Я видел на нашем базаре вчера



страница4/4
Дата25.06.2015
Размер1,2 Mb.
1   2   3   4
А, переноса информации в обратную сторону – от белков к РНК или от РНК к ДНК – поначалу обнаружено не было. В настоящее время принята схема 5.4.6 Б информационных взаимодействий, возможна, вероятно, и схема 5.4.6 В (Савинов, А.Б., 2006; 2007). «Но вот обратной трансляции – перезаписывания информации из белков в РНК – не обнаружено и по сей день. По-видимому, такого явления в природе и вправду не существует» (Марков, А.В., 2008). Как знать?

Э.М. Галимов пишет: «Для меня, как для ученого, исходной позицией является научная теория эволюции. Однако предлагаемое современным дарвинизмом объяснение эволюции посредством естественного отбора не вызывает удовлетворения. Теория естественного отбора не помогает понять, как возникла жизнь. Дарвинизм как бы предлагает хитроумный механизм, при помощи которого возникающая (каким-то образом?) жизнь эволюционирует, несмотря на то, что слепые силы природы действует в противоположном направлении. Сегодня это – основная эволюционная концепция. Дарвинизм, впитавший достижения генетики первой половины XX-го века, получил название неодарвинизма или синтетическая теория эволюции (Haxley, 1963)».… И далее «…некоторые стороны дарвинизма вызывают сомнения и вопросы». Э.М. Галимов считает, «…биологические механизмы на молекулярном уровне построены из многих звеньев, причем некоторые из них имеют значение, только как часть целого». Дарвиновская модель эволюции (отбора) не может объяснить, почему отсутствуют промежуточные формы (в палеонтологии существуют только отчетливо идентифицированные виды), почему эволюция идет в сторону все большего усложнения более совершенных представителей, почему возникают системы «не упрощаемой сложности». Подобные системы не могут эволюционировать дарвиновским способом и т.п. «Мутация, т.е. случайное повреждение ДНК, рассматривается дарвинизмом в качестве единственной предпосылки эволюционных изменений». И, наконец, дарвинизм «начинает работать, когда жизнь уже существует на уровне организмов» (Галимов, Э.М., 2009, с.5, 21, 22, 27).

В отечественной биологии доминирующей является синтетическая теория эволюции. В основе этой теории ведущими являются процесс мутагенеза и естественный отбор. Синтетическая теория эволюции не лишена недостатков. Синтетическая теория эволюции не учитывает в филогенезе ведущую роль факторов внешней среды: экосистемные, биосферные, космические, а также эпигенетику, симбиогенез….

В настоящее время открыты дополнительные способы передачи по наследству приобретенных признаков, предложены новые гипотезы и теории эволюции живого.



  1. Вирусный перенос генетической информации. Вирусная инфекция может преодолевать «барьер Вейсмана», если у эмбриона этот барьер еще не успел сформироваться. Зародыш получит информацию – вирусную ДНК (РНК) – не только в соматические клетки, но и в половые.

  2. У одноклеточных организмов распространен горизонтальный обмен генетическим материалом. У многоклеточных организмов горизонтальный обмен играет гораздо меньшую роль. Горизонтальный перенос генов – процесс, в котором организм передает генетический материал другому организму, не являющемуся ему потомком. В настоящее время горизонтальному переносу уделяется все больше внимания.

  3. Эпигенетические механизмы наследственности связаны с метилированием ДНК. Другой вариант эпигенетического наследования приобретенных признаков основан на взаимной активации и инактивации («отключения») генов. Сюда же относятся прионизация белков и инактивация X-хромосомы и т.д.

  4. Нейтральная теория молекулярной эволюции – теория, утверждающая, что подавляющее число мутаций на молекулярном уровне носит нейтральный по отношению к естественному отбору характер. Как следствие, значительная часть внутривидовой изменчивости (особенно в малых популяциях) объясняется не действием отбора, а случайным дрейфом мутантных аллелей, которые нейтральны или почти нейтральны. Дрейф генов или генетико-автоматические процессы – явление ненаправленного изменения частот аллельных вариантов генов в популяции, обусловленное случайными статистическими причинами. Эта теория появилась в конце 1960-х годов. «Нейтральная теория согласовывалась с наблюдениями молекулярной генетики, но она не отвечала на вопрос, почему эволюция имеет вектор, направленный в сторону более высокой организованности вещества» (Kimura, M, 1968; King, J.L, Jukes, T.H., 1969; Kimura, M, Ohta, T., 1971, цит. Галимов, Э.М., 2009, с. 28).

