Представления Weismann были в дальнейшем переведены Rubner на язык энергетики. Живая система способна осуществить лишь определенное число физиологических отправлений, заключающихся в разрушении пишевых веществ. Согласно данным Rubner, все виды млекопитающих, за исключением человека, характеризуются неким постоянством потребляемой энергии. Представители, по-видимому, всех видов млекопитающих, как полагал Rubner, после завершения роста, на один килограмм веса тела потребляют на протяжении всей жизни приблизительно одинаковое количество энергии, равное в среднем 191600 ккал. Каждый организм характеризуется предопределенным для него генетически фондом. Время, в течение которого генетически предопредленный фонд будет затрачен, находится в обратно пропорциональной зависимости от интенсивности метаболизма, т.е. от линейных размеров организма или «закона поверхности".
Таким образом, продолжительность жизни организма представляет собой функцию интенсивности обмена веществ и энергии. Трата «энергетического фонда» начинается сразу же после первого деления оплодотворенной яйцеклетки, и тем самым каждый физиологический акт приближает живую систему к ее концу.
Указанные представления дали повод сравнивать онтогенез с заведенными часами, запускаемыми в ход посредством механизма оплодотворения. В заведенных часах постепенное раскручивание пружины продолжается до тех пор, пока не исчерпывается потенциальная энергия, сообщенная ей заводом, т.е. приложенной извне работой.
Концепцию о генетически предопределенном энергетическом фонде разделял и один из выдающихся теоретиков биологии Э.С.Бауэр (1931, 1935). Он, в частности, ввел понятие «константа Рубнера» для характеристики указанного энергетического фонда. Так же как и Рубнер, Бауер считал, что исходный потенциал половых клеток у различных видов млекопитающих одинаков. Отношение производимой в течении всей жизни работы организма к свободной энергии половой клетки Бауер и характеризовал понятием «константа Рубнера». Общее количество калорий, которое может быть превращено организмом в течение всей его жизни, зависит исключительно от свободной энергии яйцевой клетки и пропорционально последней.
В процессе роста свободная энергия живой системы, т.е. расстояние неравновесного состояния молекул этой системы от их равновесного положения, должна все более и более уменьшаться.
Это уменьшение еще более прогрессирует после того, как завершается рост, т.е. после достижения границы ассимиляции, когда создание структурной энергии и тем самым поддерживание неравновесного состояния за счет энергии поступающих в живую систему пищевых веществ все более и более ограничивается. Старение организма является необходимостью, оно предопределено величиной энергетического фонда (константой Рубнера).
В 1935 году И.А.Аршавский создал специальную лабораторию для физиологических исследований в области термодинамики живых систем. Основной вопрос был сформулирован следующим образом: чем определяется интенсивность энергетики как на уровне целостного организма, так и на уровне его тканей, а также интенсивность физиологических отправлений различных систем органов в разные возрастные периоды? И.А.Аршавский считал, что без факторов энергетики или биологической термодинамики в более широком смысле возрастная физиология как теоретическая дисциплина не может быть создана.
Анализ данных, полученных в лаборатории, показал, что энергетический аспект является основным в решении проблемы физиологической полноценности и длительности протекания всего онтогенеза в целом.
В отличие от представлений, согласно которым с момента возникновения организма в виде зиготы в процессе онтогенеза в начале имеет место постепенное, а затем все более прогрессирующее истощение неких энергетических потенциалов, данные его исследований позволили прийти к заключениям противоположного характера. В процессе роста и развития, при переходе от одного возрастного периода к последующему энергетические и рабочие возможности организма, с точки зрения И.А.Аршавского, возрастают, достигая максимума к периоду, соответствующему взрослому состоянию.
Важную роль в повышении энергетических возможностей организма он приписывал скелетной мускулатуре, деятельность которой преобразуется благодаря последовательной смене и возникновению новых доминантных состояний, образующихся в развивающейся нервной системе.
С момента закладки мышечной ткани организм на изменение в среде прежде всего отвечает скелетно-мышечными (двигательными) реакциями, от которых в тесной, коррелятативной зависимости преобразуется деятельность прочих систем органов и в особенности уровень энергетических процессов. Указываемая зависимость в отличие от «энергетического правила поверхности», сформулированного Рубнером, обозначена Аршавским как «энергетическое правило скелетных мышц». Имея в виду термодинамический аспект проблемы онтогенеза, он ставит следующий вопрос: позволяет ли энергетическое правило скелетных мышц понять механизмы увеличения отрицательной энтропии, или, что то же самое, снижения положительной энтропии в качестве фактора, увеличивающего продолжительность жизни организма и отодвигающего время возникновения старения и старости.
