Биоподобные структуры
Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком
В биологии господствует мнение, что первые организмы образовались в воде океана. Уже самые древние слои земной коры, избежавшие вулканических и осадочных превращений, содержат в себе следы живого. Вопрос о происхождении первичного организма в наш атомный век представляется очень актуальным. В живой клетке скрыта судьба каждого из нас. Расшифровав строение атома, физики освободили его силы. В свою очередь, синтез организма в виде клеточной или доклеточной автономно существующей молекулярной системы поможет биологам решить проблемы наследственности, физиологии и биохимии клетки.
После многих лет напряженного труда в нашей лаборатории найден естественный способ моделирование клетки. Слабые потенциалы постоянного тока создают в колбах тела, неотличимые от природных организмов. Чтобы подчеркнуть роль энергии, творящей формы жизни в наших опытах, мы назвали это явление энергобиозом.
В наших опытах электрические разряды формируют тела, внутри которых образуется ядро хромосомы из ультрамикроскопических частиц, несущих динамический потенциал энергии.
Ядра искусственных клеток, возникших при энергобиозе, ведут себя так же, как ядра белковых клеток. При делении искусственные клетки дают потомство, повторяющее тип материнской особи. В ядре искусственных клеток возникают хромосомы, которые перед делением тела биоструктуры ориентируются в пространстве по полюсам.
На клетках, возникающих при энергобиозе, можно изучать становление не только ядра, но и биохимических функций. На препаратах можно увидеть, как одни искусственные клетки поедаются другими. Биоструктуры, имеющие форму амеб, движутся, обволакивают «жертву» и переваривают ее. Если опыт ведется на океанической воде, препараты позволяют наблюдать, как на кристаллы кальцитов и магнезитов массами наползают «амебы», созданные энергобиозом, и начинают растворять их, очевидно, с помощью выделения ферментов.
Как происходит зарождение биоструктур в нашем опыте? Связка медно-цинковых пластинок, выполняющих роль источников постоянного тока, лежит на дне колбы, наполовину наполненной стерилизованной дистиллированной водой. В непосредственной близости к пластинкам поставлены предметные стекла. Ток, идущий от меди-цинковой связки, омывает стекла и оставляет на них матовый налет, состоящий из неисчислимого множества мельчайших телец — первичных моделей жизни. Через 24 часа после начала опыта тельца приобретают вид дисков с ядерным центром внутри тела.
Можно предположить, что мы присутствуем при моменте, когда из частиц мертвой материи (вода, атмосфера, электричество) возникают видимые в микроскоп «кванты жизни», несущие в себе энергию.
Потенциал энергии в первичных тельцах нарастает вместе с увеличением массы их тела. При делении материнская структура отделяет дочерней часть своего динамического потенциала. Короче говоря, при энергобиозе происходят процессы, очень похожие на те, что происходят при развитии клетки.
Опыты по энергобиозу доступны любой микробиологической, гистологической, генетической или биохимической лаборатории. Поэтому надо надеяться, что уже в ближайшее десятилетие биология сможет решить некоторые из своих тысячелетних проблем.
Построить модель самостоятельно развивающейся клетки не удавалось многим исследователям потому, что они строили статистические композиции, не содержавшие энергии в своем веществе. Это были безжизненные анатомические муляжи организмов. Без динамической энергии, «одушевляющей» клеточную конструкцию, невозможны ее структурное развитие и размножение.
Успех в моделировании жизни наметился тогда, когда американские исследователи Миллер, Кальвин и другие ввели электричество в опыты по синтезу белковых компонентов. Силой электрического разряда они получили из газовых смесей разные аминокислоты. Другими словами, Миллер и Кальвин сформировали органические кирпичи, но не сложили из них организма.
