Причина времени - Геннадий Петрович Аксенов

объекта — молекулы, находящейся в составе живущей клетки. А главный процесс, в который была включена каждая из них, согласно его принципу устойчивой неравновесности, заключался в периодическом ритме заряда, работы и перехода “деформированных” молекул в недеформированные. Молекула не может оставаться в состоянии заряженном, напряженном, деформированном, по его терминологии. Она разряжается, как он выяснил, спонтанно, сама собой, производя положенную ей по функции своего органа работу. Организм снова ее заряжает. Энергия переходит из потенциальной формы в кинетическую. Это система, заряжающаяся на одном как бы уровне и разряжающаяся на другом, то есть работающая в одну сторону. Но сколько времени, спрашивал себя Бауэр, молекула находится в заряженном состоянии, если спонтанно разряжается. Не происходит же и зарядка, и разрядка мгновенно, у нее есть конечная скорость, и она постоянна, считал Бауэр.

Бауэр стихийно мыслил в пространственно-временных категориях, когда создавал свое понятие неравновесности. С пространственной точки зрения живые молекулы геометрически деформированы, а как обстоит дело с временной, второй стороне медали? Бауэр нашел, точнее сказать, искал и ее. Если молекула непрерывно разряжается, то должен быть какой-то минимальный срок, в течение которого она остается равной сама себе, сохраняет, удерживает эту неравновесность? Оказалось, что в свободном состоянии продолжительность жизни возбужденной молекулы 10–8 — 10–7 сек. “Если же молекулы ассоциированы или тем более включены в решетку кристалла, так что уже нельзя говорить об отдельных молекулах, то выравнивание возбужденного деформированного состояния будет длиться значительно дольше”. (Бауэр, 1935, с. 191-192). Иначе говоря, существует определенный ритм в работе. И он оказался прав.

Уже после его трагической смерти (он был арестован и исчез в ГУЛАГе), совсем в другой месте и с другими целями, но стандартная продолжительность жизни возбужденной молекулы живой клетки была найдена. Оказалось, что удобнее всего изучать длительность возбуждения на молекулах хлорофилла, которые облучаются светом. Эти опыты проводил академик А.Н. Теренин в нашей стране и Дж. Н. Льюис в США. Они опубликовали результаты, первый в 1943 году, второй в 1944-м, согласно которым генеральный процесс усвоения энергии света происходит в одном из двух возможных состояний возбужденного фотоном света электрона из молекулы хлорофилла, а именно в долгоживущем, длящемся 10–3 сек, и в кратком состоянии, когда возбуждение длилось 10–8 сек. В первом случае энергия успевала прореагировать в молекуле хлорофилла и давала старт цепочке стремительно развивавшихся биохимических реакций, которые приводили к образованию первичных продуктов фотосинтеза. Во втором случае реакции усвоения фотона не происходило и он излучался обратно в среду. (Красновский, 1974, с. 7). Таким образом, происходит выбор одного из двух состояний и выбор не случайный, а обусловленный биохимической природой молекулы. Выбор, с которого все начинается в живом организме.

Эти данные получены в опытах на растворах хлорофилла, а через несколько лет выяснилось, что в природных средах время возбуждения дольше в 3-8 раз. Но порядок цифр сохранялся, то есть разрыв или разница между двумя состояниями способного к реакции электрона в молекуле хлорофилла составляла по времени шесть или пять порядков. (Дмитриевский и др., 1957).

Почему именно процесс усвоения энергии света может быть назван как возможный кандидат на вакантную должность единицы или, пользуясь терминологией Бора, кванта биологического времени-пространства? Потому что если в ЖВ что-то стандартное существует, оно, как правило, универсально. Процесс усвоения энергии в ходе фотосинтеза, который разгадан далеко и далеко не во всех деталях, тем не менее, не уникальное явление. Вся и любая энергия в биофизических реакциях внутри организм и на его мембранах осуществляется унифицировано, передается только квантами энергии. Эти кванты могут быть разными, но все представления о них разработаны в физике. Тогда они должны быть справедливы и для хемосинтеза, где действует подобный же квант энергии, извлекаемый литотрофами из минералов, или для миксо- и гетеротрофов, извлекающих его же из чужой органики. Справедливо и для всех синтезов внутри самой и любой клетки, в которых энергия должна употребляться на уровне некоторых элементарных единиц, а последние не могут быть меньшей порции, чем квант энергии, что не требует доказательств.

Собственно говоря, на примере фотосинтеза выявлены три основных действующих агента в этом первичном акте усвоения энергии. В молекуле хлорофилла происходит процесс соединения внешнего фотона энергии, реакционно-способного электрона и атома водорода. (Комиссаров, 1980; Преобразование, 1989). Пока растение или бактерия освещены, они системой хлоропластов, как зеркалами, улавливают фотоны и направляют их одни за другим внутрь пласта. Затем фотон возбуждает один из электронов, который соединяется с протоном и далее в виде заряженного атома водорода инициирует длинную технологическую цепочку разнообразных горячих реакций за счет стремления возбужденного атома от лишней энергии освободиться. Цепочка заканчивается созданием молекулы АТФ, высокоэнергетического соединения фосфора, в котором энергия уже надежно запакована и не стремится вырваться. Во всех дальнейших процессах внутри организма будет использоваться уже не горячая энергия, а “теплая” и удобная для пользования, в виде АТФ, накапливающейся в специальных банках, расходуемой в нужных местах по мере надобности и в определенных количествах.

Насколько можно понять мне, как неспециалисту, фотон возбуждает одинаково любой электрон, который попадает в поле действия. Все фотоны одинаковые, но электроны — только двух разных видов. Они различаются собственным спином. При одном из них возбуждение электрона длится, как уже сказано, примерно 10-3 сек, при другом возбуждение на шесть порядков короче. Вероятно, упрощенно говоря, первая длительность необходима и достаточна, чтобы цепочка реакций началась, успела произойти, вторая — недостаточна и фотон излучается обратно в среду. Так проходит этот первичный акт усвоения энергии при фотосинтезе, каким он представляется по литературным данным. Все исследователи сообщают, что процесс настолько сложен и запутан, что несмотря на множество работ в разных лабораториях мира, детали его до конца не ясны. В последнее время стало известно, что, по всей видимости, элементарный акт оказался далеко не элементарный, а состоит из четырех тактов. (Говинджи и др., 1990). Но тем не менее при далеко не полной изученности проблемы ясно, что процесс усвоения энергии в первичном акте представляет собой в известной степени целостное событие. Он квантован, то есть он происходит целиком и тогда включается вся дальнейшая цепочка превращений до самого конца процесса, то есть до упаковки в АТФ, или не происходит ничего и тогда энергия излучается обратно. В первом случае “начинается” или продолжается жизнь, во втором ничего не происходит, только местный разогрев растения. Но нельзя не заметить, что момент выбора или разделения энергии на два потока есть антиэнтропийный акт, производимый живым организмом.

Как бы то ни было, отсюда начинается тракт или