«Биосфера представляет собой генный океан. В этом океане преобладающей формой существования генов являются короткие цепочки нуклеотидов, цепочки ДНК, вирусы, бактерии. Ничтожное по объему место в этом океане занимают сложные геномы. Генный океан является тем резервуаром, в обмене с которым совершается эволюция сложных геномов» (Галимов, Э.М., 2009, с. 133). То есть существует генетический дрейф генов, который участвует в формировании филогенетической модели живого на планете.

Задолго до расшифровки генома было известно, что гены большинства антител, образуются в крови (в соматических клетках) при различных инфекциях, не закодированы в геноме изначально, а «изготовляются» по мере необходимости из небольшого числа «генов-заготовок». Приобретенный признак (ген нового антитела) может передаваться из лимфоцитов в половые клетки. Потомство прямо от рождения оказывается устойчивым к некоторым возбудителям. Заготовленные в лимфоцитах РНК-стуктуры выходят из лимфоцитов и разносятся кровью по всему организму, попадая, в том числе и в половые клетки. В них методом обратной транскрипции генетическая информация переписывается с РНК на ДНК, и получившийся фрагмент ДНК встраивается в одну из хромосом половой клетки (Марков, А.В. и др., 2005; Марков, А.В., 2008; Хлебович, В.В., 2006; Савинов, А.Б., 2006; 2007).

Процесс наращивания, усложнения и усовершенствования генома сформировался у протоклеточных, функционирует сейчас и будет функционировать в будущем. Это процесс симбиогенеза может осуществляться, в том числе и с помощью ретровирусов, во временных рамках геологических эпох. Возник парадокс: «генетическая система, считающаяся нами управляющей, оказывается управляемой, а управляющей оказывается та, о которой, как о системе, нам фактически ничего и неизвестно» (Чадов, Б.Ф., 2006).

Схема 5.4.7 Схема основного контура регулирования биосистемы организменного уровня (w — задающее воздействие внешней среды, у — регулирующее воздействие, а — обратная связь (информация о выходном сигнале «х»), Z1, Z2... Zn — возмущающие воздействия — «шум») (по Савинову, А.Б., 2006)

При неизменной структуре генома, могут меняться механизмы его работы, меняются и физиологические свойства биологической системы, в конечном счете, меняется и фенотип. А ведь это не что иное как «наследование приобретенного признака». Изменение фенотипа возможно в пределах «нормы реакции» без изменения генотипа.

На схеме 5.4.7 представлена в самом общем виде в форме контура регулирования «генотип-фенотип» взаимодействие и взаимозависимость управляющей и исполнительной подсистем. По мнению автора идеи А.Б. Савинова (2007) такой подход устраняет противопоставление эволюционной роли генотипической изменчивости и экологических факторов, также участвующих в формировании фенотипов, по которым и происходит естественный отбор в системе популяционного уровня.

Можно с уверенностью утверждать, что механизмы самоорганизации, взаимоотношения, взаимозависимости, функционирования и изменчивости геномов находятся в начальной стадии изучения.

«Со времен Ч. Дарвина изменчивость подразделяют на неопределенную, или наследственную, т.е. затрагивающую генотип, и определенную, при которой меняется только фенотип (преобразуется форма) практически у всех особей одной популяции (породы, сорта), реагирующих на определенное внешнее воздействие» (Хлебович, В.В., 2006). В последнем случае вид остается неизменным.… А при изменениях в генотипе возможно появление новых видов.…Чем дальше отстоит биологическая система от «точки отсчета», то есть времени происхождения, образования живого вещества, тем она сложнее организована и тем большее количество изотопов химических элементов и в больших пропорциях вовлечены в процессы жизнедеятельности и жизнеобеспечения (Соков, Л.А., 2000; 2001).

