Хвильовий генетичний код

ВОЛНОВОЙ ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД СОДЕРЖАНИЕ Актуальность теми.

Пересмотр моделі генетичного коду.

Расширение моделі хвильового генетичного кодирования Экспериментальные підтвердження існування хвильових генів.

Теоретические моделі хвильових генів.

Математическое моделювання солитонов на ДНК Экспериментальные докази солитонообразования на інформаційних биополимерах «in vitro».

Запись ИК-лазерного сигналу лише на рівні нелінійної динаміки ДНК.

О можливість створення лазера на інформаційних биомакромолекулах.

Теоретическое дослідження можливість створення лазера на Фрелиховских модах.

Антенная модель, фізико-математичний формалізм.

Конверсия эпигеносигналов в електромагнітних солитонных структурах, їх транспозиція в геном биосистем-акцепторов.

Генератор пакетів усамітнених хвиль (солитонов) у вигляді повернення Ферми-Паста-Улама.

Единство фрактальной структури ДНК-«текстов» тексти на природних языках О можливість створення биокомпьютера на генетичних структурах.

Явление переходу світла радіохвилі стосовно биосистемам і биокомпьютерам.

Основные результати.

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ.

В останні десятиліття почали поступово виявлятися деякі кризові явища у молекулярній біології і біології розвитку. Після відкриття структури ДНК і детальний розгляд участі цієї молекули в генетичних процесах основна феномена життя — механізми для її відтворення — залишилася в суті не розкритою. Звідси обмеженість арсеналу технічних і биотехнических коштів управління зростом і розвитком біосистем. Намітився явний розрив микроструктурой генетичного коду і макроструктурой біосистем. Навіть відкриття гомеобоксов ДНК, кардинально які впливають формообразовательные акти ембріогенезу, лише яскравіше висвітили те, що свого часу попереджав А. Р. Гурвіч, вважаючи, що навантаження гени занадто висока, і тож треба запровадити поняття біологічного поля, як просторово-часової разметочной структури, біологічного поля, «…властивості якого… формально запозичені… з фізичних уявлень». Таким елементарним полем, по Гурвичу, буде «…полі еквівалента хромосоми…». І далі: «…хроматин зберігає свою „активність“, т. е. є носієм активного поля, лише у нерівноважному стані». Тут видно передбачення лазерної накачування хромосом як типово неравновесного стану, отриманого нами in vitro через 50 років на ДНК і нуклеогистона [18].

Близкие ідеї ми й у А. А. Любищева у роботі 1925 р. «Про природу спадкових чинників». Він — пише: «Гени є ні живими істотами, ні шматками хромосоми, ні молекулами автокаталитических ферментів, ні радикалами, ні фізичної структурою, ні силою, спричиненої матеріальним носієм; ми повинні визнати ген як нематеріальну субстанцію (виділено П.Г.), таку ембріональному полю Гурвича, але потенційну» (виділено П.Г.). І далі: «…взаємодія спадкоємності та хромосом подібно відношенню матерію та пам’яті по Бергсону… Гени в генотипі утворюють не мозаїку, а гармонійне єдність, подібне хору» (виділено П.Г.). Через 3 року інший наш російський науковий попередник — У. М. Беклемишев дійшов тим самим ідеям в свою роботу, виконаною й у Пермі, «Методологія систематики». Щоб наблизитися до реального морфопроцессу (эмбриогенезу), — необхідно ухвалити ідею музики мови як якихось моделей векторів генетичних актів. І на музиці, й у промови «… існують „анатомічні“ властивості (можливі ознаки стадій) — висота, інтенсивність звуку, обертони тощо., отже, можливо, й опис окремих стадій, та формальну опис процесу у його цілісності… Музична річ аналогічна морфопроцессу набагато глибший, ніж із першого погляду здається. Між обома процесами впадає правді в очі відмінність: зміни у не зовсім розвиненому тілі накопичуються, зміни у потоці музики змінюються безслідно. Але істинним суб'єктом розвитку на музиці є естетичне враження; вона зростає розвивається під впливом процесу звучання. Це морфопроцесс складного духовного організму… Що аналогом цього справи до тварин і звинувачують рослинних організмах? Не потік чи формативных подразнень, регульований індивідуальністю цілого і спрямовує морфогенез частин?». Ідеї російських біологів Гурвича, Любищева і Бекле-мишева — гігантське інтелектуальне досягнення, набагато опередившее свого часу. Суть їх думок у триаде:

1. Гени дуалистичны — вони речовина і полі одновременно.

2. Польові еквівалентами хромосом розмічають простір-час організму, що цим управляють розвитком биосистем.

3. Гени мають эстетически-образной і мовної регуляторними функциями.

Современные молекулярної біології, генетика і ембріологія, виконавши великий шлях розвитку, завершили певний виток у сенсі сутності життя. Воно було суто материалистичным, точніше, речовинним. Гени у сенсі - лише речовина. І коли це хімічна речовина — ДНК — детально вивчили, відкривши так званий генетичного коду, як виявилося, що цього мало. Ключова проблема біології - наступність поколінь, спадковість, ембріогенез — не розкрито, більш цього у глухому куті, щоправда вищого рангу. Ситуація зараз нагадує становище у класичній фізиці початку xx століття, коли з відкриттям елементарних частинок матерії речовина начебто зникло, залишилося щось, яке назвали невизначеним терміном «енергія ». Ось і біології, ніж точніше розуміння ДНК у справі повсюдно прийнятої центральної догми ДНК-РНК-Белок, то більше ми уникаємо стратегії геному у будівництві біосистеми. Але якщо фізика із гідністю прийняла реальністю парадокси: «тут де він одночасно», «хвиля і частка суміщені», «електрон резонує з усією Всесвіту», «вакуум — ніщо, але породжує все» тощо. буд., то біології ще доведеться пройти подібний шлях (Дао Біології), і вона набагато важче. Фактично журнал ми вже нею, вчасно згадавши думки Гурвича, Любищева і Беклемишева.

Наша завдання полягало і у тому, щоб розвинути їх концептуальну тріаду у тих сучасних знань і збереження одержаних нами результатів з теорії і практиці розробки та використання механізмів і технічних засобів хвильової корекції биосистем.

Цель роботи: показати можливість дуалістичної трактування роботи геному эукариот на рівнях речовини і ниви у межах фізико-математичних моделей, що з'єднують формалізм явища солито-нообразования в ДНК з прикладу явища повернення Ферми-Паста-Улама, і навіть голографічної й інший пам’яті хромосомного континууму як биокомпьютера, що з волею Творца.

Показать можливість звичних і «аномальних» режимів роботи геному эукариот з допомогою хвильових образно-знаковых матриць, і навіть ендогенної і екзогенної (яка від Творця) семиотико-лингвистической компоненты.

Найти експериментальні докази правильності пред-лагаемой теорії хвильових образних і образно-лингвистических матриць геному як структур стратегічного управління метаболізмом вищих биосистем.

Практическая спрямованість справжнього исследования:

в теоретико-экспериментальном обгрунтуванні феномена пакунки, транспозиції і резонансного запровадження супергенетической інформації від биодонора до биоакцептору; у своїй передані эпигеносигналы можуть існувати як акусто-электромагнитные солитоны у межах явища повернення Ферми-Паста-Улама і укладати семантичні знакові ряди генетичних структур, також реализующиеся у вигляді солитонных возбуждений;

в теоретико-экспериментальном обгрунтуванні єдності фрактальной структури людської мови і текстових структур генетичних молекул ДНК і РНК; це становище заклало основу і розробити початкових основ методології запровадження регуляторних квази-вербальных структури вигляді модулированных електромагнітних солитонов у геном растений;

в теоретико-экспериментальном обгрунтуванні можливість створення штучних ДНК-логических пристроїв (биокомпьютеров) з исполь-зованием хвильових (голографічних й інших) принципів пам’яті, яку можна за механізмами і можливостям з генетической;

в створенні технічних засобів м’якого регуляторного входження до невідомі раніше семіотичні ареали геному вищих біосистем із єдиною метою лікування, створення гібридів, продовження життя людей, форми-рования організму людину, як гармонійної і стійкою до несприятливим чинникам структуры.

Ранее нами запропонована гіпотеза эпигенетической кодовою ієрархії рівнів організації хромосомної ДНК, рибосом і внеклеточных матриксов вищих біосистем та участі в синтезі хвильових образних фрактальных побудов, використовуваних вищими биосистемами для власної самоорганізації [25]. Нелінійна динаміка (акустика) і з ній електромагнітні випромінювання зазначених биоструктур in vivo вжито не випадково, взаємно коррелированы, носять биознаковый (зокрема, речеподобный) характер, ізоморфно відбивають структурно-функціональні стану кожної з які обмінюються хвилевими сигналами организменных клеточно-тканевых підсистем. У просторі-часі організмів у эпигенетическом режимі відбувається обміну інформацією по фізичним каналам нелінійних акустичними електромагнітних коливань. у своїй стратегічної компонентом аналізованих хвильових знакових рядів є акустичне і електромагнітне випромінювання сукупного генетичного матеріалу (геному) біосистем. У даний роботі висунуті становища розвиваються як трактування хвильових станів (власних фізичних полів) організму, що спроба розуміння біологічного сенсу явища генерації усередині якого і міжклітинних польових сигналів як основи хвильової і вирушити вслід для цього, речовинної самоорганізації живих систем.

ПЕРЕГЛЯД МОДЕЛІ ГЕНЕТИЧНОГО КОДА

В час створилася парадоксальна ситуація з моделлю генетичного коду — вершиною досягнень молекулярної біології 1960;х років. Точність кодування послідовностей амінокислот білків у цій моделі дивним чином поєднується із подвійний вырожденностью запропонованого «коду» лініями надлишку транспортних РНК (тРНК) проти числом амінокислот і неоднозначного відповідності кодон-антикодон, коли лише двом (а чи не трьом) нуклеотидам триплетов иРНК необхідно точне спарювання з антикодоновой парою нуклеотидів тРНК, а, по третьому нуклеотиду природою допускається неправильне спарювання, зване «воблирование» (від анг. слова «wobble" — хитання) по гіпотезі Ф. Крика [4]. Це означає, деякі антикодоны можуть «впізнавати» більше кодона залежно від цього, яке підставу перебуває у 1-му становищі антикодона, відповідному 3-го становищу нуклеотида з урахуванням їхньої антипараллельного комплементарного взаємодії. «Упізнавання» що така «неправильне», якщо з парадигмі генетичного коду, оскільки виникають неканонічні пари підстав «Аденин-Гуанин», «Урацил-Цитозин» та інші з енергетично невигідними водневими зв’язками. «Код», особливо митохондриальный, стає таким вырожденным, і логічно наступний звідси сваволю включення амінокислот в пептидную ланцюг така велика, що як зникає саме поняття генетичного кодирования.

