eng
Выпуск #5/2016
А.Будаговский, О.Будаговская, И.Будаговский
Межклеточная коммуникация посредством когерентного излучения. Часть 2
Межклеточная коммуникация посредством когерентного излучения. Часть 2
Просмотры: 5150
Пожалуй, самый дискуссионный и драматический вопрос биологии: превращение генетической информации, то есть последовательности нуклеотидов, в сложнейшую архитектонику целостного организма. Его пытаются решить на протяжении последней сотни лет, выдвигая как вполне реальные, так и совершенно фантастические представления. В статье доказывается, что наибольший стимуляционный эффект проявляется в случае, когда клетка полностью помещается в объеме когерентности поля.
DOI:10.22184/1993-7296.2016.59.5.90.100
DOI:10.22184/1993-7296.2016.59.5.90.100
Теги: biochemical luminescence coherence degree coherent radiation control field communication high coherence intercellular interaction low coherence morphogenesis "biofield" "биополе" tissue thickness биохемилюминесценция когерентное излучение межклеточное взаимодействие морфогенез полевая коммуникация
ВВЕДЕНИЕ[1]
В первой части статьи отражалась история вопроса [1–24], приводились результаты экспериментов по обнаружению феномена дистанционного межклеточного взаимодействия (ДМВ), которые успешно воспроизводились во многих лабораториях [25–31], обсуждались различные концепции механизма полевого взаимодействия [32–39], акцентировалось внимание на обнаружение способности биосистем генерировать когерентные фотоны [40–46], определялись необходимые условия существования полевого коммуникационного канала [47–53]. Было показано, что низкоинтенсивное когерентное излучение усиливает эффект дистанционного межклеточного взаимодействия; что собственное излучение клеток, выполняющее коммуникационную функцию, обладает более высокой, чем у естественного света статистической упорядоченностью (когерентностью). Поэтому для распознавания сверхслабых сигналов биохемилюминесценции на фоне существенно более интенсивной естественной освещенности мы ввели допущение, что клетки обладают способностью генерировать когерентные (коррелированные по фазам) фотоны и реагировать на них повышением своей функциональной активности [54]. Это допущение верно, если соблюдается условие, когда в биологической среде не должно проходить значительной стохастизации (нарушения корреляции фаз) фотонного коллектива, по крайней мере на протяжении нескольких клеточных слоев. Но рассмотрим, сохраняются ли статистические свойства когерентного излучения при прохождении нескольких клеточных слоев?
СОХРАНЯЮТСЯ ЛИ СТАТИСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОГЕРЕНТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ?
Раннее в работах [45, 55] было показано, что квазимонохроматическое излучение сохраняет достаточную для регистрации фазовым детектором пространственную когерентность при прохождении через растительную ткань толщиной несколько миллиметров (рис.5). В такой толщине содержатся десятки и сотни клеточных слоев. Похожие результаты были получены и на животных тканях [56, 57]. Говорить о значительной потере временной когерентности нет оснований, так как скорость перемещения центров рассеяния в клетках мала, а влияние других эффектов незначительно. Следовательно, и такое необходимое условие существования полевого коммуникационного канала, как отсутствие потери когерентности, выполняется.
СПОСОБНЫ ЛИ КЛЕТКИ РЕАГИРОВАТЬ НА КОГЕРЕНТНОСТЬ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ?
Способны ли клетки реагировать на когерентность действующего излучения, то есть могут ли они различать статистическую упорядоченность электромагнитного поля? Дискуссия по этому вопросу продолжается уже более 35 лет. В научной литературе обосновываются диаметрально противоположные точки зрения. Подробный анализ их обоснований проведен в работах [53, 55]. В основе противоречий лежит качественная оценка статистических свойств излучения, действующего на биологические объекты. Квазимонохроматический свет, полученный от различных источников (лазерных, светодиодных, газоразрядных, тепловых), специалисты традиционно делят на две категории – "когерентный" и "некогерентный", без указания количественных значений этих показателей. Такой подход не позволяет однозначно трактовать экспериментальные результаты и часто приводит к ошибочным выводам.
Итак, ответ на поставленный вопрос был получен при проведении следующего опыта. Динамическую систему "хозяин – паразит", клетки элементов которой различались по размеру и взаимодействовали по механизму индуцированного иммунитета, облучали квазимонохроматическим светом с высокой или низкой когерентностью. Такой системой служили плоды яблони (размер клеток 40–50 мкм), осемененные спорами патогенных грибов (размер клеток 3–8 мкм). Источником высококогерентного излучения служил гелий-неоновый лазер, низкокогерентного – лампа накаливания с системой светофильтров и апертурных диафрагм. У обоих световых потоков энергетические параметры были подобны и не различались в пределах ошибки измерений: длина волны в максимуме спектральной линии равнялась 633 нм, плотность мощности 4 Вт/м 2. О статистической упорядоченности излучения судили по характеристическим параметрам пространственно-временной когерентности: длине когерентности Lk и радиусу корреляции rk. Они определяют объем когерентности поля, т. е. область пространства с достаточно высокой корреляцией фаз фотонного коллектива. При лазерном облучении Lk и rk превышали 1000 мкм. В случае лампы накаливания оба эти показателя были около 8 мкм. Контроль находился в условиях фоновой освещенности 30–40 лк, имеющей радиус корреляции и длину когерентности около 1 мкм, и был тщательно изолирован от квазимонохроматического излучения. Эксперимент и его методика подробно описаны в работах [53, 55]. Остановимся на наиболее важных результатах.
