Рафик Григорян - Клеточные основы здоровья

Установлено, что при всех известных крупных геологических сдвигах в первую очередь исчезали более сложно организованные виды. Нет никаких оснований считать, что мы – исключение. На сегодняшний день, наш интеллект не обезопасил нас ни от внешних катастрофических угроз, ни от угроз внутренних, ассоциированных с нашей животной сутью. Мораль и религия лишь отчасти смягчают цивилизационные противоречия. Но даже мораль и религия эволюционируют, хотя у этой эволюции иные внутренние движущие силы.

Сегодня мы знаем, что даже химические элементы таблицы Менделеева – продукт долгой эволюции материи, ее первоначальной энергетической формы. Хотя знания физиков об этой первоначальной субстанции лишь гипотетические, тем не менее, наука установила время, когда все началось. А началось это примерно 13,8 миллиардов лет тому назад с расширения очень плотной и загадочной формы материи (праматерии). Ее иногда представляют в виде особой формы плазмы.

Наука установила, что по мере расширения пространства и остывания плазмы постепенно сформировались глюоны и кварки, позже легшие в основу электронов и протонов. Взаимодействие протонов с электронами породило атом водорода. В космосе образовалось много атомов водорода. Гравитация постепенно сгущала облака водорода и, при определенной их плотности, локальная температура возросла настолько, что стали образовываться звезды и их системы, объединенные гравитацией.

В звезде против силы гравитации действуют силы расширения. Последние есть побочным продуктом температуры, которая растет при ядерных реакциях синтеза. Пока эти две силы в балансе, звезда устойчива. Ядерные реакции синтеза химических элементов идут вплоть до образования атома железа. Для синтеза более массивных атомов таблицы Менделеева нужна более интенсивная энергия. Она приходит на следующей фазе жизненного цикла звезды. Когда весь исходный запас водорода исчерпывается, нарушается указанный выше баланс противодействующих сил. Гравитация берет верх, звезда безудержно сжимается, со сближением атомов вещества его температура и давление стремительно растут. Звезда взрывается, на короткое время став сверхновой звездой. В этом процессе формируется ряд химических элементов, тяжелее железа.

С разорвавшейся звезды эти химические элементы разлетаются в космосе и перемешиваются с существующими там атомами водорода. При этом плотность материи в таких облаках распределена неравномерно. В местах наибольшей плотности гравитация сильнее. Там формируются сгустки материи, и процесс концентрации материи в них продолжается с нарастающей скоростью. Любой внешний толчок (например, ударная волна взрыва другой сверхновой звезды) служит инициатором образования новой звезды. Это уже звезда второго поколения. Вокруг нее из части атомарной материи получаются планеты.

Итак, есть планета, есть химические элементы. При определенном сближении этих элементов начинается химия – отдельные элементы, объединяясь, формируют химические соединения.

Напомню, что химия – это обобществление электронов на внешних орбитах составных атомов молекул. Для любой химической реакции синтеза нужна энергия.

Обращаю твое внимание на то, что согласно второму закону термодинамики, без подвода энергии все структуры со временем распадаются. Это касается и всех биологических макромолекул. Они постоянно ломаются на мелкие составляющие. Сколь-либо долгое существование любой биологической структуры, состоящей из кирпичиков – макромолекул, возможно лишь при повторном синтезе макромолекул со скоростью, адекватной скорости их распада. Это фундаментальное положение биохимии как дамоклов меч грозит существованию каждой нашей клетки и организма в целом.

– Подожди. Ведь второй закон термодинамики применим ко всему пространству. Как же жизни удалось обойти этот закон?

– Жизнь – явление локальное. Энергия, необходимая для конструирования сложных биологических макромолекул, черпается из ближайшего локального окружения.

– А как она там оказалась?

– Вопрос в точку! В случае земной жизни первоисточником энергии является Солнце. Но наука полагает, что переход химии в биологию, т. е. появление жизни, каким-то образом связано с аккумуляцией внешней энергии в виде химических связей. Их распад снабжает локальную внутриклеточную среду энергией, необходимой и достаточной для выполнения всех форм работы против второго закона термодинамики. В частности, для образования более сложных структур клеток из биохимических компонентов.

Замечу, что наука еще не знает, как сформировалась первая клетка. И мы еще не раз вернемся к вопросу об энергии. Вопрос об энергии и движущих силах – ключевой не только для понимания биодинамики. Он остается ключевым также в физике, когда исследуется динамика механических, электромагнитных объектов. Я убежден, что роль энергии в организме еще не до конца выяснена…

Как бы там ни было, важной вехой биологической эволюции стало то, что некий ранний представитель жизни (полагают, архаичный организм цианобактерия, или сине-зеленая бактерия) был первой клеткой, освоившей химическую реакцию превращения энергии солнечного света в специальные макромолекулы – углеводы. Эти запасенные молекулы далее служат внутриклеточным источником энергии.

Современная биология не может доказательно рассуждать о том, сформировалась ли эта клетка-праматерь жизни на Земле из химических элементов нашей планеты, или местом ее рождения является не Земля. У цианобактерии нет ядра, но есть ряд примечательных особенностей, сыгравших ключевую роль в том, что мы с тобой существуем. Прежде всего, нужно отметить, что цианобактерии в процессе своего метаболизма производят побочный продукт – кислород. Еще долгое время на ранней Земле кислород был ядом для микроорганизмов.

У цианобактерии нет митохондрий. Митохондрия – это такая органелла в наших клетках, которая, наряду с другими ингредиентами, использует кислород для синтеза специальных молекул – аккумуляторов энергии. Их еще называют макроэргами. Наиболее мощный из них – это молекула аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Мы о ней позже подробнее поговорим. Здесь лишь отметим, что АТФ является универсальным поставщиком энергии во всех наших клетках, а также во всех эукариотах (клетках с ядром) и многоклеточных организмах.

– А откуда взялась клетка?

– По этому поводу дискуссии в биологии продолжаются. Известно, что все формы жизни основаны на клетке. Как она появилась, неизвестно. Одна из гипотез полагает, что она возникла при каких-то благоприятных условиях на Земле в водной среде, богатой макромолекулами. Есть также гипотеза панспермии. Согласно ей, возраста Земли недостаточно для того, чтобы химия породила биологию. Гипотеза панспермии предполагает, что жизнь в виде одноклеточного организма занесена на Землю из космоса с объектами, которые гораздо старше Земли.