Процитируем висловлювання з оповідання Альбертса, Вотсона та інших. «Молекулярна біологія клітини» [20] (глава з дуже характерною назвою «Геном мітохондрій має ряд разючих особливостей»): «…в мітохондріях звичайні правила спарювання кодонов з антикодонами дотримуються менше суворо, і з молекули тРНК здатні впізнавати будь-якої з чотирьох нуклеотидів у третій (неоднозначною) позиції». Ось ця «менша строгість», начебто несумісна з реально існуючим метаболическим контролем порядку чергування амино-кислот в білках, заслуговує пильної уваги. «Менша строгість» виник не випадково, більше, для чогось потрібна биосистемам.

Точность білкового синтезу еволюційно консервативна і висока, а може вона досягатися що така «тайнописом», коли «знак» (кодон) і «позначуване» (амінокислота) який завжди ізоморфні, не однозначні? Якщо дотримуватися старої догми генетичного коду, логічно вважати, дві різні амінокислоти, шифруемые двома однаковими (третій не важливий) нуклеотидами кодонов иРНК, будуть із рівної ймовірністю входитимуть у пептидную ланцюг, тобто. випадково. І таких парних неоднозначностей навіть у немитохондриальном коді налічується шість, окрім ще по стоповым кодонам (вони ж «нонсенс» чи безглузді). То що, існує «індульгенція дозволу» частих і випадкових замін амінокислот при синтезі білків? Проте, відомо, такі випадкові заміни здебільшого мають самі негативні наслідки для організму (серповидная анемія, талассемии тощо.). Тут наявна протиріччя: потрібна точність (однозначність) відносин «знак-обозначаемое» (кодон-аминокислота), а придуманий людьми код її обеспечивает.

Поэтому існуюче і загальноприйняте уявлення про ключових (знакових) механізмах синтезу білків потребує додаткового аналізі. У зв’язку з цим докладніше розглянемо запропоновані 60-ті роки принципи генетичного кодування. Як оцінили перелічені й очевидні дива провідні автори теорії та експериментів у цій галузі - Ф. Крік, М. Ниренберг та його послідовники? Основний вузол протиріч — неоднозначні відповідності (кодон-аминокислота) наведені у таблице:

НЕОДНОЗНАЧНЫЕ ВІДПОВІДНОСТІ І СИНОНИМО-ОМОНИМИЧЕСКАЯ ДВУМЕРНОСТЬ ГЕНЕТИЧНОГО КОДА.

.

Омонимичность.

Видно, що пари різних амінокислот шифруються однаковими значимими дублетами кодоновых нуклеотидів («воблирующие» малозначущі, по Крику [4], і взагалі нечитаемые, по Лагерквисту [11], нуклеотиди зміщено в індекс). У термінах лінгвістики це явище називається омонімія, коли самі й самі слова мають різний зміст (наприклад, російські слова «цибулю», «коса» чи англійські «box», «ring» тощо.). З іншого боку, надлишкові різняться кодоны, обозна-чающие одні й самі амінокислоти, віддавна розглядають як синонимичные.

В відношенні омонімії генетичного коду висловлювання на літературі ми знаємо. Отже, якщо вважати дуплетно-триплетные кодоны «словами», то сам код є, крім іншого, двовимірним, тобто омонимо-синонимичным. За цією вимірам код розпадається, як і таблиці, переважно, на парні сімейства, надлишково, але з однозначно, шифрующие різні амінокислоти. І лише такому разі з 6 омонимичные дублети позначають близькі по структурі та функції амінокислоти (аспарагиновая-глутаминовая і аспарагин-лизин). Отже, при неоднозначном (помилковому) виборі амінокислот ймовірність синтезу аномальних білків, йдучи за логікою загальноприйнятої моделі коду. Більшість цих жодних сумнівів і наміток у майбутнє в м’якої формі вже прозвучав у узагальнюючої статті Ф. Крика і М. Ниренберга «Генетичний код». Процитуємо авторів дослівно через стратегічну важливість обговорюваних принципів генетичного кодування:

с.133: «білок … є хіба що довгим пропозицією, записаним з допомогою двадцяти літер». Ось один із перші місця і плідних порівнянь білків, та був і ДНК, з текстами природних мов, порівнянь, повсюдно узвичаєних початковому етапі лише як метафора, та був розвинутих країн і формалізованих нами як квази-речевых утворень [14,25,26,29]. У цьому чудовою аналогії зачаток майбутнього виходу з плоского і тупикового розуміння природи генів, предтеча поняття образних кодів (слово як образ), але це цілком узгоджується з ідеями Гурвича, Любищева і Беклемишева, які теж вбачали у хромосомах потенційні хвильові образні і навіть естетичні структури як що організують биосистему почав. А. А. Любищев ще 1925 року висловив припущення, що гени утворюють не мозаїку, а гармонійне єдність, подібне хору [47]. Після ним саме в 1928 р. В. Н. Беклемишев [21] розвинув це, хоч і афористично, проте, з великою передбаченням, не на десятиріччя опередившим аналогію Кріка і Ниренберга білки як «пропозиціях». Ембріогенез він порівняв разом з музикою і промовою, в яких й у дифференцирующихся тканинах існують «анатомічні» властивості - ознаки стадій: висота, інтенсивність звуку, обертони тощо., і онтогенетические «эмбриологические» властивості - ознаки ходу процесу: ритм, мелодія тощо. Зміни у не зовсім розвиненому тілі накопичуються, а зміни у потоці музики змінюються безслідно. Але істинним суб'єктом розвитку на музиці є естетичне враження; вона зростає розвивається під впливом процесу звучання. Це морфопроцесс складного духовного організму. Прийшовши до цього, В. Н. Беклемишев запитує: що аналогом цього справи до тварин і звинувачують рослинних організмах? Не потік чи формативных подразнень, регульований індивідуальністю цілого і спрямовує морфогенез частей?

Продолжим аналіз основної роботи Кріка і Ниренберга, постулирующей поняття генетичного кода.

С. 142 -143: " … досі все досвідчені дані добре погоджувалися із загальним припущенням у тому, що зчитується трійками підстав, починаючи з однієї кінця гена. Проте, ми б самі результати, якби інформація считывалась групами у чотири і навіть більш підстав" чи «…групами, що містять кратну трьом число підстав». Це становище майже забуте або зрозуміло, але саме тут видно сумнів, обов’язково чи код триплетный. І проте важливо, що передбачено майбутнє розуміння текстів ДНК і РНК як значеннєвих фрактальных утворень, родинних природним мовам, що продемонстровано в дослідженнях [25,26,29].

С.153: " … одна амінокислота шифрується кількома кодонами. Такий код називається вырожденным … що така виродження вона каже якусь невизначеності у будівництві молекули білка … воно лише позначає, що певна амінокислота то, можливо спрямована до відповідного місце ланцюга молекули білка з допомогою кількох кодових слов".

Авторы бачать, що синонімія ще порушує однозначності кода.

С. 153 -154: Але далі належить «…проте, все-таки маємо одну реальна можливість появи невизначеності при синтезі білка. Ця невизначеність міг би виникнути, якби одне кодове слово відповідало кільком аминокислотам. До нашого часу був відзначений лише одне випадок такий невизначеності. Білок, син-тезируемый поли-U, не тільки з лейцину, але й фенілаланіну, причому кожну молекулу лейцину доводиться 20−30 молекул фенілаланіну. За відсутності в розчині фенілаланіну поли-U використовує лейцин у кількості, рівному половині зазвичай використовуваного кількості фенілаланіну. Молекулярне пояснення цієї невизначеності невідомо». Це перша й чітка констатація логічного недосконалості запропонованої моделі кодування, її протиріччя фактам. Потім, сумніви ще більше усиливаются.

С.155: «деякі кодові слова майже напевно складаються із трьох підстав. Проте, 18 з 20-ти амінокислот можуть бути закодовані словами, що містять лише 2 різних підстави. Якщо ж код все-таки троичный, то можливо, що деякі випадках правильне кодування матиме місце за умови, що із трьох підстав зчитується лише 2. Можливо, що таке недосконалість може бути частіше в синтетичних РНК-полимерах, містять одне або двоє підстави, ніж у природних РНК-посредниках, що завжди складаються з суміші всіх чотирьох підстав. Тому результати, отримані з допомогою штучних РНК, свідчать лише про кодових можливостях клетки…».

Явно проглядається невпевненість, що код лише триплетный, може бути збільшена й дуплетным, і тетраплетным і навіть гетеромуль-типлетным. А нам представляється, у розвитку цих сумнівів, що кодові можливості клітини, хромосом, ДНК не вичерпуються знаковими трійками нуклеотидів. Як речеподобные структури, нуклеїнові кислоти у складі хроматина здатні до утворення in vivo метаязыков методом фрактализации, і тому кодування білкового континууму може проходити великі блоки, шифрующие як порядок включення окремих амінокислот в пептид, а й послідовність створення білкових доменів, субодиниць і навіть структурно-функціональних ансамблів ферментів, наприклад, дихальної ланцюга. Фрактальность у разі можна розуміти і так: ДНК, РНК і білки — це разноязыкие тексти й лише доступне щодо одного масштабі «фразою» чи «пропозицією» й інші, більшому, буде «словом». Ще укрупнювати — «слово» перетворюється на «букву». За більш спільний підхід так можна трактувати такі разномасштабные смислові побудови як знаки (ієрогліфи), є субстратом свого роду «інформаційного метаболізму» клітин. такий шлях освіти метаязыков притаманний математиці. Ми не маємо підстав вважати, геноми не користується цим «математичним прийомом» повною мірою, ладу дедалі нові усложняющиеся семиотико-семантические ареали зі своїми постійними переобозначениями різних рівнях організації біосистеми у її розвитку. У цьому роль основної маси синтезирующихся в організмі білків залежить від реалізації метаболічних конструкцій, неявно закодованих в ДНК і має квази-вербальную складову. Биосистему можна як сукупність таких конструкцій, і це знаходить певне підтвердження у роботах [25,26,29]. Такий перебіг міркувань добре відповідає уявленням В. В. Налимова, що вважає живе частиною Семантичної Всесвіту [49]. Людина, відповідно до такою логікою, є розмаїття текстів, граматику і семантику що їх хочемо охопити єдиним, вероятностно заданим поглядом. В. В. Налимов вважає, що це особа є самочитаемым текстом — текстом, здатним самоизменять себе. Зменшуючи масштаб розгляду людину, як самоорганізуючої системи та враховуючи фрактальность (що переходила іноді у голографичность) його хромосомного континууму, вважатимуться, що зворотне відображення людини її власний геном, як і відображення будь-якого організму у його хромосоми, носить изоморфный текстово-образный характер [25,29]. Запропонований спосіб міркувань покликаний показати прийом логічного виходу з обмежень первинної моделі генетичного коду, що в фазі слабкого розуміння правил орфографії «записи «білкових «слів» з амінокислотних «літер ». Якщо ж розглядати ідею фрактальности значеннєвих (текстових) конструкцій геному і прийняти їх божественне початок, то підкреслимо, що ця ідея перегукується з VI в. і запропонована Дионисием Ареопагитом у його праці «Про божественних іменах». Він розповідає, що печатку Божественності (читай слова) лежить кожному людей, і «…відбитки Печатки мають багато з її оригіналом: оригінал є у кожному з відбитків весь, і у одному з них — лише якоїсь частиною». Частковість Печатки визначається властивостями сприймає матеріалу — конкретної особи, тобто. потенційно в кожного привноситься все, яка йде понад, але розчути, уздріти і переконатися в цьому все повністю несила никому.