Динамическая система "хозяин – паразит" продемонстрировала прямо противоположный характер реакций на свет с низкой и с высокой статистической упорядоченностью фаз фотонного коллектива. Низкокогерентное излучение увеличило потери товарной продукции группы в сравнении с необлученной контрольной группой, вследствие поражения плодов грибной инфекцией. Этот результат указывает на возросшую активность сравнительно мелких клеток паразита. Высококогерентное излучение на всех длительностях световой обработки, наоборот, значительно снизило заболевание плодов (рис.6). Можно полагать, что в этом случае функциональная активность повысилась не только у клеток паразита, но и более крупных клеток хозяина [56–58]. Их иммунная реакция, усилившаяся вследствие лазерного облучения, подавила развитие патогенных грибов.
Сопоставление размеров клеток в системе "хозяин – паразит" со статистическими параметрами поля приводит к выводу, что функциональная активность наиболее заметно возрастает у клеток, полностью помещающихся в объеме когерентности действующего излучения. В случае лазера такое условие выполняется по отношению к обоим компонентам системы. При использовании квазимонохроматического света лампы накаливания в объеме когерентности полностью помещаются только более мелкие клетки паразита и только у них наблюдали существенное усиление функциональной активности. Из этого следует, что величина детектируемой области фазовых корреляций поля задана наибольшим размером клетки D, а условие распознавания когерентного сигнала имеет вид: Lk; rk ≥ D. Тогда параметр D, служащий порогом дискриминации статистических свойств излучения, может быть принят за некую биологическую меру когерентности оптического излучения.
Учитывая величину указанного критерия D, можно сделать вывод, что весь объем клетки принимает участие в оценке статистических свойств излучения. В этом случае наиболее вероятным фазовым детектором является мембранный пул клетки, то есть совокупность клеточных мембран. Сам липидный бислой практически не поглощает излучение видимой области спектра, но рецепцию фотонов осуществляют ассоциированные с ним хромопротеиды. Вероятно, их возбуждение достаточно когерентным (по критерию D) светом увеличивает вероятность кооперативных процессов в биомембранах и приводит к дискретному (триггерному) изменению их регуляторных функций. В силу этого биологическая эффективность когерентного излучения может оказаться достаточно высокой, чтобы позволить клеткам использовать сверхслабые световые потоки в коммуникационных целях. Такая модель не противоречит известным свойствам биологических мембран [59, 60] и согласуется с представлениями Г.Фрелиха [61] и Н.Д.Девяткова и соавторов [19, 20, 62] о кооперативных и когерентных процессах в клеточных структурах.
Требование нормировки когерентности по критерию D не исключает выполнения других условий функционирования фоторегуляторных систем. Длина волны излучения должна соответствовать спектру поглощения соответствующего акцептора, например ФХ, КХ или ЦХ, а сама клетка быть компетентной, то есть иметь возможность реагировать на действующий раздражитель.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Полученные экспериментальные результаты свидетельствуют, что в биологических системах реализуются условия, необходимые для участия сверхслабого эндогенного излучения в фоторегуляторных процессах. Генерируемые клетками потоки когерентных фотонов (когерентных волн) могут складываться по амплитуде (интерферировать), образуя электромагнитное поле с определенным распределением интенсивности в пространстве. Конфигурация такого поля будет зависеть от соотношения фаз отдельных излучателей и их топологии. В результате возникает возможность избирательной стимуляции и синхронизации клеточной активности, то есть реализации морфогенетического процесса. Подтверждением служат эксперименты по голографической индукции морфогенеза [45, 63].
Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что загадочным биополем является биохемилюминесценция, точнее, ее когерентный компонент, а скоррелированное излучение отдельных клеток, объединенное в поле целостного организма, может выступать в качестве "инженера развития", иначе называемым форморегулирующим фактором.
ЛИТЕРАТУРА
1. Дриш Г. Витализм, его история и система. – С-Пб, 1915.
2. Gurwitsch A.G. Der Vererbungs – mechanismus der Form. – Arch. Entwicklungsmech, 1914, Bd. 39, p. 516–577.
3. Spemann H. Uber Organisatoren in der tierischen Entwicklung. – Naturwiss, 1924, Jg.12, p. 1092–1094.
4. Child C.M. Patterns and problems of development. – Chicago Univ. Press., 1941.
5. Уоддингтон К.Х. Основные биологические концепции. – На пути к теоретической биологии. – М.: Мир, 1970, с. 11–38.