Состав живого вещества и условия развития жизни на Земле во многом определяются и преобладанием определенных форм нахождения химических элементов в среде обитания организмов. Так, в составе земной коры преобладают химические элементы, для которых предпочтительной является минеральная форма, а организмы поглощают в основном химические элементы, находящиеся в водных растворах, газовых смесях и в биологической форме. Это сказалось на особенностях химического элементарного состава организмов: химические элементы – воздушные мигранты составляют в живом веществе свыше 98 % его массы, а в земной коре – лишь около 50 %; среди водных мигрантов в организмах преобладают подвижные (Перельман, А.И., 1977). На их долю приходится 0,7 %, а на долю малоподвижных – около 0,5 %. В земной же коре преобладают слабо- и малоподвижные химические элементы, составляя свыше 44 %. На долю подвижных приходится всего около 8 %. Обособленные в пространстве земной коры такие формы нахождения химических элементов, как минеральная, водные растворы, газовые смеси, коллоидная и сорбированная, в живом веществе часто пространственно совмещены, образуя единый организм. Связь распространенности и распределения химических элементов в земной коре и ее образованиях с химическим элементарным составом всего блока живого вещества Земли хорошо изучена. Найдено влияние особенностей этой распространенности и распределения на условия развития на Земле жизни как таковой. Выяснилось, что жизнь и развитие отдельных конкретных видов организмов во многом обусловлены специфическими геохимическими особенностями относительно небольших участков земной коры с преобладанием горных пород определенного типа. К настоящему времени это явление наиболее изучено для растений суши (Алексеенко, В.А., Алексеенко, Л.П., 1969; 1990; 1997; 2002; http://bibhl.tikva.ru/base/B1334/B1334Chapter3-2.php).

Известно, химический этап самообразования живого вещества начинает­ся в виде органических молекул в межзвездной среде и газовых туманностях (Тейлер, Р.Дж., 1975, с. 77) и интенсифицируется при выделении из протопланетного облака жидкой фазы – океанической воды. При выходе живого на сушу в дальнейшем формирование, функционирование, эволюционное развитие и совершенствование живого организма напрямую зависит от химического элементарного состава земной коры (схема 4.1.1). Последующая дифференциация живого веще­ства происходит за счет усложнения и усовершенствования аппаратов обме­на веществ, которые требуют для своего функционирования в больших ко­личествах более сложно организованные химические элементы «с их много­лопастными орбитальными облаками, магнитными и электрическими моментами» (Щукарев, С.А., 1971). А, как известно, они содержатся в земной коре (Земном шаре) в больших количествах, чем в океаничес­кой воде. На планете идут как минимум два «независимых» процесса, определяющие эволюцию химического элементарного состава и, следовательно, предопределяющие эволюцию живого вещества: естественные, от деятельности человека независящие и рукотворные, обязанные «расцвету» цивилизации.…

Таким образом, самоорганизация химического элементарного состава планеты Земля, ее геосфер, в совокупности с космическими событиями, предопределяет направление эволюционного процесса живого вещества, животных организмов, биосферы.

Филогенетическая роль экологических факторов проявляется гораздо медленнее, чем актуальных генотипических изменений (Савинов, А.Б., 2007). «В научной литературе, тем не менее, все еще доминирует представление об иерархическом строении филогенетического древа, отвечающее логике дарвинизма…, хотя все больше данных указывает на то, что геномы организмов черпают генетический материал из общего генетического пула планеты.

Филогенетическая модель должна, по-видимому, выглядеть не как ветвящееся древо и даже не как двумерная сеть, а как многомерное пространство, в котором возможно перекрещивание дальних генетических связей, хотя в этой паутине могут быть толстые главные линии и тонкие, едва заметные, связи» (Галимов, Э.М., 2009, с. 139-140).

Исходя из изложенного, можно считать, что происхождение и вторичное упорядочивание живого происходит, в том числе, с помощью первичных постоянных процессов самоорганизации барионного вещества, которые синтетическая теория эволюции не учитывает.

Филогенетическая самоорганизация генома определяется:


  1. процессами самоорганизации простых и сложных органических соединений, аминокислот, цепочек мононуклеотидов, … использованием геномов и фрагментов геномов из общего генетического (космического?) океанического и наземного пула планеты при формировании сложных геномов, с помощью вертикального и/или горизонтального переноса или дрейфа генов, а также в дальнейшем эпигенетическими механизмами, симбиогенезом…;

  2. процессами мутагенеза и естественным отбором;

  3. космическими полями, потоками космических частиц,…, геологическими факторами, физической и антропогенной эволюцией изотопного химического элементарного состава, биосферными, экосистемными, популяционными, социальными взаимодействиями; научно-техническим прогрессом цивилизации.