Неспособность ранньої концепції генетичного коду бути несуперечливої, здавалося, мала спонукати для пошуку нових ідей. Натомість перевагу віддали аналізу механізмів точності білкового синтезу, але не матимуть головного мотиву цієї точності - механізмів вибору однозначностей з які кодують дуплетов-омонимов. Ось зразок цих, у цьому аспекті непотрібних, описів і міркувань, але необхідних нам для ілюстрації псевдологики щодо оцінки головного в генокоде [20]: " … точність білкового синтезу залежить від надійності двох адапторных механізмів: від зв’язування кожної амінокислоти із відповідною молекулою тРНК і південь від спарювання кодонов в иРНК з антикодонами тРНК. Два механізму, які діють цих етапах, зовсім різні. В багатьох аминоацил-тРНК-синтетаз є дві окремі активних центру: один відповідальний за реакцію приєднання амінокислоти до тРНК, і той, розпізнає «неправильне» амінокислоту і удаляющий її шляхом гідролізу. Точність спарювання кодона з антикодоном забезпечується з тоншим механізмом «кінетичною корекції». Коли молекули тРНК приєднають відповідну амінокислоту, вони утворюють комплекс б із особливим білком, т.зв. чинником елонгації (ФЭ, EF), який міцно пов’язують із аминоацильным кінцем молекули тРНК і з молекулою GTP. Саме це комплекс, а чи не вільна тРНК спаровується з належним кодоном в молекулі иРНК. Пов’язаний в такий спосіб ФЕ забезпечує можливість правильного спарювання антикодона з кодоном, але за цьому перешкоджає включенню даної амінокислоти в пептид. Початкова впізнавання кодона служить для ФЕ поштовхом до гидролизу що з ним GTP до GDP+P, після чого ФЕ відокремлюється від рибосоми без тРНК і синтез білка триває. Завдяки ФЕ виникає короткий розрив у часі між паруванням кодона з антикодоном і элонгацией пептида, що дозволяє тРНК відокремитися від рибосоми. «Неправильна» молекула тРНК утворює у парі кодон — антикодон менше водневих зв’язків, ніж правильна; тому вона слабше утримується на рибосоме і отже за даний проміжок часу має більше шансів відокремитися".

Комментируя цю, важливу нам, довгу витримку, можна сказати, що акцент у ній зроблено за взаємній впізнавання тРНК і амінокислот за посередництвом аминоацил-тРНК-синтетаз. Механізм їх ясний. Що ж до точності впізнавання кодоном антикодона, вона ілюзорна з «воблирования» третього нуклеотида, що вони обговорювалося. Звісно ж, що вибір з дуплетных кодонов-омонимов реалізується по резонансно-волновым і контекстным (асоціативне, голографічним) й дуже званим «фоновим механізмам «(див. нижче). До цього часу вони перебували поза експериментів і міркувань, але у час потреба у цьому очевидна. Омонімічність (неоднозначність) коду то, можливо подолана точно як і, як мови у природничих мовами , — шляхом приміщення омонима, як частини, аж в, тобто. в закінчену фразу, контекст якої дешифрує омонім і привласнює йому єдине значення, створюючи однозначність. Тому иРНК як «своє роду «фрази» чи «пропозиції» повинна працювати у білковому синтезі як функціональне кодуючий ціле, який задає послідовність амінокислот лише на рівні ассоциатов аминоацилированных тРНК, які комплементарно взаємодіють з усією молекулою иРНК. У цьому роль А, Р-участков рибосоми, якщо вони реальні, залежить від акцепции таких ассоциатов — попередників білка із наступною энзиматической зшивкою амінокислот в пептидную ланцюг. І тут відбуватиметься контекстно-ориентированный однозначний добір колишніх омонимичных дуплет-кодонов. Можна передбачити у зв’язку з з цим, що взаємодія аминоацилированных-тРНК з иРНК носить колективний фазовий характер на кшталт реассоциации («отжига») однотяжных ДНК при зниженні температури після «плавлення» нативного полинуклеотида. Чи є експериментальні дані, які можна було б трактувати подібне? Їх й чимало вони зведені в обзорно-аналитическом дослідженні [52]. Наведемо деякі з них.

Известно, що правильність впізнавання молекулами тРНК терми-нирующих кодонов залежить від своїх контекстного оточення, зокрема, від наявності за стоповым кодоном уридина та, крім цього у роботі переконливо показано таке. Вставка рядки дев’яти рідко використовуваних CUA-лейциновых кодонов після 13-го в складі 313 кодонов тестируемой мРНК сильно інгібірують їх трансляцію без явного впливу трансляцію інших мРНК, містять CUA-кодоны. Навпаки, рядок із дев’яти часто використовуваних CUG-лейциновых кодонов у тих-таки позиціях вони мали вираженого ефекту на трансляцію. У цьому ні рідко, ні часто використовувані кодоны не впливали саме на це, коли ввели після кодона 223 чи 307. Додаткові експерименти продемонстрували, що сильний позиційний ефект рідко використовуваних кодонов може бути пояснений відмінностями в стабільності иРНК чи ступеня суворості вибору відповідних тРНК. Позиційний ефект стає зрозуміло, вважають автори, коли припустити, що які транслюються послідовності менш стабільні поблизу початку зчитування: повільність трансляції реалізується у вигляді малого використання кодонов, що раніше не йдуть у міжнародному сполученні, і усе веде до розпаду продуктів трансляції, раніше, ніж здійсниться повна трансляція. Як кажуть, для трактування власних експериментів залучаються громіздкі припущення про розпад продуктів трансляції, допущень, неможливо що із його роботи, і які потребують спеціальних і тонких досліджень. У цьому сенсі наша ідея контекстных орієнтацій в управлінні синтезом білків проста, хоча експериментально довести її непросто. Процитована робота добре висвічує стратегічну лінію впливу суворо певних політичних і далеко розташованих від місця освіти пептидной зв’язку кодоновых вставляння у иРНК вмикання чи невключення конкретної амінокислоти в склад синтезованого білка. Це і є дистантное вплив, але у цитованою роботі він констатується, залишаючись для дослідників незрозумілим і, певне, тому навіть обговорюється. Таких робіт стає дедалі більше. У тому, що ми обговорюємо, посилаються, приміром, на півдюжини аналогічних результатів, де трактування у сенсі також утруднена. Причиною є недосконалість загальноприйнятої моделі генетичного коду. Це правда і оскільки є дані про існування з так званого протяжного (swollen) антикодона [52]: у взаємодії тРНК з иРНК в А-сайте рибосоми беруть участь не три, а більше пар підстав. Це означає, що ухвалений пов-семестно постулат триплетности коду порушується й тут. Саме там, в [52], наводяться результати своєї роботи у стосунках тРНК-тРНК на рибосоме, і це відповідає нашої ідеї про ассоциате аминоацилированных тРНК як попередника білка. У [52] висловлена думку, що ефект дії контексту иРНК на однозначне включення амінокислот в пептид є відбитком якихось фундаментальних і що погано вивчених закономірностей декодування генетичної інформацією процесі білкового синтезу. Діяльність Ульфа Лагерквиста [11] «wobble" — гіпотеза Кріка отримала розширену трактування і крайнє вираз, за яким нуклеотид у третій становищі кодона иРНК зайва, безглуздим, надлишковим, його ігнорується, і тому читання антикодоном кодона проводиться у разі правилу «дві з трьох». Звідси логічно випливає масована неоднозначність прочитання иРНК і некоректність трансляції білкових молекул, що суперечить експериментам, і це констатується в [52], як і за іншими дослідженнях. Разом про те, відзначається, що існує певний рівень неоднозначності трансляції иРНК у клітині, але слабко піддається осмисленню. Крім помилковою трансляції значущих кодонов і зчитування стоп-кодонов як амінокислотних, у процесі білкового синтезу можуть відбуватися численні нормальні і рідко помилкові зрушення і перекриття рамок трансляції. Помилки творяться у результаті зчитування дуплетов чи квадриплетов підстав кодонов. Механізми зрушень рамки зчитування мало вивчені. Багато роботах показано, що помилкова трансляції білків рибосомой викликається різноманітними несприятливими чинниками — антибіотиками, зміною температури, створенням певних концентрацій катионів, аминокислотным голодуванням та інші умовами довкілля. Підвищена неоднозначність трансляції кодонов, локалізованих в особливому контексті, має біологічне значення і призводить до невипадковому розподілу «хибних» амінокислот за довжиною синтезованого полипептида, приводящему до модифікаціям функцій білків із виходом механізми клітинних диференціювань, і тому контексти иРНК є субстратом природного відбору. Оптимальний рівень «помилок» трансляції (якщо ця справді помилки) регулюється невідомими механізмами, і він онтогенетически і еволюційно виправданий [52]. Цьому відповідає дійсності та наші экспериментально-теоретические дані [8−18] про хвильових знакових взаємодію в водно-жидкокристаллической середовищі клітини, в які він втягнутий білоксинтезуючий апарат. Нами виявлено резонансні частоти, загальні для ДНК, рибосом і колагену, і мають, мабуть, биознаковую природу, і навіть відкрита здатність хромосом і ДНК бути лазеро-активной середовищем [18].