6. Уоддингтон К.Х. Морфогенез и генетика. – М.: Мир, 1964.
7. Spemann H. Die Erzeugung tierischer Chimдrendurch heteroplastische embryonale Transplatation zwischen Triton crisratus und taeniatus. – Arch. Entwicklungsmech d. Organismen., 1921, Bd.48, p. 533–570.
8. Gurwitsch A.G. Ьber den Begriff des embryonalen Feldes. – Arch. Entwicklungsmech., 1922, Bd.51, H.3/4, p. 383–415.
9. Гурвич А.Г. Теория биологического поля. – М.: Советская Наука, 1944.
10. Гурвич А.Г. Принципы аналитической биологии и теории клеточных полей. – М.: Наука, 1991.
11. Weiss P. Principles in the field of morphogenesis. – Quart. Rev. Biol., 1950, 25, p. 177–198.
12. Светлов П.Г. Физиология (механика) развития. Т. 1. Процессы морфогенеза на клеточном и организменном уровнях. – Л.: Наука, 1978.
13. Синнот Э. Морфогенез растений. – М.: Иностранная литература, 1963.
14. Кольцов Н.К. Организация клетки. – М. – Л.: Государственное издательство биологической и медицинской литературы, 1936.
15. Burr H.S. , Northrop F.S.C. Evidence for the existence of an electro-dynamic field in living organisms. – Proc. Natl. Acad. Sci., 1939, 25, p. 284–288.
16. Lund E.J. Bioelectric fields and growth. – University of Texas Press. Austin, 1947.
17. Маслоброд С.Н. Электро-физиологическая полярность растений. – Кишинев: Штиинца, 1973.
18. Burr H.S., Sinnott E.W. Electrical correlates of form in cucurbit fruits. – Amer. Jour. Bot., 1944, 31, p. 249–253.
19. Девятков Н.Д., Голант М.Б. О выявлении когерентных КВЧ колебаний, излучаемых живыми организмами. – Медико-биологические аспекты миллиметрового излучения. – М.: ИРЭ АН СССР, 1987, с. 126–130.
20. Девятков Н.Д., Голант М.Б. Бецкий О.В. Миллиметровые волны и их роль в вопросах жизнедеятельности. – М.: Радио и связь, 1991.
21. Голованов М.В., Дерягин Б.В. О формировании и устойчивости периодических суспензий ореолообразующих клеток. – ДАН, 1983, т. 272, № 2, с. 479–480.
22. Голант М.Б., Савостьянова Н.А., Тарасова Т.П. Роль генерации клетками когерентных колебаний в организации клеточных ансамблей. – Электронная техника. Сер. Электроника СВЧ, 1988, вып. 7, с. 29–33.
23. Пресман А.С. Электромагнитные поля и живая природа. – М.: Наука, 1968.
24. Gurwitsch A.G. Die Natur des spezifisxhen Erregers der Zellteilung. – Arch. Entwicklungsmech., 1923, Bd. 100, H. 1/2, S. 11–40.
25. Казначеев В.П., Шурин С.П., Михайлова Л.П., Игнатович Н.В. О межклеточных дистанционных взаимодействиях в системе двух тканевых культур, связанных оптическим контактом. – Сверхслабые свечения в биологии. – М.: Наука, 1972, с. 224–227.
26. Казначеев В.П., Михайлова Л.П.Сверхслабые излучения в межклеточных взаимодействиях. – Новосибирск: Наука, 1981.
27. Киркин А.Ф. Нехимические дистанционные взаимодействия между клетками в культуре. – Биофизика, 1981, т. 26, вып. 5, с. 839–843.
28. Molchanov A.A., Galantsev V.P. On the functional role of spontaneous photon emission in the mammary gland. Biophotonics. – M.: BioInform Services, 1995, p. 341–347.
29. Popp F.A. Some essential question of biophoton. Reseach and probable answers. – Recent advances in biophoton research and its applications. – World Scientific publishing, Singapore, 1992, p.1–46.
30. Shen X. Information transfer from the neutrophils undergoing respiratory burst to a second chemically separated but optically coupled neutrophil population. – M.: BioInform Services, 1995, p. 303–315.
31. Chang, J.J. Communication between dinoflagellates by means of photon emission. – M: BioInform Services, Co, 1995. – p. 317–330.
32. Кузин А.М. Значение для биоты природных уровней атомной радиации. – Успехи современной биологии, 1995, т. 115, вып. 2, с. 133–140.
33. Кузин А.М. Роль природного радиоактивного фона и вторичного биогенного излучения в явлениях жизни. – М.: Наука, 2002.
34. Кузин А.М., Суркенова Г.Н., Будаговский А.В., Гуди Г.А. Вторичное биогенное излучение γ-облученной крови человека. С. – Радиационная биология. Радиоэкология, 1997, т. 37, вып. 4, с. 577–580.
