homobio

12. Как формовалось Живое

Моя вера так проста — всё есть как есть.

Верю матери, что я родился здесь.

Верю я, что воздух и вода

Мне — даны. Даны не навсегда.

Космос и Земля, мои отец и мать

Дали мне побыть и поиграть…

Живое именно «формовалось». Если в своей первой книге о природе Живого — «Колонизация планеты Земля» — я назвал бактерии великими химиками, то сегодня я их назвал бы искусными формовщиками. Для бактерии, как и для любой другой клетки, атом или молекула — это не абстрактная формула, написанная на листке бумаги, а физически осязаемый предмет. Осязание — главное взаимодействие в микромире. Все остальные взаимодействия Живого развивались из этого первого взаимодействия. К примеру, обоняние — это то же осязание. Хеморецепторы воспринимают форму распыленных в воздухе мельчайших частиц и передают дальше сигнал, который мы воспринимаем как запах.

Все химические реакции в органическом мире удивительнейшим образом унифицированы. Органические молекулы — это ряд химических элементов соединенных  в определенной последовательности. От этой последовательности зависят  свойства молекулы. Но есть и другие свойства органических молекул, свойства, которые зависят прежде всего от формы. Это свойства ферментов, свойства сигнальных и регуляторных молекул.

Великий физиолог и философ Клод Бернар отметил, что химик в своей лаборатории и живые организмы в своих аппаратах используют одни и те же химические элементы, но инструменты у них разные. Клод Бернар с удивительной для своего времени точностью указал на эту разницу: все химические преобразования в живых организмах идут под воздействием ферментов.

Органические молекулы при всём своем многообразии устроены одинаково: во всех цепочках химических элементов, составляющих органическую молекулу, имеются однотипные связи и однотипные окончания цепочки. Нас интересуют в данном случае связи и окончания, описываемые в органической химии как  «-Н» или «-ОН». Черточки между частицами обозначают связь. Электростатическую связь. В нашем случае Н — положительно заряженная частица, ОН — отрицательно заряженная частица, Н-ОН — молекула воды.

Каждая молекула имеет свою неповторимую форму. Искусный формовщик — бактерия — в ферментах запечатляет эти неповторимые формы.

Для того чтобы соединить два строительных блока, клетка «загоняет» их в фермент таким образом, что одно или несколько окончаний «-Н» и «-ОН», принадлежащие разным молекулам, располагаются друг против друга в такой близости, что силы притяжения соседствующих Н и ОН становятся сильнее, чем притяжение органических молекул. «Н» и «ОН» отрываются и соединяются в молекулу воды. Молекула (молекулы) воды, как клинышек, вылетает. Строительные «блоки» соединяются.

Разрезаются молекулы тоже ферментами. В данном случае молекулами воды  пользуются, как ножницами. В нужном месте к органической молекуле подводятся молекулы воды «Н-ОН» столь близко, что притяжение конечных атомов молекулы становится сильнее, чем связь между атомами воды. Молекула воды разрывается, и «-Н» присоединяется к одной части молекулы, а «-ОН» к другой. Молекул становится две.

Все химические реакции разделяются на два типа: с «выделением» энергии и с «поглощением» энергии. «Выделение» энергии происходит тогда, когда высвобождаются вихревые эфирные кольца. В неорганической материи выделение энергии происходит при уменьшении числа молекул, вступивших в реакцию, потому что кольца внешних слоев вихревых колец как бы оказываются лишними. Такое мы наблюдаем, к примеру, при соединении двух простых молекул в одну.

«Поглощение» энергии — это когда вихревые кольца требуются на постройку внешнего кольца новых молекул, и в неорганической материи они требуются при разложении простых молекул для образовании внешнего слоя колец для большего числа молекул.

Как видно, вихреоны органических молекул настолько «искажены» и настолько «повязаны» молекулой, что в тот момент, когда органическая молекула «разрезается» на две, кольца, по-видимому, срастаются. Этот прием используют фокусники, когда разрезают «восьмерку» и получают два «кольца». Выделение энергии происходит скорее всего оттого, что «лишними» оказываются вихревые кольца внешнего слоя какой-нибудь неорганической молекулы, чаще всего ею оказывается молекула воды.

Это предположение подтверждается тем, что на соединение двух строительных блоков всегда уходит столько же энергии, сколько тратится на разложение. Без этого не мог бы существовать процесс метаболизма. Органические молекулы крайне разнообразны, а количество энергии во всех случаях одинаковое.

Клетки с энергией обращаются бережно. Она тут же идет на синтез новых молекул либо перехватыватываются энергонакопителями — молекулами АТФ.

Буква «Ф» означает, что в состав молекулы АТФ входит фосфор. А пятивалентный фосфор не просто имеет большую «энергоемкость», но имеет на внешней оболочке разнонаправленные кольца.

Умение работать с единицами энергии — третья составляющая жизнедеятельности клеток. И обмен веществ — метаболизм — это цепочка последовательных преобразований «разложение-соединение-разложение-соединение-…-разложение-соединение». Молекула воды используется и как ножницы, и как клей.