"Как известно, открытые системы, какими, в частности, являются живые организмы, обменивающиеся с окружающей средой не только энергией, но и веществом, характеризуются тем, что в состоянии стационарного равновесия скорость образования положительной энтропии у них стремиться к минимально возможному на данном уровне значению. Почему у одних млекопитающих скорость образования положительной энтропии велика, а у других млекопитающих она мала и задержана? Ответ на это вопрос до сего време ни не дан ни физиологией, ни термодинамикой открытых ситем.» — указывает И.А.Аршавский (14, 15). Казалось бы, поступающая в организм свободная энергия пищевых веществ, должна полностью или даже с избытком компенсировать высокие энергетические затраты. Однако это не способствует образованию отрицательной энтропии. Более того, как следует из опытов В.Н.Никитина и его сотрудников, а также данных исследований лаборатории И.А.Аршавского, негэнтропии способствует ограниченное поступление пищевых веществ в живую систему. Природа этого явления в настоящее время не раскрывается и не объясняется термодинамикой открытых систем, — приходит к заключению Аршавский.
Аршавский исключает возможность аналогии онтогенеза с заведенными часами, пущеными в ход процессом оплодотворения. Он считает, что если и прибегать к указанной аналогии, то правильнее говорить, что в процессе онтогенеза до известного периода, с которого начинается старение, вновь и вновь заводятся часы жизни, переводя организм на более высокие энергетические уровни.
Для теории Аршавского крайне трудным является вопрос: когда и на каком этапе онтогенеза начинается затухающее самообновление протоплазмы? «В настоящее время нам еще трудно полностью понять, — признается И.А.Аршавский, — каким образом в связи с интенсивной скелетно-мышечной активностью продолжительность жизни тем не менее не увеличивается"
7
Расширение исследований в области термодинамики живых систем привело к созданию в последние десятилетия особого научного направления в рамках физиологии — биоэнергетике.
Центральной проблемой биоэнергетики на протяжении последних 30 лет было выяснение механизма, с помощью которого энергия, освобождаемая при окислении субстратов или при поглощении света, может использоваться для катализа энергозависимых процессов, таких как синтез АТФ из АДФ и фосфора, или перенос ионов через мембрану против градиента их концентрации (186).
Одна из центральных проблем в термодинамике живых систем символически выражается головоломкой — Уроборосом (змея, кусающая себя за хвост, или две змеи, кусающие друг друга за хвост) — как может из простых элементов возникнуть сложная система, если для ее возникновения необходима еще более сложная система?
Каким образом современные организмы строят полимеры и смешанные олигомеры, столь необходимые для жизни? Ответ для этого может быть только один: для преодоления термодинамического барьера они используют энергию, т. е. организмы используют энергию для активации мономеров до такого состояния, при котором становится возможной их спонтанная полимеризация.
Более того, известно, что живые организмы используют для этой цели удивительно гибкую химическую форму энергии, в основе которой лежит относительно редкий химический элемент — фосфор (144). В центре всех превращений энергии в клетке находится АТФ — аденозинтрифосфорная кислота. При ее гидролизе до аденозиндифосфорной кислоты и фосфорной кислоты выделяется энергия, необходимая для совершения всех видов работ в живом организме.
Благодаря превращению энергии окислительно-восстановительных реакций в энергию фосфатных связей происходит энергетическая инициация полимеризации мономеров в современных организмах, но конкретный механизм энергозависимой полимеризации мономеров на примитивной Земле неизвестен.
Возникает ощущение, что самосборка представляет собой некий парадокс, поскольку переход от изолированных субъединиц (начальное состояние) к их агрегату (конечное состояние) сопровождается увеличением упорядоченности системы. Увеличение упорядоченности означает очевидное уменьшение энтропии.
Вполне возможно, что наблюдаемая негэнтропийность и противоречие жизни второму закону термодинамики — лишь иллюзия, и движущей силой процесса сборки, как это ни парадоксально, возможно, является энтропия, — в частности, высказываются предположения, что в основе негэнтропийных процессов в живой системе лежит увеличение энтропии воды.
С другой стороны, может быть жизнь и не представляет собой особого исключения для Вселенной. Ведь и Вселенная не подчиняется только второму закону термодинамики. Если бы это было не так, Вселенная, учитывая ее временную бесконечность, бесконечно давно превратилась бы в гомогенат. А это не так. Одно из базовых свойств Вселенной в любом разрезе — это ее дискретность. Вселенная не гомогенна, следовательно в ней самой существуют силы, стремящиеся к ее структурированию и упорядочиванию. Живое — лишь одно из проявлений этой тенденции.
