Диссимметрия живого вещества

Несмотря на свой устрашающий вид, слово "диссимметрия" обозначает довольно простое явление. Отвлечемся на минуту от статьи "Новая физика", где это понятие стоит в центре анализа. Все живое состоит из плавных, текучих, неровных, "неправильных" фигурок. Оно избегает явных симметрических фигур: кубов, квадратов, ромбов и т.п. Одна половина древесного листа никогда не совпадает с другой, левая часть тела животного - с правой частью. Организмы асимметричны. Причем не только в целом, но и на уровне своих внутренних частей - клеток, клеточных органелл или внутренних органов. Везде находят "кляксы" белка, спирали, капли, закругления самых причудливых форм. Но если у фигуры нет ни центра, ни оси, ни плоскости симметрии, у нее остается одна возможность повторить себя - в зеркальном изображении. Любая молекула, кристалл неправильной формы имеют двойника из Зазеркалья. Если есть правая фигура - то может быть и всегда есть левая. Все тела природы так и построены. Если они несимметричны, то состоят из смеси двух одинаковых по химическому составу и строению, но противоположных зеркально тел. Их называют изомерами. Если мы будем синтезировать некое вещество в лаборатории, оно и будет образовываться у нас всегда в двух видах - левом и правом. Количество левых и правых изомеров будет в начале синтеза неравное. Но по мере работы результат будет усредняться. И чем больше мы будем выпускать вещества, тем точнее установится соотношение 50 на 50. Это всем известный закон больших чисел. Такое равное соотношение называется рацемичным. В природе поровну левого и правого. Но это в неживой природе. Как и лаборатория, живой организм тоже занимается синтезом, приготавливая из питательного субстрата вещество своего тела. Но когда стали разбираться, какие именно изомеры производят живые организмы, то стали в тупик. Первым прикоснулся к загадке Луи Пастер . Изучая асимметричные вещества, он нашел сначала причину поляризации ими света. Молодой химик, работавший в лаборатории своего учителя Био, обратил внимание на то, что некоторые растворы органических кристаллов иногда поляризовали свет, то есть вращали плоскость поляризации и, значит, были асимметричными, а другие нет. Рассматривая кристаллы винно-каменной кислоты, он обратил внимание, что одни кристаллы можно назвать левыми, другие - правыми. Их смесь, если ее растворить, и давала нейтральный раствор, который не вращал плоскость поляризации. Однажды Пастер пинцетом отделил правые кристаллы от левых, растворил их по отдельности и увидел в микроскопе яркую картину поляризации каждого раствора. Так он открыл причину поляризации. Первооткрыватель, как Архимед, с криком помчался по коридору в кабинет к мэтру. Узнав причину радости, Био со слезами на глазах обнял своего талантливого ученика. Пастер назвал явление диссимметрией, как бы удвоенной асимметрией. Но загадка только подстерегала его. Когда Пастер стал работать с продуктами брожения, то увидел, что дрожжевые грибки производят не рацемические продукты, как можно было бы думать, то есть смесь левых и правых изомеров, не вращающих плоскость поляризации, а как раз диссимметрический продукт, всегда вращающий плоскость поляризации. Бактерии и дрожжевые грибки, которые он изучал, действовали, как он своим пинцетом. В их продуктах куда-то исчезло одно и оставалось только другое вещество. И как бы он ни видоизменял условия опыта, результат всегда был один и тот же. Любой организм синтезировал только диссимметричное вещество, в основном левое. Далее выяснилось, что не только продукты жизнедеятельности бактерий и грибков, но и сами живые тела состоят из диссимметрических фигур - из изомеров одного вида. Пастер понял, что открыл мировое явление, имеющее какое-то огромное значение. Его он, кстати, и ценил в своей научной жизни больше, чем все остальные открытия.

Загадка же заключалась в том, что все законы природы, относящиеся к физико- механическим объектам, запрещают такой синтез. Действие равно противодействию, левое должно быть равно правому. По всем законам допускается только рацемический синтез, но не диссимметрический. Выходит, законы природы ограничены. Всё в мире стремится к усреднению, к равновесию, к равномерному распределению. Сглаживаются горы, нивелируется температура, смеси перемешиваются. Всё в мире, предоставленное само себе, стремится к меньшей затрате энергии, а не к разделению, на которое требуется дополнительная энергия. И только живое действует строго наоборот. Оно производит левое и правое в разных соотношениях: 60 на 40 или 80 на 20, но в самых жизненно важных веществах, например, зародышевых - 100 процентов одного вида. Все белки в живом организме - только левые, а все сахара, например, правые. В дальнейшем открытие Пастера математически обобщил Кюри , сформулировав принцип: диссимметрия явления порождается диссимметрией причины того же вида или типа. Загадочное явление неотступно приковывает умственный взор Вернадского. Ведь путь, открытый Пастером и Кюри, зарастает травою забвения, говорит он. За 80 лет наука ни на шаг не продвинулась в объяснении явления, хотя фактов диссимметрии накапливается все больше и больше. А между тем, если следовать Кюри и считать диссимметрию состоянием пространства, а не просто химическим или кристаллографическим явлением, то нельзя не прийти к простому умозаключению: диссимметрия пространства есть аналог асимметрии времени. Биологическое время выражается в неравенстве, в асимметрии прошлого и будущего: организм рождается, созревает, дает потомство, умирает и никогда не движется в обратном направлении. Точно так же в пространственном смысле живое никогда не движется от левого к рацемичному, только наоборот - превращает пространственно рацемичные смеси в пространство одного вида - диссимметрическое. И потому то математическое следствие, к которому пришла новая физика - о связности и зависимости друг от друга пространства и времени, что позволило их объединить в одно понятие - пространство-время, существует сначала и реально в живом мире и более ярко, понятно и измеримо. Чего нельзя сказать о физическом понятии пространства-времени. Получается, что в явлениях жизни мы можем проникать в изучение пространства и времени так глубоко, как ни в одних других науках. Уже в своем отчете фонду Розенталя Вернадский пришел к выводу, что наши обычные меры времени, основанные на циклических процессах (маятника, других колебаний и т.п.), неприменимы в изучении явлений жизни, и принял за единицу времени одно поколение. Таким образом, самый главный показатель жизни - размножение - имеет отношение к природе пространства-времени.

Ссылки: