Мысли вслух о квантовой биологии

[imbg]

 
Мы недавно публиковали короткий обзор "Зарождение квантовой биологии". И у меня появилось пару мыслей, навеянных этим словосочетанием.

Я физику знаю отвратительно - но все-таки, имею определенное представление о ньютоновской и квантовой ее частях. Грубо говоря - в плане самих понятий: чем глубже в материю мы проникали, тем сложнее было применять наши обыденные понятия в все уменьшающимся объектам. Поведение электронов, протонов и меньших частичек описывается классической фразой из "ДМБ":

- Видишь суслика? И я не вижу. А он есть!



Более подробнее про казусы понятий в квантовой физике - на видео "Физика в половине девятого" у меня на народе.ру. 

Последнее время этот дуализм - различные подходы к макро- и микрообъектам - постоянно возникает у меня по отношению к живой клетке. Пока мы рассматриваем ее по частям, по молекулам - все вроде бы работает логично. Но как только пытаешься представить всю кухню вместе одномоментно - никакая макрологика не в силах объяснить, как живая клетка остается живой. Про многоклеточные организмы в этом контексте и думать не хочеться.

 

Посмотрим еще раз на то, что такое организм «на самом деле». «Единое целое» составлено из — 5*10^13 клеток — индивидуальных молекулярных машин. Клеток, в которых слаженно работают ~ 10^24—10^26 индивидуальных механизмов — макромолекул, структурно (но не жестко, а весьма лабильно) организованных в надмолекулярные функциональные комплексы, непрерывно распадающиеся и вновь воссоздающиеся. И все это начинается на матрицах — генах, которых в каждой
клетке то ли 25, то ли 120 тыс.  А почти каждый ген альтернативно транскрибируется, транскрипты альтернативно сплайсируют, альтернативно полиаденилируются, редактируются, альтернативнотранслируются и т. д.

Даже по смехотворно заниженным оценкам, в самой примитивно представляемой динамике это дает 10^27 функциональных единиц, у которых рабочие поверхности (для того чтобы состоялось «единое целое») должны строго соответствовать друг другу для самосборки, восприятия регуляторных сигналов, обработки субстратов и прочего [3]. В каждой клетке организма ~ 7*10^9
пар оснований ДНК. Вероятность же мутирования такая, что при всем совершенстве репарации постоянно (!) динамически (т. е. в интервале реального времени между возникновением повреждения и его репарацией) часть генов мутантна.

Недавно эту величину оценивали в интервале от нескольких единиц до нескольких десятков генов на клетку. Но в последние годы, когда точность измерений возросла, а весь геном человека просеквенировали, оценки приходиться менять. Так, при использовании высокочувствительных методов определения апуриновых/апиримидиновых сайтов было установлено, что в каждой (!) клетке млекопитающих их число (в зависимости от ткани) составляет от 50 до 200 тыс. [4 ].

Это количество, являющееся равновесным между возникновением повреждений и их репарацией, присутствует постоянно — репарация не мгновенна. В геноме человека только 1,5 % всех последовательностей являются кодирующими [5]. Если принять (согласно все настойчивее приводимым оценкам), что число генов у человека действительно лежит в диапазоне от 25 тыс, то в среднем непрерывно в состоянии динамических мутаций в каждой клетке будет находиться несколько десятков мутантных генов. А ведь существуют и иные типы мутаций (а не только апуринизация).

Вот и выходит, что по мере углубления наших знаний оценка уровня динамических мутаций меняется только в сторону повышения. Да еще несколько генов уже через сутки—двое становятся мутантно-стабильными, т. е. какие-то динамические мутации закрепляются. Далее мутации неизбежно будут накапливаться. А в каждой клетке (в силу случайного характера повреждений) и динамические, и стабильные мутации будут разными.

В результате, начиная от любой условной точки отсчета, в которой все 100 % клеток были бы абсолютно полноценными, без единой мутации, уже через несколько суток все клетки из единого ансамбля превратятся в единое отмирающее скопление, в котором каждая клетка, имея «свои» мутации, воспроизводящие «свой» мутантный фенотип, будет отмирать «по-своему».

Так следует из существующих представлений. В действительности же такого нет. Почему?.. (Кордюм В.А. "Шагреневая кожа...")


