Оглавление

Основные проблемы использования представлений теоретической физики для решения проблем теоретической биологии связаны с формализацией описания биологических явлений и процессов, интерпретаций теоретических понятий в наблюдаемых явлениях.

«Биологам достаточно найти общий язык с физиками и интуитивно овладеть основными идеями физики, чтобы быть в состоянии наметить для физика проблемы и понять смысл его ответов» А. Сент-Дьерди (A.Szent-Gyӧrgei) (1964, с. 17).

ВВЕДЕНИЕ

Медицина — такой же прикладной (технический) раздел биологии, как химия в физике. Но если химия и биохимия уже «производство», то медицине ещё далеко до подобного — проблемы с лечением. Биологию в сравнении с физикой ещё трудно назвать полноценной наукой. Понимаем «сюжеты» функционирования биосистемы, процессы, а в целом — только регулярно меняющиеся интерпретации. И медицина только декларирует целостное единство организма. А «наука не сводится к сумме фактов» (Анри Пуанкаре). Это всё-таки формальная схема (уравнение), наполняемая конкретным содержанием под задачу. Чем более универсальная схема — во многих областях применима, тем ближе к реальности — реализует «принцип соответствия».

В биологии трудно полноценно опровергнуть мнения, а их много и регулярно меняются. Каждый узкий специалист рассматривает объект в интерпретации своей специализации. И это правильно, как частный случай момента, для решения конкретной задачи. Но такая неопределённость позволяет «прыгать» в крайности и создаёт условия для спекуляций, в науку приходит философия рыночной экономики. Поэтому в биологии и медицине, до сих пор возможна «Лысенковщина», а в физике — нет.

Сначала в биологии доминировала физиология, ещё мало знали о генетике. А Лысенко ошибся только в том, что «обособил» физиологию — она у него ни на чём не «играла». Поэтому регуляторную (гормональную) систему не рассматривал полноценным эволюционным инструментарием. И пытался свойственное молекулярному и клеточному уровню буквально реализовать на целостном многоклеточном организме. А это уже профанация реально возможного.

С появлением и развитием клеточной и генетической инженерии «доминант» кардинально изменился. Генетике приписали свойство и функцию — определять живую материю и всё в ней. И лозунг — разберёмся с генетикой и сможем конструировать организмы, всех избавим от болезней — стал доминирующим и в медицине. При том, что физика утверждает обратное — всё и во всём определяют исключительно взаимодействия.

Но в технологии генетической инженерии увидели экономическую перспективу, и она стала объектом интереса рыночной экономики. А когда в естественный процесс развития науки вмешивается рыночная экономика — спекуляция — плохо. Потому что «смазку получает колесо, которое скрипит громче всех» (Г. Шоу). И уже «трудно заставить человека понять что-либо, если его заработок обеспечивается непониманием этого» (Адам Смит). Но и предупреждение — «заблуждения, заключающие в себе некоторую долю правды, — самые опасные» (Адам Смит).

В отношении биологии, растений и с/х животных — ничего страшного, естественный процесс развития с извилинами. А бизнес — это экономика. Но генная терапия — это коррекция целостного единства, и концепция «всё определяет генетика» предполагает неопределённость последствий. На растениях уже споткнулись о недопонимание организма целостным единством. И, несмотря на это, доминирование генетики реализуют на человеке. Причины заболеваний связывают с генетическими нарушениями. Лечебные препараты основаны не на функциональном действии.

Любой процесс — это философия. «Копаться» в его основе только с регламентом — чревато непредсказуемыми последствиями. При нефункциональном лечении организма — целостного единства — тем более, регламент — только инструментарий. Врач должен понимать философию процесса и в постоянном диалоге с пациентом — его саморегуляцией — корректировать регламент лечения.

Но каждый раз после посещения врача у образованного пациента возникает вопрос — в чём заключается лечение, если необходимо только постоянно принимать препараты?

Каждый нормальный врач, по крайней мере, знает, что наиболее эффективный и универсальный врач в организме — саморегуляция. Что она функционально решает задачи организма и его проблемы, по сути — лечит. И в этом контексте лечение должно быть простым, если врач ассистирует саморегуляции, находится в философски сопряжённом с ней процессе. И возникает необходимость в понимании саморегуляции и философии её действия, разобраться, на чём основано её функционирование. Ответ очевидный, но интерпретация реализуется другая.