35. Кузин А.М., Суркенова Г.Н., Ревин А.Ф. Нативный белок, возбуждённый γ-радиацией в малых дозах как источник вторичных биогенных излучений. – Радиационная биология. Радиоэкология, 1996, т. 36, вып. 2, с. 284–289.
36. Инюшин В.М., Чекуров П.Р. Биостимуляция лучом лазера и биоплазма. – Алма-Ата: Казахстан, 1975.
37. Акимов А.Е., Курик М.В., Тарасенко В.Я. Влияние спинорного (торсионного) поля на процесс кристаллизации мицеллярных структур. – Биотехнология, 1991, № 3, с. 69–70.
38. Петухов В.Г. О физической регистрации и природе ультрафиолетового излучения микроорганизмов. – Биохемилюминесценция. – М.: Наука, 1983, с. 210–221.
39. Владимирская Е.Б., Мильман В.Д. Биофотонный механизм активации клеточных программ: колониеобразование в мягком агаре. – Клеточная трансплантология и тканевая инженерия 2012; 7 (1): 92–96.
40. Конев С.В., Волотовский И.Д. Фотобиология. – Минск: Из-во БГУ, 1979.
41. Chamovitz D.A. Light Signaling in Plants. – Critical Reviews in Plant Sciences, 1996, vol. 15, p. 455–478.
42. Kuhlemeier C. Regulation of gene expression in higher plants. – Annual Review of Plant Physiology, 1987, vol. 38, p. 221–257.
43. Баренбойм Г.М., Доманский А.Н. , Туроверов К.К. Люминесценция биополимеров и клеток. – М. – Л.: Наука, 1966.
44. Веселовский В.А., Веселова Т.В. Люминесценция растений. Теоретические и практические аспекты. – М.: Наука, 1990.
45. Будаговский А.В. Дистанционное межклеточное взаимодействие. – М.: НПЦЛ Техника, 2004. – 104 с.
46. Ахманов С.А., Дьяков Ю.Е., Чиркин А.С. Введение в статистическую радиофизику и оптику. – М.: Наука, 1981.
47. Быховский В.К. О передаче когерентности в электронную оболочку биологических макромолекул и их комплексов. – Биофизика, т. 18, вып. 1, с. 184–186.
48. Bajpai R.P. Implications of biophotons and their coherent nature. – Biophotonics and coherent systems. – М.: Moscow University Press, 2000, p. 135–140.
49. Popp F.-A. Die Botshagtder Nahrung Unsere Lebensmitter in neuer Sicht. – Frankfurt am Main: Fischer Taschenbuch Verlag GmbH, 1994.
50. Popp F.-A. Hyperbolic relaxation as a sufficient condition of a fully coherent ergodic field. – Int. J. Theor. Phys., 1993, v. 32, № 9, p. 1573–1583.
51. Nagl, W., Popp F.A. – Cytobios., 1983, vol. 37, p. 45–62.
52. Bajpai R.P. Coherent nature of the radiation emitted in delayed luminescence of leaves. – J. Theor. Biol., 1999, vol. 198, № 3, p. 287–299.
53. Budagovsky A.V. Principles of action of coherent electromagnetic fields upon living organisms. – M: BioInform Services, Co, 1995, p. 233–256.
54. Будаговский А.В., Туровцева Н.И., Будаговский И.В. Когерентные электромагнитные поля в дистанционном межклеточном взаимодействии. – Биофизика, 2001, т. 46, № 5, с. 894–900.
55. Будаговский А.В. О способности клеток различать когерентность оптического излучения. – Квантовая электроника, 2005, т. 35, № 4, с.369–374.
56. Hode T., Duncanb D., Kirkpatrick S. et al. The importance of coherence in ptototherapy. – Proc. SPIE 7165. Mechanisms for low-light therapy IV. 716507 (February 18, 2009): doi 10.1117/12808563.
57. Qadri T., Bohdanecka P., Tunйr J. et al. The importance of coherence length in laser phototherapy of gingival inflammation – a pilot study. – Lasers in Medical Science, 2007, v.4, p.245–251.
58. Будаговский А.В., Соловых Н.В., Будаговская О.Н. и др. Реакция клеток на воздействие квазимонохроматического света различной когерентности. – Квантовая электроника, 2015, т. 45, № 4, с.351–357.
59. Ивков В.Г., Берестовский Г.Н. Липидный слой биологических мембран. – М.: Наука, 1982.
60. Конев С.В. Индуцированные светом структурные перестройки мембран как возможные механизмы регулирования жизненных процессов.– В кн.: Конев С.В. Фоторегуляция метаболизма и морфогенеза растений. – М.: Наука, 1975, с. 37–47.
61. Фрелих Г. Когерентные возбуждения в биологических системах. – Биофизика, 1977, т. 22, вып. 4, с.743–744.
