Роланд Глазер - Биология в новом свете

Другое дело — клетка. Она практически целиком состоит из перегородок и заключенных между ними мельчайших капиллярных пространств. Эти перегородки очень хорошо "продуманы". Они устроены примерно так же, как клеточные мембраны, о которых мы уже говорили. На большинстве перегородок располагаются белковые молекулы. Они несут заряды. Другие молекулы, находящиеся между ними, тоже электрически заряжены. Эти заряженные молекулы притягивают ионы, которые образуют более или менее плотный слой. Создается так называемый двойной слой положительных и отрицательных зарядов. Между электрическими зарядами возникает электрическое поле огромной силы; полагают, что его напряженность достигает 10 млн. В/см (вольт на сантиметр). Именно такая напряженность необходима для того, чтобы ионизировать молекулы, не разрывая их. Эти поля воздействуют на молекулы с большой силой. Они выравнивают заряженные молекулы и поляризуют незаряженные.

Мы почти ничего не знаем о биологическом действии этих полей, но можем предполагать, что они являются оружием жизни в борьбе с хаосом. Хранящаяся в ДНК информация определяет структуру белков и их расположение относительно друг друга, создает электрическое поле, сдерживающее хаос. Здесь царит порядок, который нельзя видеть даже с помощью электронного микроскопа, но который нам нужно как-то оценить. Чтобы рассчитать электрические поля даже для самых гладких металлических электродов, например сделанных из ртути, мы вынуждены прибегать к помощи ЭВМ. Что касается биологических поверхностей, структура которых в основном не известна, то пока здесь можно лишь высказывать догадки.

Конечно, в микромире для нас представляют загадку не только электрические поля. Многие физические понятия, такие, как вязкость, поверхностное натяжение, упругость и даже температура, имеют смысл только для больших систем. Но они теряют его, когда речь идет о малых и мельчайших системах, неоднородных, или функционирующих неравновесных, системах. Можно ли вообще говорить о температуре биологической системы? Этот вопрос кажется весьма странным, и тем не менее до сих пор он остается без ответа. Температура, как скажет физик, это свойство "канонической (однородной) совокупности" частиц, которая выравнивается благодаря взаимным соударениям между ними. В биологической системе такого выравнивания, вероятно, никогда не происходит, продукты реакции перебрасываются от одной молекулы к другой под влиянием внутренних электрических полей. У каждой частицы своя собственная "температура".

Однако это уже из области предположений. Подобная экскурсия в мир фантастики оправдана только в том случае, если она пробуждает в нас стремление к новым критическим исследованиям. Данный вопрос относится к разряду тех многих нерешенных проблем, которые стоят перед специалистами в области молекулярной биологии, но которые могут быть решены лишь в содружестве с учеными, занимающимися квантовой механикой и статистической физикой.

"Занавес опущен — действие продолжается". Является ли вообще биолог собственно биологом? О специалисте, который не сведущ ни в чем. Поток информации. Коллективное исследование как единственное спасение. Можно ли взнуздать лошадь с хвоста, или как стать биологом? Следует ли биологии опасаться своих соседей? Новая картина биологии. И все-таки она есть!

Что, собственно говоря, представляет собой биология? С этого вопроса мы начали разговор. Но ответ на него не был целью нашей книги. Напротив, возможно, что после ее чтения читателю гораздо большее покажется неясным, чем было прежде. Должен ли биолог быть одновременно химиком, специалистом в области кибернетики, квантовой физики, электроники, термодинамики и т. д.? Возможно ли это? Может быть, по этой причине биологов вообще больше не существует, а есть только физики, химики, математики, инженеры, занимающиеся вопросами живого?

Эти вопросы серьезны и важны. И простыми "да" или "нет" на них не ответишь. У нас осталось еще множество нерешенных проблем, которые мы попытаемся как-то упорядочить и обсудить последовательно.

Бесспорно, в наше время дальнейшее развитие биологии невозможно без помощи других естественных, а также математических и технических наук. Современный студент-биолог более половины своего учебного времени посвящает изучению небиологических, смежных дисциплин. Это необходимо ему независимо от того, в какой области биологии он будет работать в будущем. Бели он стремится попробовать свои силы на стыке наук, то он специализируется в соответствии с этим и становится биофизиком или биохимиком.

Наши знания в области естественных наук сейчас настолько велики, что надеяться на успех в основном могут только достаточно узкие специалисты. Теперь уже не встретишь физика или химика, который, хорошо разбираясь во всех тонкостях собственного предмета изучения, был бы в то же время знаком со всеми специальными проблемами и новейшими результатами исследований в других разделах науки. В равной степени это относится и к биологу — ученому, объектом исследования которого являются в высшей степени развитые и сложные живые структуры. Дробление специальных наук продолжается, область знаний, которую в состоянии охватить один человек, становится все уже.

Покажем это на примере. Согласно грубой оценке, ежедневно в мире выходит около десятка научных публикаций, посвященных новейшим исследованиям биологических мембран. Даже если объем каждой из статей пять страниц — а многих из них больше, — специалист, занимающийся изучением этой проблемы, должен ежедневно прочитывать и перерабатывать пятьдесят страниц научного текста. А это отнюдь не роман!Это описание, как правило, весьма лаконичное, опытных установок, вывод математических формул, анализ полученных кривых; кроме того, все это часто написано на иностранном языке. Если бы ученый взялся читать все это, он, конечно, знал бы, что делают другие исследователи в данной области, но у него не осталось бы ни минуты времени для собственной исследовательской работы.

Выход один: из десятка статей в день отбирается одна-две, наиболее тесно связанные с собственной узкой темой исследования. Биология мембран слишком обширна. Ее подразделяют на биохимию активного транспорта через мембрану, электрохимические проявления потенциала действия, транспорт Сахаров через мембрану клеток кишечника и т. д. Если ограничить себя узкими рамками, то можно успеть не только следить за текущей литературой, но и самому заниматься научными изысканиями.

Но не приводит ли такая специализация в конце концов к специалисту-невежде, человеку, который все более сужает область своих научных интересов, пока наконец не приходит к тому, что ничего не знает обо всем другом. Эта опасность сегодня велика!