История пандемии COVID-19 в сравнении с «испанкой» и другими эпидемиями выявила проблемы с пониманием этой темы и лечения. Вакцинацию делали ещё в 1000-м году в древней Индии. Сегодня — 21-й век, «научная» медицина. Но раз в отношении эпидемий ничего принципиально не изменилось и вакцинация до сих пор панацея — только научились делать искусственные вакцины, то у медицины явные проблемы с пониманием этих заболеваний и саморегуляции.

А саморегуляция справляется и с инфекционными заболеваниями — заболевают и умирают не все. Эпидемии всегда возникали внезапно, вне зависимости от принятых мер, продолжались до 3-х лет и всегда внезапно сами прекращались, с перерывами в сотни, а теперь в десятки лет. Пандемия COVID-19 только подтверждает это. Заболевание корью (в свете последних данных о возникновении этого заболевания и новой угрозе эпидемии), похоже, тоже укладывается в эту тенденцию, с такой же регулярностью возвращаясь, «критично смотрит» на вакцинацию от неё.

Можно, конечно, спекулировать на мнениях — мол, недостаточно, не всех и не правильно вакцинировали. Но иначе даже в принципе не возможно — биология социума не позволит, и даже для наших технических возможностей в социуме такого масштаба. А «заблуждения, заключающие в себе некоторую долю правды, — самые опасные» (Адам Смит).

Так «за 80-е и 90-е против кори вакцинировали с 40% до 80% населения. Количество зарегистрированных случаев кори в мире снизилось с 4 млн в 1983 году до 900 тысяч в 1994 году, плоть до 1998 г..» (Institute of Medicine, 2002). «Однако по некоторым моделям истинная заболеваемость корью оценивалась до 36 млн случаев в год, смертность — в предела 1 млн случаев, с 7% детской смертности» (Institute of Medicine, 2002).

Механизм функционирования иммунной системы знаем до каждого молекулярного винтика, и есть мнения — какие возникают проблемы у иммунной системы. Но эпидемиям противопоставляем только вакцинацию. А она — с точки зрения биологии, иммунитета, в аспекте жизнеспособности организма — костыль для иммунной системы, на всякий случай. Как саморегуляция решает эту задачу в целом — только мнения, которые не складываются в теорию. А это уже принципиально.

Биология уже в состоянии сложить кирпичики известного в теорию, надо только увидеть и понять алгоритм, основополагающий принцип. Это побудило на основе биологии сформулировать основы теории для решения проблем эпидемий. Как и полагается для теории, получилось шире.

На основе теории гормонального контроля реализации морфогенетического потенциала организмов разбирались с их саморегуляцией и её функционированием. Концепцию гормональной саморегуляции и её универсальность апробировали на решении проблем медицины.

Книга — основы теории, относится к биологии, в интерпретации для теоретической и прикладной медицины. Это новая глава монографии «Реализация морфогенетического потенциала организмов» (Марченко, Мендыгулов, 2012). Развитие сформулированной там теории.

КОНЦЕПЦИЯ ГОРМОНАЛЬНОЙ САМОРЕГУЛЯЦИИ ОРГАНИЗМА

Понятие системы подразумевает наличие взаимодействий. Оно естественно возникает, когда что-то однородное спонтанно структурируется и дифференцируется на составляющие в процессе развития. Сохраняясь и функционируя системой, взаимодействия реализуются фундаментальным основополагающим её свойством — саморегуляция. В смысле, что взаимодействия определяют саму систему и всё в ней.

Теория гормонального контроля реализации морфогенетического потенциала организмов и лежащий в её основе гормональный контроль экспрессии генома (Марченко, 1996, 1999) основаны на фундаментальном калибровочном принципе. Поэтому претендуют на универсальность — применимость к разным аспектам эволюции и функционирования биосистем, растительным и животным организмам. Эти процессы реализуются саморегуляцией организма. Естественно, что и саморегуляция должна быть основана на калибровочном принципе.