62. Девятков Н.Д., Зубкова С.М., Лапрун И.Б., Макеева Н.С. Физико-химические механизмы биологического действия лазерного излучения. – Успехи современной биологии, 1987, т. 103, вып. 1, с.31–43.
63. Будаговский А.В., Евсеева Р.П., Муратова С.А. Применение голограммы дифференцированного органа для индукции морфогенеза в культуре каллусных тканей плодовых растений. Биология растений in vitro, биотехнология и сохранение генофонда.– В кн.: Тезисы докладов международной конференции. – Москва, 1997, с.79.
[1] Часть 1 см.: Фотоника, 2016, № 3 (57), с. 148–164.
В первой части статьи отражалась история вопроса [1–24], приводились результаты экспериментов по обнаружению феномена дистанционного межклеточного взаимодействия (ДМВ), которые успешно воспроизводились во многих лабораториях [25–31], обсуждались различные концепции механизма полевого взаимодействия [32–39], акцентировалось внимание на обнаружение способности биосистем генерировать когерентные фотоны [40–46], определялись необходимые условия существования полевого коммуникационного канала [47–53]. Было показано, что низкоинтенсивное когерентное излучение усиливает эффект дистанционного межклеточного взаимодействия; что собственное излучение клеток, выполняющее коммуникационную функцию, обладает более высокой, чем у естественного света статистической упорядоченностью (когерентностью). Поэтому для распознавания сверхслабых сигналов биохемилюминесценции на фоне существенно более интенсивной естественной освещенности мы ввели допущение, что клетки обладают способностью генерировать когерентные (коррелированные по фазам) фотоны и реагировать на них повышением своей функциональной активности [54]. Это допущение верно, если соблюдается условие, когда в биологической среде не должно проходить значительной стохастизации (нарушения корреляции фаз) фотонного коллектива, по крайней мере на протяжении нескольких клеточных слоев. Но рассмотрим, сохраняются ли статистические свойства когерентного излучения при прохождении нескольких клеточных слоев?
СОХРАНЯЮТСЯ ЛИ СТАТИСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОГЕРЕНТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ?
Раннее в работах [45, 55] было показано, что квазимонохроматическое излучение сохраняет достаточную для регистрации фазовым детектором пространственную когерентность при прохождении через растительную ткань толщиной несколько миллиметров (рис.5). В такой толщине содержатся десятки и сотни клеточных слоев. Похожие результаты были получены и на животных тканях [56, 57]. Говорить о значительной потере временной когерентности нет оснований, так как скорость перемещения центров рассеяния в клетках мала, а влияние других эффектов незначительно. Следовательно, и такое необходимое условие существования полевого коммуникационного канала, как отсутствие потери когерентности, выполняется.
СПОСОБНЫ ЛИ КЛЕТКИ РЕАГИРОВАТЬ НА КОГЕРЕНТНОСТЬ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ?
Способны ли клетки реагировать на когерентность действующего излучения, то есть могут ли они различать статистическую упорядоченность электромагнитного поля? Дискуссия по этому вопросу продолжается уже более 35 лет. В научной литературе обосновываются диаметрально противоположные точки зрения. Подробный анализ их обоснований проведен в работах [53, 55]. В основе противоречий лежит качественная оценка статистических свойств излучения, действующего на биологические объекты. Квазимонохроматический свет, полученный от различных источников (лазерных, светодиодных, газоразрядных, тепловых), специалисты традиционно делят на две категории – "когерентный" и "некогерентный", без указания количественных значений этих показателей. Такой подход не позволяет однозначно трактовать экспериментальные результаты и часто приводит к ошибочным выводам.
Итак, ответ на поставленный вопрос был получен при проведении следующего опыта. Динамическую систему "хозяин – паразит", клетки элементов которой различались по размеру и взаимодействовали по механизму индуцированного иммунитета, облучали квазимонохроматическим светом с высокой или низкой когерентностью. Такой системой служили плоды яблони (размер клеток 40–50 мкм), осемененные спорами патогенных грибов (размер клеток 3–8 мкм). Источником высококогерентного излучения служил гелий-неоновый лазер, низкокогерентного – лампа накаливания с системой светофильтров и апертурных диафрагм. У обоих световых потоков энергетические параметры были подобны и не различались в пределах ошибки измерений: длина волны в максимуме спектральной линии равнялась 633 нм, плотность мощности 4 Вт/м 2. О статистической упорядоченности излучения судили по характеристическим параметрам пространственно-временной когерентности: длине когерентности Lk и радиусу корреляции rk. Они определяют объем когерентности поля, т. е. область пространства с достаточно высокой корреляцией фаз фотонного коллектива. При лазерном облучении Lk и rk превышали 1000 мкм. В случае лампы накаливания оба эти показателя были около 8 мкм. Контроль находился в условиях фоновой освещенности 30–40 лк, имеющей радиус корреляции и длину когерентности около 1 мкм, и был тщательно изолирован от квазимонохроматического излучения. Эксперимент и его методика подробно описаны в работах [53, 55]. Остановимся на наиболее важных результатах.
