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]

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...:)

[imbg.livejournal.com]

По поводу механизма мозга - вам понравится книга "Об интеллекте" Хокинга - там как раз на подобные вопросы предложено решение;
про логику - ну давайте попробуем -отвергнуть то я всегда успею :)

[triggg.livejournal.com]

У вас опять путаница – не Хокинг, а Хокинс. Но и его представления совсем не являются научными и достаточно распространены среди программистов. Все они по своему методу аналогии пытаются перенести принцип работы машины на мозг, совершенно не зная механизм функционирования мозга. Короче, Хокинс такле же фрик, как и любой программист, решивший, что может найти алгоритм мышления. При этом эти фрики путают мышление, логику мышления и рассуждения, с физиологическим механизмом функционирования мозга. Никто из них, и Хокинс в том числе, даже не пытается изучить исходную базу – физиологию. Им кажется, что синапсы похожи на ячейки памяти, и а органические соединения на биты информации, и начинается притягивание за уши в попытке построить некую модель компьютера из мозга человека.
Вот чем отличаются подход Павлова от всех прочих? Тем, что Павлов в принципе не стал копать элементную базу физиологического механизма, даже не мозга и нервной системы, а взял явление в целом, как деятельность нервной системы в целом. А мозг и мышление – это всего лишь элементы системы, в том числе и взаимосвязь как прямая, так и обратная, с внешними условиями по отношению к организму. Если грубо — деятельность нервной системы представляет собой систему из системного блока (мозг); периферии – рецепторов чувств; и внешних данных – внешних и внутренних условий жизнедеятельности организма.
При этом логика анализа информации и принятия решений мозгом, определяется исключительно условиями, а не каким-то привнесенным или раз и навсегда заданным алгоритмом действий. Программисты даже не пытаются овладеть логикой мышления человека, они пытаются подменить логику действительности логикой машин. Образно выражаясь, и программисты, и биологопрограммисты, полагают, что выяснив физическую основу элементарных процессов, они выйдут на общий механизм и алгоритм. Но это все равно что рассматривая физический механизм полупроводниковых переходов в транзисторах центрального процессора искать центральный алгоритм операционной системы. Вы ж понимаете, что глупость. Но не для Хокинса и других программистов, которые бьются лбом об стенку в своих обреченных попытках построить искусственный интеллект.
Про диалектическую логику.
Пока что у меня имеется только строго научное изложение в общих принципах. Оно непонятно даже большинству докторов наук.
Конкретный метод использования – это не общий принцип, и потому я пока над этим работаю. То есть, в аналогии, я сейчас работаю над научно-популярным изложением диалектической логики. Один я разработать не смогу, так как конкретное применение к естественнонаучным дисциплинам требует специальных знаний, из которых у меня имеются только знания не естественнонаучной экономики. Поэтому мне надо сначала подумать на общим подходом и конкретным началом. Дайте недельку на размышления, а потом я вам представлю логическую схему, по которой вы уже попробуете в своей области. Потом мы посмотрим на результаты, и тогда будет видно – правильно ли я определил конкретику применения диалектического метода в биологии. В общем, эта область - диалектический метод в биологии, пока что никем не освещена. Поэтому здесь надо сначала подумать.

[imbg.livejournal.com]

ок, возвращайтесь

[triggg.livejournal.com]

Сначала надо определиться с объектом исследования и задачей.
Итак, какой объкт и какова задача,какова цель исследования?