Самые простейшие организмы (вирусы, бактериофаги) представляют собой вещества, собранные в пластическую форму и несущую энергию. Последняя должна самовоспроизводиться — нарастать так, чтобы после деления каждая из дочерних клеток несла в себе тот же заряд энергии, что и материнская в начале ее развития. Без самовоспроизводящейся энергии все молекулярные агрегаты статичны и мертвы. Таковы, например, структуры, которые называют коацерватами. Смешивая желатин, гуммиарабик и натриевую соль дрожжевой нуклеиновой кислоты, они получают трехкомпонентные коацерватные капли. В смесь казеина, яичного альбумина, глицинина, клюпеина и желатина они вводят ферменты. Получаемые таким образом смеси-эмульсии состоят из органического вещества, однако им не свойственны ни морфологические, ни функционально-биохимические признаки жизни.
Наш метод построения клеточных моделей отличается, во-первых, тем, что биоструктуры формируются не руками человека, но естественной энергией электричества; во-вторых, они рождаются в природных жидкостях (морская или пресная вода); в-третьих, они растут, структурно развиваются, двигаются, размножаются и поедают друг друга. В отличие от того, что получили Миллер и Кальвин, в наших колбах силой электроэнергии создаются саморепродуцирующиеся тела, а не рассеянные аминокислотные компоненты. Миллер и Кальвин получили груду строительных материалов: в наших же опытах эмергобиоз формирует из окружающих молекул живую композицию.
При энергобиозе первичные биоструктуры синтезируются в стерилизованных жидкостях, через которые пропускается электричество от слабого источника энергии (батарея или биметаллическая связка). Первичные биоструктуры уже в момент создания напоминают своей формой организмы. В наших опытах удавалось получить несколько не похожих друг на друга первичных биоструктур. Чаще других в микроскопе видны диски с центральным уплотнением; более редка вторая форма — звездчатые тела с длинными плазменными лучами и третья — сигаровидные тела с ясно обозначенными ядерными зернами, расположенными в головной части «сигары» или в ее середине. Биоструктуры можно создать не только в жидкостях, но и в упругих студнях. Замечательные тела с тончайшими крыльями — «парусами» рождаются в агаровом желе, если ввести в него через платиновые электроды ток от батарейки для карманного фонарика.
Предстоит узнать состав первичных биоструктур, ожидающихся в потоке электрической энергии. В электронном микроскопе они кажутся рыхлой массой, состоящей из волокон, с одиночным или несколькими ядерными зернами.
Первичные биоструктуры на протяжении нескольких суток вырастают в крупные тела. Нередко вещество их сливается в плазменную массу, в которой формируются косые, ранее не существовавшие биоструктуры. В такой объединенной плазме образуются сферические, иногда плоские амебы, внутри которых четко вырисовывается ядро. В поле зрения светового микроскопа видны многочисленные индивидуумы, каждый из которых находится в той или другой стадии развития. Одни из них почкуются, другие делятся перетяжкой посредине, третьи формируют серию клеток, взаимно связанных плазменными мостиками, и т. д.
Картины формирования ядра и его хромосомных элементов можно наблюдать на биоструктурах типа дисков. Внутри них в фазово-контрастном микроскопе видны зерна ядерного вещества, оптически и по окраске отличающегося от остальной плазмы диска. Расхождение хромосом по полюсам предшествует делению тела биоструктуры на две особи, автономно продолжающие дальнейшее развитие. Для генетиков, связывающих наследственность с веществом ядра, динамическое моделирование ядерных процессов, какое мы видим на дисках, дает ключ к важнейшим вопросам их науки.
Электрическая энергия, построившая биоструктуры в жидкой среде или в агаровом студне, может, как универсальный строитель, ввести в состав первичных тел разные молекулы из окружающих растворов. Методом энергобиоза можно получить модели клеток с белковыми компонентами.
Наука сейчас находит функции жизни в простейших органических структурах. Нужно сделать еще шаг и глубже изучить молекулярные композиции, которые создает электричество, оставляющее в созданных его силой структурах потенциал саморепродуцирующейся и нарастающей энергии. В экспериментах по энергобиозу первичные биоструктуры обрастают веществом и, возможно, превращаются в то, что называют клеткой.
Автор: В. Калиненко.