Динамическая система "хозяин – паразит" продемонстрировала прямо противоположный характер реакций на свет с низкой и с высокой статистической упорядоченностью фаз фотонного коллектива. Низкокогерентное излучение увеличило потери товарной продукции группы в сравнении с необлученной контрольной группой, вследствие поражения плодов грибной инфекцией. Этот результат указывает на возросшую активность сравнительно мелких клеток паразита. Высококогерентное излучение на всех длительностях световой обработки, наоборот, значительно снизило заболевание плодов (рис.6). Можно полагать, что в этом случае функциональная активность повысилась не только у клеток паразита, но и более крупных клеток хозяина [56–58]. Их иммунная реакция, усилившаяся вследствие лазерного облучения, подавила развитие патогенных грибов.
Сопоставление размеров клеток в системе "хозяин – паразит" со статистическими параметрами поля приводит к выводу, что функциональная активность наиболее заметно возрастает у клеток, полностью помещающихся в объеме когерентности действующего излучения. В случае лазера такое условие выполняется по отношению к обоим компонентам системы. При использовании квазимонохроматического света лампы накаливания в объеме когерентности полностью помещаются только более мелкие клетки паразита и только у них наблюдали существенное усиление функциональной активности. Из этого следует, что величина детектируемой области фазовых корреляций поля задана наибольшим размером клетки D, а условие распознавания когерентного сигнала имеет вид: Lk; rk ≥ D. Тогда параметр D, служащий порогом дискриминации статистических свойств излучения, может быть принят за некую биологическую меру когерентности оптического излучения.
Учитывая величину указанного критерия D, можно сделать вывод, что весь объем клетки принимает участие в оценке статистических свойств излучения. В этом случае наиболее вероятным фазовым детектором является мембранный пул клетки, то есть совокупность клеточных мембран. Сам липидный бислой практически не поглощает излучение видимой области спектра, но рецепцию фотонов осуществляют ассоциированные с ним хромопротеиды. Вероятно, их возбуждение достаточно когерентным (по критерию D) светом увеличивает вероятность кооперативных процессов в биомембранах и приводит к дискретному (триггерному) изменению их регуляторных функций. В силу этого биологическая эффективность когерентного излучения может оказаться достаточно высокой, чтобы позволить клеткам использовать сверхслабые световые потоки в коммуникационных целях. Такая модель не противоречит известным свойствам биологических мембран [59, 60] и согласуется с представлениями Г.Фрелиха [61] и Н.Д.Девяткова и соавторов [19, 20, 62] о кооперативных и когерентных процессах в клеточных структурах.
Требование нормировки когерентности по критерию D не исключает выполнения других условий функционирования фоторегуляторных систем. Длина волны излучения должна соответствовать спектру поглощения соответствующего акцептора, например ФХ, КХ или ЦХ, а сама клетка быть компетентной, то есть иметь возможность реагировать на действующий раздражитель.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Полученные экспериментальные результаты свидетельствуют, что в биологических системах реализуются условия, необходимые для участия сверхслабого эндогенного излучения в фоторегуляторных процессах. Генерируемые клетками потоки когерентных фотонов (когерентных волн) могут складываться по амплитуде (интерферировать), образуя электромагнитное поле с определенным распределением интенсивности в пространстве. Конфигурация такого поля будет зависеть от соотношения фаз отдельных излучателей и их топологии. В результате возникает возможность избирательной стимуляции и синхронизации клеточной активности, то есть реализации морфогенетического процесса. Подтверждением служат эксперименты по голографической индукции морфогенеза [45, 63].
Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что загадочным биополем является биохемилюминесценция, точнее, ее когерентный компонент, а скоррелированное излучение отдельных клеток, объединенное в поле целостного организма, может выступать в качестве "инженера развития", иначе называемым форморегулирующим фактором.
ЛИТЕРАТУРА
1. Дриш Г. Витализм, его история и система. – С-Пб, 1915.
2. Gurwitsch A.G. Der Vererbungs – mechanismus der Form. – Arch. Entwicklungsmech, 1914, Bd. 39, p. 516–577.
3. Spemann H. Uber Organisatoren in der tierischen Entwicklung. – Naturwiss, 1924, Jg.12, p. 1092–1094.
4. Child C.M. Patterns and problems of development. – Chicago Univ. Press., 1941.
5. Уоддингтон К.Х. Основные биологические концепции. – На пути к теоретической биологии. – М.: Мир, 1970, с. 11–38.
6. Уоддингтон К.Х. Морфогенез и генетика. – М.: Мир, 1964.
7. Spemann H. Die Erzeugung tierischer Chimдrendurch heteroplastische embryonale Transplatation zwischen Triton crisratus und taeniatus. – Arch. Entwicklungsmech d. Organismen., 1921, Bd.48, p. 533–570.
