Восстановление утраченных конечностей и органов у человека, давнишняя мечта медиков и биологов. Природа как бы подсказывает нам, как это сделать, и для примера заготовила нам некоторых беспозвоночных и позвоночных животных, которые обладают удивительной способностью к регенерации органов и тканей. Остается только подсмотреть, как это они делают, и понять механизм формообразования вновь отрастающих органов. И тут исследователи поняли, что не все так просто, и что они столкнулись с одной из загадок жизни, которая не поддается быстрому решению.

Однако есть одно действие в этой задаче, которое уже становится понятным для ученых – это повышение потенциалов электрических полей и смена их полярности при процессах роста и регенерации. Может быть, это и есть «нить Ариадны», которая нас выведет из лабиринта знаний о таинственной регенерации.

Есть мнение среди ученых, что морфогенетическое поле, отвечающее за пространственное распределение клеток и форму организма, образуется вокруг развивающихся структур из известных нам физических полей. Но такое поле будет обладать уже другими свойствами, так как наложение различных структурированных полей малой интенсивности друг на друга будет проявлять себя в пространстве уже не как сумма ряда полей, а как информационное морфогенетическое поле. Аналогию можно провести со сплавом металлов, часто сплав обладает совсем другими свойствами, чем составляющие его отдельные металлы.

Сколько бы мы ни рассуждали о морфогенетических полях, их природа для нас остается пока загадочной. Но один компонент этих полей явно действует на процессы формообразования и роста у живых организмов. Таким компонентом является электрическое поле, создаваемое живыми клетками и отдельными органами. И тут ученые пошли еще дальше, они пытаются даже имитировать слабые электрические поля и ускорять регенерацию органов и тканей с их помощью, а иногда даже менять весь формообразовательный процесс.

Так уж получилось, что человек, прежде всего, познакомился со свойствами электрических полей и выяснил, что наиболее эффективное действие оказывают друг на друга заряженные объекты. Поэтому уже сто с лишним лет тому назад исследователи начали проверять действие электрического поля на растения и животных, особенно во время роста и развития исследуемых объектов. Несовершенное оборудование и противоречивые результаты не позволили сделать объективных выводов. Но техника эксперимента оттачивалась, и уже в 1922 году Лунд обнаружил интересную закономерность – слабые электрические токи, пропускаемые через среду, могут ориентировать плоскость первого деления в яйцеклетке бурой водоросли фукус. Первое деление шло в плоскости, перпендикулярной к направлению тока. Но еще более интересные результаты появились у того же автора, когда он изучал действие электрического поля на полярность регенерирующего гидроида.

Существует животное, похожее на веточку растения. Это морские полипы – обелия. Действительно, если отрезать кусочек от живой обелии (рис. 1), и поместить в электрическое поле, – куда он будет расти: верхним концом к положительному или отрицательному полюсу? Лунд так и сделал. Он вырезал кусочек гидроида и поместил его на 15 часов в электрическое поле с плотностью тока 0,02 миллиампера на мм 2 . Оказалось, что верхний конец всегда растет к аноду, или положительному полюсу. Ну а если кусочек обелии положить верхним концом к катоду, или отрицательному полюсу, это же будет противоречить его собственному электрическому полю? И действительно, течение регенерации изменилось на противоположное. Нижний конец гидроида стал как бы верхним и начал расти к аноду. Более сильное внешнее электрическое поле подавило электрическое поле гидроида и заставило клетки поверить, что верхний конец находится в противоположной стороне. Опыты Лунда были повторены другими учеными, такими как С. Роуз, С. Смит, только на других беспозвоночных животных, способных к регенерации. Роуз работал на другом гидроиде – тубулярии (рис.2), и у него получалось, что головной конец возникал всегда у катодного полюса независимо от ориентации куска гидроида. Как видим, другой объект и другие результаты.

Сходные результаты получились и при регенерации у планарий (рис. 3). Планариям отрезали голову и хвостовой отдел. Независимо от ориентации головной конец возникал всегда у катода. Но можно так подобрать плотность тока, что собственное электрическое поле планарий тоже будет оказывать воздействие на морфогенез. Тогда планария, помещенная хвостовым концом к катоду, начинает отращивать вместо хвоста голову, да и своя собственная голова растет на противоположном конце. И получается животное с двумя головными отделами, направленными в разные стороны.

Слабые электрические поля действуют на регенерацию не только у беспозвоночных животных; у позвоночных животных под действием электрических полей ускоряется регенерация конечностей, срастание костей и заживление ран. Всем известно, что переломы костей срастаются или регенерируют. Но каково было удивление исследователей, когда они заметили, что переломы костей у земноводных сопровождаются изменением их электрического потенциала. Происходит как бы электрический всплеск, продолжающийся несколько дней, затем заряд из положительного переключается на отрицательный и медленно возвращается к исходному. Все эти электрические колебания способствуют тому, что клетки крови, излившиеся в область травмы и давшие гематому, проходят расспециализацию (дедифференцировку). Эритроциты превращаются в клетки, напоминающие клетки эмбрионального типа, а затем из них образуется хрящ, который заменяется костью. Ученых заинтересовало, не электрическое ли поле способствует этому превращению клеток? Они проследили за поведением клеток в культуре при действии электрического поля, оказалось, что культивируемые эритроциты начали терять признаки специализации и превращались в округлившиеся клетки, напоминающие клетки эмбриона. Такие вещи у земноводных возможны. Ведь у них сохраняется ядро в эритроцитах в отличие от млекопитающих. Значит, электрическим полем можно стимулировать регенерацию, и, возможно, высшие млекопитающие и человек только потому не могут отрастить утраченную конечность, что их собственный потенциал значительно уступает тому всплеску электрического поля, который наблюдается, скажем, у тритона, способного к регенерации конечности?

