся нежизнеспособными. Специалистами замечено, что в числе таких семян встречаются семена, в которых имеется большой запас питательных веществ. Т.е. питательных веществ еще много, а зачаток живого организма - растения уже мертв.

Т.о., в условиях многоклеточного организма, уже абсолютно точно на первых стадиях его развития, не обнаруживается недостатка питательных веществ. Значит, причина замедления роста многоклеточного организма никак не связана с ограничением питательных веществ, т.к. замедление роста, старение происходит и при их достаточном количестве.

Вредных продуктов жизнедеятельности еще не накопилось к началу старения.

Акад. И. И. Шмальгаузен писал: «Мы пока не можем назвать причин неуклонного изменения эмбриональной скорости роста. Строгая закономерность его свидетельствует о каком-то изменении во внутреннем равновесии системы, вероятно, в изменении тончайшей структуры самого живого вещества, что связано с самим существованием организма».

Что же нового появилось в многоклеточном организме, чего нет в популяции? Появились межклеточные взаимодействия. Они отсутствуют в популяции свободно живущих одноклеточных, но есть в многоклеточном организме. Эти взаимодействия выражаются в том, что клетки в многоклеточном организме подавляют рост друг друга. Это утверждение не требует доказательств, ввиду своей очевидности. Достаточно, как уже упоминалось, мысленно сравнить массу многоклеточного организма за какой-либо промежуток времени с той массой, которую образовали бы его клетки, если бы они росли самостоятельно. Величины несоизмеримые.

Попытаемся, воспользовавшись экспериментальными данными по эмбриональному росту животных, установить закон этого подавления.

Рассмотрим, как изменяется потенциал роста эмбриона по мере нарастания его массы. Этому вопросу посвящена моя статья «Анализ причины замедления роста живых организмов» в журнале «Математическая морфология» за 2005 г. Здесь ограничимся краткими выводами.

Потенциал роста эмбриона определим как величину, обратную времени удвоения его массы. Если это время мы обозначим через a, то потенциал роста q = .

Чем быстрее удваивается масса организма, тем его потенциал больше, и наоборот. Рассмотрим, как изменяется потенциал роста эмбриона по мере нарастания его массы, т. е. зависимость q = f ( M ) . Эти графики для разных организмов однотипны. В качестве примеров приведены несколько.

О чем говорят нам приведенные графики? Круто падающий участок кривой показывает нам, что основное падение потенциала роста происходит в самом начале роста, когда масса эмбриона еще очень мала, когда он представляет собой мизерный комочек живого вещества. В дальнейшем влияние нарастающей массы на потенциал роста ослабляется и вскоре кривая q = f(M) становится практически горизонтальной. Это свидетельствует о том, что дальнейшее нарастание массы уже не влияет на потенциал роста.

Т.о., мы приходим к следующим выводам. Межклеточные взаимодействия в многоклеточном организме приводят к взаимному подавлению потенциала роста отдельных клеток. Каждая клетка испытывает на себе это действие только со стороны клеток, находящихся в ее ближайшем окружении, т.е. в пределах определенного радиуса. Клетки же, находящиеся на большем расстоянии, практически никакого действия на нее не оказывают. В физике такое действие называется короткодействием, т.е. действием на коротком расстоянии. Оно довольно широко распространено в природе.

Возникает естественный вопрос: через какую среду передается это взаимодействие?

А. Г. Гурвич считал, что клетки взаимодействуют между собой посредством клеточных биологических полей. Это понятие до сих пор у многих

вызывает негативную реакцию. Возникает ряд возражений. Биополя не существует, оно не обнаруживается никакими приборами, нет никаких доказательств его существования. «Что касается так называемого биополя - то это понятие ненаучное» (М. В. Волькенштейн). «Существование биополя, т.е. поля, которое не сводится к обычным физическим полям, и следовательно, не регистрируется обычными физическими приборами, противоречит ожиданиям современной биофизики» (Акад. А. Б, Мигдал).

Критики теории А. Г. Гурвича пользуются хорошо известным приемом, когда в одну кучу сваливаются разные понятия - телепатия, телекинез, парапсихология, спиритизм, знахарство и пр., где действительно много шарлатанства, чтобы в этой мешанине под видом борьбы с лженаукой, легче было утопить главное понятие теории - понятие клеточного биологического поля. В статьях, посвященных отрицанию биополя можно найти и обращение к творчеству Ф. М. Достоевского и др. писателей (непонятно, какое отношение они имеют к биополю), и экскурсы в историю и прочие посторонние рассуждения - короче говоря, уход от основной темы и сплошное словоблудие.