8. Gurwitsch A.G. Ьber den Begriff des embryonalen Feldes. – Arch. Entwicklungsmech., 1922, Bd.51, H.3/4, p. 383–415.
9. Гурвич А.Г. Теория биологического поля. – М.: Советская Наука, 1944.
10. Гурвич А.Г. Принципы аналитической биологии и теории клеточных полей. – М.: Наука, 1991.
11. Weiss P. Principles in the field of morphogenesis. – Quart. Rev. Biol., 1950, 25, p. 177–198.
12. Светлов П.Г. Физиология (механика) развития. Т. 1. Процессы морфогенеза на клеточном и организменном уровнях. – Л.: Наука, 1978.
13. Синнот Э. Морфогенез растений. – М.: Иностранная литература, 1963.
14. Кольцов Н.К. Организация клетки. – М. – Л.: Государственное издательство биологической и медицинской литературы, 1936.
15. Burr H.S. , Northrop F.S.C. Evidence for the existence of an electro-dynamic field in living organisms. – Proc. Natl. Acad. Sci., 1939, 25, p. 284–288.
16. Lund E.J. Bioelectric fields and growth. – University of Texas Press. Austin, 1947.
17. Маслоброд С.Н. Электро-физиологическая полярность растений. – Кишинев: Штиинца, 1973.
18. Burr H.S., Sinnott E.W. Electrical correlates of form in cucurbit fruits. – Amer. Jour. Bot., 1944, 31, p. 249–253.
19. Девятков Н.Д., Голант М.Б. О выявлении когерентных КВЧ колебаний, излучаемых живыми организмами. – Медико-биологические аспекты миллиметрового излучения. – М.: ИРЭ АН СССР, 1987, с. 126–130.
20. Девятков Н.Д., Голант М.Б. Бецкий О.В. Миллиметровые волны и их роль в вопросах жизнедеятельности. – М.: Радио и связь, 1991.
21. Голованов М.В., Дерягин Б.В. О формировании и устойчивости периодических суспензий ореолообразующих клеток. – ДАН, 1983, т. 272, № 2, с. 479–480.
22. Голант М.Б., Савостьянова Н.А., Тарасова Т.П. Роль генерации клетками когерентных колебаний в организации клеточных ансамблей. – Электронная техника. Сер. Электроника СВЧ, 1988, вып. 7, с. 29–33.
23. Пресман А.С. Электромагнитные поля и живая природа. – М.: Наука, 1968.
24. Gurwitsch A.G. Die Natur des spezifisxhen Erregers der Zellteilung. – Arch. Entwicklungsmech., 1923, Bd. 100, H. 1/2, S. 11–40.
25. Казначеев В.П., Шурин С.П., Михайлова Л.П., Игнатович Н.В. О межклеточных дистанционных взаимодействиях в системе двух тканевых культур, связанных оптическим контактом. – Сверхслабые свечения в биологии. – М.: Наука, 1972, с. 224–227.
26. Казначеев В.П., Михайлова Л.П.Сверхслабые излучения в межклеточных взаимодействиях. – Новосибирск: Наука, 1981.
27. Киркин А.Ф. Нехимические дистанционные взаимодействия между клетками в культуре. – Биофизика, 1981, т. 26, вып. 5, с. 839–843.
28. Molchanov A.A., Galantsev V.P. On the functional role of spontaneous photon emission in the mammary gland. Biophotonics. – M.: BioInform Services, 1995, p. 341–347.
29. Popp F.A. Some essential question of biophoton. Reseach and probable answers. – Recent advances in biophoton research and its applications. – World Scientific publishing, Singapore, 1992, p.1–46.
30. Shen X. Information transfer from the neutrophils undergoing respiratory burst to a second chemically separated but optically coupled neutrophil population. – M.: BioInform Services, 1995, p. 303–315.
31. Chang, J.J. Communication between dinoflagellates by means of photon emission. – M: BioInform Services, Co, 1995. – p. 317–330.
32. Кузин А.М. Значение для биоты природных уровней атомной радиации. – Успехи современной биологии, 1995, т. 115, вып. 2, с. 133–140.
33. Кузин А.М. Роль природного радиоактивного фона и вторичного биогенного излучения в явлениях жизни. – М.: Наука, 2002.
34. Кузин А.М., Суркенова Г.Н., Будаговский А.В., Гуди Г.А. Вторичное биогенное излучение γ-облученной крови человека. С. – Радиационная биология. Радиоэкология, 1997, т. 37, вып. 4, с. 577–580.
35. Кузин А.М., Суркенова Г.Н., Ревин А.Ф. Нативный белок, возбуждённый γ-радиацией в малых дозах как источник вторичных биогенных излучений. – Радиационная биология. Радиоэкология, 1996, т. 36, вып. 2, с. 284–289.
36. Инюшин В.М., Чекуров П.Р. Биостимуляция лучом лазера и биоплазма. – Алма-Ата: Казахстан, 1975.
37. Акимов А.Е., Курик М.В., Тарасенко В.Я. Влияние спинорного (торсионного) поля на процесс кристаллизации мицеллярных структур. – Биотехнология, 1991, № 3, с. 69–70.