В течение ~ двух последних столетий в технологические процессы бурно развивающейся экономики цивилизации планеты интенсивно вовлекаются не только макроэлементы, в основном за счет сжигания углеводородов, но и микро-, ультрамикроэлементы, отвечающие в живом за функционирование ферментов, ферментативных, гормональных систем. А это, в свою очередь, может также изменить и меняет качественно-количественные соотношения доменов (эукариоты ↔ прокариоты ↔ археи) в биомассе планеты. У гетеротрофов может измениться вся цепочка: царство, тип, класс, отряд, семейство, род, вид, а, следовательно, изменится химический состав пищевых потоков. Изменение экологической ситуации на планете, изменение климата, в том числе и в результате катастроф, появление рукотворных обширных геохимических территорий, не пригодных или мало пригодных для живого, радикальные геохимические изменения в геосферах планеты, могут вызвать необратимые изменения в живом веществе, в биосфере, в генетическом пуле планеты. Внешние факторы являются аттракторами (руслами) эволюционного процесса.

5.5 Классификация химических элементов с учетом гомеостатической емкости биологических объектов


А.В. Скальный (2004) делит все химические элементы на элементы с низкой, средней и высокой гомеостатической емкостью. А.В. Скальный относит к химическим элементам с минимальной гомеостатической емкостью P, Zn, Cu, Se, Cr, Fe, I, количество которых с возрастом еще более уменьшается. К накоплению в организме таких элементов как Pb, Cd, Be, As, Ti, U, а также дисбалансу Na, K, Li (элементы с высокой гомеостатической емкостью) в основном следует относиться, по мнению А.В. Скального, как к вторичным состояниям, изначально обусловленным дисбалансом элементов с меньшей гомеостатической емкостью. Такой подход следует приветствовать, так как это важно с практической стороны. Однако речь здесь идет не о гомеостатической емкости, а о резервах гомеостатической емкости (Кист, А.А., 1973).

Вероятно, все химические элементы по величине гомеостатической (биологической и физиологической) емкости (по аналогии с работой Виноградова, А.П. от 1933) можно разделить на три группы: первая группа – содержание химических элементов в организме «стандартного» человека (вес 70 кг, возраст 30 лет) больше 1 грамма; вторая группа – содержание химических элементов от 0,99(9) граммов до 0, 011грамма; третья группа – содержание химических элементов равно или меньше 0,01 грамма.

К первой группе химических элементов, обладающих высокой гомеостатической емкостью, относятся: O, содержание в организме «стандартного» человека – 45500 г (65,0 %); C – 12600 г (18,0 %); H – 7000 г (10,0 %); N – 2100 г (3,0 %); Ca – 1050 г (1,5 %); P – 700 г (1,0 %); S – 175 г (0,25 %); K – 140 г (0,2 %); Na – 105 г (0,15 %); Cl – 105 г (0,15 %); Mg – 35 г (0,05 %); Fe – 4 г (0,0057 %); Zn – 2,3 г (0,0033 %); Rb – 1,2 г (0,0017 %).

Ко второй группе химических элементов, обладающих средней гомеостатической емкостью, относятся: Sr, содержание в организме «стандартного» человека – 0,14 г (2·10-4 %); Cu – 0,1 г (1,4·10-4 %); Al – 0,1 г (1,4·10-4 %); As < 0,1 г (< 1,4·10-4 %); Sb < 0,09 г (< 1,3·10-4 %); Pb – 0,08 г (1,1·10-4 %); La < 0,05 г (< 7·10-5 %); Nb < 0,05 г (< 7·10-5 %); Sn – 0,03 г (4,3·10-5 %); I – 0,03 г (4,3·10-5 %); Cd – 0,03 г (4,3·10-5 %); Mn – 0,02 г (3·10-5 %); Ba – 0,016 г (2,3·10-5 %); Ti < 0,015 г (< 2,2·10-5 %).

К третьей группе химических элементов, обладающих минимальной гомеостатической емкостью, относятся: Ni, содержание в организме «стандартного» человека < 0,01 г (< 1,4·10-5 %); B < 0,01 г (< 1,4·10-5 %); Cr < 0,006 г (< 8,6·10-6 %); Ru < 0,006 г (< 8,6·10-6 %); Tl < 0,006 г (< 8,6·10-6 %); Zr < 0,006 г (< 8,6·10-6 %); Mo < 0,005 г (< 7·10-6 %); Co < 0,003 г (< 4,3·10-6 %); Be < 0,002 г (< 3·10-6 %); Au < 0,001 г (< 1,4·10-6 %); Ag < 0,001 г (< 1,4·10-6 %); Li < 9·10-4 г (< 1,3·10-6 %); Bi < 3·10-4 г (< 4,3·10-7 %); V < 10-4 г (< 1,4·10-7 %); U < 2·10-5 г (< 3·10-8 %); Cs < 10-5 г (< 1,4·10-8 %); Ga < 2·10-6 г (< 3·10-9 %); Ra < 10-10 г (< 1,4·10-12 %) (МКРЗ, 1961, таблица 6).