Вернемся знову до загальноприйнятих спочатку основних положень генетичного коду: якого є триплетным, неперекрывающимся, вырожденным, немає «ком», тобто. кодоны нічим не від'єднані одне від друга. І, насамкінець, він універсальний. Що успадкували від цих положень? Фактично нічого. У насправді, код, певне, є двох-, трьох-, чотирьох-, … n-буквенным як фрактальное і гетеромультиплетное освіту. Він перекрывающийся. Вона має коми, оскільки гетерокодоны може бути від'єднані одне від друга послідовностями з іншими функціями, зокрема з функціями пунктуації. Код не універсальний — в мітохондріях він одержує специфічних рис. Як розуміти генетичного коду з урахуванням наведених протиріч та запропонованої нами логіки рассуждений?

Для зняття цих протиріч можна постулювати якісну, спрощену, первинну версію вещественно-волнового контролю над порядком вибудовування амінокислот в ассоциате аминоацилированных тРНК як попередника білка. З цього позиції легше зрозуміти роботу генетичного, а точніше білкового, коду як одній з безлічі иерар-хических програм вещественно-волновой самоорганізації біосистеми. У цьому сенсі такий код — перший етап хромосомних планів побудови біосистеми, оскільки мову геному багатовимірний, плюралістичним і вичерпується завданням синтезу протеїнів. Більше детальне, физико-математически формалізоване і експериментально подтверждаемое, виклад нової версії роботи белок-синтезирующего апарату разра-батывается нами нині, хоча слід визнати, що це завдання xxI-xxII веков.

Основные становища запропонованої орієнтовною моделі вещественно-волновых знакових процесів при біосинтезі білків зводяться до следующему:

1. Багатокомпонентний рибонуклеопротеидный белоксинтезирую-щий апарат є системою генерації високоорганізованих знакових семиотико-семантических випромінювань акустико-электромагнитных полів, стратегічно регулюючих його самоорганізацію і Порядок включення амінокислот в полипептидную цепь.

2. Аминоацилированные пули тРНК асоціюють в последователь-ности — попередники синтезованих білків перед контактом з А-P ділянкою рибосоми. При цьому континуум антикодонов пулу комп-лементарен всієї иРНК, крім дислокаций, визначених наявністю неканонічних нуклеотидних пар.

3. Порядок чергування аминоацилированных тРНК в ассоциатах-предшественниках білків визначається знаковими колективними резонансами всіх учасників синтезу амінокислотних послідовностей. Ключові хвильові матриці тут пре-иРНК, і навіть иРНК, працюючі як цілісний континуум різномасштабних за довжиною гетерополикодонов, включаючи интронную фракцію пре-иРНК як можливих макроконтекстов. Головна функція хвильових матриць — ассоциативно-контекстная орієнтація послідовності аминоацилированных тРНК, орієнтація, більшою мірою, ніж воблгипотеза, ігнорує правила канонічних спариваний нуклеотидів у просторі иРНК-тРНК.

4. На рибосоме, на додачу і (чи) поруч із резонансними регуляциями взаємного розташування кодон-антикодоновых континуумов функціонують лазероподобные випромінювання учасників цього процесу, коригуючі порядок включення амінокислотних залишків в пептид.

5. Рибосома энзиматически ковалентно фіксує «де-юрэ» пептидные зв’язку амінокислотних послідовностей, намічені «де-факто» в полиаминокислотном-поли-тРНК-ассоциате, як предшествен-нике белка.

6. Резонансно-волновая «цензура» порядку включення амінокислот в пептидную ланцюг усуває потенційний семантичний сваволю створення хибних білкових «пропозицій», наступний з омонімії сімейств кодонов, і забезпечує їхнє «аминокислотное осмислення» з допомогою контекстного зняття омонімії неоднозначних однакових дублетів в кодонах. Той-таки механізм працює при неоднозначностях вищого порядку, коли кількість кодонов (n+1).

7. Вырожденность генетичного коду необхідна для пре-иРНК-иРНК-зависимого контекстно-ориентированного точного добору ацили-рованных тРНК, що визначається характером хвильових асоціативних резонансних взаємодій в белок-синтезирующем аппарате.

8. Одне з механізмів процесу створення безпомилкових после-довательностей аминоацилированных тРНК на хвильових матрицях пре-иРНКиРНК так можна трактувати як окреме питання частково комплементарної реассоциации однотяжных ДНК-ДНК і РНК-ДНК чи, на більш загальному разі, як акт самоскладання, відомий для рибосом, хромосом, мембран та інших молекулярно-надмолекулярных клітинних структур.

Таким чином, роль иРНК дуалистична. Ця молекула, як і ДНК, в еволюції знаменує собою вузлове подія — взаємодоповнююче синергічне розшарування речовинної і хвильової геноинформации. Неоднозначність речовинного кодування знімається прецезионностью хвильового, яке реалізується, мабуть, за механізмами колективних резонансов і лазерно-голографических (асоціативних, контекстных) ефектів в клеточно-тканевом континуумі [25,26,29]. Мега-контекстом тут виступає словесно-волновое Божественне Початок. Стрибок до розвиненішому хвильовому регулювання трансляції РНКБелок супроводжується частковим чи повним відмовою від правила канонічного спарювання аденіну з урацилом (тиміном) і гуанина з цитозином, властивого еволюційно раніше отобранным етапах реплікації ДНК і транскрипції РНК. Такої відмови енергетично невигідний в мікромасштабі, проте інформаційно необхідний, було енергетично бажаний лише на рівні цілісного організму.

Особо підкреслимо, що контекстные ассоциативно-голографические механізми роботи белок-синтезирующей системи організмів тесней-шим чином пов’язані з так званим «Фоновим Принципом », який виявився універсальним і став предметом великого відкриття [50]. З цього позиції макроконтексты пре-информационных і контексти інформаційних РНК можна як фон, що забезпечує різке посилення сигналу, тобто вибору саме даної з цих двох омонимичных аминоацилированных тРНК, які мають ввійти у білкову «фразу» чи «слово». Цей вибір можлива лише після виділення когерентної складової у вигляді повторів одним і тієї ж осмислень дублетов-омонимов в кодонах. Цю ситуацію можна пояснити простою прикладі. Скажімо, у пропозиції треба вибрати з двох слів (аналогів кодонов з дублетами-омонимами). Цей вислів — «суд» і «гілку». Зрозуміло, що вибір залежить цілої пропозиції, від контексту, що виступає як, дозволяє виділити сигнал — потрібне слово. Якщо пропозицію звучить «я побачив товстий гілку на дереві», то заміна тут слова «гілку» на «суд» буде рівносильна запровадження шуму й втрати сигналу. Мабуть, аналогічна роль пре-информационных РНК і интронов — це різні рівні контекстів, що їх ка-ким-то чином «прочитані» і «осмислені» живої клітиною. «Суб'єктом читання» може бути багатолика сімейство солитонов — оптичних, акустичних, конформационных, вращательно-колебательных та інших.

Функции таких солитонов можуть виступати як способи регуляції кодон-антикодоновых знакових взаємодій. Як один із засобів можна солитонный механізм крутильних коле-баний нуклеотидів на сахаро-фосфатной осі иРНК, розглянутий нами для однотяжных РНК-подобных ділянок ДНК [24]. Цей механізм «запам'ятовує» послідовність нуклеотидів і може, мабуть, пере-давать інформацію звідси дистантно, тобто. на відстанях, істотно перевищують довжину водневих зв’язків. Без дальньої (хвильової) миг-рации сигналу про пре-иРНК-иРНК-последовательностях неможлива реалізація ассоциативно-контекстных регуляцій синтезу білків. Тут необхідна хвильова континуальность, напряму з внеском Божественного Почала як мегаконтекста, виступав на формі природного електромагнітного і акустичного оточення земної кулі. Первинна перевірка запропонованих положень може бути щодо у спосіб — за результатами впливу електромагнітних і акустичних полів на синтез білків в безклітинних рибосомальных системах, приміром, із допомогою ФПУ-генераторов і гаданих лазерів на ДНК [18,24,25,34,35].

Можно припустити, що дедалі більше збільшення людських про раптових смертей посеред видимого здо-ровья, присвячених до зон високих рівнів «електромагнітного СВЧ-смога», залежить від порушень тонкої хвильової регуляції белко-вого синтезу. У цьому можуть утворюватися аномальні білки «електромагнітного шоку», зокрема і ферментні системи синтезу эндерпинов (ендогенних похідних резерпина), що потенційно можуть бути аномальними ко-факторами оксидоредуктаз, швидко блоки-рующими процеси внутрішньоклітинної напрацювання енергії як наслідок, летальний кінець [28; неопубліковані результаты].

РОЗШИРЕННЯ МОДЕЛІ ХВИЛЬОВОГО ГЕНЕТИЧНОГО КОДУВАННЯ

В наші дослідження [напр., 25] ми доводимо, що синтез бел-ка — лише з прикладів генетичного кодування на хвильовому, стратегічному рівнях, і трактуємо генетичну пам’ять розширене як солитонно-голографическую, властиву геному-биокомпьютеру. Ми розвиваємо ідеї Гурвича, Любищева і Беклемишева про випромінюваннях хромосом, про «геноме-оркестре». Справді, якщо взяти «запис» майбутнього організму на ДНК яйцеклітини з нотної записом, то одна музична фраза здатна асоціативно відновити всю сукупність музичних образів з нашого пам’яті, коли ми одного разу чули мелодію. Беручи це, ми виходимо на уявлення образного, знакового кодування структури організму послідовностями ДНК, тобто. вони, послідовності нуклеотидів, є чимось на кшталт лунаючих і видимих текстів, але не поэтико-метафорическом сенсі, а справді текстами на невідомих поки мовами божественного походження на сложно-ритмической (музыкально-подобной?) хвильової аранжуванні. Але випромінюють чи хромосоми світ і звук? Експерименти дають однозначно відповідь. Акустичні поля хромосом, які генеруються як живими клітинами та його ядрами, і виділеними з хромосом препаратами ДНК, складно організовані, можуть купувати структуру солитонов, а головне, здатні до дистантной трансляції гено-волновой інформації [1,8,25,26−29]. Генетичні молекули дуалистичны — будучи речовиною, вони ж працюють як джерела фізичних знакових полів. Хромосоми, як головна знакова постать будь-який біосистеми, розщеплюються на багатовимірні фрактальные семіотичні структури речовини і ниви, закоди-рованные божественним промислом.