Постоянную работу против сил уравновешивания с окружающей средой Бауэр назвал «всеобщим законом биологии".
В свое время русский физик И.А.Умов писал, что мы имеем два закона термодинамики, управляющие процессами природы; мы не имеем закона или понятия, которые включали бы процессы жизни в процессы природы. Эволюция живой материи в общих чертах увеличивает количество и повышает качество упорядоченности в природе. Существующие в природе приспособления отбора, восстановления структуры и включающие в себя живое, должны, по-видимому, составить содержание третьего негэнтропийного закона термодинамики (3).
ГЛАВА 2. ОНТОГЕНЕЗ ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ
1
Головной мозг представляет собой одну из самых больших эволюционных загадок. Время, потребовавшееся для его эволюции, было очень мало (100 млн. лет) по сравнению с длительностью эволюции жизни в целом (4 млрд. лет) (148).
Онтогенетическая схема развития головного мозга и центральной нервной системы хорошо известна: оплодотворенная яйцеклетка — морула — бластодермический пузырек — эктодерма — нервная трубка — головной мозг.
Первым шагом в формировании центральной нервной системы из премордиальной массы клеток является ее превращение из поверхностной пластинки в трубку. Уже у четырехнедельного эмбриона человека можно выделить три области головного мозга: передний, средний и задний. Через пять недель передний мозг делится на конечный мозг и промежуточный. Эта стадия развития уже хорошо видна у эмбрионов 9-12 мм длины. В дальнейшем промежуточный мозг дифференцируется на надталамическую область (эпиталамус), зрительный бугор и подталамическую область (гипоталамус). Конечный мозг, особенно его латеральные доли, чрезвычайно быстро растут, образуя полушария мозга. Поверхностный богатый клеточным серым веществом слой конечного мозга называется корой мозга. В процессе развития коры ее поверхность так сильно увеличивается, что собирается в складки — извилины.
Генетическая детерминация созревания нескольких миллиардов клеток коры мозга, их синаптических контактов на поверхностной мембране нейрона и самих нейронов, объединенных этими возбуждениями, создает ту наследственную матрицу морфофункциональной системы, которая определяет высшие формы сигнальной, системной деятельности.
В отличие от остальных тканей объем считываемой генетической информации продолжает нарастать не только в процессе эмбриогенеза, но и в постнатальном периоде и, вероятно, при обучении. В этом принципиальное отличие нервной ткани от других. В обычных соматических клетках взрослого организма геном репрессирован и активна только его небольшая часть (1-3%), только в мозге транскрибируется от 15 до 35% генома (18).
Не менее поразителен еще один факт: нервные структуры являются первым «органом» эмбриона, возникающим после завершения дробления оплодотворенного яйца и образования гаструлы (18). Около одной трети поверхности яйца занято областями, из которых формируются мозговые структуры. При этом нервные структуры выступают как фундаментальный фактор развития, с активным регулирующим влиянием на ряд морфогенетических процессов. Без нервных структур невозможна интеграция зародыша высокоорганизованного многоклеточного организма как целого.
Загадка мозга — в его стремительной эволюции, начиная от первых млекопитающих и до человека. Известно, что уже мозг рептилий вполне обеспечивал адаптацию к внешнему миру. Какой резкий толчок и с какой целью направил эволюцию мозга в сторону быстрого увеличения его объема? Правда, с тем же успехом можно размышлять и о том, какой толчок направил эволюцию крыльев у бабочки.
Проблема головного мозга ставится во главу угла лишь потому, что человек считается вершиной эволюционного процесса. Подобные безапелляционные заявления, в которых утверждается, что человек является высшим звеном эволюционного процесса лишь на том основании, что у него имеется самая высокоразвитая центральная нервная система, читать всегда несколько странно. Подобный предрассудок есть всего лишь одна из многочисленных разновидностей остающегося в мировосприятии антропоцентризма.
Если проследить за эволюционным процессом непредвзятым взглядом, то можно без труда заметить, что общим принципом развития живой материи является увеличение и усложнение функциональных систем, улучшающих адаптацию организма к условиям окружающей среды.
Центральная нервная система является лишь одной из тысяч подобных функциональных систем среди самых различных морфофункциональных образований, таких как ноги, шея, кожа, глаза, кишечный тракт, ядовитые зубы, окраска кожи и т.д. В процессе эволюции живое существо становится, как писал Тейяр де Шарден, «неодолимым очагом разнообразия, направленного прибавления, бесконечного разветвления живой массы, изменяющей биосферу и условия жизни любых будущих организмов в любой среде обитания».
