Борис Кузнецов - Философия оптимзма

Значительную, даже преобладающую часть биологических и биохимических процессов можно описать, не принимая во внимание ни поведение отдельных электронов, связанное с их волновыми свойствами, ни особенности излучений, связанные с их корпускулярной природой. В частности, процессы удвоения хромосом, синтеза РНК, синтеза белковых молекул по матрицам РНК не являются квантовыми процессами.

Однако есть биологические процессы, которые необъяснимы (и соответственно невоспроизводимы в эксперименте) без квантовых представлений. Эти процессы представляют особенно большой интерес для прогноза и для определения ноозон в молекулярной биологии, в механизме наследственности.

Таковы, в частности, изменения генетического кода в хромосомах, вызванные квантами коротковолновой радиации. [59] См.: Лонгет-Хиггинс. В сб.: «Вопросы биофизик М., 19G4; М. В. Волькенштейн. Молекулы и жизнь, стр. 472–474.

Рассмотрим основные механизмы изменения хромосомы под влиянием излучения [59] См.: Лонгет-Хиггинс. В сб.: «Вопросы биофизик М., 19G4; М. В. Волькенштейн. Молекулы и жизнь, стр. 472–474. .

Во-первых, квант энергии может быть поглощен атомом или группой атомов внутри молекулы ДНК. В этом случае вызванная излучением перегруппировка атомов и их связей — серия радиохимических реакций — приведет к разрыву цепи радикалов либо к стойкому локальному изменению структуры молекулы ДНК. Такое структурное изменение является изменением генетического кода и приводит к новым наследуемым признакам. Иными словами, в результате поглощения кванта энергии возникает мутация — внезапное возникновение новой формы, сохраняющейся затем у потомства.

Во втором случае поглощенная энергия не вызывает изменений там, где она была поглощена, но она переходит дальше по молекуле ДНК и где-то вызывает локальное поражение, серию радиохимических реакций и как результат — хромосомную перестройку и мутацию.

В третьем случае эффект поглощения кванта будет косвенным. Этот квант действует не непосредственно на хромосому, а на молекулы окружающей среды. В результате в этой среде появляются новые химически активные агенты, которые действуют на хромосомы как мутагены, т. е. вызывают перестройку генетического кода и мутацию.

В подавляющем большинстве вызванные радиацией мутации вредны. Новые наследуемые признаки препятствуют жизнедеятельности и размножению организмов. Беспорядочная, «энтропийная» радиация, радиационный фон — это одна из строк, написанных на угрожающей стороне той надписи, которая символизирует будущее цивилизации. На другой стороне этой надписи, в программе безопасности, процветания и прогресса проектируется снижение радиации. Прогноз на 2000 год исходит из последовательного снижения фона радиации в результате прекращения ядерных испытаний, строго контролируемого использования атомной энергии, исключающего повышение радиации, и специальных, доста- [60] См.: Н. Л. Дубинин. Проблемы радиационной генетики. М., 1961, стр. 421–422. точно эффективных мероприятий, направленных на ее снижение.

Но, может быть, радиационная генетика, используя упорядоченные и контролируемые излучения, может войти в число конструктивных методов? Она уже вошла в это число. Упомянем о радиационной селекции, о применении радиоактивных изотопов и других источников ионизирующих излучений для увеличения числа разнообразных мутаций и в искусственном отборе тех мутаций, которые повышают жизнедеятельность, скорость размножения и экономическую ценность животных и растительных организмов.

На уровне клеток применение радиации включает радиотерапию. Мы упомянем здесь о радиотерапии рака.

Применение различных излучений для лечения рака могло стать научным, а не чисто эмпирическим методом только на основе молекулярной биологии. Непосредственным объектом радиотерапии служит поведение клеток. Но это поведение запрограммировано в молекулах ДНК. В настоящее время существуют мутационная концепция происхождения рака и другая концепция, возлагающая ответственность за злокачественные новообразования на вирусы. Первая из этих концепций исходит из изменений в генетическом коде как из исходного процесса. Вторая концепция считает исходным процессом проникновение в организм вируса. Но возможно, что вирус воздействует на хромосомы, нарушая их структуру, и видоизмененная, генетическая информация предопределяет способность клеток к злокачественному росту [61] См.: Н. Л. Дубинин. Проблемы радиационной генетики, стр. 405. 154 . Во всяком случае без представления о хромосомах и генетическом коде ни этиология, ни терапия рака не могли бы развиваться.

Вместе с тем радиотерапия рака не могла бы развиваться как научная, а не чисто эмпирическая дисциплина без детального представления о воздействии различных по интенсивности и частоте излучений и различных по типу частиц на возникновение радиохимических реакций на молекулярном. уровне. Заметим, что речь идет о существенно квантовых процессах.

Можно думать, что современное применение излучений в сельском хозяйстве и в медицине еще очень далеко и по масштабу, и по характеру от того, что будет достигнуто в последней четверти столетия. Здесь нужно вспомнить о квантовой электронике. Не исключено, что уже в конце XX в. человечество шагнет далеко вперед по пути радикального увеличения продовольственных ресурсов, лечения рака и существенного удлинения жизни людей с помощью квантовой электроники и молекулярной биологии.

Дж. Томсон говорит, что современная радиационная генетика напоминает попытку улучшить статую, обстреливая ее с дальнего расстояния из пулемета [62] См.: Дж. Томсон. Предвидимое будущее. М., 1958, стр. 134. . Действительно, применяемые сейчас излучения — это стрельба наугад, с тем чтобы из большого числа неожиданных мутаций выбрать положительные, закрепив их отбором в течение сравнительно долгого времени на ряде поколений животных или растений. Мы не можем вести прицельную стрельбу по хромосоме, во-первых, потому, что у нас нет прицельного оружия (излучение охватывает большой участок живой ткани), и, во-вторых, потому, что у нас нет точно локализованной цели (мы еще не знаем достаточно детально внутреннюю структуру молекулы ДНК и роль ее элементов в образовании тех или иных мутаций).

По-видимому, квантовая электроника может помочь и в прицельности стрельбы, и в локализации цели. Электронный микроскоп позволяет изучать очень малые участки. На таком участке можно сконцентрировать пучок электронов или тонкий пучок квантов электромагнитного излучения. Это будет не только прицельная стрельба, но и метод локализации цели, потому что электроника здесь позволит экспериментально изучать функции элементов молекулы ДНК в создании тех или иных мутаций, исследовать механизм их возникновения и в конце концов получать заранее определенные мутации, воздействуя на соответствующие элементы молекулы.