В настоящее время медики начинают использовать для регенерации стволовые клетки. Работы в этой области сулят нам радужные перспективы. Но сколько еще предстоит изучить, прежде чем использовать стволовые клетки в широких масштабах на практике. Вполне может оказаться, что, при стимуляции электрическими полями с характеристиками близкими к тем, которые возникающим у тритонов или саламандр при регенерации конечности, могут быстрее заполнить дефект и восстановить поврежденный орган.

Роберт Беккер, ученый-ортопед, работающий в одном из госпиталей для ветеранов в США, решил провести электростимуляцию регенерации конечности у крыс. Он ампутировал на уровне плечевой кости конечности у 20 однодневных крыс, а в оставшуюся часть мускулатуры вживил электроды. Сила тока подбиралась примерно такой величины, какая естественно возникает при удалении конечности у тритона. Контрольным крысам либо вообще культю не стимулировали, либо ток давали значительно большей величины.

Результат оказался положительным. У значительной части животных реконструировалась целая плечевая кость, практически не отличимая от нормальной. Правда, другие ткани не восстановились полностью и дали что-то похожее на одну из стадий регенерации конечности у саламандр. Беккер считает, что можно подобрать оптимальные условия электростимуляции, при которых регенерирует вся конечность у млекопитающих, а возможно, и у человека.

Таким образом, можно в какой-то мере считать, что электрическое поле играет значительную роль в организационном центре организма, следящем за развитием или регенерацией отдельных частей организма. Но электрическое поле самого организма имеет сложную пространственную структуру, напоминающую кружево, которое в настоящее время человек еще не может создать. И это не удивительно – ведь собственное электрическое поле организма формируется путем суммарного наложения отдельных микроскопических клеточных полей делящихся клеток. Экспериментаторы же, подключая искусственное электрическое поле, могут только внести искажение в кружевной пространственный рисунок электрического поля самого организма, которое играет важную роль в формообразующих процессах. И как мы видим из приведенных выше примеров, это действие не бесследно. К тому же электрическое поле не единственный компонент общего формообразующего поля, управляющего процессами морфогенеза. Частично уже исследовано действие магнитного поля живого организма. Но значительная часть других составляющих формообразующего поля еще не изучена.

Какое же воздействие может оказывать электрическое поле на процессы формообразования? Здесь тоже нет окончательного ответа, но существует несколько гипотез.

По одной из этих гипотез, которой придерживается Роуз, электрическое поле живых организмов своей пространственной конфигурацией влияет на транспорт специфических репрессоров, ведающих дифференцировкой (специализацией) клеток. Это создает картину химической цитодифференцировки, в какой-то мере отражающей пространственный рисунок самого электрического поля. Чтобы подтвердить эту гипотезу, были поставлены оригинальные опыты все с тем же гидроидом табулярией. Если отрезки табулярии соединить последовательно, то верхний отращивает щупальца, у него образуется рот; а рост нижнего подавляется, он становится как бы хвостовым отделом. Ну а теперь попробуем соединить отрезки табулярии «лицом к лицу». Получается совсем другое дело: каждый регенерирует головной конец самостоятельно, как будто между ними нет взаимодействия. Роуз объясняет это тем, что при последовательном соединении гидроиды образуют одно общее электрическое поле, когда же их головные концы направлены друг к другу, их поля не объединяются. Видимо, что-то похожее происходит и другими живыми структурами, когда при контакте совпадают их электрические поля или отталкиваются.

Конечно, гипотеза Роуза оригинальна и опыты убедительны, но ведь предложенный механизм объяснения формообразовательных процессов, по-видимому, применим только к низшим организмам, таким как кишечнополостные.

Другая гипотеза, разработанная рядом ученых, называется информационной. Есть мнение, что межклеточные связи, а следовательно, пространственная дифференцировка, регулируются за счет безнервной передачи информации. Роль таких передатчиков информации в организме выполняют щелевые контакты, которые образуются на ранних стадиях развития. Авторы гипотезы предполагают, что расположение щелевых контактов определяется электрическим полем. Если слабое электрическое поле, созданное экспериментаторами, по своим параметрам будет близко к электрическому полю организма, то это может привести к передаче информационных сигналов и изменить процессы дифференцировки и роста.

Понимая всю сложность рассматриваемого вопроса, мы можем придти к выводу, что слабые длительно действующие электрические поля, несомненно, влияют на формообразовательные процессы, но их действие неоднозначно. Механизм воздействия электрических полей на процессы роста, развития и регенерации, возможно, опосредован изменением других полей, химических реакций и других биологических процессов.

Пытаясь понять механизмы формообразования и управления пространственной конфигурацией организмов, мы рассмотрели основные направления и пути, по которым идут ученые, чтобы раскрыть глобальную загадку биологии – процесс морфогенеза. Сами же механизмы формообразовательных процессов окончательно не познаны, их контуры только вырисовываются в представленных здесь гипотезах. Время важнейших открытий в биологии еще впереди!

Рис. 1. Гидроид Обелия, на котором работал Лунд. А - колония (слегка увеличено), Б - отдельная веточка колонии (несколько схематизировано, часть особей колонии изображена в разрезе):
1 - гидрант в расправленной состоянии, 2 - сократившийся гидрант, 3 - оболочка, 4 - почка, 5 - развивающиеся медузы, 6 - оболочка вокруг гидроида, 7 - оболочка, закрывающая созревающие половые клетки

Рис. 2 - Отдельный гидрант гидроида Тубулярия, способный к регенерации любимый объект Роуза:
/ - рот, 2 - венчики щупалец, 3 - выросты с клетками для размножения

Спинная поверхность Брюшная поверхность

Рис. 3. Тигровая планария (винтообразно изогнута, чтобы показать брюшною поверхность), на которой ставится большинство опытов по регенерации головы и всего тела из отдельных фрагментов.

