English version

 

Книга [1]  В.А.Карасев, В.В. Лучинин "Введение в конструирование бионических наносистем"   Сайты В.А.Карасева: Принципы топологического кодирования белков http://genetic-code.narod.ru   Пространственная структура канонического набора аминокислот http://amino-acids-20.narod.ru   Молекулярная векторная машина белков http://vector-machine.narod.ru   Адрес для переписки: ateistu@yandex.ru

В ПОМОЩЬ АТЕИСТУ: НОВАЯ ТЕОРИЯ, ОБЪЯСНЯЮЩАЯ СУЩНОСТЬ И ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ   В.А. Карасев   Существующие религии, претендовавшие на начальном этапе развития цивилизации на объяснение всего сущего, постепенно сокращали сферы своего влияния вследствие развития науки и осознания человечеством своего реального места в мире. На этом пути можно выделить два наиболее существенных поворотных момента: это гелиоцентрическая система Коперника, давшая объективное и реальное представление о Космосе и нашей Земле как частичке этого Космоса и эволюционная теория Ч.Дарвина, предложившая научное объяснение  происхождению видов путем естественного отбора.   Для современной науки осталось лишь два вопроса, на которые она не может дать простого и однозначного ответа: а) в чем сущность жизни; б) как могла возникнуть жизнь. На эти вопросы можно попытаться дать ответ на основе появившейся недавно теории - концепции систем сопряженных ионно-водородных связей (сокращенно – концепция ССИВС), опубликованной в книге [1]. Если концепция будет принята, ее использование может оказаться тем третьим поворотным моментом, который будет способствовать полному осознанию человеком своей природы как живого существа и избавлению от ошибочных религиозных представлений.   Прежде чем перейти к изложению концепции ССИВС, необходимо остановиться на понятии «душа», которое будет использоваться в данном эссе. Обратим внимание, что хотя это понятие весьма расплывчато, интуитивно для нас ясно, о чем идет речь. Не переходя грань популярного обсуждения, скажем, что под душой понимают  некую нематериальную субстанцию, которая является компонентом живого существа и благодаря которой это существо развивается и активно реагирует на окружающие воздействия. Если существо никак не реагирует на эти воздействия, то его считают неживым и души в нем уже нет.   СОДЕРЖАНИЕ 1.    Концепция ССИВС 2.    Модель переноса зарядов по ССИВС 3.    О сущности жизни 4.    Происхождение жизни 5.    Модельный гипотетический пример 6.    Заключение

 

1.   Концепция ССИВС

Суть концепции состоит в следующем. Биомолекулы и биоструктуры можно представить в виде двух типов элементарных сочетаний из элементов-органогенов (C, N, O, P, S). Первый тип – сочетаний это простые групп – R–Z, которые состоят из двух атомов элементов-органогенов, связанных обычной одинарной связью. Второй тип сочетаний  - резонансные группы – Q–R=X – состоят из трех элементов-органогенов, связанных одной одинарной и одной двойной связью, способной к перемещению (по Л. Полингу – резонансу). В книге предложена таблица таких сочетаний, включающая 5 простых и 15 резонансных групп, расположенных в ней в порядке увеличения молекулярной массы групп (таблица).

 

                                         Классификация групп, встречающихся в биомолекулах и биоструктурах

 

    

     Не останавливаясь на деталях, отметим, что на основе анализа взаимодействия этих групп между собой через атом водорода, в книге показано, что эти группы, а следовательно, и биомолекулы и биоструктуры их содержащие,  обладают свойством образовывать системы из резонансных групп, связанные водородными связями:

HQ₁–R=X₁...HQ₂–R=X₂...HQ₃–R=X₃...               ...HQ_n–R=X_n...

и системы из чередующихся резонансных и простых групп с участием водородных связей:

                     R                                                                             R

                     |                                                                               |

HQ₁–R=X₁...HZ₁...HQ₂–R=X₂...HQ₃–R=X₃...   ...HQ_n–R=X_n...HZ_m

Вследствие сходства таких систем с полисопряженными системами и наличия в них атомов водорода, такие системы названы в книге «системами сопряженных ионно-водородных связей», сокращенно ССИВС. Отсюда и название концепции – концепция ССИВС. Они не являются чем-то новым и совершенно неизвестным в биологии, но благодаря общности описания, приобретают новое качество – универсальность. В книге утверждается, что подобные системы являются основой построения надмолекулярных биоструктур и каналами переноса зарядов (и энергии) в этих структурах. Это утверждение подкреплено анализом большого количества современных экспериментальных данных, полученных главным образом на основе изучения конкретных биоструктур (белков и их комплексов с другими структурами).

 

2.   Модель переноса зарядов по ССИВС

    Предположим, что мы имеем ССИВС, состоящую только из резонансных групп, с одной стороны которой присоединен донор заряда (HD^1-), а с другой стороны – акцептор заряда (HA¹):

 

     На этой стадии донор заряда, имеющий повышенный электрохимический потенциал (HD^1-) притягивает к себе протон от группы HQ₁–R=X₁, вследствие чего она переходит в состояние ^–Q₁-R=X₁. Затем группа ^–Q₁-R=X₁ переходит в состояние Q₁=R-X₁^– и притягивает протон от группы  HQ₂-R=X₂ и т.д. Далее такой процесс повторяется вплоть до HA¹, в результате чего система принимает вид:

 

В результате происходит перенос отрицательного заряда от донора к акцептору, сопровождаемый встречным кооперативным сдвигом протонов в ССИВС, выбросом собственного протона донором в среду и, для сохранения электронейтральности, захватом протона акцептором из среды. Двойные связи в резонансных группах перемещаются при этом в левую сторону, от протонов.

Особенностью данного механизма, связанного с перемещением отрицательного заряда в одну сторону (от донора к акцептору) и кооперативным сдвигом протонов в противоположную сторону, является то, что повторно такой процесс в том же направлении идти не может (протоны уже все переместились). Однако после замены  HD¹ на молекулу акцептора  HA² и HA¹ на молекулу нового донора HD² перенос зарядов может осуществляться в обратном направлении, справа налево:

 

После достижения конечного состояния 2 возможна замена донора HD² на акцептор HA¹ и акцептора HA² на донор HD¹, в результате чего система приходит к начальному состоянию 1 и цикл повторяется. Ниже сформулированы и наглядно представлены условия реализации данной модели в биоструктурах.

 

 

 

Из всех условий мы остановимся лишь на первом и четвертом, которые могут служить основой для объяснения природы и происхождения жизни.

 

3. О сущности жизни

Первое условие реализации модели перегноса зарячдов по ССИВС гласит: расположения атомов водорода (протонов) в ССИВС должно быть асимметричным. Это означает, что все атомы водорода в этих системах должны быть расположены по одну сторону от групп (на приведенных схемах и рисунке 1 – все слева или справа от атомов групп), т.е. асимметрично. Асимметричное положение протонов является неравновесным и должно поддерживаться постоянной работой этих систем, связанной с попеременной сменой доноров и акцепторов. При этом стабильность ССИВС также поддерживается благодаря этому процессу.

Конкретизируем этот вопрос в применении к животным и растениям. В животных непосредственным акцептором зарядов является кислород воздуха. Что произойдет, если мы лишим животное воздуха. Оно из живого в скором времени станет неживым. Что произойдет, если мы лишим животное пищи. Оно также погибнет, хотя и не так скоро, как в первом случае. В растениях появлению зарядов способствует свет. В отсутствие света растения не развиваются и погибают. Акцептором зарядов в растениях является вода, которая благодаря растениям разлагается и в результате выделяется кислород. Без воды растение погибнет. Таким образом, элементарные проявления живого вполне укладываются в предсказания, вытекающие из модели переноса зарядов.

Если нарушается постоянство смены доноров и акцепторов, то нарушается не только асимметрия положения протонов и механизм переноса зарядов по ССИВС. Это ведет к тому, что структуры, содержащие ССИВС, стабильность которых поддерживается за счет постоянной миграции зарядов (протонов и электронов), будут быстро и необратимо разрушаться. Все, что мы знаем о живых существах, свидетельствует  о том, что наступает какой-то момент после прекращения поступления доноров или акцепторов, когда их отсутствие ведет к необратимой гибели живого существа. При этом структуры, составляющие живое существо, быстро и необратимо разрушаются.

Перенос зарядов по ССИВС, в частности, осуществляемый электронами, как и всякий электронный процесс, должен сопровождаться появлением электрического поля. Многочисленные эффекты, наблюдаемые как в жизни, так и в экспериментах, могут интерпретироваться с позиции переноса информации, совершаемого за счет этого поля.

