Биология в новом свете

В клетке ионы калия (К⁺) и натрия (Na⁺) активно 'перекачиваются' (шестеренка и жирные стрелки) и пассивно возвращаются назад (тонкие стрелки), в то же время обмен водой и ионами хлора (Сl^-) происходит только пассивно, подобно тому как это осуществляется в сообщающихся сосудах

Вначале, обсуждая возможности консервации технических и биологических систем, мы говорили о различии между статическими и динамическими структурами. Теперь же необходимо отметить, что многие компоненты клетки, а следовательно, и всего организма являются структурами статическими. Заглянем в биологический музей. Мы найдем там животных и растения, которые хорошо сохранили свою форму, а частично и окраску. Засушенное растение легко сохраняется десятилетиями, так же как засушенный жук, рак, бабочка, морская звезда или рыба. Отсюда следует, что некоторые части живого организма, в основном те, от которых зависит его форма, т. е. элементы скелета, представляют собой статические структуры, хотя и являются продуктами динамических структур. В определенной степени организм обладает возможностью при необходимости, например в случае повреждений, приводить статические структуры в активное состояние, обеспечивая тем самым их изменение и восстановление.

Мы несколько отклонились от темы, коснувшись проблемы динамического равновесия на клеточном уровне. Теперь мы знаем, что организм в целом представляет собой динамическую структуру, хотя отдельные его части могут иметь статическую природу. Но вернемся к нашей основной темe и попытаемся найти другие, более высокие структурные уровни биологической организации.

Следующую ступень в этой организации составляют биологические системы, образованные совокупностью клеток. К ним можно отнести ткани, органы и целые организмы. Клетки нашего тела постоянно отмирают и заменяются новыми. Исключение составляет только нервная система. Очевидно, специализация нервных клеток слишком высока, чтобы их можно было заменить. Установлено, что из имевшихся вначале 10 млрд. нервных клеток 10 тыс. ежедневно безвозвратно теряются. До сих пор остается загадкой, как наш мозг безболезненно переживает такую потерю.

Клетки других систем восстанавливаются. Типичным примером может служить кровь. Продолжительность жизни эритроцитов у человека в среднем равна 100-120 дням, примерно столько же живут и другие клеточные компоненты крови. Кровь с точки зрения ее состава можно рассматривать как динамическую систему. Если врач установит болезненные изменения в составе крови пациента, то причина их может скрываться как в кроветворении, так и в управляемом процессе разрушения кровяных клеток.

Естественно, что у большинства читателей понятие "управляемый" ассоциируется с кибернетикой. И в самом деле, здесь речь идет в какой-то мере о кибернетической проблеме. О кибернетике, в том числе биологической, написано очень много, поэтому обсуждать этот вопрос мы не будем. Позже мы слегка коснемся кибернетической стороны вопроса,

Заметим, что развитие раковой опухоли можно рассматривать как нарушение динамического равновесия. Внезапно возникающее бурное размножение клеток при прежней скорости их разрушения вызывает увеличение количества клеток подобно тому, как повышается уровень воды в описанном выше резервуаре. Об этом мы также поговорим в дальнейшем.

Пример с клетками крови уже предопределяет переход к биологическим системам следующего, более высокого уровня — биоценозу. Биоценоз — это сообщество одинаковых или различных живых организмов. Деревенский пруд с его водными растениями, водорослями, одноклеточными, червями, дафниями, личинками насекомых и рыбами представляет собой биоценоз; то же можно сказать о луге с его растениями, животными; лесе, болоте и т. д. На горьком опыте человек узнал, что такие экосистемы (биоценозы) являются едиными сложными структурами, узнал после того, как жестоко поплатился за вырубку лесов и истребление некоторых видов животных.