Отсутствие аргументов подменяется нелестными эпитетами в адрес сторонников биополя. И как итог, из всего этого делается вывод - теория биополя лженаучна, и с ней нужно бороться.

По поводу того, что биополе не обнаруживается современными приборами, можно сказать, что нет еще таких приборов, которые могли бы его обнаружить.

По поводу того, что нет никаких доказательств существования биополя, хочется спросить: неужели таким доказательством не является тот факт, что все жизненные процессы протекают только в условиях живой клетки, и попытки воспроизвести их вне клетки не имели успеха.

В XX веке был выделен, а затем синтезирован хлорофилл, думали, что теперь можно обойтись и без растений. Заработают на этой основе заводы и дадут столько растительного сырья, сколько необходимо промышленности.

Но не заработали. То, с чем с легкостью справляется мизерная растительная клетка, оказалось не под силу современной науке. И наука о фотосинтезе за столетия своего существования никуда существенно не продвинулась.

Сказанное, конечно, не означает, что стоит ввести понятие клеточного биополя, и биология быстрыми шагами пойдет вперед. И, тем не менее, даже с чисто логической точки зрения, такое понятие биологии необходимо, оно необходимо в качестве промежуточной среды, через которую клетки многоклеточного организма взаимодействуют друг с другом. Может возникнуть возражение: мы же ничего не знаем об этом поле. На это можно ответить, что не так много знаем мы и об электрическом поле, несмотря на то, что наука об электричестве насчитывает несколько столетий.

До сих пор электрическое поле определяется как особое состояние материи, посредством которого осуществляется взаимодействие между заряженными частицами.

Почему бы по аналогии не определить также и биологическое поле, а именно, биологическое поле - особое состояние материи, посредством которого осуществляется взаимодействие между живыми клетками. Это взаимодействие проявляется только на коротком расстоянии от клетки.

Хочу подчеркнуть, что вывод о короткодействии не является предположением или произвольным вымыслом автора данной статьи, он однозначно следует из рассмотрения представленных выше графиков, построенных на основании экспериментальных данных по эмбриональному росту животных.

Гипотеза образования многоклеточного организма

В свете изложенного взаимодействие между клетками, которое, как мы установили, приводит к подавлению их роста, представляется следующим образом.

С каждой живой клеткой связано особое состояние материи, называемое биологическим полем. Это поле на короткое расстояние L выходит за пределы клетки.

Схематично в разрезе это можно изобразить следующим образом.

1 - тело клетки 2 - часть биополя, выходящая за пределы клетки

Рис.2

Клетки взаимодействуют между собой, если они пересекаются или соприкасаются областями 2. В противном случае, клетки между собой не взаимодействуют и растут независимо друг от друга.

Как любое поле, биополе может быть более сильным или более слабым. При взаимодействии клеток более сильное биополе подавляет более слабое, тем самым лишая эту клетку возможности роста и размножения. Такая клетка погибает. Т.о., в мире клеток действует тот же жестокий закон Дарвина - закон борьбы за существование и выживания сильнейших, который действует на уровне многоклеточных организмов.

Только борьба там происходит не с помощью физической силы, зубов и когтей, как в мире животных, и не с помощью различных средств для уничтожения себе подобных, как в мире людей, а на уровне биополей. Побеждает та клетка, у которой более сильное биополе.

Может быть, апоптоз никем не запрограммирован, а просто происходит среди клеток естественный отбор. Ведь в этом процессе уничтожаются слабые и дефектные клетки.

И возможно, когда медики говорят, что у человека хороший иммунитет, то это означает, что у него сильное биополе, и при встрече с болезнетворными микроорганизмами поле его клеток оказывается сильнее.

Естественно возникает вопрос: если клетки так враждебно настроены по отношению друг к другу, то каким образом они могли объединиться в многоклеточный организм? Подсказку здесь нам дает слизистый гриб диктиостелий, который некоторые ученые считают моделью образования многоклеточного организма. Этот слизистый гриб в разных условиях может существовать в виде одноклеточной амебы, как клеточный агрегат, и в форме многоклеточного плодового тела.

