Александр Уголев - Естественные технологии биологических систем

• Название: Естественные технологии биологических систем
• Автор: Александр Уголев
• Жанр: Биология

Книга посвящена концепции естественных технологий живых систем на различных уровнях организации последних и изложению доказательств, позволяющих преодолеть противопоставление естествознания и технологии. Эта концепция обосновывается на примере наиболее важных процессов в живых системах, их эволюции и происхождения. Охарактеризованы некоторые закономерности, которые могут быть интерпретированы как общие для естественных технологий живой природы и производственных технологий. Показано, что такие подходы плодотворны для понимания биологии в целом, процессов, протекающих в живых системах различной сложности, взаимодействий естественных и производственных технологий, в частности в медицине, экологии, питании и т.д. Библиогр. 196 назв. Ил. 48. Табл. 19.

На обложке: «Рука творца». Скульптура Огюста Родена (Париж, музей О. Родена).

---

Следует иметь в виду, что в области теории питания многое остается неизвестным. Именно поэтому представляется необходимым охарактеризовать современные достижения науки, важные для лучшего понимания этой проблемы.

В истории науки известны две теории питания. Первая возникла во времена античности, вторая — классическая, часто называемая теорией сбалансированного питания, появилась более 200 лет назад и сформировалась в конце XIX—первой половине XX в. Эта теория, доминирующая в настоящее время, пришла на смену античной и является одним из самых замечательных достижений экспериментальной биологии и медицины.

3.1. Античная и классическая теории питания

Античная теория питания связана с именами Аристотеля и Галена и является частью их представлений о живом. Согласно этой теории, питание организма происходит за счет крови, которая непрерывно образуется из пищевых веществ в результате сложного процесса неизвестной природы, в некотором отношении сходного с брожением. В печени происходит очистка этой крови, после чего она используется для питания органов и тканей. На этом основании строились многочисленные лечебные диеты, призванные обеспечить более легкое превращение пищи в кровь и лучшие свойства последней. Видное место занимало представление о нарушениях состава крови, а кровопускание считалось эффективным методом лечения.

С классической теорией сбалансированного питания связаны распространенные представления об идеальной пище и оптимальном сбалансированном питании. Эти представления опирались на балансные подходы к оценке и режиму питания, сохраняющие свое значение и в настоящее время. В упрощенном виде такие подходы сводились к тому, что в организм должны подаваться вещества такого молекулярного состава, который компенсирует их расход и потери, обусловленные основным обменом, внешней работой, а для молодых организмов еще и ростом, характерным этапом жизненного цикла.

Классическая теория может быть сведена к нескольким фундаментальным постулатам: 1) идеальным считается питание, при котором поступление пищевых веществ соответствует их расходу; 2) поступление пищевых веществ обеспечивается в результате разрушения пищевых структур и всасывания полезных веществ — нутриентов, необходимых для метаболизма, пластических и энергетических потребностей организма; 3) утилизация пищи осуществляется самим организмом; 4) пища состоит из нескольких компонентов, различных по физиологическому значению: нутриентов, балластных веществ (от которых она может быть очищена) и вредных, токсических, соединений; 5) метаболизм организма определяется уровнем аминокислот, моносахаридов, жирных кислот, витаминов и некоторых солей, следовательно, можно создать так называемые элементные (мономерные) диеты. (Особенно привлекательными такие диеты кажутся в качестве идеальной пищи будущего, когда благодаря химическим технологиям и вычислительной технике можно будет точно контролировать ее молекулярный состав и, более того, менять его в соответствии с возрастом организма, его функциональным состоянием, состоянием здоровья, типом работы, климатическими условиями и т.д.); 6) многие нутриенты, способные к всасыванию и ассимиляции, освобождаются в результате ферментативного гидролиза сложных органических продуктов за счет внеклеточного (полостного) и внутриклеточного пищеварения. При этом усвоение пищевых веществ происходит в два этапа: полостное пищеварение—всасывание.

Теория сбалансированного питания лежит в основе всех современных представлений о питании и служит базисом пищевых технологий. Она позволила дать научное обоснование потребностям в пище по энергетическим и пластическим компонентам, преодолеть многие нутритивные дефекты и болезни, связанные с недостатком витаминов, незаменимых аминокислот, микроэлементов и т.д. На ее основе созданы различные пищевые рационы для всех групп населения с учетом физических нагрузок, климатических и других условий жизни, обнаружены неизвестные ранее незаменимые аминокислоты, витамины, микроэлементы и т.д. На ней базируются все промышленные, агротехнические и медицинские мероприятия, которые сводятся к тому, что улучшение свойств пищевых продуктов может быть достигнуто за счет увеличения содержания нутриентов на фоне уменьшения доли балластных веществ. На этом построены технологии современной переработки продуктов животноводства и растениеводства, в том числе зерновых культур.