Калибровочная инвариантность — принцип фундаментальной теории материи (Коноплева, Попов, 1980). Все фундаментальные взаимодействия имеют калибровочную природу, остальные (и в живой природе) — их производные. Суть калибровочной инвариантности — спонтанная локализация (нарушение) глобальной симметрии сопровождается возникновением калибровочного поля, компенсирующего это нарушение. Т. е., спонтанная структуризация однородного объекта сопровождается возникновением калибровочных полей, сохраняющих системой целостное единство объекта. Фундаментальный смысл калибровочного принципа и в этом. При не спонтанной локализации глобальной симметрии универсально определяется взаимосвязь

(фактор, нарушающий симметрию) → объект → результат. (1).

Результат — калибровочное поле — определяют свойства симметрии теории и фактор, нарушающий симметрию объекта, зависит от свойств объекта. Локализация глобальных симметрий — распространённое явление в макро- и квантовом мире, характеризует разные системы.

Таким образом, калибровочный принцип позволяет аксиоматически вводить взаимодействия, определяет их форму в соответствии со свойствами симметрии теории. Поэтому калибровочные поля можно исследовать независимо от эксперимента (Коноплева, Попов, 1980).

Это в полной мере относится и к живой материи. По аналогии с полевыми функциями частиц, функции генов (а) не являются наблюдаемыми и в наблюдаемые динамические величины (ген, генотип и т.п.) должны входить через билинейные формы (а·а*) (генетическим материалом служит двуспиральная молекула ДНК, …). Ген — наблюдаемая динамическая единица эволюции. Мужской и женский пол только вместе образуют наблюдаемую динамическую единицу эволюции, значимы для неё. Отдельно они только объекты для эволюции.

Биосистемы основаны и функционируют на биоаналогах калибровочных полей — регуляторных системах. Они последовательно появляются в онтогенезе — индивидуальное развитие клетки в многоклеточный организм — и этим повторяют эволюционный путь своего возникновения (Терехин, 1991). А это напрямую соотносится с последовательной локализацией симметрии состояния — при эволюции и в онтогенезе, начиная, по крайней мере, с клетки (Марченко, 1999). И в целом эволюция живой материи укладываются в принцип локаль­ной калибровочной инвариантности (Марченко, 1999). Принцип соответствия — следствие этого. Адекватные уровни организации в биологии и физике организованы и функционируют подобно, сопоставимы между собой.

В живой природе тоже всё определяет саморегуляция. Она реализует морфогенетический потенциал и иммунитет организма, обеспечивает его целостное единство и функционирование. Её концепция, основанная на калибровочном принципе, должна быть универсальной для растений и животных. Интегрированность растений и животных проявляется в их взаимоотношениях. Для них общие понятия — саморегуляция, иммунитет и иммунная система, и те же проблемы — патогены, онкология, стрессы, …. Но есть и специфика.

Эти вопросы интерпретируем в калибровочном подходе для биологии человека и рассмотрим вытекающие следствия в отношении понимания и решения, по крайней мере, некоторых проблем медицины. Будем исходить из принципа соответствия, основываться на концепции гормонального контроля реализации морфогенетического потенциала организма (Марченко, 1996).

Общая теория должна включать частные теории вариантами, учитывать упущенное в них, описывать известное и предсказывать возможное, обладать потенциалом решения проблем и в эволюционной перспективе. Этим проверяется состоятельность и значимость каждой теории.

Значимые и для медицины свойства организма — саморегуляция и способность к адаптации. На основе взаимосвязи (1) сформулируем концепцию гормональной саморегуляции для медицины и проверим её состоятельность в этом смысле на некоторых примерах. Начнём с теоретического обоснования, определимся с «техническим» обеспечением.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

Терминология состояния и потентности клеток.

Для теории важны универсальные динамические параметры и динамические инварианты. Для нашей темы — параметр, определяющий состояние и потентность к реализации морфогенетического потенциала клеток, систем организма, организма и биосистем в целом.

Принятая иерархическая терминология стволовых клеток у животных — тотипотентная (зигота), мультипотентные и плюрипотентные — дифференцирует их по этой потентности. Соответствующие им клетки растений — зигота и эмбриогенные клетки (из которых образуются соматические зародыши), меристематические клетки разных типов детерминации. Дифференцированные клетки тканей у растений и животных подобны по свойствам.

Все клетки организма — результат развития зиготы (эмбриогенной клетки), продукт её дифференциации. Они исходно генетически и