У кого хватит смелости сказать, что человек лучше адаптирован к существующим условиям окружающей среды, чем те многочисленные виды, адаптация которых настолько совершенна, что они существуют практически в неизменном виде на протяжении миллионов лет (те же насекомые).
Природа любит экспериментировать, часто доводя до абсурда свои новые изобретения (например, как с шеей у жирафа, или массой у динозавров). Жирафы живут, динозавры вымерли. Эволюция продолжается. Никто не может сказать, что центральная нервная система является вершиной адаптационных способностей живых существ.
Более того, развитие центральной нервной системы давно уже идет по патологическому пути, не имеющему большой перспективы в будущем. Усложнение центральной нервной системы, обеспечивающее прижизненное формирование гибких функциональных систем для адаптации к быстро меняющимся условиям окружающей среды, привело к необходимости передачи большого количества информации после рождения индивида и необходимости создания знаковой системы и понятийного аппарата. Это в свою очередь резко исказило непосредственность восприятия человеком объективной реальности. Мы перестали видеть мир таким, каким он является нам на самом деле. Мы можем видеть мир лишь настолько, насколько богата система понятий, усвоенная нами в детстве. Все, что остается за рамками понятийной системы, просто выпадает из поля зрения, не учитывается и игнорируется. То, чего нет в понятии — нет вообще. Как писал Мамардашвили: «Знание того, что мы видим, несомненно, мешает нам видеть видимое» (85).
Этот первый тупик, связанный с формированием второй сигнальной системы, был известен восточным философам еще несколько тысяч лет тому назад. Вся система йоги, особенно Раджа-йоги, построена на постепенном систематическом разрушении понятийного мышления и переводе его на непосредственный анализ воспринимаемого потока информации.
Знаковая система, язык в буквальном смысле ослепляет человека, бросая нам взамен феноменальных сущностей номенальные ярлычки. Мудрость всегда боится понятий. Так было и в религии и в философии. Не должно изрекаться имя Бога, неизреченно Просветление, неизречен и путь к нему. Феномен, вложенный в Номен, может быть только трупом Феномена.
Пожалуй, только креативной личности дана сила вырваться из плена номенальной реальности, сила, которая отбрасывает мертвое знаковое значение слова и придает ему живое символической звучание. И получается, что «боль не только боль и радость не вовсе радость, добро не добро, но и зло не зло». И происходит «взрыв в хорошо известном сосуде, именуемом душой», — так описывает номенальный распад, характерный для мировосприятия Фридриха Ницше, Андрей Белый (20).
Феликс Розинер в романе «Некто Финкельмайер» описывает спонтанное «просветление», произошедшее с героем романа в период болезни: «Мое восприятие вернулось вспять — к началу, к истокам, когда все вокруг предстает лишь разрозненными осколками простых ощущений. Мы не знаем себя в наши первые месяцы жизни. Обращаясь к памяти, мы застаем себя среди мира, уже сложившегося в сознании во что-то определенное, — пусть мы и не можем в этом мире понять и назвать. Но в свои два-три года, глядя на дерево, мы знаем, что это — дерево; мы знаем, что собака — это собака, солнышко — это солнышко, а больно — это больно, и от этого кричишь… Я же тогда, после болезни вернулся ко временам еще более ранним. Я увидел падающий лист, и это было огромным, потрясшим меня событием, которое не облекалось в моих мыслях словами. Оно стало чудом само по себе, необъяснимым желтым волнением… трепещущей желтизной… колыханием круга… Столько падает желтых волнений, столько медленных желтых кругов!.. Облако над крышей — не облако, нет: расширение света; исчезновение белизны, синее заполняет… холодное, острое там растекается и плывет далеко и приближается и входит в грудь…» (103).
Я хорошо помню себя в детстве, когда окружающая реальность воспринималась мною как в тумане, мир был бесконечен, но это не было ощущение бесконечности, свойственное взрослому человеку, для которого эта бесконечность кажется часто чужой, не нужной и не интересной, это была живая бесконечность, она была частью меня и я был в нее погружен. Может быть так себе понимали одухотворенный космос древние греки. С возрастом это ощущение сказки проходит. По улице едет трамвай, спешат люди, дует ветер, мне 30 лет. И трамвай — это трамвай, которого долго нет, в котором не закрывается окно и поэтому холодно. Это никак не звенящий и не дребезжащий на всех поворотах праздник, и люди, сидящие у окон, не спешат приложить свои ладони к замерзшим стеклам, чтобы совершить чудо и они по-своему счастливы в своей слепоте.