 

Что может быть, исходя из концепции ССИВС

Телепатия. Поскольку в рамках концепции ССИВС «душа» является энергизованным  состоянием биоструктур, то информация, которую содержит электрическое поле в виде колебаний определенной частоты, может передаваться другому объекту и вызывать в нем соответствующие колебания в ССИВС и декодироваться в виде соответствующих мыслей или действий. Телекинез. Сгустки определенным образом организованного электромагнитного поля, порожденного синхронным синтезом и работой биоструктур, содержащих ССИВС,  могут вызывать в некоторых (не всех) объектах соответствующие эффекты притяжения или отталкивания и наблюдаться как перемещения этих объектов под действием биообъектов или их частей (например, рук). Во всяком случае, существование подобных явлений концепцией не отрицается.

Чего не может быть, исходя из принятия этой концепции

Вечность души. В рамках концепции ССИВС «невидимая субстанция», отличающая живое от неживого, - это перенос электронов и протонов по ССИВС, поддерживаемый за счет постоянной смены доноров и акцепторов. С прекращением этого процесса исчезает и сама «субстанция». Имеет место быстрый и необратимый переход ССИВС в равновесное состояние. «Душа» существует только до тех пор, пока не прекратится поддержание неравновесного состояния (асимметрии) протонов в ССИВС. Переселение душ.  Поскольку «душа», с позиции концепции ССИВС – это энергизованное состояние протонов и электронов, локализованных в ССИВС, то всякое живое существо уже имеет «душу». Соответственно, переселение «души» из одного живого существа в другое невозможно. Однако нельзя исключить возможность переноса информации (за счет электрического поля) от одной души к другой, но речь идет не о переселении души (реинкарнации), а только о переносе информации. Оживление умерших. Существование ССИВС зависит от наличия доноров и акцепторов зарядов. Если процесс давно прекратился, с какого-то момента процесс восстановление структур становится необратимым. Явление «оживления» в таком случае можно интерпретировать только как пробуждение объекта, имевшего скрытый процесс переноса зарядов (например, летаргический сон).

 

Таким образом, научный взгляд на природу живых существ как единства клеточных структур и процессов переноса зарядов в этих структурах по ССИВС позволяет по-новому понять природу живых существ. Наши знания о них на молекулярном уровне, с учетом развитых в книге [1] представлений, позволяют дать  следующее определение:

 

4. Происхождение жизни

     Рассмотрим Четвертое условие реализации модели переноса зарядов: Термодинамическая обратимость процесса переноса зарядов по ССИВС.

     Особенностью механизма переноса зарядов по ССИВС является  возможность лишь однократного их прохождения по системе связей в одном направлении. Однако этот процесс может успешно проходить в обратном направлении. Этому могут способствовать тождественность доноров (D¹=D²) и акцепторов (A¹=A²), участвующих в отдаче и получении зарядов в прямом и обратном направлениях, а также симметрия донорного и акцепторного участков ССИВС. Симметрия ССИВС может быть создана на основе идентичных субструктур, уложенных симметрично по отношению друг к другу. На молекулярном уровне это проявляется в том, что большинство биоструктур строится из идентичных субъединиц, причем их число, как правило, четно.

     Можно ли на основе требования обратимости переноса зарядов представить происхождение живых существ? Оказывается можно, но для этого нужно принять во внимание еще одну теорию. Считается, что наука до сих пор не дала однозначного ответа на вопрос о происхождении жизни. Однако, на самом деле ответ уже давно найден, хотя и не получил достаточной известности. Речь идет о теории эволюционного катализа, развитой проф. А.П. Руденко [2].  В сокращенном виде она изложена в упомянутой выше книге [1].

     В рамках теории эволюционного катализа  объектом химической эволюции, в ходе которой и возникли биосистемы, является элементарная открытая каталитическая система (ЭОКС), т.е. целостная совокупность катализатора, реагирующих веществ и продуктов во всех фазах каталитических актов, связанная в единый кинетический континуум. Именно такие объекты, основой существования которых является базисный процесс, и прошли в процессе длительной эволюции и отбора путь, приведший к появлению биосистем.

     Теория А.П. Руденко описывает общие закономерности химической эволюции, не конкретизируя механизм переноса зарядов, который может лежать в основе осуществления базисной реакции. Однако при переходе непосредственно к происхождению биосистем необходимо учитывать и конкретный механизм переноса зарядов в них.

