Дельфис

В фотобиологии существенным вкладом в разработку новых представлений о живом организме явились исследования сверхслабых излучений биологических объектов и взаимодействий между ними посредством излучений. Следует отметить, что речь идёт не о широко известном явлении люминесценции в живой природе (светляков, микроорганизмов, фосфоресцирующих рыб и т.п.), то есть об интенсивных излучениях живых существ в видимой области, которые можно наблюдать невооружённым глазом, а об очень слабом излучении, которое не только не видимо глазом, но и приборами его стало возможным улавливать и изучать сравнительно недавно. Природа как бы показывает нам, что наиболее важно не то, что лежит на поверхности, а то, что скрыто в глубине, и предлагает потрудиться, чтобы добыть знание, ценное для понимания жизни.

В области сверхслабых излучений выступают, прежде всего, исследования, проводившиеся в 20-е—30-е годы А.Г.Гурвичем и его сотрудниками. Мы имеем в виду опыты с митогенетическими лучами — излучениями раковой ткани, корешков лука и бобов, крови, тканей глаза и других объектов в ультрафиолетовой области (УФ); митогенетическими эти лучи были названы потому, что впервые их удалось обнаружить по их способности вызывать деление (митоз) дрожжевых клеток. Затем, с середины 60-х годов, важные результаты были получены в исследованиях взаимодействий между клетками, обусловленных электромагнитным излучением, в основном в УФ диапазоне (В.П.Казначеев и его сотрудники). С конца 70-х годов успешно развиваются исследования сверхслабой биолюминесценции (биофотонной эмиссии) в УФ и видимом диапазоне; результаты измерений анализируются на основе концепции когерентного биофотонного поля (Ф.-А.Попп и его сотрудники).

В ранних работах А.Г.Гурвича сверхслабые излучения биологических объектов регистрировались с помощью биологических детекторов — клеток, чувствительных к УФ лучам. Позднее появилась возможность улавливать кванты биоизлучений с помощью физических приборов. За последние 20-30 лет достигнуты большие успехи в разработке высокочувствительной аппаратуры; теперь удаётся проводить дистанционные измерения электрических и магнитных полей самых разных биологических объектов — от изолированных клеток до сложных организмов — животных и человека.

Анализ и попытки теоретического обоснования обширного экспериментального материала, накопленного в исследованиях митогенетических лучей, позволили А.Г.Гурвичу выдвинуть гипотезу о существовании клеточных полей, действие которых распространяется на молекулярный уровень организации биологического вещества. Основное содержание этой гипотезы было изложено впервые в его монографии «Теория биологического поля» (1944 г., [11]) и позднее в других изданиях [12], [13], [14]; полное авторское изложение самой теории, а также позиции автора по ряду фундаментальных общенаучных и биологических вопросов содержится в опубликованной недавно книге А.Г.Гурвича «Принципы аналитической биологии и теории клеточных полей» [15]. Поясняя логический смысл своей концепции поля, А.Г.Гурвич пишет:

«Вряд ли можно усомниться, что для современной биологии данные, на которые можно сослаться для решения любых проблем, формулируются физико-химическими законами. Господствует, другими словами, глубокое убеждение, что различные цепи событий, приводящие к наблюдаемым жизненным проявлениям, сольются в отдалённом будущем лишь на уровне тех данных, с которыми оперируют и которым довольствуются физика и химия. Мы противопоставляем этому убеждению предположение, что это слияние произойдёт на другом, более высоком или сложном, специфическом для жизненных проявлений уровне, то есть что биология может обладать своими специфическими данными, сопоставимыми с данными физики и химии, но не вливающимися в них. Теория поля есть попытка формулировки этого данного» [15], с. 171.

Основные принципы своей теории поля автор формулирует так: «Принимается существование клеточных полей, охарактеризованных следующим образом: с каждой клеткой связано непрерывно существующее собственное поле, источник которого как-то связан с её ядром. Поле имеет векторный характер, векторы направлены от источника (от центра), причём поле обладает постоянной, специфической для данного вида анизотропией. Будучи приблизительно радиальной структуры, клеточное поле обладает, конечно, декрементом (затухает с удалением от источника. — Ред.), но предполагается его заметное действие и за пределами каждой клетки.