Понятия — это та смирительная рубашка, в которую мы облекаем окружающую реальность и свой мозг. Нормальный человек даже не замечает этого процесса. Примитивная личность живет только в мире понятий. Если человек знает, что плохо, а что — хорошо, он живет в мире понятий, он уже не живет. Только креативная личность, креативный мозг может взорвать понятие изнутри, показав всю его мертвенность и бедность. Блестящим примером подобного бунта, «взрыва» являются известные произведения Льюиса Кэррола. Из философов наибольшее внимание уделял данной проблеме Чарлз Сандерс Пирс — основоположник семантического феноменализма.
Второй тупик, возникший в процессе развития центральной нервной системы, связан с возникновением сознания. Этот процесс идет буквально на наших глазах в пределах летописного исторического процесса. Центральная нервная система развивалась в целях гибкого контроля и реагирования на изменяющиеся параметры окружающей среды. Но парадокс в том, что сама по себе центральная нервная система на определенном этапе становится настолько сложной, что требуется новое функциональное образование, исполняющее функцию контроля за деятельностью центральной нервной системы — сознание.
Столь сложная система на базе не поддающихся регенерации клеток головного мозга — затея изначально обреченная на провал. Такая система не может работать без поломок.
Усложнение функционирования центральной нервной системы за счет сознания приводит к лавинообразному нарастанию психических расстройств, и как следствие, увеличению количества психиатров. Кажется, еще Дейл Карнеги писал, что в Соединенных Штатах более 50 процентов коек заняты пациентами с психическими и эмоциональными расстройствами. В нашей стране это звучит пока еще непривычно, но в более развитых странах большинство населения так же не мыслит себе жизни без психиатра, психоаналитика, психолога, как мы не мыслим ее без врача.
Если еще 300 лет тому назад врач для подавляющего большинства населения был явлением настолько редким, что большинство людей жили и умирали, ни разу не столкнувшись с ним, то сейчас, особенно в развитых государствах, мало людей, способных жить без врача.
Но самое страшное, что сознание, как контролирующая функция над гибкими психическими процессами, продолжает делиться и усложняться. Мы уже не способны жить одним лишь коллективным бессознательным, как гомеровские герои, а имеем суперэго-сознание и эго-сознание, мы имеем мультипликационное сознание в смысле Эрика Берна (Я-Родитель, Я-Ребенок, Я-Взрослый) и мультипликационное ситуационное сознание ("Я» на работе, «Я» дома, «Я» в гостях). Чехов в рассказе «Именины» описывает парадоксальное преображение главного героя Петра Дмитрича, когда он занимает председательское кресло на съезде: «На председательском кресле, в мундире и с цепью на груди, он совершенно менялся… Все обыкновенное человеческое, свое собственное… исчезало в величии, и на кресле сидел не Петр Дмитрич, а какой-то другой человек, которого все звали господином председателем… Откуда брались близорукость и глухота… С высоты величия он плохо различал лица и звуки, так что если бы, кажется, в эти минуты подошла к нему сама Ольга Михайловна (жена), то он и ей бы крикнул: «Как ваша фамилия?» (125).
Если подходить к высшей нервной деятельности, к центральной нервной системе с таких позиций, то окажется, что человек — это если и не ошибка Природы, то в лучшем случае, попытка Природы. Нужно очень любить себя, чтобы заявлять, что человек является вершиной и конечным этапом эволюционного процесса — это смешно! Это даже еще более смешно, чем претенциозные заявления на божественное происхождение человека. Органическая молекула имеет больше оснований гордиться своим божественным происхождением, чем человек, ибо ее происхождение неизвестно и оставляет место для фантазий, а происхождение человека от обезьяны — хорошо проверенный с гипотетической стороны научный факт. Правда, этот научный факт совершенно не мешает основной массе человеческих индивидов продолжать верить в Бога и строить на этом основании различные забавные теории Богоизбранности, Богочеловека, Человекобога и т.п. Это забавно. Но удивительного в этом нет ничего.
Шопенгауэр в трактате «Мир как воля и представление» писал, что «скорее совы и летучие мыши спугнут солнце обратно к востоку, чем познанная истина, выраженная с полной ясностью, снова подвергнется изгнанию, чтобы старое заблуждение опять невозбранно заняло свое просторное место» (209). Если рассматривать историю человечества с этих позиций, то наше солнце, не останавливаясь, катится на восток и как бы в насмешку над великим трудом философа, большая часть его книг пошла после издания в макулатуру.
Что с того, что более двух тысяч лет тому назад Аристарх Самосский знал и доказал, что Земля — это шар, вращающийся вокруг Солнца. Ни античность, ни средневековье не признали его. Эта «познанная истина» никому не мешала еще 18 столетий верить в обратное, и Солнце катилось на восток.
Достарыңызбен бөлісу: |