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).

---

Вопрос. Не являются ли представления о нутритивной культуре, или культуре питания, новым выражением современных взглядов на диеты и рациональное питание?

Ответ. Нет, это не так. Нутритивная культура основана на современных знаниях в самом широком смысле слова, включая эволюционные и физико-химические подходы к проблеме и современные возможности создания адекватного питания. Так как знания будут расти, то будет расти и культура питания.

Представления о нутритивной культуре включают в себя ряд понятий, в том числе о композиционной адекватности пищи, об ее энергетической и пластической адекватности, о режиме питания и т.д. Благодаря этому обеспечивается не только удовлетворение потребностей организма в необходимых пищевых компонентах, но и активация депо, которая наблюдается при перерывах в питании. Эти необходимые перерывы создают кратковременное отсутствие баланса между расходом и притоком пищевых веществ. Вместе с тем на протяжении определенных интервалов времени требуется хорошая сбалансированность в потреблении и расходе пищи. При высокой нутритивной культуре возможно также поддержание эндоэкологии, что требует конструирования благоприятных ситуаций для микробной популяции кишечника человека, начиная с рождения. Возможно, в будущем каждый человек сможет иметь в специальном банке образец собственной эндоэкологии, что позволит восстанавливать ее после вынужденного применения лекарственных веществ, в особенности антибиотиков. Не исключено, что в еще более отдаленном будущем бактериальная флора человека будет обогащена привычными для него бактериями, которые будут продуцировать более значимые, чем сейчас, количества физиологически полезных веществ, в том числе витаминов, аминокислот и др. До того как будут сделаны подобные улучшения состава бактериальной флоры человека, более реальным представляется введение в естественную микрофлору сельскохозяйственных животных продуцентов многих полезных веществ, в том числе упомянутых выше, а также защитных. Это явилось бы революцией в сельском хозяйстве.

Технологические предсказания

Вопрос. Каковы предсказания, основанные на технологических подходах к биологическим системам?

Ответ. Представления о естественных технологиях позволяют предсказать неизвестные в настоящее время свойства биологических систем. Вероятно, это самое важное проявление плодотворности таких представлений и их правильности. Анализ сложных процессов и закономерностей дает возможность охарактеризовать проблемы структурной и функциональной схем и теоретически указать недостающие в них элементы. Это касается и организации биологических процессов, и закономерностей эволюции. Диапазон предсказаний очень широк. Ограничимся несколькими примерами.

1.    Выше (гл. 6) приведено одно из технологических предсказаний — существование у людей эволюционного (генетического) диабета, возникающего в результате точечной мутации в значимых местах гена, кодирующего синтез инсулина.

2.    Технологии биологических процессов, возникшие в результате развития живой природы, обладают свойствами, которые были рассмотрены ранее. Эго некоторая последовательность операций, дающих определенный биологический эффект. Операции выполняются соответствующими функциональными блоками, деятельность которых организована в пространстве и времени и находится под определенным контролем. Так как биологические системы регулируются, то, как правило, можно ожидать, что соответствующие регуляторы будут стимулировать или ингибировать активность функциональных блоков или их синтез. В нашей лаборатории было продемонстрировано, что на систему, транспортирующую глюкозу, и на уровень сахаразной активности тонкой кишки оказывают влияние регуляторы, которые меняют активность работающих транспортеров и ферментов. Таким образом, технологическая гипотеза о контроле и регулируемости естественных процессов нашла подтверждение. Интересно, что удалось показать также существование по крайней мере одного фактора, контролирующего синтез сахаразы в клетках тонкой кишки высших организмов.

3. Химический мессенжер и его рецептор составляют сложный комплекс более высокого порядка, чем каждый из его элементов. Биологически полезный эффект — результат взаимодействия этого комплекса с ретрансляционной системой некоторого сигнала. Например, связывание гормона с рецептором на поверхности клетки полезно постольку, поскольку происходит ретрансляция внеклеточного сигнала во внутриклеточный. В соответствии с такой точкой зрения существование рецепторной функции обязательно требует наличия соответствующего лиганда. На этом основании нетрудно было предположить, что опиатным рецепторам в организме высших животных и человека должны соответствовать собственные лиганды, которые и были идентифицированы — это эндорфины и энкефалины. В настоящее время показало существование ряда рецепторов, пока не имеющих установленных лигандов. Однако можно предположить, что такие лиганды будут обнаружены, в частности для уабаинчувствительных АТФаз. Более того, можно думать, что высокая специфическая чувствительность организма к некоторым ядам, например к токсическим аминам и, в частности, к кадаверину, обусловлена определенными рецепторами. В свою очередь это позволяет предположить наличие для них соответствующих эндогенных лигандов. Другими словами, постулируется существование одной или нескольких неизвестных до настоящего времени аминзависимых регуляторных систем. По аналогии с эндорфинной системой можно допустить существование эндокадаверинной системы, обладающей высокой избирательной активностью.

ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

Адрианов О. С. О принципах организации интегративной деятельности мозга. М.: Медицина, 1976. 279 с.

Анохин П. К. Биология и нейрофизиология условного рефлекса. М.: Медицина, 1968. 547 с.

Антонов В. К. Химия протеолиза. М.: Наука, 1983. 367 с.

Ашмарин И. П. Регуляторные пептиды, происхождение и иерархия // Журн. эволюц. биохимии и физиологии. 1982. Т. 18. С. 3—10.

Ашмарин И. П., Ключарева Л. А. Ингибиторы синтеза белка. Л.: Медицина, 1975. 208 с.

Безвредность пищевых продуктов / Под ред. Г. Р. Робертса. М.: Агропромиздат, 1986. 287 с.

Беклемишев В. Н. Основы сравнительной анатомии беспозвоночных. Т. 2. Органология. М.: Наука, 1964. 446 с.

Биологические мембраны: Двенадцать очерков о структуре, свойствах и функциях мембран / Под ред. Д. С. Парсонса. М.: Атомиздат, 1978. 230 с.

Биосфера / Под ред. М. С. Гилярова. М.: Мир, 1972. 183 с.

Бир Ст. Кибернетика и управление производством. М.: Наука, 1965. 391 с.

Будыко М. И. Эволюция биосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 488 с.

Бэр К. М. (1828). История развития животных. Л.: Изд-во АН СССР, 1950. Т. 1. 466 с.

Вавилов Н. И. (1920). Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости // Избр. тр. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1935. Т. 5. С. 179—222.

Вайсфельд М. Л., Кассиль Г. Н. Гистамин в биохимип и физиологии. М.: Наука, 1981. 277 с.

Вальдман А. Р. Питание и микрофлора // Химические и физиологические проблемы создания и использования синтетической пищи. Рига : Зинатне, 1972. С. 60—89.

Веренииов А. А., Марахова И. И. Транспорт ионов у клеток в культуре. Л.: Наука, 1986. 292 с.

Вернадский В. И. Биосфера. Л.: Науч. хим.-техн. изд-во, 1926. 148 с.

В. И. Вернадский и современность / Под ред. Б. С. Соколова. А. Л. Яишипа, А. Г. Назарова. М.: Наука, 1986. 230 с.

Винер Я. Я — математик. М.: Наука, 1964. 355 с.

Винников Я. А. Эволюция рецепторов : Цитологический, мембранный п молекулярный уровни. Л.: Наука, 1979. 139 с.

Волькенштейн М. В. Физический смысл нейтралистской теории эволюции // Журн. общ. биологии. 1981. Т. 42, С. 680-686.

Воронцов Н. Н. Синтетическая теория эволюции : Ее источники, основные постулаты и нерешенные проблемы// Журн. Всесоюзн. хим. об-ва им. Д. И. Менделеева. 1980. Т. 25. С. 295—314.

Газенко О. Г., Григорьев А. И., Наточин Ю. В. Водно-солевой гомеостаз и космический полет. М.: Наука, 1985. 238 с.

Гинецинский А. Г. Об эволюции функций и функциональной эволюции. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1961. 21 с.

Говырин В. А. Трофическая функция симпатических нервов сердца и скелетных мышц. Л.: Наука, 1967. 131 с.

Грант В. Эволюция организмов. М.: Мир, 1980. 407 с.

Дарвин Ч. (1859). Происхождение видов путем естественного отбора или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь//Собр. соч. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1939. Т. 3. 831 с.

Догель В. А. Экология беспозвоночных / Под ред. Ю. И. Полянского. 7-е изд. М.: Высш. шк., 1981. 606 с.

Елецкий Ю. К., Яглов В. В. Эволюция структурной организации эндокринной части поджелудочной железы позвоночных. М.: Наука, 1978. 168 с.

Жаворонков II. М. Научно-технический прогресс и проблемы химической технологии // Менделеевский съезд по общей и прикладной химии. Л.: Наука, 1977. С. 40—69.