При достаточном питании этот гриб растет в виде одноклеточных амеб, питается бактериями и размножается делением. При недостаточном питании амебы начинают сползаться, и образуют многоклеточный организм.

Это обстоятельство дает основание предложить следующую гипотезу, объясняющую, что заставило одиночные клетки объединиться в многоклеточный организм.

В поисках пищи одноклеточные ориентируются на ее химический раздражитель. В условиях голода, когда в окружающей среде мало органических молекул, таким раздражителем могут быть сами одноклеточные. Двигаясь в направлении таких раздражителей, т.е. в направлении себе подобных, клетки сближаются с примитивной целью - съесть друг друга. Но этого они сделать не в состоянии поскольку их биологические поля одинаковы по силе. Образуется равновесная система, в которой клетки вынуждены мирно сосуществовать и довольствоваться тем скудным питанием, которое есть в окружающей среде.

В качестве примера, хорошо иллюстрирующего подобную ситуацию, приведу аналогию, заимствованную мною из книги «Люди против рака», авторы Б. Шубин и Ю. Грицман. Цитата из Шопенгауэра: «Однажды морозным зимним днем семейка ежей собралась вместе, стремясь согреться за счет тепла соседа. Но иголки соседей ежи почувствовали раньше, чем их тепло, и компания распалась. Когда же в поисках тепла они порой собирались вместе, то всякий раз чувствовали иглы соседей. И тогда из двух зол они выбрали меньшее - предпочли держаться друг от друга на разумном расстоянии». Именно так, на разумном расстоянии друг от друга, на расстоянии короткодействия, держатся клетки многоклеточного организма. Под иголками в данной аналогии подразумевается исходящее из каждой клетки подавление роста соседних клеток.

Можно привести еще одну аналогию, похожую на положение клеток в многоклеточном организме. Предположим, что существуют два государства, враждебно настроенные по отношению друг к другу и желающие друг друга уничтожить. Но они имеют равные по мощности вооруженные силы. Такие государства вынуждены, невзирая на свою враждебность, мирно сосуществовать. Можно сказать, что они образуют равновесную систему.

Во главе государств стоят руководители, понимающие, что малейшая попытка проникновения на территорию другого государства вызовет ответную реакцию, и это приведет к взаимному уничтожению.

Клетки, конечно, никаким разумом не обладают. Их поведение определяется хемотаксисом и взаимодействием клеточных биологических полей.

Итак, голод и холод заставили единичные клетки объединиться в сообщества, называемые многоклеточными организмами. Существование в сообществе делает его более комфортным. Клеткам уже не нужно самостоятельно искать органические молекулы в качестве пищи, или гоняться за бактерией, чтобы ее съесть. Пища сама течет по кровеносному руслу, да и температура, и все прочее, что нужно для жизни, самое оптимальное. Но за все эти блага нужно платить. И платят за это клетки многоклеточного организма ограничением своей свободы, свободы роста и размножения.

Думаю, что уместна следующая аналогия. В свое время, голод и холод, тяжелые условия существования заставили первобытных людей объединиться в племена. В дальнейшем преимущества коллективного проживания заставили уже более цивилизованных людей объединяться в государства. Но любое государство, и социалистическое, и самое демократическое, подавляет свободу человека. Если оно этого делать не будет, оно перестанет существовать как государство, и превратится в анархическое образование. Разница только в том, кого подавлять, в какой степени, в интересах кого. Абсолютной свободы ни в каком государстве быть не может. Как правильно писал не популярный ныне автор В. И. Ленин: «Жить в обществе и быть свободным от общества нельзя».

Аналогичное положение и в многоклеточном организме. Клетка в условиях многоклеточного организма не имеет абсолютной свободы, но сохраняет свою индивидуальность, свое биополе. Биологические поля отдельных клеток объединяются в общее биологическое поле организма. И оно управляет ростом всего организма, и именно поэтому многоклеточный организм растет как единое целое.

Гипотеза злокачественного роста

Рис.3

Рассмотрим ситуацию, изображенную на рис.3. Напомним, что здесь густо закрашенные кружки - это тела клеток, оболочки вокруг них - области биополей, выступающие за пределы клетки, через которые они взаимодействуют друг с другом.