Заметим, що зачатки цих ідей експериментів виникли не так на порожньому місці (докладно це у [25]). Першими були, як уже згадувалося, Гурвіч, Любіщев і Беклемишев (20-ті - 40-і роки), потім, за кілька десятиліть, у Новосибірську А. Н. Мосолов (1980г.), та був група вчених Інституту загальної фізики АН (1984г.) з допомогою світловий і лазерної мікроскопії знайшли у клітинних ядрах (хромосомах) нейронів якісь вібруючі (звучать) сферичні освіти. А. Н. Мосоловым було висловлено припущення, що є джерелами информационно-силовых генетичних, а точніше, ембріональних полів в дусі ідей А. Г. Гурвича, але з істотною поправкою: по-перше, це фотонні поля, по-друге, виявлені звукові випромінювання, по Мосолову, мають голографічний проис-хождение. Це була перша чітко сформульована гіпотеза знако-несущих (образних) хвильових голографічних структур геному вищих біосистем. Цю гіпотезу ми розвинули виходячи з власних досліджень.

Мы йшли дещо іншим шляхом, намагаючись на перших етапах довести правильність фізико-математичній моделі Инглендера, запропонованої ним в 1980 г., про особливих хвильових станах ДНК-солитонах. Потім теоретичних моделей солитонов з’явилося багато, але ніхто до 1991 р. солитонов на ДНК експериментально не виявив. У 1985 р. методом спектроскопії кореляції фотонів ми змогли зафіксувати незвичні аномально довго затухающие коливання (звук) ДНК in vitro з мінливим спектральним складом, певним чином розподіленим у часі. Це спостереження була настільки незвичайно, що й ухвалили за експериментальну помилку і наявність тому забуте на 6 років до того часу, ми знову повторили роботу. Було виявлено, що ДНК може як у автоматичному режимі (квази-спонтанно) синтезувати «незамолкающую складну мелодію з повторюваними музичними фразами» [8,25,29]. Такі повтори за низкою ознак нагадували солитонный процес у формі явища з так званого повернення Ферми-Паста-Улама (ФПУ), не бажаючи коливання ДНК майже ті самі, що спостерігали Мосолов та інших.

Коротко повернення ФПУ. Якщо ланцюжку осцилляторов (маятників), з'єднаних пружинками з думок нелінійних зв’язками, порушити них, то виникне незвичне коливання з повтореннями (поверненнями) енергії початкового порушення. Це свого роду «пам'ять» всіх нелінійних систем, властива і молекулам ДНК, що продемонстровано лише на рівні теоретичної моделі А. А. Березиным. Однак у ДНК така пам’ять, як показали наші дослідження, набуває особливого значення. Вона може нести семиотическую навантаження й виступати у вигляді свого роду «хвильових генів» — солитонов з м’якою внутрішньою колебательной структурою, схожою, мабуть, з голограмами [25]. Проте, для виборчого «читання» in vivo генетичних голограм лише на рівні солитонов в межах рідкокристалічного хромосомного континууму біосистеми необхідно лазерне полі хромосомного апарату. Протягом багатьох років її намагалися знайти й відтворити поза живою клітиною. У принципі так, нам це вдалося. Нас лазерне випромінювання на препаратах ДНК і хромосом методом двухфотонно-возбуждаемой люмінесценції [14].

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ПІДТВЕРДЖЕННЯ ІСНУВАННЯ ХВИЛЬОВИХ ГЕНІВ

Теперь про можливості хвильового (эпигенетического, суперге-нетического) рівня роботи хромосом та її реалізації через технічні устрою. У 1957 г. у Китаї дослідник Дзян Каньджэн почав, і з 70-х рр. у Росії продовжив супергенетические експерименти, які перегукувалися з передбаченнями Гурвича, Любищева і Беклеми-шева. З 60-х рр. у Новосибірську академіком В. П. Казначеевым та її школою розпочато дослідження, покликані підтвердити ідеї дистантных хвильових знакових міжклітинних взаємодій. Ними відкрили так званий дзеркальний цитопатический ефект, коли культури живих клітин та тканин, герметично розділених кварцовим склом, обмінюються хвильової регуляторної інформацією, що з функціями генетичного апарату.

Реальные і достовірні експерименти у сфері хвильової генетики першим перейшов Дзян Каньджэн. Підсумкові роботи його відомі. Прилад Дзян Каньджэна, дистантно (десятки сантиметрів) передавальний «хвильові гени» від донора до реципієнту, використовує власні излу-чения биосистем-доноров, причому, як вважає він, лише у СВЧ-дипазоне електромагнітних полів. Авторське теоретичне обоснова-ние ефектів, отриманих з допомогою цієї апаратури, потребує істотного доопрацюванні. Проте, експериментальні дані убеди-тельны. Це «хвильові гібриди» пшениці і кукурудзи, земляного горіха і соняшнику, огірки і дині, качки і курки, кози і кролика. Отримані гібридами ознаки передаються у спадок. Блискучий емпірик Дзян Каньджэн не пояснює тонкі механізми відкритих їм ефектів, але ці анітрохи не применшує значимість результатів, доцільність яких в доказі реальності хвильових генов.

ТЕОРЕТИЧНІ МОДЕЛІ ХВИЛЬОВИХ ГЕНІВ

Возникла нагальна потреба в теоретичному розвитку ідеї хвильового геному, у фізико-математичній і теоретико-биоло-гическом осмисленні роботи хромосом і ДНК в польовому і матеріальному аспектах. Першим спробував виконати завдання зробили П. П. Гаряев і А. А. Березин (Відділ теоретичних проблем РАН), і навіть А. А. Васильев (Фізичний інститут РАН). У основу їх уявлень було покладено принципи когерентних фізичних випромінювань, голографії і солитоники, теорія фізичного вакууму, фрактальные відображення структур ДНК і людської промови. Суть ідей Гаряева — Березина — Васильєва «ГБВ-модель» [25,19,30,33,53] у тому, геноми вищих оранизмов сприймається як солитонный биоголографический комп’ютер, яка формує просторово-тимчасову структуру та розвитку ембріонів по каскадам реєстрів хвильових образов-предшественников. Причому у ролі носіїв польових генів виступає континуум хвильових фронтів, задаваемый мультиплексными геноголограммами, утвореними гелевым рідкокристалічним хромосомным континуумом. Акт «зчитування» інформації здійснюють самі ж хромосоми, генеруючі лазерні світ і звук в широких діапазонах. Близьку до наведеної роль грають ще й солитоны на ДНК — особливий вид акустичних і електромагнітних полів, продукованих генетичним апаратом самого організму, що талановитими в посередницьким функцій з обміну стратегічної регуляторної інформацією між клітинами, тканинами і органами біосистеми. Важливо і те, що квази-голографические грати, зокрема що входять до склад коливальних структур солитонов, є лише окремим найпростішим випадком кодово-образной інформації, зафіксованої в хромосомному континуумі організму. Мультиплетнокодовая ДНК, де амінокислотний код — лише мала частка, і «егоїстична ДНК» хромосом аналізуються у межах ГБВ-модели як потенційний стратегічний інформаційний вектор всіх клітин та тканин організму, включаючи кору мозку. Геном не лише з матеріальному, а й у хвильовому, на «ідеальному» (тонкоматериальном) рівні. Ця ідеальна компонента, яку можна назвати супергено-континуумом, і є головною знаковою постаттю геному, які забезпечують розвиток виробництва і життя людини, тварин, рослин, і навіть їх програмована природне помирання. Разом з тим важливо усвідомити, що немає різкій і непереборної кордони між хвилевими і матеріальними рівнями хромосом. Обидва вони широко утворюються речовими матрицями, але гени дають матеріальні репліки як РНК і білків, а супергены перетворять падаючі ними ендоі екзогенні фізичні поля, формуючи їх просторово-часові разметочные хвильові структури. Понад те, гени може бути складовою голографічних решіток супергенов і регулювати їх польову активність. І, насамкінець, супергены можуть формуватися як ДНК-РНК-нуклеопротеид-лазерное полі, промодулированное їх текстами.

Особого уваги заслуговує в ГБВ-модели обгрунтування єдності фрактальной (повторяющей саму себе у різних масштабах) структури послідовностей ДНК і людської промови. Те, що чотири літери генетичного алфавіту (Аденін, Гуанін, Цитозин, Тимин) в ДНК-текстах утворюють геометричні фрактальные структури, конста-тировано Джефрі в 1990 р. у межах з так званого «хаотически-игрового» математичного уявлення послідовностей нуклеотидів. Не викликало особливої реакції наукової громадськості. Проте, виявлення нами геноподобных фрактальных (в геометричному аспекті) структури людської промови, але тільки в буквених лавах росіян і англійських текстів, а й у послідовностях слів цих текстів методично нетривіально. Хоча саме ідея фрактальности природних текстів не нова, але ці ідея значеннєвий фрактальности. У цілому нині, такий перебіг думки співзвучний напрямку в семіотиці, званому «лінгвістична генетика», напрямку, котра намагається пояснити тільки деякі, схоже загальні закономірності створення гібридів біосистем і «гібридів» слів. Стає зрозуміліше прийняте, вже звичне, випереджувальний порівняння ДНК з природними текстами, що мало переважно метафоричний характер. Нами розроблено модель фрактального уявлення природних (людських) і генетичних мов [14], що дозволяє може бути вважати, що «квазиречь» ДНК має потенційним невичерпним запасом «слів». У пункті ми істотно розходимося з такими відомими уявленнями про виключно трехбуквенном шифруванні молекулою ДНК і лише послідовностей амінокислот в білках. Запропонована фрактальная модель може бути корисною для тонкого кількісного і смислового порівняння знаковою структури будь-яких текстів, зокрема генетичних. Можна спробувати підійти до дешифруванню семантичних побудов ДНК і, до написання алгоритмів мовного чи квазиречевого звернення до геному будь-який біосистеми через апаратуру, моделюючу знаково-волновые функції генетичного апарату. Первинна практична перевірка ГБВ-модели у сфері «мовних» характеристик ДНК дала позитивні результати. Також, як й у експериментах Дзян Каньджэна, було отримано ефект прямий трансляції і введення геноволновой інформації від донора до акцептору. Потім ми створили устрою — генератори солитонных полів Ферми-Паста-Улама (ФПУ), у яких можна було вводити мовні алгоритми, до прикладу, російською й англійською мовами мовами. Такі вербальні структури перетворювалися на особливі електромагнітні (солитонные) модулированные поля — аналоги тих, якими оперують клітини у процесі хвильових комунікацій. Організм та її генетичний апарат у певних, ні зрозумілих, умовах «дізнається» такі «хвильові фрази» як свої власні та низці випадків вступає у відповідність до уведеними людиною ззовні мовними управляючими впливами. Можливий також чинник экзобиологического контролю над роботою геноструктур через аналогічні комунікативні канали. Якщо ж бути точним, то цей контроль є Божественне Початок. Певне, геном не само-достаточен керувати організацією біосистеми.