 

Упрощенная схема некоторых  метаболических путей - на самом деле надо добавить еще тысячи подобных, и разместить в капельке диаметром 10-20 микрометров.

А вот если представить, что на уровне макромолекул или время замедляется, или силы действуют по другому - что угодно, что мы пока не в силах представить  из-за инерции мышления? Что если для макрообъектов нужно создать свою теорию, аналогичную квантовой физической теории? Тогда по крайней мере возникает оправдание - да, природа устроена не так, как мы это видим на макроуровне, но зато станет понятно, где искать ответ.

Например, компартментализация макромолекул абсолютно необходима для их функции. Но представить, что все молекулы длинными вереницами снуют туда-сюда, чтоб занять правильный компартмент в понятной для нас форме: из точки А в точку С через промежуточные точки В1, В2,... Вх - ведет к нонсенсу - в клетке не так много места, чтоб всем сотням тысяч молекул организованно перемещаться. Другое дело, если после синтеза молекула совершает нечто вроде "квантового скачка" - мгновенно попадает из точки синтеза в компартмент процессинга, а оттуда телепортируется в рабочий компартмент. Все это не настолько не правдоподобно, по крайней мере если сравнить с правдоподобностью существующих представлений (см. врезку выше).

Даже как это будет приблизительно выглядеть - сказать трудно, и у меня нет особо ярких идей на счет того, как же в реальности все процессы в клетке и организме протекают и регулируются. Но то, что они таки протекают и регулируются, сомневаться не приходится - мы то с вами живем, и размножаемся, и гены наши остаются стабильными в разумных пределах. 

В общем - суета сует с этими макромолекулами. Да, кстати - у кого есть идеи или ссылки на источники с другими объяснениями - милости прошу в комментарии.

Comments

[triggg.livejournal.com]

Опять забыл добавить по делу - простое сложение многих процессов не приводящее к результату, логически, говорит о том, что тут надо перейти в другое качество логики, тут требуетсяпереход количества в качество.

[imbg.livejournal.com]

Ну прям уж, как вы низко думаете о биологах - тут и количество в качество, и борьба противоположностей, и отрицание отрицания очень уважается и применяется. Вот только в моем конкретном вопросе зацепится не за что. Хотя есть наметки, но пока очень слабо все вместе слагается.

[triggg.livejournal.com]

В биологии количество в качество?
и даже борьба противоположностей :)

А пример не укажите?

[imbg.livejournal.com]

ну это уже почти классика: внеклеточный гормон из кровотока (адреналин или инсулин там) соединяется с рецептором на мембране клетки (специальный датчик) в соотношении 1:1. Обычно несоклько десятков таких комплексов (лиганд-рецептор) объединяются в группу, а несколько групп - воедино (прикидолчно - до ста единиц собираются вместе) и только тогда происходит "пробой" - сигнал идет внутрь клетки. Т.е. количество связанных молекул гормона в какой-то момент дают сигнал - по принципу все или ничего: каждый по отдельности не дает сигнала, даже слабенького, важна их кооперация.

[triggg.livejournal.com]

Увы, должен вас огорчить. Это не диалектика живой клетки, и не диалектика метаболизма. Здесь вы просто притягиваете известный вам закон диалектики к отдельному,частному,явлению.А диалектика предписывает рассматривать во взаимосвязи и развитии частного с общим. Общей категории здесь у кас нет, а потому это всего лишь попытка неумелого применения без знания предмета.

[imbg.livejournal.com]

в том и вся загвоздка - диалектика прекрасно применима к известному, но синтез новых знаний не дает, пока ты не узнаешь все исходники, которые узнав, ты делаешь проблему уже известной, к которой диалектика применима пост-фактум - и так по замкнутому циклу.

[triggg.livejournal.com]

Здесь вы не правы, так как всё, что есть по диалектике по сию пору - это не диалектика, а рассуждения о ней.
Простой вопрос - сформулируйте свою логику.
Не сможете, потому что формальная логика, которую вы знаете, применима только для машин. В реальности, и в естественнонаучных исследованиях формальная логика неприменима.

[imbg.livejournal.com]

Так что же делать? Эти вопросы интересны ведь не сами по себе, и идеальные построения в жизнь не применить. Диалектика нужна как фундамент, для того чтоб понимать - в какой области копать, а в какой - нет. Т.е. если вы владеете истинной диалектикой - то наверное стоить пустить ее в массы, на благо общества. Какой смысл в вещи в себе?