Юрий СИМАКОВ,
доктор биологических наук, профессор,
член Московского общества испытателей природы

Симаков Юрий Георгиевич, профессор, доктор биологических наук.
Каф. Биоэкологии и ихтиологии, Московский государственный университет технологий и управления.
Автор 150 научно-популярных статей и ряда научно-популярных книг (Жизнь пруда, Живые приборы, Животные анализируют мир. Читать по глазам людей и животных, Удивительный мир животных)

Современная наука не собирается оставить неразгаданной ни одну из тайн бытия. Уже известны причины и , ученые замахнулись даже на . Дошла очередь и до научных исследований "дурного глаза".

Как пишет "Комсомольская правда" , происхождение этого феномена пытаются разгадать и современные ученые. Доктор биологических наук, профессор Юрий Симаков предполагает, что вместе с электромагнитными полями глаза испускают и так называемые форм-поля сетчатых структур. Зрительные фоторецепторы, палочки и колбочки, образуют ячеисто-слоистые структуры. К тому же передняя структура фоторецепторов - это сильно гофрированная живая мембрана, которая способна давать реальное волновое поле. Направленность волн в этом поле зависит от направленности ячеек, а по существу - от установки нашего взгляда.

Кандидат технических наук, исследователь искусственного интеллекта Виталий Правдивцев по-своему объясняет это явление. Для примера Правдивцев сравнивает действие "лучей зрения" с влиянием радиоволн. "Как дают о себе знать невидимые и неощущаемые нами радиоволны? А просто: достигая "объекта назначения", они как бы материализуются, - объясняет ученый. - Будто из ничего появляется тепло или электрический сигнал: загорается лампочка или на экране телевизора возникает изображение. Можно сказать, что нечто подобное происходит и с "лучами зрения". Только у них свои информационные особенности. К примеру, экстрасенсы, "облучая" человека, могут вызвать в его организме физиологические и психические изменения, совершить перемены в работе какого-либо органа или повлиять на душевное состояние собеседника".

Выходит, правы те бабушки, которые не разрешают незнакомым людям смотреть на маленьких детей, боясь "сглаза" или . Оказывается, действительно для нашего организма далеко не безразлично, куда смотрим мы и кто смотрит на нас.

Между тем, этот феномен известен с древнейших времен, свое объяснение ему еще в III в до н.э. пытался дать греческий ученый Евклид. Многократно описан он и нашими современниками. Один из самых примечательных документально зафиксированных случаев произошел с известным дрессировщиком Владимиром Дуровым. Однажды он продемонстрировал специально собравшимся ученым уникальный опыт. Пристально глядя в глаза стоящему перед ним льву, дрессировщик ярко представил себе, как находящаяся рядом львица подкрадывается к воображаемому куску мяса, лежащему перед львом. Совершенно неожиданно лев разъярился, бросился на львицу и попытался укусить ее, а после этого долго не мог успокоиться. Усмирить животное смог дрессировщик – и опять одним взглядом.

Конечно, такими феноменальными способностями обладают далеко не все, однако практически каждому знакомо ощущение пристального взгляда, который "сверлит затылок". Однажды ученые канадского университета Куинз решили научно подтвердить или опровергнуть это расхожее мнение. Они провели научный эксперимент, в ходе которого добровольцы должны были определить, смотрит на них второй участник опыта или нет. Результаты эксперимента показали, что 95% испытуемых действительно "чувствуют" чужой взгляд. Они описывали это ощущение как легкое давление на затылок или слабое дуновение ветра.

Впервые о серьезном изучении той энергии, которую излучают глаза человека, заговорил известный австрийский химик XIX в. барон Карл фон Рейхенбах. Много лет он изучал "особо чувствительных людей" - сегодня их называют экстрасенсами - и пришел к выводу, что они лучше других воспринимают исходящую от живых существ некую энергию. Позже его последователи предположили, что из глаз исходят узкие пучки биорадиационных излучений мозга, имеющие электромагнитную природу.

СИМАКОВ Юрий Георгиевич

(род. 5.1.1939, г. Москва), изв. биолог, специалист по охране природной среды, д-р биол. наук (1986), проф. (1990). В возрасте 2 лет родители увезли его на свою родину — в г. Ряжск. В Ряжске окончил школу, затем — Ряж. дорожный техникум (1959). В 1961 поступил в Моск. Гос. ун-т, в 1966 окончил биол. ф-т МГУ по каф. эмбриологии. До 1969 учился в аспирантуре и досрочно защитил канд. дис. на тему «Гисто-химические свойства хрусталика глаза в норме и патологии». Обл. науч. интересов – проблема воздействия антропогенных факторов (загрязнение среды, радиоактивность) на живой организм. Защитив дис., продолжил исслед. на базе II Мед. ин-та в Москве. С 1972 по 1977 ведет науч. исслед. по очистке промышл. вод (Моск. инженерно-строит. ин-т). С 1977 доц. каф. ихтиологии и рыбоводства Моск. ин-та пищевой пром-сти. В 1986 защитил докт. дис. («Онтогенетические и токсикологические аспекты защиты гидробионтов от антропогенных воздействий»). С 1994 зав. каф. ихтиологии и рыбоводства. Опубликовал ок. 160 науч. работ, в т.ч. ряд монографий. Имеет 8 изобретений и патентов. Избран академиком (действ. чл.) Междунар. Академии информатизации. Неоднокр. награждался почетными грамотами Мин-в рыбного хоз-ва и охраны окружающей среды. В наст. вр. продолжает осн. дело своей жизни — работу по охране окружающей среды. Его практическая деятельность связана с терр. басс. рек Оки и Москвы, в частности — с Ряз. обл., где ведутся исслед. совместно с Волжско-Окским бассейновым Упр-нием, успешно внедряются разработанные им нов. методы биотестирования мутагенных веществ и методы борьбы с канцерогенными веществами. Разработал нов. экспресс-метод определения токсичности (внедрен Волжско-Окским бассейновым Упр-нием). Работы С. по охране природных ресурсов Волжско-Окского басс. получили высокую оценку в РФ и за рубежом, где ему неоднокр. приходилось выступать с докладами.
Соч.: Водная токсикология. — М.: 1989; Определение мутагенности веществ при разработке рыбохозяйственных ПДК. — М., 1993; Живые приборы. — М., 1986; Исследование хромосом и клеточных структур гидробионтов методами оптоэлектроники // Водные биоресурсы, воспроизводство и экология гидробионтов / Серия сборников. — 1992; Экологические исследования техногенных полей с использованием живых тест-объектов // Там же.; Репликация ДНК в политенных хромосомах хирономид под влиянием электромагнитных излучений // Там же. — М., 1993.