Нам удалося одержати попередні результати щодо впливу кодових вербальних структур, трансльованих через апаратуру, на геном растений-акцепторов. зафіксовано факт розпізнавання геномами рослин людської промови, що корелює із тим лінгвістичної генетики про глибинному схожості механізмів словотвори і синтезу промови для хромосом і мов [48], відповідає гіпотезі існування пра-мови людей [44] і перегукується з постулатом структурної лінгвістики, яким все природні мови мають глибинну уроджену універсальну граматику, інваріантну всім мов [51]. І, мабуть, для мови геному як однієї з них. Про це кажуть славнозвісні даних про генетичному дефіциті хромосом, яке дозволяє повною мірою реалізувати програми розвитку організму за умов зовнішньої штучної польовий інформаційної ізоляції. Фільтрація чи спотворення деяких (гено-знаковых) зовнішніх природних фізичних полів викликає каліцтва і смерть ембріонів. Це означає, що комунікації генетичних субстратів з екзогенними хвилевими знаковими структурами безумовно необхідні гармонійного розвитку організму. Зовнішні Божественні (чи штучні) хвильові сигнали несуть додаткову, і може бути завершений і головну, інформацію в геноконтинуум Землі. Така ідея певною мірою підтверджується нашими прямими експериментами, які показали, що ДНК може рідкого кристала може бути якоюсь подобизною антени прийому сигналів явно штучного характеру, різко відмінного від штатних акустичних випромінювань ДНК. Це, можливо фундаментального характеру, проявляється у тому, що молекули ДНК як «прийому», що триває чимало годину, починають поводитися аномальним чином, імітуючи квази-разумное поведінка лише на рівні нелінійної динаміки полімеру, що реєструється методом кореляційної лазерної спектроскопії і прямим наглядом за броунівським рухом моле-кул [10,15,25]. Ймовірно, у цьому виявляються вищі регуляторні хвильові супергеносигналы, призначені стратегічного уп-равления організмами Землі.

Рассмотрение генетичних структур як космічних хвильових антен добре цілком узгоджується з ідеями Хозе Аргуэльеса щодо генетичного коду. Він вважає, що остання описує лише деякі з загальної картини життя, і доповненням до нього є світло — промениста енергія. Це резонансна промениста інфраструктура — світлове тіло — входить у діапазон випромінювання, який управляється кодом Цолькина, гармонійного модуля майя. Відстежуючи «джерело» променистої енергії, Аргуэльес дійшов думці, що якого є ядром нашої Галактики. Випромінювані їм спіральні потоки пульсацій обертаються у прямому й зворотному напрямах, і є код, контролюючий самопередающее і самопреобразующее властивості променистої енергії. Змальовуваний гармонійним модулем майя галактичний код є першоджерелом, пропитывающим і наполняющим життям код ДНК.

Совсем недавно ми змогли одержати ще один доказ на користь існування хвильових генів. Був відкритий феномен генерації широкосмугового спектра радиополей буде в діапазоні від кілогерц до одного мегагерца молекулами ДНК in vitro особливих умовах. [42]. Препараты ДНК порушувалися у спеціальній резонансної системі He-Ne лазера зі специ-фической модуляцією світлового пучка (довжина хвилі - 632,8 нм). Є підстави вважати, що ця система перетворення видимій ділянці спектра електромагнітного випромінювання в радіодіапазон властива биосистемам і вони використовують ці сверхслабые радіовипромінювання в ролі носія хвильової (квазиречевой) генетичної інформації. Феномен генерації радіохвиль червоної світла виявився універсальним, властивою і неорганічним речовин, і він багаторазово переперевіряється. Проте, вже нині зафіксовано особливий спектральний склад радіохвиль, генерируемых з участю генетичних структур. Швидше за все, що виявлено одне із хвильових «мов» геному, де суб'єктами «читання» і «озвучування» генотекстов виступають солитонные хвилі (бризеры) в ДНК [25,40,42].

Еще один приклад нашої трактування кодових функцій геному отримано 1994 р. американськими дослідниками [12]. Працюючи з «кодирующими» і «некодирующими» послідовностями ДНК эука-риот (у межах старих поглядів на генах), ця наукова група Бостона доходить висновку, яка суперечить догми у тому, що знакові функції зосереджені лише у белок-шифрующих ділянках ДНК. Вони застосували метод статистичного аналізу природничих і музичних текстів, відомого як закон Ципфа-Мандельброта, і принцип избы-точности текстовій інформації Шеннона, розраховуваний як ентропія текстів (щодо ентропії текстів і статистики розподілу слів з текстів див., наприклад, [17]). У результаті вони отримали, що «некодирующие» райони ДНК більш схожі з природними мовами, ніж «які кодують», І що, можливо, «некодирующие» последователь-ности генетичних молекул є підвалинами одного (чи більше) біологічних мов. З іншого боку, авторами розробили статистичний алгоритм пошуку які кодують послідовностей ДНК, який виявив, що белок-кодирующие ділянки мають істотно меншими дальнодействующими корреляциями проти зонами, які ці ділянки. Розподіл ДНК-последовательностей виявилося настільки складним, що використані методи переставали задовільно працювати вже в довжинах, перевищують 103 — 102 пар підстав. Розподіл Ципфа-Мандельброта для частот встреча-емости «слів» із кількістю нуклеотидів від 3 до 8 показало більше відповідність природному мови некодирующих послідовностей проти кодирующими. Вкотре підкреслимо, що кодування автори розуміють як запис інформацію про амінокислотною послідовності, і лише. І це парадокс, змусив їх заявити, що некодирующие регіони ДНК — це буде непросто «junk» (у перекладі англійського — «сміття»), а структури, призначені до якихось цілей з незрозумілим поки призначенням. Дальнодействующие кореляції у тих структурах авторам також незрозумілі, хоч і виявлено наростаюча складність некодирующих послідовностей в еволюції біосистем, що продемонстровано з прикладу сімейства генів важкої ланцюга миозина під час переходу від еволюційно низьких таксонов до найвищих. Ці дані цілком відповідає наших ідей у тому, що став саме «некодирующие» послідовності ДНК, тобто. близько 95 — 98% геному, і є стратегічним інформаційним змістом хромосом. Вона має материально-волновую природу і тому многомерно і в суті, постає як ассоциативно-образная лингвистиковолновая програма эмбриологического початку, смислового продовження логічного кінця будь-який біосистеми. Зрозумівши це, автори з ностальгічної смутком прощаються зі старою і добре що послужила моделлю генетичного коду, не пропонуючи, щоправда, нічого взамен.

Еще одна фундаментальна особливість голографії, экстраполи-рованная на биосистему, дає велику ясність у сенсі хвильових механізмів «самоаналізу» біосистеми. Так, відкритий Денисюком «принцип відносності в голографії» (доплеровская голографія) виявив здатність интерферограмм, записуючих рухомі в тривимірному просторі об'єкти, хіба що пророкувати їх просторове становище у майбутньому. Якщо доплеровская голограма формується хвилею, відбитій від рушійної об'єкта, то звернена й обернена такий голограмою хвиля, йдучи зворотним ходом, фокусується не так на сам об'єкт, а трохи попереду його. У цьому істотно, що вищу точку фокусування зверненої хвилі у цій разі саме того точкою, у якому переміститься об'єкт під час, поки звернена й обернена хвиля пошириться від голограми доти об'єкта. Немає особливих підстав вважати, що принцип відносності в голографії не вживають щодо биосистеме, якщо сам голографія вже організмом в мозковий пам’яті. Цей принцип може бути елементом оцінки динаміки метаболічних процесів і «спостереження» за рухливими внутриклеточными структурами і поза великомасштабної динамікою морфогенетических тканинних перебудов. Доплеровская система ендогенного биоконтроля дає спосіб елементарної прекогниции метаболічних подій. З цією перегукується інше, близьке описуваних, властивість голограм. Доведено, що з голограм можливо зчитування сигнальних імпульсів з зверненої тимчасової і просторової структурою і продемонстровано, що порфіринові компоненти таких найважливіших біомолекул як гемоглобін і хлорофіл в полистирольной матриці можуть голографически записувати розношені у часі лазерні імпульси. При зчитуванні відтворюється як відносна затримка, і тимчасова форма записаного сигналу. Отже, в принциповому плані, можна уявити не тільки внутрішнє динамічний просторове «самоотсле-живание» биосистемой самої себе, а й аналогічний контролю над структурою власного часу з аналізом коротких тимчасових відрізків, спрямованих як, і у будущее.

Работы з поводження тимчасового сигналу голограмою важливі й як приклад, що середовищем пам’яті що така можуть бути ключові биомолекулы живих систем. І це випадково. Фотосинтез (хлорофіл) і крижаний подих (гемоглобін) — первоистоки життя Землі, а структура часу для біосистем також їм як структура власного простору, контроль над ними може здійснювати фундаментальний хвильової принцип інтерференції і дифракции.

Порфирины — єдиний бионоситель голографічної памя-ти. Аналогічно працює складний фоточутливий білок мікробних клітин бактериородопсин. Наступним найважливішим бионосителем голо-графической інформації є похідне колагену — желатину. Цей субстрат з 1968 року стало класичним об'єктом вивчення механізмів формування амплітудних і амплитудно-фазовых голо-графических решіток у різних діапазонах електромагнітних полів. Використання похідних колагену підтверджує обговорювану вище думка, що систему внеклеточных матриксов, структурнофункциональной основою якого є колаген, працює із використанням власної пам’яті на интерферирующие поля і (чи) здатна до синтезу эпигенознаковых дифракційних решіток типу псевдоголограмм й без участі интерферирующих полей.