Принимается, таким образом, взаимодействие клеток через посредство их полей. Другими словами, в каждой точке пространства внутри неё или в ближайшем окружении живой системы существует поле, охарактеризованное вектором, являющимся результатом геометрического сложения векторов индивидуальных клеточных полей. Функция поля состоит в том, чтобы направлять возбуждённые (то есть имеющие необходимый запас энергии) биологические молекулы в определённые точки пространства с определённой скоростью; направление движения молекул определяется направлением вектора поля, а скорость их движения — интенсивностью поля в данной точке» (цит. по [16], с. 18).

Итак, клеточное поле, по мысли автора, есть принцип, действующий в живой системе, специфический для жизненных проявлений и отличающий их от физико-химических явлений. Иначе говоря, введение понятия поля есть результат убеждения автора в том, что не все явления жизни могут быть объяснены на языке физики и химии. Вместе с тем, клеточное поле, по А.Г.Гурвичу, — это не какое-либо из известных физических полей и, тем более, не свидетельство присутствия высших, сверхвещественных сил, но некое геометрическое понятие, которое введено для объяснения наблюдаемого на опыте упорядоченного, организованного поведения биологических молекул в процессах формообразования; имеются в виду, главным образом, процессы индивидуального развития живых организмов (онтогенеза).

В середине 60-х годов В.П.Казначеев и его сотрудники начали проводить исследования взаимодействий между клетками на расстоянии, в результате которых было установлено, что между двумя культурами ткани, химически изолированными друг от друга, происходит передача информации с помощью электромагнитных излучений в УФ диапазоне. Оказалось, что при воздействии на одну из культур губительных факторов биологической, химической или физической природы другая культура также гибнет, причём характерная картина гибели второй культуры в каждом случае та же, что и для первой [16].

Основной рабочий элемент такого эксперимента — две стеклянные камеры; в каждой имеется припаянное дно-подложка, на котором выращены клетки; подложка изготовлена либо из стекла, непрозрачного для УФ лучей, либо из кварца, пропускающего это излучение. В обе камеры помещались подложки с одной и той же культурой клеток и питательная среда; в одну из камер вводился какой-либо повреждающий агент; затем камеры жёстко соединялись так, чтобы их днища плотно прилегали друг к другу; несколько десятков таких пар закреплялись на барабане вместе с контрольными парами (без повреждающего агента) и равномерно вращались в течение заданного времени (от нескольких часов до нескольких суток); через заданное время клетки снимались с барабана, днища отпаивались и для культуры в каждой паре камер оценивались морфологические изменения и отношение числа погибших к числу нормальных клеток.

В качестве примера упомянем здесь характерные результаты для клеток культуры почки обезьяны при заражении аденовирусом (рис. 4-7). Видно, что в заражённой камере вирус вызывает резкое изменение состояния клеток по сравнению с нормальной культурой; при стеклянной подложке заражение вирусом не вызывает изменений культуры в парной («зеркальной») камере; при кварцевой подложке гибель монослоя клеток наблюдается как в заражённой, так и в парной камере. Видно, что налицо перенос губительного действия вируса через кварцевую подложку! Аналогичные результаты были получены для культур других клеток, при заражении другими вирусами, при введении химического яда (сулемы) и при интенсивном облучении УФ. Измерения электромагнитных излучений клеток в течение определённого времени после заражения показали, что заражённая культура излучает в УФ диапазоне существенно более интенсивно, чем нормальная культура, причём изменение интенсивности излучения заражённой культуры соответствует известным фазам взаимодействия с вирусом.