Химические элементы, присутствующие в организме в больших количествах, обладают меньшими резервами гомеостатической (биологической и физиологической) емкости. Оценочной величиной резерва гомеостатической (биологической и физиологической) емкости может служить отношение летальной дозы (ЛД) к нормальному содержанию химического элемента (СХЭ) в организме. Отношение ЛД/СХЭ для элементов равно: P – 0,0001; Zn – 0,0025; K – 0,08; коэффициент для Na, вероятно, также мал (учитывая высокую токсичность и доступность японские самураи использовали NaCl как средство для ритуального самоубийства, Macfailane, W.V., 1981). Коэффициенты для V, Ba, Cr, F равны соответственно: 0,1-0,2; 0,2; 0,5; 0,77. Коэффициенты для Fe, As, Mo, I несколько больше и равны соответственно: 2-7; 3,3-23; 10; 2,3-14. То есть, резервная гомеостатическая (биологическая, физиологическая) емкость этих элементов больше их нормального содержания в организме в 2-23 раза. Коэффициенты отношения ЛД/СХА для Tl, Br, Cd, Pb, Ag, Hg превышают гомеостатическую (биологическую, физиологическую) емкость в десятки, сотни и даже десятки тысяч раз. Их резервная гомеостатическая (биологическая, физиологическая) емкость больше гомеостатической (биологической, физиологической) емкости соответственно в 100, 134, 50-300, 5-500, 1300-6200, 11500-23000 раз. В расчетах использовали противоречивые данные по ЛД, приведенные в монографии А.В. Скальный, И.А. Рудаков (2004).

Сходные расчеты и выводы были сделаны значительно раньше А.А. Кист (1973), правда для этого использовалась иная терминология и другие расчеты.

Наиболее частой патологией, с которой пациентам оказывается медицинская помощь в реанимационных отделениях больниц, является нарушение электролитного баланса, то есть нарушение гомеостаза макроэлементов и их солей: Na+, K+, Mg+2, Ca+2, PO4-3, CO3-2 и т.д.



Определенное значение для жизнедеятельности биологических систем имеет содержание (концентрация) изотопов химических элементов в пищевых продуктах, почве, воде, воздухе. Внешними факторами, влияющими на параметры метаболизма и определяющими содержание, концентрацию изотопов химических элементов, является проживание в биогеохимических провинциях, геохимических аномалиях городов, районов, ландшафтов… Содержание изотопов химических элементов во внешней среде формирует изотопный химический состав пищевых цепочек.

Таким образом, гомеостаз химических элементов определяется, как и видовыми особенностями самой биологической системы, так и физико-химическими свойствами изотопов химических элементов, в том числе и участием их в процессах синергизма и антагонизма. Особенности метаболизма биологической системы (принадлежность к виду, подвиду) определяют скорость гомеостатических реакций. Гомеостатическая (биологическая, физиологическая) емкость химических элементов животных организмов, в общих чертах, прямо пропорциональна атомному номеру, числу протонов в ядре атома, числу Мозли, а резервная биологическая (гомеостатическая) емкость им обратно пропорциональна (схема 5.4.5). Границы гомеостатической емкости химических элементов, обеспечивающей физиологический комфорт, с риском и бедствием, бедствием и летальным исходом, вследствие повышенного или пониженного поступления в организм (схема 5.4.5), очерчиваются периодическими кривыми, периодичность которых определяется закономерностями застройки электронных орбит химических элементов (рисунки 5.4.1 и 5.4.4). Биологическая емкость – это предельные, минимально-максимальные концентрационные интервалы изотопов химических элементов в организме для выживания вида, подвида животного организма. При этом гомеостатическая емкость – это минимально-максимальные естественные концентрационные интервалы внеклеточного пространства, физиологическая емкость – это минимально-максимальные естественные концентрационные интервалы внутриклеточного пространства (или того или иного органа, ткани или процесса…) изотопов химических элементов.
1   2   3   4


База данных защищена авторским правом ©zubstom.ru 2015
обратиться к администрации

    Главная страница