Как мы видели, механизм переноса зарядов по ССИВС может быть реализован лишь при условии симметричной субъединичной организации структур. В книге [1] предбиологические структуры с такой организацией названы ЭДОКС (элементарные дуплицированные открытые каталитические системы). Субъединичное строение ЭДОКС создает условие для их взаимодействия на уровне популяции и обмена субъединицами, в результате чего могут образовываться структуры с большей симметрией и более высокой мощностью базисной реакции. В свою очередь, это увеличивает длительность их существования и возможность участия в последующих рекомбинациях. Такой механизм рекомбинации и отбора ЭДОКС по максимуму базисного процесса носит название популяционно-матричной модели, поскольку проходит на уровне популяции, являющейся одновременно и матрицей отбора.

 

5. Модельный гипотетический пример

Предположим, что имеется популяция ЭДОКС, катализирующих одну и ту же базисную реакцию. Пусть на стадии 1-го поколения имеется шесть вариантов дуплицированных структур с разным, но невысоким уровнем каталитической активности a1, a2….a6. Далее, предположим, что на этой стадии между ними произошел процесс рекомбинации: a1 обменялся субъединицами с a2:(условная запись: a1 --> a2), a3 --> a4, a5 --> a6. В результате рекомбинации образовалось четыре варианта с разной каталитической активностью, причем вариант a1’ -  с максимальной активностью, свойственной симметричным структурам, а два варианта – с нулевой активностью (a2’ = 0, a6’ = 0)..

Варианты с нулевой активностью при этом погибают (выпадают в осадок), а остальные ЭДОКС  на стадии 2-го поколения вновь вступают в рекомбинацию: a1’ --> a3’, a4’ --> a5’. В результате этой рекомбинации образовался еще один вариант с нулевой активностью (a5” = 0), выпадающий в осадок.

 

Оставшиеся три варианта ЭДОКС вновь вступают в рекомбинацию (стадия 3-его поколения), например a3” --> a4”, в ходе которой образуется два варианта ЭДОКС с максимальной каталитической активностью (a1’ = max) и еще один вариант с нулевой активность (a6” = 0). Последний вариант также выпадает в осадок.

 

Последующие рекомбинации уже не приведут к повышению каталитической активности на уровне ЭДОКС, поскольку они достигают совершенства (максимальной симметрии и максимальной мощности базисной реакции). Однако далее может происходить формирование более сложных комплексов, например мембран и рост мощности базисной реакции продолжится.

Уже на уровне такой упрощенной схемы видно, что в процессе рекомбинации и отбора активных дуплицированных структур и смены поколений ЭДОКС идет процесс обогащения популяции дуплицированными структурами с более высокой степенью активности и более высокой симметрией. Желающие могут, путем задания различных параметров, смоделировать этот процесс на компьютере в значительно более усложненном виде. Однако, как можно полагать, результаты такого моделирования будут вполне ожидаемы:

 

6. Заключение

Таким образом, в рамках популяционно-матричной модели возникновение существующего механизма рекомбинации и отбора живых существ, сопровождающегося сменой поколений, могло быть предопределено на самом раннем этапе химической эволюции и обусловлено механизмом переноса зарядов по ССИВС, обеспечивающим в биосистемах прохождение базисного процесса. Отсюда легко понять, почему живые существа именно таковы, какие они есть, почему они существуют, как правило, в виде двух подвидов разного пола, почему процессы их размножения связаны с рекомбинацией исходных мономеров (гамет) с последующим восстановлением дуплицированной структуры и почему в процессе эволюции происходит смена поколений видов.

     Изложенная концепция ССИВС и популяционно-матричная модель происхождения биосистем, использующая эту концепцию, дополняют наши представления о сущности и происхождении биосистем. Они не требуют привлечения для объяснения происхождения живых существ ни идей внеземного их происхождения (панспермии), ни актов «творения». Вместе с тем, они могут быть стимулом для проведения дальнейших исследований и способствовать углублению наших знаний о самих себе.

 

  Литература

1.    В.А. Карасев, В.В. Лучинин. Введение в конструирование бионических наносистем. М: Физматлит, 2009, 464 с.

2.    Руденко А.П. Теория саморазвития отрытых каталитических систем.  М.: Изд. Моск. Ун-та, 1969, 272 с.

 

Адрес для переписки: ateistu@yandex.ru