К слову, в горбе у верблюда хранится жир, и вода выделяется как раз при соединении двух молекул жира.

Так, разрезая и склеивая, вставляя и изымая, первые бактерии накроили множество макромолекул. Трехвалентный азот и четырехвалентный углерод используются для того, чтобы придать органическим молекулам пространственную форму.

Ферменты — это огромные органические молекулы, имеющие форму компактной глобулы с молекулярной массой от десятков тысяч до сотен тысяч единиц. Это что-то вроде мотка колючей проволоки. На поверхности этой глобулы-фермента создаются участки строго определенной формы. Биологи это называют активным центром фермента. Именно здесь происходит сближение молекул столь тесное, что срабатывают электростатические силы.

Фермент — это верстак, на котором производят контактную сварку или резку молекул. Форма активного центра соответствует форме какой либо части молекулы при «резке». Или форме двух окончаний субмолекул при «сварке». Бактерии умеют изменять форму фермента, изменяя её до формы нужной молекулы, как и положено искусному формовщику.

В специфическую матрицу-ловушку попадают только специфические молекулы. Идентификация в микромире происходят по очертаниям поверхности объекта. При этом, зачастую, играет роль очертание какого-либо участка поверхности объекта идентификации (на этом строится, к примеру, иммунное узнавание). В ловушке-ферменте происходит либо присоединение молекулы воды и соответственно разрыв макромолекулы, либо удаление молекулы воды — синтез макромолекул. В первом случае идет выделение энергии, во втором её поглощение.

В каждой клетке нашего тела работает одновременно до 500 ферментов и идёт сложнейшая работа по разложению и синтезу органических веществ.

При этом скорость каждой специфической реакции, протекающей в клетке должна регулироваться в зависимости от скоростей других реакций.

Вещества останавливающие реакцию или замедляющие скорость реакции называются ингибиторами, вещества возобновляющие или ускоряющие реакции — гормонами. Ингибиторы и гормоны могут быть и неорганического происхождения, но как правило, именно метаболиты — продукты внутриклеточного обмена веществ — являются регуляторами жизнедеятельности клетки.

Просто термины «фермент», «гормон», «витамин», «пигмент» и т. п. обозначают функции биологически активных молекул, а термин «метаболит» показывает его происхождение. «Отработанные» метаболиты клетка выделяет во внешнюю среду, и там эти метаболиты становятся сигнальными молекулами для других клеток и несут информацию о процессах идущих в клетке. Эта информация руководит жизнедеятельностью других клеток. Взаиморегуляция жизнедеятельности клеток — основополагающий признак Живого.

Представьте себе каким объемом информации оперирует наше тело, если помимо клеток нашего тела с нашим организмом информационно связаны ещё и микроорганизмы-симбионты, количество которых во много раз превосходит количество соматических, т. е. принадлежащих нашему телу, клеток.

Клетка эффективней электронной машины потому, что единицей информации, лежащей в основе всех клеточных взаимодействий, является Образ.

Каждый атом — это набор вращающихся частиц. Извне эти вращения воспринимаются как колебания. Каждый атом имеет свою неповторимую форму. Излучения — это и есть колебания, испускаемые частицами. Эти вихри невесомой материи несут не только энергию, но и информацию — образ Атома.

Становится понятной роль излучений в созидании Живого. Излучение — это Образы, а восприятие этих Образов — информация, на основе которой началось строительство Живого. Образ как бит информации воспринимается и хранится на уровне клеток. Клетки воспринимают форму молекул, т. е. «видят» атомы и молекулы, как мы с вами видим окружающие нас предметы. Осязание для бактерии — это и осязание, и обоняние, и слух, и зрение. Дифференциация органов чувств произошла много позже.

Количество образов всегда превышает количество предметов, их образующих.

Жизнь — это осознанное действие. Действие на основе восприятия и переработки информации. Информацию всё живое получает из окружающей среды. Жизнь — это взаимодействие. Взаимодействие обитателей Земли с окружающей средой. Живое существо воспринимает вес, объем, запах, цвет, электромагнитные и другие излучения, даже те, о которых мы ничего не знаем.

Значение информации трудно переоценить. Накопление биотической информации многократно изменяла и лик планеты, и формы живых существ. Накопление информации подчиняется периодическим законам, точно так же как увеличение атомного веса периодически изменяет свойства атомов.

Биотическая информация накапливалась в трёх ипостасях. В генетическом коде, описывающим устройство и жизнедеятельность каждого живого существа, в формах мембран и других органелл клеток и в формах биологически активных молекул, и в изменениях окружающей среды, а именно: в изменениях химического состава океанов, в радикальных изменениях химического состава атмосферы, в почвах, в морских осадках и т. д. и т. п.

Жизнь «лепилась» в результате осознанного взаимодействия Земли и Космоса, в первую очередь, Солнца. С появлением бактерии к участникам этого взаимодействия добавились новые участники — живые твари Земли. История Жизни — это постоянное расширение и совершенствование взаимодействий.