Вместе с тем следствием теории сбалансированного питания было несколько чрезвычайно серьезных ошибок. Первая из них — создание улучшенной пищи за счет обогащения пищевых продуктов веществами, непосредственно участвующими в обмене веществ, а также удаление балластных и вредных соединений. Поэтому современные хлеб, крупы, масло, сахар, соки и многие другие продукты питания рафинированы. Однако этот путь ведет к формированию многих, подчас тяжелых нарушений, которые могут быть охарактеризованы как болезни цивилизации.

Вторая ошибка — элементное (мономерное) питание. Идея сделать пищу максимально полезной уже в XIX в. трансформировалась в идею создать комплекс веществ, необходимых для поддержания жизни и не нуждающихся в переработке, корректировке состава и т.д. Предполагалось перейти к промышленному изготовлению идеальной пищи, состоящей из оптимальных смесей всасываемых элементов, преимущественно мономеров. Третья ошибка — прямое (парентеральное) питание. Существует представление, сформулированное в 1908 г. великим французским химиком П.-Э.-М. Бертло, что одна из главных задач будущего — прямое введение в кровь нутриентов, минуя желудочно-кишечный тракт.

И наконец, ошибки в режиме питания. Рекомендации теории сбалансированного питания сводились к тому, чтобы режим питания обеспечивал поступление сбалансированных пищевых веществ через различные промежутки времени, не допускающие их больших потерь. Режим питания — та область теории сбалансированного питания, в которой были сделаны наименьшие ошибки, но принесена и наименьшая польза.

Таким образом, классическая теория стимулировала развитие важных теоретических и практических построений. Она постулировала не только идеи, касающиеся оптимизации питания и создания в конечном итоге идеальной пищи, но и легла в основу разработок идеального питания и его режима. Однако экспериментальная проверка ряда ее положений с учетом мембранного пищеварения и новых достижений науки привела к пересмотру основных постулатов. Действительно, балансный подход и вытекающая из него идея рафинированной (безбалластной) пищи, по-видимому, принесли существенный вред. Так, уменьшение доли овощей и фруктов в рационе, использование очищенных злаковых культур, рафинированных продуктов и т.д. способствовало развитию многих заболеваний, в том числе желудочно-кишечного тракта, печени, желчных путей, нарушений обмена, возникновению ожирения и т.д. Был сделан также ряд ошибочных заключений о путях оптимизации питания. Следовательно, во время наибольших успехов классической теории зарождался и усиливался ее кризис, который привел к появлению новой теории питания.

В настоящее время формируется теория питания, названная мною теорией адекватного питания, которая включает в себя классическую, как важную составную часть. Для того чтобы понять различия между этими двумя теориями и почему классическая становится важной частью более общей теории адекватного питания, необходимо охарактеризовать и сопоставить их основные положения, теоретические следствия и практические рекомендации.

3.2. Теория адекватного питания

Кризис теории сбалансированного питания и открытие некоторые важных, ранее неизвестных механизмов (лизосомного и мембранного типов пищеварения, различных типов транспорта, общих эффектов кишечной гормональной системы); результаты сопоставления ряда характеристик безмикробных животных и животных, в организм которых вводились контролируемые бактериальные культуры; данные прямых исследований влияния элементных диет на организм и т.д. привели к пересмотру ее основных положений. Такая ревизия позволила сформулировать новую теорию адекватного питания (этот процесс еще далеко не завершен), в основу которой легли новые постулаты основополагающего значения: 1) питание поддерживает молекулярный состав и возмещает энергетические и пластические расходы организма на основной обмен, внешнюю работу и рост (этот постулат является общим для классической и новой теорий питания); 2) необходимыми компонентами пищи служат не только нутриенты, но и балластные вещества; 3) нормальное питание обусловлено не одним потоком нутриентов из желудочно-кишечного тракта, а несколькими потоками нутритивных и регуляторных веществ, имеющих жизненно важное значение; 4) в метаболическом и особенно трофическом отношениях ассимилирующий организм рассматривается как надорганизм; 5) существует эндоэкология организма-хозяина, образуемая микрофлорой его кишечника; 6) баланс пищевых веществ достигается в результате освобождения нутриентов из структур пищи при ферментативном расщеплении ее макромолекул за счет полостного и мембранного пищеварения (в ряде случаев внутриклеточного), а также вследствие синтеза новых веществ, в том числе незаменимых. Относительная роль готовых первичных и вторичных нутриентов варьирует в широких пределах. Все перечисленные постулаты теории адекватного питания взаимосвязаны и образуют совокупность новых представлений, подходов, исследований и технических приемов.