^{Рис. 4. Заражённая камера. Аденовирус. Гибель монослоя. Резкое набухание округлившихся базофильных клеток с гиперхромным ядром. Культура почки обезьяны (увеличено в 100 раз; 96 ч после заражения; стеклянная подложка)}

Вот так подвели итоги своих экспериментов В.П.Казначеев и Л.П.Михайлова [16], с. 109: «Наши наблюдения о роли электромагнитных полей в передаче биологической информации в системе клетка—клетка дают основания высказать предположение, что чисто химический механизм этой связи может быть не первичным, а есть следствие более сложных полевых процессов, которые по существу и представляют собой истинный механизм передачи информации структуры внутри клетки. В таком случае функционирующая клетка является источником и носителем сложного электромагнитного поля, структура которого, сама порождаемая биохимическими процессами, постоянно направляет и управляет всей метаболической деятельностью клетки. В таком понимании, с одной стороны, клетка — это сложный биохимический комплекс, с другой — электромагнитное поле, то есть клетка — это поле, порождённое обменом веществ, и обмен, порождённый полем».

^{Рис. 5. «Зеркальная камера». Нормальная культура ткани. Культура почки обезьяны (увеличено в 100 раз; 96 ч. контакта; стеклянная подложка)}

Таким образом, в этих опытах было получено весомое подтверждение гипотезы А.С.Пресмана об информационной роли электромагнитного поля (ЭМП) при взаимодействии между биосистемами; ясно также, что ЭМП, в понимании В.П.Казначеева и Л.П.Михайловой, можно рассматривать и как вполне вероятный физический эквивалент морфогенетического поля А.Г.Гурвича, то есть как фактор, регулирующий движение биологических молекул в клетке.

Существенное продвижение в понимании свойств собственного электромагнитного поля живых существ стало возможным в последующие годы благодаря экспериментальным и теоретическим исследованиям, проводившимся немецким биофизиком Ф.-А. Поппом и его школой [17], [18]. В качестве альтернативы механистическому пониманию живого существа, Ф.-А. Попп выдвинул концепцию биофотонного поля — упорядоченной системы когерентных (синхронных по фазе) электромагнитных излучений, связанных с живым веществом. Согласно этой концепции, биологический объект (например, популяция  клеток) обладает способностью запасать и перерабатывать когерентные фотоны, поступающие из внешнего мира; резервуаром таких фотонов в клетке предположительно является ядерная ДНК. Между биологическими процессами на уровне вещества и состоянием биофотонного поля данной биологической системы существует тесная взаимосвязь: изменения во взаимодействиях биологических веществ приводят к изменению параметров биофотонного поля и обратно — изменения параметров этого поля приводят к изменениям взаимодействий в веществе. В рамках такой концепции, очевидно, появляется возможность рассматривать влияние на организм тонких факторов (например, «нетепловые» эффекты ЭМП) как результат воздействия электромагнитного поля не на вещество, а на биофотонное поле, изменения параметров которого проявляются затем в изменениях вещества и состояния системы в целом.

^{Рис. 6. Заражённая камера. Аденовирус. Гибель монослоя. Резкое набухание округлившихся базофильных клеток с гиперхромным ядром. Культура почки обезьяны (увеличено в 100 раз; 120 ч. после заражения; кварцевая подложка)}

Концепция когерентного биофотонного поля разработана с привлечением представлений квантовой электродинамики. Экспериментальной базой для проверки её предсказаний служат измерения самопроизвольной и фотоиндуцированной люминесценции (биофотонной эмиссии) биологических систем — молодых ростков растений, семян, колоний микроскопических морских животных (дафний), животных и растительных клеток, в том числе культурированных клеток опухолевых тканей, а также суспензий внутриклеточных частиц и больших молекул (ядер, митохондрий, ДНК). Использование высокочувствительной аппаратуры и совершенных методов компьютерной обработки результатов позволили выйти на значительно более высокий уровень измерений самопроизвольной люминесценции, чем в опытах Казначеева и Михайловой.