Не виключено, що у клітках і тканинах використовується теплової діапазон ендогенних полів для автосканирования і запис. Відомо, що з записи на желатині використовується ИК-СО лазер (довжина хвилі 10,6 мкм), що викликає у ній локальні необоротні конфор-мационные переходи типу спираль-клубок, пов’язані з структурними станами гидратационной води. Істотним свідченням правильності голографічної парадигми, крім перших із них, служать роботи Будаговского і Евсеевой, засвідчили у прямих експериментах можливість дистантной трансляції біологічно активного морфогенетического голографічного сигналу з рослини-донора на каллусную тканину растения-акцептора близького виду .

Возможно, якимось наближенням з того що відбувається у биосистеме і корелює з згадуваними роботами, служать також, у яких виявлено, що гелі колагену у змозі каномально тривалого загасанню власних макроконформа-ционных коливань, даючи у своїй повторювані, але різнопланові фурье-спектры, що нами підтверджено і розвинене в теоретичному і експериментальному планах як для колагену, але й ДНК і рибосом. Цього феномену, можливо, пов’язані з солитонообразованием на інформаційних биополимерах у вигляді явища повернення Ферми-Паста-Улама. Властивість аномально малої затухаемости коливань колагену знаходить досить несподіване підтвердження у электроакустике кісток. Виявлено спонтанна генерація змінних електричних хвиль кісткової тканиною навіть, коли він узята у мертвих тварин, через багато годин після їх смерті. Заманливо пояснити це явище коливаннями колагенових фибрилл у складі кістковій тканині і генерацією ними полів у своїх электретных властивостей, відомих для колагену. Якщо це так, отримує пояснення іще одна незвичний факт: пленки-подложки з колагену, використовувані як штучний внеклеточный матрикс при вирощуванні ними культури фібробластів, при укалывании голкою починають організовувати впорядковані руху фібробластів. Останні збираються в чіткі ритмічні патерни, причини застосування яких не зрозумілі. І тут можна простежити явище такого ж порядку, що у разі генеруючої поля ізольованій кістковій тканині. У обох випадках мають місце квазиспонтанные коливання гелів колагену, які породжують акустичні і електричні поля, які додатково порушуються уколом у другий випадок. Система коллаген-фибробласты in vitro буде зацікавлений у цьому випадку елементарної моделлю матрично-клеточных морфогенетических відносин, коли запускаються механізми клеточно-тканевых рухів за програмами хвильових фронтів акустико-электромагнитных голограм динамічною системи «клітини U внеклеточный матрикс» з рідкокристалічними компонентами, здатними пам’ятати интерферирующие поля.

Теоретически інформаційна ємність голографічних решіток навіть у двовимірному варіанті під час запису електромагнітних коливань величезна, оскільки вони несуть восьмимерную інформацію. Обсяг голог-рафической пам’яті в биосистеме (крім мозку) може й великим з допомогою запис у тривимірної жидкокристаллической середовищі про мультиплексных голограм, коли змінюються відносини інтенсивності опорного і об'єктного пучків змінюються кути з-поміж них, що логічно припустити в мобільного тканинної середовищі организма.

Расшифровка механізмів швидкою і безинерционной передачі великих масивів хвильової інформацією організмі дозволяє за іншим подивитись проблеми онкології. Справді, важко інакше пояснити відомі експерименти по індукції пухлин имплантированными у тканину шліфованими (що відбивають хвилі) сторонніми матеріалами. Шорсткуваті сторонні предмети викликають пухлини о 12-й% випадків проти 49% дзеркальних тієї самої складу. І тут перероджені клітини, дають клони пухлинних, творяться у соединительно-тканной капсулі, оточуючої інородне тіло, чи рідко за межами капсули, але вони ніколи не виявляються монослое клітин, лежачих безпосередньо на инородном тілі. Для природних ендогенних електромагнітних і акустичних полів організму, відбивають їх сторонні тіла є шумовими перешкодами в передачі хвильової інформації з голографічним і солитонным механизмам.

Как одне із шляхів нового розуміння геному нами розпочато вивчення деяких важко інтерпретованих феноменів життєвих форм. До таких незвичайних і незрозумілих («аномальних») явищ ставляться ефекти слідовий пам’яті генетичного матеріалу, виявлені нами і, незалежно групою Роберта Пекоры (США). Сюди належить феномен з так званого фантомного листового ефекту, підтвердженого у багатьох лабораторіях, зокрема і ми. Таку пам’ять геному можна як одне із видів генетичної польовий пам’яті біосистем на молекулярно-ткане-органном рівні. Вона реалізується одночасно ассоциативно-голографическая як і пам’ять післядії ДНК і дає інші версії роботи хромосом, що доповнюють вже відомі механізми і що переводять проблему біологічного морфогенезу в інші гносеологічні плани. Проблема нами досліджували одночасно у теоретико-биологическом, физико-мате-матическом і експериментальному планах [8,25,27,37]. У зв’язку з цим представляється, що є геносемиотический сектор роботи хромосомного континууму, у якому відбувається дуалістичне розщеплення значеннєвих рядів ДНК на рівні речовини (репліки РНК і білків, знакові топології хромосом) і ниви (знакові акустика і електромагнітні випромінювання геному). Виходячи з цього, кодирующую ієрархію хромосомного апарату эукариот можна наступним образом.

Вещество: хромосомная ДНК як кодирующая структура, у якій триплетный генетичного коду виконує первинні найпростіші гено-знаковые функції синтезу иРНК і білків (1-ї рівень). Хромосомная ДНК, куди входять спейсерные і интронные зони як багатовимірна структура знакових фрактальных топологічних форм рідкого крис-талла, приватним випадком яких виступають голографічні грати полиядерного когерентного континууму геному (2-ї рівень). Квази-«речевые» фракталы полинуклеотидных ДНК-РНК-последовательностей, більш довгих ніж триплеты кодонов і білкових генів і які кодують на «словесно"-образном рівні (3-й, 4-й… енну кількість уровни).

Поле: відчужені від геному у вигляді хвильових знакових побудов «ідеальні» чи «смислові» (образні) ряди, суб'єктом генерації і «розуміння» яких виступає геном як солитонноголо-графический биокомпьютер з квази-«речевыми» атрибутами, і, квазисознанием. Призначення хвильових і «мовних» команд залежить від логічного квази-сознательной розміткою потенційної біосистеми, т. е. в синтезі її польового щодо стійкого разом із тим динамічного «автопортрета» — хвильової фізичної матриці для правильного розподілу речовини організму у його власному пространствевремени. У цьому вся плані логічно рассмотреть:

а) інформаційні відносини між системою внеклеточных матриксов, цитоскелетом, белок-синтезирующим апаратом і хромосомами з позицій, які враховують власні експериментальні дані про ізоморфних хвильових станах цих биоструктур;

б) внесок ендогенних фізичних полів в биоморфогенез;

в) роль ендогенних фізичних полів в эмбриогенезе біосистем з погляду солитоники і голографії; висловлена ідея изоморфно-гомоморфных відбиття на рівні польових функцій геному з її спроможністю до солитонным возбуждениям і транспорту їх за «водного» клеточно-межклеточному континууму.

В рамках проведених математичних експериментів обнару-жилась здатність комп’ютерних математичних моделей солитонов Инглендера-Салерно-Маслова на ДНК запам’ятовувати послідовності нуклеотидів, відображаючи в динаміці власного поведінки Клінтона під часу. У цьому окреслилася і очевидна зворотна завдання — якщо солитоны здійснюють «запам'ятовування» структур ДНК у амплитудно-траекторных модуляції, то природно вважати практично можливої генерацію цієї інформації межі ДНК, що корелює до наших експериментами і теорією по дистантной передачі хвильових морфогенетических сигналів [25]. У фізичному і семиотическом планах це може і треба знаходити відображення у вигляді ретрансляції солитонами послідовностей нуклеотидів (лише на рівні великих блоків) в адекватної читаних, зокрема і людини, форме.

МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ СОЛИТОНОВ НА ДНК

Марио Салерно першим почав комп’ютерне експериментування з солитонами на ДНК як і з формальними математичними структурами, спробував зв’язати їхня поведінка в одномірному прост-ранстве полинуклеотидов зі своїми биогенетическими, а точніше, з эпиге-нетическими функціями. Заодно він розвинув першу модель солитонов на ДНК, запропоновану Инглендером і співавторами. Ця модель і надалі її докладніші форми, разом із нашою (див. нижче), представленій у поняттях механічних систем як ланцюжок осцилляторов (підстав ДНК), пов’язаних пружними думок нелінійних сахаро-фосфатными зв’язками. Після Салерно основну увагу ми приділили реально існуючим відомим послідовностям ДНК і величезному впливу їх у роки поведінка солитонов. У першому етапі ми повторили його експерименти, але більш довгих відтинках ДНК. Справді, солитонные порушення типу кинков чутливі доречно своєї ініціації, і їх вздовж одній з ланцюжків ДНК, що вони розкрито внаслідок теплових флуктуацій, супроводжується специфічної модуляцією траєкторії кинков у часі. Такі солитоны є структурами, що випромінюють електромагнітне і акустичне полі їхнього внутрішня коливальна структура здатна відобразити і ретранслювати тексти й інші знакові структури ДНК у всерединіі внеклеточное простір, по крайнього заходу лише на рівні великих блоків послідовностей. Як приклад можна навести поведінка кинка на фрагменті ДНК довжиною 1020 пар підстав з вірусу саркоми птиц.

C-район ДНК (1 1020 нуклеотид) на 3'-конце вірусу саркоми птахів. Містить кілька «семантично» певних ділянок, як-от полипептид-кодирующий ділянку (між 558 і 675 нуклеотидами); PolA (936) — 3'-конец вірусної РНК, сайт поли-аденилирования; 916 нуклеотид — 5'-конец вірусної РНК («capping site»); Red-участок (917 — 936) — короткий кінцевий повтор вірусного геному; Pro — ймовірний компонент промотора транскрипції (між 870 і 900); палиндром-«шпилька» (870 — 912).