Информационное поле жизни.

Симаков Ю.Г.

«Химия и жизнь», 1983, № 3, стр. 88.
http://ttizm.narod.ru/gizn/infpg.htm

Человек как должное принимает гармонию живого, порой восхищается ею и зачастую не думает, как эта гармония строится и развивается. Но разве в генетической программе живых существ не записаны присущие им и их потомкам черты, вплоть до крохотного пятнышка на раковине моллюска или характерного движения головы у матери и дочери? Записаны! Однако как эту запись развернуть в пространстве, в ходе развития организма? Ведь нужно соблюсти не только размеры, форму, строение и функции любого органа растения или животного, но и их тончайшую биохимию. Даже рост и тот надо вовремя остановить.
Биологи пока не могут ответить на множество вопросов, которые перед ними поставила самая прозаичная картина – картина развития организмов, или, как говорят в науке, морфогенез. И вовсе не зря видный американский биолог Э. Синнот сказал, что "морфогенез, поскольку он связан с самой отличительной чертой живого – организацией, – это перекресток, куда сходятся все пути биологических исследований".
Какие же знаки есть на этом перекрестке? Где хранится сама пространственная запись, которая "переводит" химический язык генетического кода в реальную объемную структуру, в тело?
Скорее всего в любой живой клетке хранится программа ее будущего месторасположения, клетка как бы "знает", где ей надо остановиться, когда перестать делиться и какую форму принять, чтобы войти в состав того или иного органа. Клетки, строящие организм, не только точно вовремя перестают расти, делиться и принимают разную форму, они специализируются или дифференцируются, а порой даже отмирают, чтобы получилась необходимая пространственная структура. Например, так появляются пальцы на конечностях зародыша – ткани между будущими пальцами гибнут, а из пластинки – зачатка кисти формируется пятипалая рука. Неведомый скульптор ваяя живое существо, не только перераспределяет, но и удаляет ненужный материал, чтобы воплотить то, что намечено генетической программой.
Молекулярная генетика выяснила пути передачи информации от ДНК к информационной РНК, которая в свою очередь служит матрицей для синтеза белков из аминокислот. Сейчас тщательно исследуют влияние генов на обмен веществ в клетке и на их синтез. Но при воплощении пространственной структуры, скажем, клубня редиски или причудливой раковины вряд ли обойдешься одними генами. Сомнения такого рода давно будоражат умы эмбриологов, и именно у них, у людей, занимающихся пространственной дифференцировкой клеток, появилась концепция так называемого морфогенетического поля. Смысл множества теорий на эту тему сводится к тому, что вокруг эмбриона или зародыша присутствует особое поле, которое как бы лепит из клеточной массы органы и целые организмы.
Наиболее разработанные концепции эмбрионального поля принадлежат австрийцу П. Вейсу, долгие годы работавшему в США, и советским ученым А.Г. Гурвичу и Н.К. Кольцову (см. А.Г. Гурвич "Теория биологического поля", М." 1944, и главу "Теория полей" в книге Б.П. Токина "Общая эмбриология", М., 1968). По мнению Вейса и Гурвича, морфогенетическое поле не обладает обычными физико-химическими характеристиками. Гурвич назвал его биологическим полем. В противоположность этому Н.К. Кольцов полагал, что поле, командующее целостностью развития организма, сложено обычными физическими полями.
Вейс писал, что первоначальное поле действует на клеточный материал, формирует из него те или иные зачатки организма и что по мере развития образуются все новые и новые поля, командующие развитием органов и всего тела особи. Короче говоря, развивается поле, затем сам зародыш, причем клетки организма вроде бы пассивны – их деятельностью руководит морфогенетическое поле. Концепция же биологического поля А.Г. Гурвича зиждется на том, что оно присуще каждой клетке организма. Однако сфера действия поля выходит за пределы клетки, клеточные поля как бы сливаются в единое поле, которое меняется при пространственном перераспределении клеток.
Согласно обеим концепциям, биологическое поле развивается так же, как и зародыш. Однако, по Вейсу, оно делает это самостоятельно, а по теории Гурвича – под влиянием клеток зародыша.
Но мне думается, что если взять за аксиому самостоятельное развитие биологического поля, то наши знания вряд ли продвинутся вперед. Ибо, чтобы хоть как-то объяснить пространственное развитие самого биологического поля, нужно вводить некие поля 2-го, 3-го порядков и так далее. Если же клетки сами строят себе такое поле, а затем изменяются и перемещаются под его воздействием, то морфогенетическое поле выступает как орудие для распределения клеток в пространстве. Но как тогда объяснить форму будущего организма? Скажем, форму лютика или бегемота.
По теории Гурвича, источником векторного поля служит ядро клетки и только при сложении векторов получается общее поле. А ведь вовсе неплохо себя чувствуют организмы, у которых только одно ядро. Например, трехсантиметровая одноклеточная водоросль ацетабулярия обладает ризоидами, напоминающими корни, тонкой ножкой и зонтиком. Как одно-единственное ядерное поле дало такую причудливую форму? Если у ацетабулярии отрезать ризоид, в котором содержится ядро, она не потеряет способности к регенерации. Например, если ее лишить зонтика, он снова вырастет. Где же тогда заключена пространственная память?
Давайте поищем выход из всех этих несоответствий. Почему биологическое поле непременно должно меняться при развитии организма, как и сам зародыш? Не логичнее ли думать, что поле с первых же стадий развития не меняется, а служит той матрицей, которую зародыш стремится заполнить? Но тогда откуда взялось само поле и почему оно столь четко соответствует генетической записи, присущей данному организму?
И не стоит ли предположить, что поле, управляющее развитием, порождено взаимодействием спиральной структуры ДНК, где хранится изначальная генетическая запись, с окружающим пространством?
Ведь это может дать как бы пространственную запись будущего существа, будь то тот же лютик или бегемот. При увеличении числа клеток в ходе их деления поля, образованные ДНК, суммируются, общее поле растет, но сохраняет некую присущую только ему организацию.
Поле организма, спаивающее воедино все его части и командующее развитием, по-моему, точнее именовать информационным индивидуальным полем. Какова же его предполагаемая природа? По одним понятиям, это комплекс физико-химических факторов, которые образуют единое "силовое поле" (Н.К. Кольцов). По мнению других исследователей, биологическое поле, возможно, вбирает в себя все ныне известные физико-химические полевые взаимодействия, но представляет собой качественно новый уровень этих взаимодействий. А так как любому существу присуща индивидуальность, заданная генетическим кодом, то и информационное поле организма сугубо индивидуально.
В 1981 году западногерманский исследователь А. Гирер опубликовал идею о том, что роль генетического аппарата сводится преимущественно к генерации сигналов для замены одного морфогенетического поля другим. Если это так, то вокруг любого существа как "рубашки" меняются поля, когда организм дорастает до границ очередной "одежды". С этой точки зрения на развитие морфогенетического поля можно смотреть как на цепь скачков в перестройке пространственной информации.