^{Рис. 7. «Зеркальная камера». Гибель монослоя. Пикноз клеток. Культура почки обезьяны (увеличено в 100 раз; 120 ч контакта; кварцевая подложка)}

В терминах классической физико-химической биологии (точнее, физической химии фотобиологических процессов) речь идёт об измерениях «замедленной флуоресценции» — очень слабой люминесценции при комнатных температурах, с характерными временами того же порядка, что и при фосфоресценции (0,1 — 10 секунд). Однако анализ результатов измерений биофотонной эмиссии показывает, что по ряду параметров (зависимость люминесценции от температуры и оптической плотности от концентрации биологического вещества, кривые затухания люминесценции после возбуждения и др.) эта замедленная люминесценция биосистем не согласуется с предсказаниями классической фотобиологии, но может быть описана с помощью модели когерентного биофотонного поля.

В качестве примера приведём зависимость биофотонной эмиссии дафний от их концентрации в воде (рис. 8). Вместо линейного увеличения интенсивности излучения с увеличением концентрации этих животных, ожидаемого по классической теории, наблюдаются колебания люминесценции. В рамках модели когерентного поля их можно описать в предположении, что в растворе, содержащем дафнии, происходит интерференция источников когерентных фотонов; соответствующая теоретическая кривая имеет сложный вид, отвечающий интерференционной картине с определёнными для данного случая параметрами. Теория когерентного поля позволяет описать также существенные отличия в зависимостях люминесценции от концентрации для нормальных и опухолевых клеток, крутую гиперболическую зависимость люминесценции от времени после её фотовозбуждения вместо более пологой экспоненциальной, предсказываемой классической теорией, и ряд других особенностей сверхслабых излучений биологических систем.

^{Рис. 8. Биофотонная эмиссия дафний, рассчитанная по интерференционной модели (кривая), и экспериментальные значения}

Как явствует из других приложений теоретического подхода, который развивают Ф.-А. Попп и его коллеги, представление о когерентном биофотонном поле биологических систем является чрезвычайно плодотворным при рассмотрении явлений жизни на разных уровнях организации, применительно к решению общебиологических задач; в частности, очень интересна, на наш взгляд, предлагаемая Ф.-А Поппом концепция эволюции жизни на Земле [18].

В радиобиологии, в исследованиях влияния на живые организмы малых доз радиации, за последние примерно двадцать лет были сделаны исключительно важные выводы, существенно дополняющие результаты, полученные в исследованиях других областей спектра, о которых говорилось выше. Речь идёт, прежде всего, о двух открытиях — явлении «радиационного гормезиса» [19] и вторичном биогенном излучении [20]; кроме того, интересно появившееся недавно сообщение об измерениях радиоактивного компонента излучения человека [21].

Явление «радиационного гормезиса» — это обнаруженная во множестве экспериментов способность живого вещества «реагировать диаметрально противоположным образом на большие и малые дозы атомной радиации». Этот термин вошёл в радиобиологию с 1980 года, когда появилась монография Люкки [19], в которой дано приведённое выше определение. Суть дела состоит в том, что ионизирующая радиация в больших дозах губительна для живых организмов, а в очень малых дозах (на 4—5 порядков меньших) оказывается, наоборот, не только полезна, но и необходима для их роста и развития.

Факт благоприятного действия малых доз радиации, существующих в естественных условиях, был обнародован впервые более тридцати лет назад: в 1966 году на Международном конгрессе по радиационным исследованиям французский учёный А.Планель сообщил о том, что скорость размножения одноклеточных организмов (парамеций) существенно уменьшается при искусственном снижении природного радиоактивного фона в специальной камере, причём этот эффект полностью исчезает при введении в камеру радиоактивных солей тория. Сообщение было встречено с недоверием, поскольку оно противоречило официальной парадигме о безусловно вредном действии ионизирующих излучений в любых, сколь угодно малых дозах, в том числе и тех, которые соответствуют природному радиоактивному фону. Однако эксперименты Планеля были затем подтверждены в опытах на других одноклеточных, а позднее и в опытах на высших растениях и животных. Во всех случаях было показано, что экранирование внешнего радиоактивного фона угнетает рост и развитие живых существ. Особенно значительным эффект был, когда внешнее экранирование природного радиоактивного фона сочеталось с уменьшением внутреннего облучения организма путём замены основного радиоактивного компонента внутренней среды организма — радиоактивного изотопа ⁴⁰К — на нерадиоактивный ³⁹К.

