Разделы сайта
Трансерфинг
Шемшук
Увидели опечатку?
Выделите текст и нажмите Shift+Enter.
И мы в ближайшее время ее исправим!
Сейчас на сайте
Сейчас 12 гостей онлайн


Модель, совместимая с физикой и биологией
Осмысленный и разумный результат на этом пути можно получить только при наличии достаточно детальной картины самого процесса биоминерализации. Ведь речь идёт не только о синтезе определённого минерального вещества, а о формировании сложной геометрической структуры, типа зуба или кости. В результате многолетних электронно-микроскопических исследований С. Голубеву удалось расшифровать геометрическую систему сопряжения конкретных минеральных кристаллов и биополимеров. Природа изобретательнее человека, заранее и предположить нельзя, что в объёмном строении конкретных минеральных кристаллов, тех самых, которые входят в состав костей раковин и т.п., в молекулах многих полимеров и в обычной воде может оказаться целая система совпадающих структурных параметров. А ключом к этой системе «совпадений» оказывается совершенно реальный и столь же удивительный факт: набор безразмерных пропорций кристаллических ячеек скелетных минералов различных организмов оказался степенным рядом легендарной пропорции золотого сечения. Именно эта «случайность» и превращает возникновение жизни в закономерный процесс. В рамках этой модели описывается формирование многих субклеточных биоструктур. Пересказывать опубликованную С И . Голубевым модель нецелесообразно, но для читателей без биологической подготовки есть смысл схематично пояснить, как из структурно- геометрических параметров реализуется детерминированный вывод именно того языка генетического кода, который в природе и существует.
Две цепи ДНК в двойной спирали взаимно комплементарны, но совсем не идентичны с точки зрения генетического кода. Только формально можно говорить, что в прямом и в зеркальном вариантах записана одна и та же информация, на самом деле нормально читать зеркально отражённые надписи нельзя. И в реальных механизмах синтеза белка лишь с одной из двух цепей ДНК может быть считана та информация, которая обеспечивает синтез нормальным образом. Современные механизмы действительно располагают сложными системами, которые выбирают сложную цепь ДНК из двух взаимно комплементарных и определяют направление считывания генетической информации. Но представляется очевидным, что на добиологической стадии эволюции происходило считывание одной из двух цепей ДНК по случайному выбору, а на самой ранней стадии и направление считывания было случайным. Так давайте возьмём современный генетический код и выделим те его элементы, которые позволяют с одинаковым результатом читать любую из двух цепей ДНК и в любом направлении. Тем самым мы как бы вычленим из современного кода генетический протокод далёких предков. Определённые тонкости в структуре кода делают результат этой операции однозначным: протокод оказался системой кодирования простейшего белка(полипептида)со структурой коллагена. А симметричная структура всего современного кода оказалась просто классификацией аминокислот по степени их участия в коллагене. А исходно все, конечно, начиналось с кристаллов апатита, поскольку имеетея система комплементарных стереохимических взаимодействий: апатит (ДНК и апатит) — коллаген. А минералы группы апатита - это и есть минеральная компонента наших костей и зубов. В рамках таких построений возникает много реальных корреляций с конкретными особенностями языка генетического кода.
Через полгода после фактической сдачи в печать указанной модели возникновения жизни в Национальном бюро стандартов США на материале экзотических металлических сплавов был открыт новый класс структур, получивший название квазикристаллы. Фактически в нашей работе без использования ещё не существующего термина речь шла о реализации в живых организмах интегральной геометрии квазикристаллического типа. Это целый мир сложно упорядоченных систем с уникальными свойствами. Конечно, металлические квазикристаллы - это лишь упрощённый аналог геометрии живого. В простейшем варианте геометрия квазикристалла связана с реализацией осей симметрии 5-го порядка, что невозможно для классических кристаллов. Квазикристаллы имеют симметрию икосаэдра, т.е. трёхмерного аналога пентаграммы. Соответственно пропорция золотого сечения является структурным лейтмотивом геометрии квазикристаллического типа. Знаменитую теорему кристаллографии о запрете осей симметрии 5-го порядка нельзя опровергнуть, но можно выйти за пределы её аксиом, что квазикристаллы и делают.
Если классический кристалл построен из элементарных ячеек одного сорта, то пентагональный квазикристалл есть заполнение объёма двумя сосуществующими типами элементарных ячеек. Симметрия икосаэдра достигается объёмным чередованием двух типов ромбоэдров специального вида. И оба типа ромбоэдров имеют золотое сечение в качестве пропорции между объёмными диагоналями. В отличие от классического кристалла, квазикристалл обеспечивает непериодическое упорядоченное заполнение объёма. При этом его геометрия обеспечивает очень богатую комбинаторику взаимных кооперативных перестановок между ромбоэдрами двух типов, что ведёт к огромной информационной ёмкости системы. По сути, это идеальные ячейки памяти.
Кристаллография для изображения одних и тех же структур пользуется моделями двух типов - либо шарами, либо кубиками в виде тетраэдров и октаэдров. При всей условности шары обычно считаются более реалистичными, их сопоставляют с атомами, а многогранники воспринимаются как математически адекватный формализм. При этом октаэдры и тетраэдры символизируют упорядоченные системы «пустот» между атомами, которые на языке таких моделей сопоставляются с безразмерными точками в вершинах многогранников. Подчеркнём ещё раз, что шары и многогранники - это два способа наглядного представления одних и тех же структур. Аналогичным образом в геометрии биосистем ромбоэдры золотого сечения являются полувиртуальными структурами, как и тетраэдры в классических кристаллах. А вот вершины этих ромбоэдров являются характерными точками реальных_объектов. При этом в живом организме реализуется несколько разномасштабных уровней с упорядоченной геометрией. Получается иерархическая фронтальная система, в которой компоненты с квазикристаллической геометрией выступают как элементарные единицы для формирования структур более высокого уровня, на котором, в свою очередь, тоже реализуется геометрия квазикристаллического типа. Устоявшейся терминологии для описания таких сложных комбинаций пока нет. Например, на микронном уровне масштаба геометрия квазикристаллического типа реализуется на базе так называемых конфокальных текстур жидких кристаллов. В частном случае это комбинация торов и цилиндров. В общем случае это специфическая трёхмерная комбинация эллипсов и гипербол, а характерными трёхмерными поверхностями жидкокристаллической биосистемы оказываются так называемые цилиндры Дюпена. Наличие в биоструктурах фрактальной геометрии квазикристаллического типа имеет много следствий, от способности к спонтанному возникновению на матрицах конкретных природных минералов до естественности механизмов памяти на голог- рафических принципах. И ключевую роль в геометрии таких систем играет пропорция золотого сечения, точнее - степенной ряд этой пропорции.
Обновлено 30.10.2011 22:35
 
Популярные материалы