38. Петухов В.Г. О физической регистрации и природе ультрафиолетового излучения микроорганизмов. – Биохемилюминесценция. – М.: Наука, 1983, с. 210–221.
39. Владимирская Е.Б., Мильман В.Д. Биофотонный механизм активации клеточных программ: колониеобразование в мягком агаре. – Клеточная трансплантология и тканевая инженерия 2012; 7 (1): 92–96.
40. Конев С.В., Волотовский И.Д. Фотобиология. – Минск: Из-во БГУ, 1979.
41. Chamovitz D.A. Light Signaling in Plants. – Critical Reviews in Plant Sciences, 1996, vol. 15, p. 455–478.
42. Kuhlemeier C. Regulation of gene expression in higher plants. – Annual Review of Plant Physiology, 1987, vol. 38, p. 221–257.
43. Баренбойм Г.М., Доманский А.Н. , Туроверов К.К. Люминесценция биополимеров и клеток. – М. – Л.: Наука, 1966.
44. Веселовский В.А., Веселова Т.В. Люминесценция растений. Теоретические и практические аспекты. – М.: Наука, 1990.
45. Будаговский А.В. Дистанционное межклеточное взаимодействие. – М.: НПЦЛ Техника, 2004. – 104 с.
46. Ахманов С.А., Дьяков Ю.Е., Чиркин А.С. Введение в статистическую радиофизику и оптику. – М.: Наука, 1981.
47. Быховский В.К. О передаче когерентности в электронную оболочку биологических макромолекул и их комплексов. – Биофизика, т. 18, вып. 1, с. 184–186.
48. Bajpai R.P. Implications of biophotons and their coherent nature. – Biophotonics and coherent systems. – М.: Moscow University Press, 2000, p. 135–140.
49. Popp F.-A. Die Botshagtder Nahrung Unsere Lebensmitter in neuer Sicht. – Frankfurt am Main: Fischer Taschenbuch Verlag GmbH, 1994.
50. Popp F.-A. Hyperbolic relaxation as a sufficient condition of a fully coherent ergodic field. – Int. J. Theor. Phys., 1993, v. 32, № 9, p. 1573–1583.
51. Nagl, W., Popp F.A. – Cytobios., 1983, vol. 37, p. 45–62.
52. Bajpai R.P. Coherent nature of the radiation emitted in delayed luminescence of leaves. – J. Theor. Biol., 1999, vol. 198, № 3, p. 287–299.
53. Budagovsky A.V. Principles of action of coherent electromagnetic fields upon living organisms. – M: BioInform Services, Co, 1995, p. 233–256.
54. Будаговский А.В., Туровцева Н.И., Будаговский И.В. Когерентные электромагнитные поля в дистанционном межклеточном взаимодействии. – Биофизика, 2001, т. 46, № 5, с. 894–900.
55. Будаговский А.В. О способности клеток различать когерентность оптического излучения. – Квантовая электроника, 2005, т. 35, № 4, с.369–374.
56. Hode T., Duncanb D., Kirkpatrick S. et al. The importance of coherence in ptototherapy. – Proc. SPIE 7165. Mechanisms for low-light therapy IV. 716507 (February 18, 2009): doi 10.1117/12808563.
57. Qadri T., Bohdanecka P., Tunйr J. et al. The importance of coherence length in laser phototherapy of gingival inflammation – a pilot study. – Lasers in Medical Science, 2007, v.4, p.245–251.
58. Будаговский А.В., Соловых Н.В., Будаговская О.Н. и др. Реакция клеток на воздействие квазимонохроматического света различной когерентности. – Квантовая электроника, 2015, т. 45, № 4, с.351–357.
59. Ивков В.Г., Берестовский Г.Н. Липидный слой биологических мембран. – М.: Наука, 1982.
60. Конев С.В. Индуцированные светом структурные перестройки мембран как возможные механизмы регулирования жизненных процессов.– В кн.: Конев С.В. Фоторегуляция метаболизма и морфогенеза растений. – М.: Наука, 1975, с. 37–47.
61. Фрелих Г. Когерентные возбуждения в биологических системах. – Биофизика, 1977, т. 22, вып. 4, с.743–744.
62. Девятков Н.Д., Зубкова С.М., Лапрун И.Б., Макеева Н.С. Физико-химические механизмы биологического действия лазерного излучения. – Успехи современной биологии, 1987, т. 103, вып. 1, с.31–43.
63. Будаговский А.В., Евсеева Р.П., Муратова С.А. Применение голограммы дифференцированного органа для индукции морфогенеза в культуре каллусных тканей плодовых растений. Биология растений in vitro, биотехнология и сохранение генофонда.– В кн.: Тезисы докладов международной конференции. – Москва, 1997, с.79.
[1] Часть 1 см.: Фотоника, 2016, № 3 (57), с. 148–164.
Отзывы читателей