Никто не отрицает, что ядро любой живой клетки таит в себе всю генетическую программу организма. В ходе дифференцировки в разных органах начинает работать только та часть генетической программы, которая командует синтезом белков в этом конкретном органе или даже o отдельной клетке. А вот у информационного поля, наверное, нет такой специализации – оно всегда целое. Иначе просто не объяснить его сохранность даже в малой части организма.
Такое предположение не умозрительно. Чтобы показать целостность информационного поля в каждой части организма, возьмем удобные для этого живые существа.
У слизистого грибка миксомицета-диктиостелиума любопытный жизненный цикл. Сначала его клетки как бы рассыпаны и передвигаются в виде "амеб" по почве, затем одна или несколько клеток выделяют вещество акразин, что служит сигналом "все ко мне". "Амебы" сползаются и образуют многоклеточный плазмодий, который выглядит червеобразным слизнем. Этот слизень выползает на сухое место и превращается в маленький тонконогий грибок с круглой головкой, где находятся споры. Прямо-таки на глазах из клеток собирается причудливый организм, который как бы заполняет свое уже имеющееся информационное поле. Ну, а если наполовину сократить количество сливающихся клеток, что получится – половина грибка или целый? Так и делали в лабораториях. (Опыты с грибками изложены в книгах Д. Тринкауса "От клеток к органам", "Мир", 1971 и Д. Иберта "Взаимодействие развивающихся систем", "Мир", 1968.) Из половины "амеб" получается той же формы грибок, только вдвое меньше. Оставили 1/4 клеток, они опять слились и дали грибок со всеми присущими ему формами, только еще меньших размеров.
И не получается ли, что любое число клеток несет информацию о форме, которую им надо сложить, собравшись вместе? Правда, где-то есть предел, и малого количества клеток может не хватить для построения грибка. Однако, зная это, трудно отказаться от мысли, что форма грибка заложена в информационном поле еще тогда, когда организм рассыпан на отдельные клетки. При слиянии клеток их информационные поля суммируются, но это суммирование выглядит скорее как разрастание, раздувание одной и той же формы.
А плоские черви планарии могут восстановить облик из 1/300 части своего тела. Вот что говорится об этом в книге Ч. Бодемера "Современная эмбриология" ("Мир", 1971). Если нарезать планарии бритвой на разные по величине кусочки и оставить их в покое на три недели, то клетки поменяют свою специализацию и перестроятся в целых животных. Через три недели вместо неподвижных изрубленных на кусочки плоских червей по дну кристаллизатора ползают планарии, почти равные взрослым, и крошки, едва заметные на глаз. Но у всех, у больших и малых, видна головка с глазами и расставленными в стороны обонятельными "ушками", все они одинаковые по форме, хотя различаются по размерам в сотни раз. Каждое существо появилось из разного количества клеток, но по одному "чертежу". Вот и выходит, что любой кусочек тела планарии нес целое информационное поле.
Сходные опыты я ставил с одноклеточными организмами, с крупными, в два миллиметра ростом, инфузориями спиростомами ("Цитология", 1978, т. 20, № 7). Такую инфузорию можно разрезать микроскальпелем под микроскопом на 60 частей, и каждая из них снова восстанавливается в целую клетку. Инфузории растут, но не бесконечно. Клетки, достигнув положенного им размера, как бы упираются в невидимую границу. Вот эту границу и может поставить информационное поле.
Получается, что информационное поле одинаково служит одноклеточным, колониальным и многоклеточным организмам. И не стоит ли предположить, что еще до оплодотворения половые клетки несут готовые информационные поля? А при оплодотворении, когда сперматозоид и яйцеклетка сливаются и их генетический материал объединяется, суммируются и информационные поля, давая промежуточный или обобщенный тип, с признаками матери и отца.
Клетки без ядер могут жить, но теряют способность к регенерации, самовосстановлению. Правда, вспомните про ацетабулярию, у которой новый зонтик вырастает и без ядра. И хотя такое может осуществиться лишь один раз, этого уже достаточно, чтобы предположить невероятное: информационное поле некоторое время сохраняется вокруг клетки, даже если она лишена основного генетического материала!
Размеры живых существ закреплены генетически. Мышь-малютка и громадный слон вырастают из яйцеклеток, почти равных по размеру. Даже существа одного вида, у которых генетическая программа развития очень и очень близка, которые легко скрещиваются, по габаритам могут быть весьма различны. Сравните, например, собачку чи-хуа-хуа, которую можно засунуть в карман, и огромного дога.
Условия для организма могут быть хорошими и плохими. Организм может расти быстро или медленно, но в норме он не переходит невидимой, генетически закрепленной границы своих размеров. Право, кроме информационного индивидуального поля, пока не видно иного механизма управления ростом, который точно бы воспроизводил наследственную запись в ядре любой клетки и в то же время объединял бы все клетки в единое целое.
Много труда приложили биологи, чтобы выявить причины, побуждающие клетку начать деление – митоз. Научись люди управлять этим процессом, и над злокачественными опухолями, в которых пока неудержимы клеточные деления, был бы занесен меч.
В самом деле, почему в ране, после того как она заросла, бурная волна клеточных делений стихает, а в злокачественных опухолях бушует, пока жив организм? Сначала для объяснения этого феномена привлекли теорию раневых гормонов. Будто бы в клетках есть вещества, которые при травмировании ткани изливаются в поврежденную область и заставляют усиленно делиться клетки, окружающие рану. Когда рана затягивается, концентрация гормонов падает и клеточные деления прекращаются. Увы, теория не оправдалась, и на смену ей пришла противоположная идея, выдвинутая В. С. Буллоу, гласящая, что особые вещества кейлоны при определенной концентрации подавляют митозы. После травмы концентрация кейлонов падает и митозы возобновляются до тех пор, пока повреждение не восстановится и концентрация кейлонов не достигнет надлежащего уровня. Эксперименты показали, что кейлоны в разных органах различны, но они отнюдь не видоспецифичны. Например, препарат из кожи трески может остановить митозы в коже пальца человека.
Взгляните на кончик своего пальца, вы увидите папиллярные линии, характерные только для вас. При повреждении они могут быть вовсе уничтожены. Однако, если не образуется рубца, после регенерации папиллярный рисунок опять появится. Неужели на такое изощренное художество способны кейлоны? Информационное поле куда лучше подошло бы на роль живописца.
Не так давно я экспериментировал с эпителием хрусталика глаза лягушки ("Известия АН СССР", 1974, № 2). Каждый раз при травмировании хрусталика митозы появлялись в неповрежденных частях эпителия, а полоса митозов довольно точно повторяла конфигурацию травмы. И еще одна странная особенность: площадь, ограниченная полосой митозов, не зависит от величины травмы. Теории раневых гормонов и кейлонов здесь ничего не объясняют. При химической регуляции площадь, охваченная митозами, зависела бы от величины травмы. Не информационное ли поле передает форму травмы?
Конечно, выводы делать рано, а дальнейшие рассуждения могут привести только к новым вопросам. Но все-таки я верю, что наступит время, когда на многое в биологии развития придется взглянуть по-другому.