[imbg.livejournal.com]

борьба противоположностей - движущая сила эволюции номер один - весь метаболизм - это слияние катаболизма и метаболизма (распад и синтез), и одно регулирует другое, и одно не идет без другого.

[triggg.livejournal.com]

Это какой-то набор слов.

[imbg.livejournal.com]

Модель "хищник-жертва"?

[triggg.livejournal.com]

Вы говорите какими-то загадками.

[imbg.livejournal.com]

Являются ли хищник и его жертва противоположностями? Если да, то между ними идет диалектическая борьба (описываемая мат. моделью Лодки, если не ошибаюсь)

[triggg.livejournal.com]

Нет, они не являются диалектическими противоположностями. Противоположности попределяются по общему свойству, а "жертва" - это морально-этическое определение, и к науке ничего общего не имеет.

[imbg.livejournal.com]

— Что же это у вас, чего ни хватишься, ничего нет! - проговорил профессор (Булгаков, М. и М.)

:)

[triggg.livejournal.com]

Это не у меня :)
У меня-то как раз движение есть, это у науки ничего пока нет по диалектике и адекватному реальности методу исследования.

[imbg.livejournal.com]

Ну а как вашу точку зрения применить, если все примеры мимо? Вы что-томожете сформулировать в формате комментария? В виде куцого конспекта?

[imbg.livejournal.com]

отрицание отрицания до кучи - проростание семечка, когда из семечка получается побег, превращающийся в дерево -на каждом этапе следующая стадия отрицает предыдущую.

[triggg.livejournal.com]

Отрицание в диалектике - это отрицание не стадии, не витка анализа, и не самого анализа, это отрицание противоречия противоположностей, с которым отрицается форма противополжностей. Побег не отрицает семя, поскольку отрицание существует только в логике, побег - это новая фаза развития.

[imbg.livejournal.com]

Я отрицание противоречил понимал именно в развитии - ведь естьявное отрицание семени в побеге - строение абсолютно другое. Но оно отрицается (отрицание отрицания), потому что рост произошел по спирали развития. Как-то так я понимаю.

[triggg.livejournal.com]

Ну что тут сказать? Все как-то понимают. У всех свои понятия, вот только действительность одна, и научное её объяснение может быть одно.

[imbg.livejournal.com]

Вы его озвучите? Ради этого ж и ведем беседу.

[triggg.livejournal.com]

Парой абзацев, и даже страниц, невозможно.

[imbg.livejournal.com]

ну, тогда в другой раз.

[triggg.livejournal.com]

Вот не знаю, не знаю...:)
Я когда искал механизм функционирования мозга и мышления человека, сначала на результатах академика Павлова предположил, (хотя его результаты, если приглядеться, говорят об этом однозначно) а потом в сопоставлении с практикой убедился, что механизм мышления человека представляет собой рефлекторную форму. Любое явление, известное вам наперед, вы воспринимаете и определяете без рассуждения, поскольку информация о его свойствах уже существует в вашем мозге как рефлекс. Это дети изучают заново каждый неизвестный импредмет, закрепляя в своем мозге информацию о его свойствах как взаимосвязь свойств. А потом уже, при совпадении свойств ощущений и свойств явления закрепленных в мозге, происходит безрассудочное определение явления.
Вы же не изучаете свойства воды каждый раз, когда сталкиваетесь с ней. Свойства воды закреплены в вашем мозге как рефлекс, как устояивые взаимсвязи между центрами органов ощущения. И если вам скажут, что вода - это не вода, вы тут же отвергнете это, поскольку мозг выдает ту же связку свойств, которые вы ощущаете органами чувств.
Вот так и с логикой - я вам говорю, что диалектика вам неизвестна, а вы без рассуждения, без научного рссмотрения, на прислушиваетесь к моим словам. И даже если вам покажу противоречия между известной вам формальной логикой и методом и действительностью, вы просто отвергните это противоречие без рассмотрения, без рассуждения. Вот это безрассудочное следование своим представлениям, в методе в частности, совершенно одинаково с безрассудочным ожиданием подтверждения послесигнала у собаки Павлова :) Рефлекс :))
Так что не знаю, не знаю...:)