Таким образом, стало очевидным, что природный радиоактивный фон необходим для нормального существования живых организмов. Позднее было обнаружено благоприятное действие малых доз рентгеновского и гамма-излучения (дополнительно к природному фону) на развитие растений [22]. Отсюда вытекало, что малые дозы радиации оказывают стимулирующее воздействие на жизненные процессы, однако, причины такого влияния оставались непонятными.

Существенным для объяснения этих эффектов явилось открытие А.М.Кузиным вторичного биогенного излучения [20] — стимуляции роста и развития различных биологических объектов под влиянием таких же (или других) объектов, предварительно облучённых малой дозой. Вывод о существовании вторичного излучения был сделан на основании экспериментов, в которых γ -облучённые семена редиса ускоряли прорастание необлучённых семян, причём достоверное изменение скорости роста необлучённых семян наблюдалось независимо от того, была ли возможность химического контакта между ними и облучёнными семенами или нет. Как и в опытах Казначеева и Михайловой, это свидетельствовало в пользу того, что стимуляция роста необлучённых семян была вызвана УФ излучением, которое в данном случае испускали облучённые семена.

Позднее А.М.Кузиным и его сотрудниками было выявлено стимулирующее действие УФ излучения различных γ -облучённых объектов (веток сирени, листьев колонхоэ, коры берёзы, дрожжей, насекомых, шерсти собак и кошек, крови и волос человека) на рост семян редиса. Авторы пришли к выводу, что ими «обнаружено новое, ранее неизвестное свойство всех живых организмов, присущее биоте в целом — поглощать, запасать атомную радиацию, когда она поступает в малых, не разрушающих ещё живые системы, дозах, с последующим выделением вторичных биогенных излучений, полезных для явления жизни, и, быть может, необходимых для её существования» [20], с. 20.

Интересным дополнением к этому выводу могут служить, вероятно, данные, полученные Е.С.Виноградовой и Ю.Н.Живлюком при измерениях ионизирующего компонента излучения человека методом термолюминесцентной дозиметрии [21]. На теле человека в различных точках закреплялись датчики (кристаллические детекторы на основе фторида лития или окиси алюминия), которые способны запасать энергию ионизирующих излучений. Затем датчики снимали и нагревали до различных температур в диапазоне 20°—400° С; при этом наблюдалось свечение, характеристики которого позволили определить величину поглощённой энергии. Так авторам удалось «зарегистрировать в энергетическом поле человека наличие компонента ионизирующих излучений» и высказать предположения о составе этого компонента.

Результаты описанных выше исследований электромагнитных явлений в живой природе дают, на наш взгляд, основания для вывода, имеющего огромное значение при формировании более объёмного представления о живом существе, для выхода в науке за пределы «вещественного» уровня обсуждения биологических проблем, при выявлении путей высших влияний на состояние живых существ и взаимодействия между ними. И вывод следующий. Живое существо можно рассматривать как систему, состоящую из двух частей (элементов) — вещественного тела и его электромагнитного двойника, или электромагнитного тела, проявляющего активность во всей известной области электромагнитного спектра. Электромагнитное тело обладает определённой организацией, отражающей индивидуальные особенности данного существа.

Между этими двумя телами существует тесная взаимосвязь, так что изменения в одном теле неизбежно порождают изменения в другом. Вместе с тем, каждое из этих тел обладает своей особенной структурой и свойствами и обеспечивает взаимодействие с окружающей средой на своём уровне, то есть в определённом диапазоне состояний физической материи: вещественное тело — на уровне вещества, электромагнитное тело — на уровне электрического и магнитного полей и электромагнитных волн.

Можно предположить, что электромагнитное тело есть не что иное, как высшая составляющая физического тела, которая соединяет его с более высокими (или более глубокими) сферами материи живого существа.

(Окончание следует)