Краткий комментарий.

Белоусов Л.В.

В статье Ю.Г. Симакова затронуты очень важные вопросы биологии, еще не получившие удовлетворительного решения. В самом деле, как именно идет морфогенез и каким образом многоклеточный зародыш или даже одна клетка могут восстанавливать свою форму и структуру после иногда очень глубоких нарушений целостности? Привлечение к этому внимания читателей можно лишь одобрить.
Автор кратко излагает теории морфогенеза П. Вейса, А.Г. Гурвича и Н.К. Кольцова, правда, не упоминая о некоторых существенных сторонах этих концепций, а затем переходит к своей гипотезе "информационного поля". Основная ее идея в том, что поле с первых же стадий развития не меняется, а служит той матрицей, которую зародыш стремится заполнить. Эта мысль восходит еще к теории "морфэстезии" биолога Нолля, высказанной во второй половине прошлого века. Нолль утверждал, что развивающийся организм ощущает несоответствие между своей моментальной и конечной формой и стремится сгладить это несоответствие. Разработка этой идеи есть и в ранних (1912, 1914 гг.) работах А.Г. Гурвича по так называемой "динамически преформированной морфе".
Гипотеза Ю.Г. Симакова, на мой взгляд, пока дает лишь кажущееся решение проблемы, наподобие того, как если бы вместо поиска решения задачи мы сразу заглянули бы в ответ, назвали его и утверждали бы, будто задача решена. Ответ-то в данном случае известен: организм отлично регулирует свою форму, структуру и иногда и размеры. Весь вопрос в том, как именно он это делает.
В биологии сейчас намечается, на мой взгляд, несколько перспективных подходов к решению этой проблемы. Первый из них – дальнейшее развитие концепций биологических полей, о которых говорит автор. В том числе и разработка принципа физиологических градиентов, который ныне воплотился в понятие так называемой позиционной информации. Хотя эта концепция не безгрешна и не может считаться универсальной, игнорировать ее все же нельзя. Другое перспективное направление – разработка центральной идеи А.Г. Гурвича о том, что сама форма (геометрия, топология) развивающегося организма содержит в себе достаточные основания для развития следующей формы и так далее. Это направление может вобрать в себя идеи К. Уоддингтона, Р. Тома и других об устойчивых и неустойчивых формах.
Недавно зародилось и интенсивно развивается совершенно другое направление, пришедшее в биологию из математики и теоретической физики, – так называемая синергетика, или теория диссипативных структур. В принципе явления регуляции формы и вообще феномены морфогенеза могли бы быть объяснены в терминах синергетики, хотя и здесь ещё много серьезных неясностей и несоответствий. Лично я думаю, что оптимальное решение проблем морфогенеза и регуляций формы лежит, возможно, где-то между теориями биологических полей и диссипативных структур. Не исключено, что эти направления сольются.
В любом случае самый верный путь – это кропотливое, шаг за шагом экспериментальное и теоретическое исследование проблемы. Я хотел бы предостеречь и от соблазнительного нигилизма: например, отрицания химических регуляторов роста и морфогенеза. Конечно, их действие должно еще чем-то регулироваться, но это не значит, что химических регуляторов вообще не существует.
И последнее. Термин "биополе" ныне приобрел антинаучный привкус: слово "биополе" в ходу у некоторых субъектов, ничего общего с наукой не имеющих. Отождествлять их взгляды с научным наследием крупных ученых недопустимо. Чтобы была ясна эта разграничительная черта, я предлагаю не употреблять применительно к Вейсу, Гурвичу и другим ученым термин "биополе", который сами они никогда не использовали, а употребляли словосочетание "биологическое поле".