Предположим, что одна из клеток отделилась от соседних на расстояние, большее, чем радиус короткодействия. В результате эта клетка не взаимодействует с соседними клетками, не воспринимает тормозящие рост сигналы. Клетка растет так, как будто она одна, но одновременно пользуется всеми преимуществами коллективного проживания. Многоклеточный организм, от которого она отделилась, теперь для нее является питательным субстратом, таким же, как почва для растения. По этой причине метод лечения рака, основанный на голодании, оказался неудачным. Опухоль процветает на фоне истощения организма.

Эти рассуждения подводят нас к мысли, что причина злокачественного роста заключена не в изменениях внутри клетки, а в нарушении межклеточных взаимодействий. Я согласна с мнением авторов, считающих, что никаких раковых клеток не существует. Клетка, давшая начало злокачественному росту, это обычная клетка многоклеточного организма, в силу каких-то причин оказавшаяся на расстоянии несколько большем, чем то, на котором происходит межклеточное взаимодействие. Причин таких много. Это, например, сильные механические удары.

Известно, что они часто провоцируют рак. В качестве других причин можно назвать разрушение межклеточного матрикса, воспалительные процессы, приводящие к гибели соседних клеток и пр.

В подтверждение мысли о том, что сами клетки не причастны к началу злокачественного роста, можно привести следующие установленные экспериментаторами факты. Цитирую выдержки из уже упоминавшейся книги «Люди против рака»: «В последние годы довольно убедительно доказано: генетический код раковой клетки не «поломан» и совершенно идентичен генетическому коду нормальной клетки».

«В. С. Шапот после многолетних глубоких трудов и детального изучения мировой литературы пришел к неопровержимому выводу: каких-либо биохимических реакций или процессов, которые не протекали бы в нормальных клетках и тканях, в злокачественных опухолях не существует».

«Английский ученый Р. К. Маккинз выделил ядра из клеток опухоли лягушки и заменил ими ядра яйцеклеток. …были получены жизнеспособные головастики - свидетельство того, что ядра клеток опухоли сохраняют полноценную информацию для целой серии специализированных клеток».

Необходимо обратить внимание на то, что злокачественному росту подвержены только многоклеточные организмы. Одноклеточные раком не болеют, никаких сведений об этом в литературе нет. Это лишний аргумент в пользу того, что дело не в клетке.

Когда в многоклеточном организме материнская клетка делится на две дочерние, то последние уже с самого начала охватываются общим биополем организма. Когда же делятся клетки злокачественной опухоли, то они не связаны ни с организмом, ни между собой.

Экспериментаторами установлено, что клетки злокачественной опухоли легче отделить друг от друга, что говорит об их слабой связи друг с другом, и чем эта связь слабее, тем рак злее.

Акад. Н. М. Эмануэль в своей книге «Кинетика экспериментальных опухолевых процессов» проанализировал взятые из литературы экспериментальные данные по количественному росту 20-ти различных опухолей, установил, что в начальной стадии этот рост происходит или точно по экспоненте, или с хорошей точностью приближается к ней. Это подтверждает тот факт, что клетки злокачественной опухоли независимы друг от друга, т.к. экспоненциальный рост характерен для популяции независимых друг от друга клеток.

Подводя итог всему сказанному, можно сделать вывод о том, что и причина старения и смерти многоклеточного организма, и причина злокачественного роста скрыты в межклеточных взаимодействиях.

Что касается старения, то оно вызвано межклеточным торможением роста. А поскольку многоклеточные взаимодействия устранить нельзя, то старение и смерть многоклеточного организма неизбежны. Выражаясь языком известного геронтолога Р. Холлидея, надежды на то, что со временем нам удастся «обмануть природу» обречены на неудачу.

ЛИТЕРАТУРА

1.Седова Г. П. Закономерность роста биологических объектов. //Математическая морфология. - 2004. - Т.5. - Вып. 2.

2.Седова Г. П. Анализ причины замедления роста живых организмов - //Математическая морфология. - 2005. - Т .5. - Вып. 3.

3.Шмальгаузен И. И. Рост и дифференцировка. Т.1, 2. - Киев: Наукова Думка, 1984.

4.Шубин Б. М., Грицман Ю. Я. Люди против рака - М.: Советская Россия, 1984.

5.Эмануэль Н. М. Кинетика экспериментальных опухолевых процессов - М.: Наука, 1977.

Размещено на Allbest.ru