Справка:

Симаков Юрий Георгиевич (1939 г.р.), биолог-зоолог, доктор биологических наук. В 1966 году окончил МГУ им. М.В. Ломоносова, работает в области гидробиологии и водной токсикологии (Институт медико-биологических проблем РАМН), уделяет большое внимание проблемам экологического равновесия в окружающей среде.
В 1976 году Ю.Г. Симаков начал принимать участие в исследовании НЛО. Известен в уфологических кругах тем, что впервые предложил использовать живые микроорганизмы для изучения следов от посадок НЛО и активно сотрудничал с Ф.Ю. Зигелем, который даже предложил назвать этот способ уфологических исследований «методом Симакова».

Белоусов Лев Владимирович (1935 г.р.), доктор биологических наук, профессор МГУ им. М.В. Ломоносова, член-корреспондент РАЕН, академик Нью-Йоркской академии наук.

Юрий Симаков

Животные анализируют мир

От редактора

Дорогой читатель! Задумывался ли ты, что в наш техногенный век самые совершенные и точные приборы, созданные человеком, являются всего лишь копией миниатюрных живых организмов, созданных самой природой?

Такими приборами обладают представители животного мира. Человек, «подсматривая», строит миниатюрные датчики, а в природе уже миллионы лет живут их обладатели: рыбы, птицы, насекомые.

Живые организмы обладают фантастической чувствительностью - они за несколько дней чувствуют приближение землетрясения: теряют ориентацию птицы, скулят собаки, ящерицы покидают свои норы, канарейки бьются в клетках, муравьи спасают свое будущее потомство. Сейсмоанализаторы «живых индикаторов» воспринимают даже самые незначительные колебания, которые не могут фиксировать современные приборы.

Где находятся сейсмоанализаторы и как они работают? Как глубоководные обитатели пользуются приборами «ночного видения»? Почему у кальмара на хвосте расположены телескопические глаза? Какие насекомые и ракообразные могут видеть ультрафиолетовые лучи? Как происходят разнообразные формообразования в природе, если развитие всех начинается с одной клетки? Почему рыбы «кашляют» и какой прибор изобрели ученые на основе «приступов кашля» рыб? Это лишь малая часть вопросов, которые рассматривает в своей книге Симаков Юрий Георгиевич, доктор биологических наук, профессор, специалист в области эмбриологии и гидрологии.

Часто к окружающей нас природе и ее обитателям мы относимся как к обыденному явлению: все это было, есть и будет. Для нас - это известная картина мира и привычное мироздание, а вот автор настоящей книги помогает проникнуть в малоизвестный и удивительный мир «живых индикаторов» - простейших животных, которые помогают ученым познать единство законов природы и раскрыть тайны мироздания.

Итак, «Животные анализируют мир» - это очередная книга в серии «Мироздание», а издательство «РИПОЛ КЛАССИК» продолжает бороться за интеллектуального читателя.

Зинаида Львова

Глава первая

ХИМИКИ-АНАЛИТИКИ ЖДУТ ИХ

Муху странную бери

Однажды в детстве я оказался на пустыре. Все поросло травой на разрушенной войной стройке. Оборвался путь железнодорожной ветки, не дойдя до корпусов, зияющих пустыми окнами. И вдруг на насыпи у рельсов, где надолго застыли колеса грузовой железнодорожной платформы, я увидел знакомое мне растение, нагнулся и сорвал его - это был чесночок, созревший, но совсем крошечный, в десять раз уменьшенная копия того, что растет на огороде. У него была головка величиной с горошину, но зубчики в ней - как у настоящего чеснока. Тогда мне показалось, что кто-то сделал игрушечное растение, а на самом деле я столкнулся с загадочной проблемой нашей земной жизни - проблемой формообразования. Какие «приборы» следят за формой живого и где они скрыты?

Здесь же, у рельсов, в траве, бегали, стрекотали и прыгали другие живые существа. Они были вооружены миниатюрными локаторами, дальномерами и светофильтрами, дающими им возможность по-своему воспринимать окружающий мир. Падающая от меня тень заставляла их отскакивать и прятаться между травинок.

Биологи считают, что муравей глазами отличает только свет от тени. Но почему же тогда он принимает оборонительную позу, если протянуть к нему руку, будто он видит наши пальцы и ладонь и точно определяет расстояние до руки? Может быть, он «видит» не нас, а электрическое поле от руки? Тогда какими же «приборами» муравей может ощущать это поле?

Достаточно присмотреться к живым существам, чтобы убедиться, какой необычайной способностью реагировать на присутствие веществ и различных полей наделены они. В безбрежном мире живых организмов можно найти рекордсменов, способных ощущать отдельные молекулы веществ и улавливать самые слабые известные нам, а возможно, и неизвестные поля. Но ведь у многих существ их удивительные приборы помещаются в объеме величиной с булавочную головку, а в некоторых случаях даже в световой микроскоп их не рассмотришь, нужен электронный.

Попробуем сравнить сделанный человеком прибор с тем, что создала природа.

В современной аналитической лаборатории целые полчища датчиков, индикаторов и различных анализаторов.

Например, сейчас часто применяют нейтронный активационный анализ. С помощью этого совершенного метода можно уловить незначительную разницу в составе микроэлементов в волосах двух людей. Мне приходилось использовать этот метод при исследовании состава микроэлементов в хрусталиках глаз лягушек, особенно у головастиков, когда и хрусталик-то на ладони выглядит как маковое зернышко, а ведь удалось обнаружить в такой крохе даже золото. Сколько же требуется приборов для такого сверхточного анализа? Нужен источник нейтронов - атомный реактор, сооружение достаточно внушительное. И еще - многоканальный анализатор гамма-спектра величиной с небольшой платяной шкаф.

Сама же природа подсказывает, как надо строить миниатюрные датчики и приборы, которыми снабжены различные насекомые, рыбы, птицы. Миллионы лет совершенствовались их анализаторы в процессе эволюции, и эту работу можно смоделировать. У электронщиков для этого большие возможности. Так, на плато (величиной с почтовую марку) они могут поместить схему телевизора. В будущем у пленочной электроники перспективы неограниченные.

Но есть и второй путь создания чувствительных приборов. Например, использовать датчики мух, пауков, крыс. Учитывая фантастическую чувствительность живых организмов к различным химическим соединениям, можно попытаться не моделировать их, а прямо, непосредственно подключить к электронным схемам. Как здесь не вспомнить стихотворение Н. Заболоцкого под названием «Царица мух»:

Муху странную бери,
Муху в банку посади,
С банкой по полю ходи,
За приметами следи.
Если муха чуть шумит -
Под ногами медь лежит.
Если усиком ведет ~
К серебру тебя зовет.
Если хлопает крылом -
Под ногами злата ком.

О высокой чувствительности насекомых знали уже средневековые схоласты и даже пытались использовать их при отыскании кладов или месторождений драгоценных металлов. Именно писания одного из них и вдохновили поэта Н. Заболоцкого к созданию подобного стихотворения. Звали его Агриппа Неттесгеймский, а жил он в начале XVI века. Каких только легенд не ходило об этой странной личности! Вплоть до того, что якобы он даже мог вызывать к себе дьявола. Он действительно отыскивал и клады, и месторождения драгоценных металлов и проводил необычайные алхимические опыты. Не исключено, что в его руках были секреты использования «живых приборов». Агриппа знал, что древние индусы отыскивают клады с помощью какой-то таинственной мухи, он назвал ее «царицей мух». Мало того, сам он, видимо, имел такую муху и даже оставил рецепт, как, обращаться с ней: «Когда будете иметь в своем распоряжении одну из таких мух, и посадите ее в прозрачный ящичек. Ее помещение надо освежать два раза в день и давать ей растение, на котором ее поймали. Она может жить при таких условиях почти месяц. Чтобы узнать направление скрытых на глубине сокровищ, надо, чтобы была хорошо установившаяся погода. Тогда, взяв ящичек с мухой, отправляйтесь в путь, постоянно подсматривая и подмечая ее движения. Если в недрах скрыты драгоценные камни, вы заметите содрогание в лапках и усиках. Если же будете находиться над местом, содержащим золото или серебро, муха замахает крыльями, и, чем ближе вы будете, тем сильнее будут ее движения. В том случае, если там находятся неблагородные металлы - медь, железо, свинец и прочие, - муха будет ходить спокойно, но тем быстрее, чем ближе к поверхности они находятся».

Поэт Н. Заболоцкий вспоминает, что подобные курьезные предания он слышал и в русских деревнях.

Может быть, можно по описаниям Агриппы определить вид мухи? Имея в руках такую муху, нетрудно проверить правдоподобность опытов схоласта. Пусть мало шансов, что «кладоискательный прибор» заработает. Но вдруг… Агриппа пишет, что таинственная муха величиной с крупного шмеля любит садиться на водные растения. Мало сведений, но какая-то нить в руках есть. Вся трудность в том, что мух и их родственников 80 ООО видов. Видимо, Агриппа ничего не знал еще о мимикрии: существуют, например, бабочки, принявшие вид мух. Где гарантия, что именно не одну из них содержал у себя средневековый ученый.

Современные ученые занялись исследованием «живых приборов» - их колоссальной чувствительности еще в двадцатые годы XX века. Известный уже в то время биолог Н. К. Кольцов даже организовал лабораторию физико-химической биологии. Вот один из опытов, проведенный в ней. В большой, на двести литров, аквариум, наполненный водой, помещались одноклеточные существа - сувойки. Их можно увидеть в микроскоп. Они похожи на колокольчики, сидящие на тонких ножках. При воздействии на сувоек неблагоприятных факторов ножки быстро сворачиваются в пружинки, а сам колокольчик закрывается. Кольцов добавлял в сосуд лишь одну каплю слабого раствора с ионами кальция. Через некоторое время (его всегда можно было рассчитать) первые ионы достигали сувоек. И их ножки тотчас же сворачивались. Значит, эти существа способны реагировать на отдельные заряженные атомы вещества.