На мал.1 і рис. 2 кинки мають форму піків «гірських гряд», а чи не сходинок, оскільки узята похідна від функції рівняння синус-Гордона. Тут горизонтальна вісь — послідовність ДНК, верти-кальная — амплітуда солітона. Вісь на глядача — час. Очевидно, як із зміні місця ініціації солітона на певних последо-вательностях полинуклеотида помітно змінюється динаміка цієї уеди-ненной хвилі у вигляді її коливальних рухів вздовж ланцюжка ДНК.

Исследуемый район молекули багатий функціонально (і семантично) біологічно значимими ділянками, і ми можемо очікувати, що вони, ці ділянки, будуть змінювати, модулювати, тобто вводити ДНК «текстову» інформацію в солитонную хвилю як і переносник генетичних повідомлень. Така модуляція колебательной структури солитонов виразно з’являється на наведених графіках. Можна припустити, що спектральний склад частот коливань солитонов одна із механізмів перетворення текстових структур ДНК і РНК на хвилясту форму і законним способом передачі генетичних та інших повідомлень в одномірному просторі вздовж ланцюжків полинуклеотидов і (чи) в тривимірному вимірі геному як окремої клітини, і тканинного континууму биосистемы.

.

400-ый.

Рис.1.

Влияние нуклеотидної послідовності ДНК на динаміку конфор-мационного обурення окремої (солитоноподобной) хвилі. Последо-вательность нуклеотидів — вірус саркоми птахів (перші 600 пар підстав). Центр обурення — 400-ый нуклеотид.

.

450-ый.

Рис.2.

То ж, що у мал.1, але центр обурення ланцюжка ДНК на 450-ом нуклеотиде.

Так працює комп’ютерна модель динаміки солитонов, певною мірою розвинена Салерно після його висування Инглендером. Салерно дав формалізм, описує обертальні коливання нуклеотидів молекули ДНК, щоб пояснити експериментальні дані про водородно-тритиевому обміну в ДНК. Відповідно до цієї моделі по Инглендеру, у ланцюги ДНК можуть бути (під впливом теплового шуму) і поширюватися відкриті стану («плавлення» подвійний спи-рали ДНК на коротких ділянках, збагачених АТ-парами) як локалізованих дислокаций (усамітнених хвиль). Маріо Салерно, продолжая роботу Инглендера, в спрощений варіант виявив вплив послідовності нуклеотидів на нелінійну динаміку вращательных коливань нуклеотидів на однотяжных ділянках ДНК, їхнім виокремленням такі відкриті («open state ») області. Пізніше Якушевич, Федянин, Хомма та інших. розглянули різні узагальнення моделі Инглендера, з оцінкою особливостей будівлі ДНК, враховуючи обрив водневої зв’язку під час відкриття підстав, парність ланцюга ДНК та інші ступеня свободи, які від вращательных. Проте, у роботах недостатньо сказано про причини виникнення дислокаций в ДНК. Ми можливий механізм цього процесу в ДНК, альтернативний гіпотезі Инглендера негативного впливу теплового шуму як причини розкриття пар підстав. Ми вважаємо, що дислокації на ДНК можуть виникати за зміни періоду спіралі ДНК (переважна більшість ідеї належить М.Ю.Маслову).

В нашої моделі нуклеотиди ДНК розглядаються як осцилятори, підвішені на невесомом нерастяжимом стрижні; сахаро-фосфатная зв’язок між сусідніми нуклеотидами у ланцюзі моделюється лінійними пружинами; спирализация вздовж ланцюга до уваги береться; водневі зв’язок між комплементарними підставами моделюється «гравітаційним» потенціалом. Гамильтониан по М. Салерно виглядає наступним образом: (1).

где: — кути обертань нуклеотидів у різних ланцюгах, — константи пружності вздовж ланцюгів, — число пар у ланцюги, — момент інерції підстав, — константа пружності водневих перетинів поміж комплементарними підставами.

Коэффициенты в рівнянні (1) визначаються відповідність до правилом: у разі АТ і ТА пар, в разі ГЦ і ЦГ пар; — параметр, певний Федяниным і Якушевич і отриманий з урахуванням моделі синус-Гордона і експериментальних даних. Далі спрощення моделі вважається, що .

Уравнения руху для різниці , отримані з (1), мають по М. Салерно вид:

(2).

где зроблена заміна .

В разі , у системі (2) можна можливість перейти до безрозмірному диференціальному рівнянню синус-Гордона:

, (3).

«непрерывный аналог» системи (2). Це рівняння має солитонные рішення, зокрема, односолитонное рішення, чи кинк, відповідає дислокації в цепи.

Основным припущенням моделей Инглендера-Салерно і те, що взаємодія між комплементарними підставами описується потенціалом (4), у якому до уваги береться обрив водневої связи.

В нашій стабільній роботі розглядається наступний потенціал :

.

Кроме того, враховується в’язкість водного середовища (у питній воді в’язкість ~ 1).

Рассматриваются також чинників, що призводять до спирализации ДНК, цьому вони вважаються зовнішніми силами, задаваемыми потенциалом.

.

где — період спирали.

Уравнения (2) з потенціалом і з урахуванням в’язкості приймають вид:

(5).

Известно, що період спіралі ДНК змінюється залежно від вологості. Зокрема, для кристалічною ДНК , а водної середовищі — не більше від 10. 3 до 10. 6. Саме цим чинником зумовлено явище суперспирализации. При зміні кроку спіралі у подальшому ланцюгу ДНК (з фіксованими чи замкнутими кінцями) виникає напруга, що з недоліком (надлишком) кількості витків спіралі до релаксированного стану. Якщо , то, при перехід з сухого в зволожене стан для ланцюга у 300 пар підстав виникне надлишок в витка.

В нашій стабільній роботі з урахуванням результатів чисельного моделювання, представлених нижче, висувається наступна гіпотеза: зміна кроку спіралі можуть призвести як до суперспирализации, до локального распариванию ланцюга ДНК. З іншого боку, при суперспирализации напруження у ланцюга знімається не повністю, локальний розпарювання, мабуть, може й разом з суперспирализацией.

Система (5) чисельно інтегрувалася в інтервалі з кроком . Початкові умови следующие:

.

Период спіралі у системі (5) довжина poly (A)-цепи — 300 пар підстав. Тобто параметри періоду спіралі в початкових умовах й у системі (5) різні. Отже змодельований перенесення ДНК з кристалічного стану в увлажненное.

Граничные умови такі (назвемо їх «квазициклическими»):

.

Особенностью даної моделі і те, що з перехід з стану з періодом удесятеро пар до стану з періодом удесятеро, 5 пар майже вся ланцюг виявляється денатурированной («розплавленою»). Наведені нижче результати описують процес ренатурации такий ланцюга з появою дислокаций.

В цих експериментах варіювалися параметри: 1) диссипация 2) ставлення параметрів пружності 3) кут обриву водневих зв’язків .

На рис. 3 і 4 представлені результати чисельного інтегрування системи (5). Показана не сама функція , а різниця , оскільки область зміни функції (приблизно від до ) велика проти характерними змінами у системі (приблизно від 0 до 9). Горизонтальна частина графіків відповідає нераспаренному ділянці ланцюга з періодом спіралі . Похила частина графіків на рис. 3(a), 4(а) відповідає дислокации.

Можно зробити такі выводы:

1) Здатність до утворення дислокації у цій моделі залежить від . При дислокація виникла переважають у всіх рассмот-ренных випадках.

2) Здатність до утворення дислокації також дуже залежить від параметра. В усіх випадках, коли параметр великий (.

на рис. 1. а, 2. а), дислокація виникла. На користь цього твердження також свідчить порівняння рис. 3(а) і 4(г).

Как показують додаткові розрахунки, влияниена ефект проявляється у меншою мірою. Дислокація утворюється або утворюється незалежно від значення ( чи ). При великих значеннях дислокація утворюється повільніше, аніж за меньших.

3) На рис. 3(а), 4(в, г) видно, що дислокація має кинкообразную форму.

Ширина дислокації залежить від параметрів (ніж більше , тим менше ширина дислокації) і (що більше , тим менше ширина дислокации).

Развивая далі моделі солитонных порушень в ДНК (що з М. Ю. Масловым та інших.) ми використовували умови, у яких ланцюжка ДНК моделюються набором ровибронных осцилляторов, підвішених на невесомом нерастяжимом стрижні; для простоти спирализация ланцюга до уваги береться, а ровибронные ступеня свободи одній з ланцюжків вважаються «замороженными».

В цьому випадку гамильтониан для «активної» ланцюжка записується наступного вигляді:

H=H0+H1+H2

(1).

где: — число пар підстав у подальшому ланцюгу; — гамильтониан, описує власні осциляції мономерів ( — кути обертання нуклеотидів в цепочке, — момент інерції підстав); — гамильтониан, що характеризує нелинейно-периодическую зв’язок між осциляторами (— константа пружності ланцюжка, ), — гамильтониан,.

(а).

(б) а) x0=200 б) x0=250.

Рис.3.

в) р).

в) x0=300 р) x0=350.

Рис. 4.

описывающий нелінійну зв’язок між «активної» і «замороженої» () ланцюжками ДНК (— константа пружності водневих перетинів поміж комплементарними підставами, коефіцієнти в рівнянні (1) визначаються відповідність до правилом: у разі АТ і ТА пар, в разі ГЦ і ЦГ пар; — параметр, отриманий раніше (див. вище) і визначається з урахуванням моделі синус-Гордона).

При малих гамильтониан, що збігаються з відповідної частиною загального гамильтониана, використаного раніше (див. вище). І тут рівняння руху для , отримані з (1),.

имеют вид:

(2).

где зроблена заміна .

В разі у системі (2) можна можливість перейти до безрозмірному диференціальному рівнянню синус-Гордона:

, (3).

«непрерывный аналог» системи (2). Це рівняння має солитонные рішення, зокрема, односолитонное рішення, чи кинк, що характеризує динаміку поширення дислокації в цепи.

В відповідність до (1) система нелінійних рівнянь руху записується так:

(4).

Как бачимо, системи (2) і (4) істотно різняться. Зазначимо, проте, що проведене нами чисельна моделювання динаміки систем (2) і (4) показало таке: якщо за початкових умов чисельного інтегрування (2) вибрати односолитонное рішення зборів його «безперервного аналога» (3) — кинк (див. вище), то можна знайти принципове подібність у характері решений.

Однако, при завданні початкових умов у наступному виде:

(5).

где — «ступінчаста» функція з висотою щаблі і кутом нахилу уступу A, виявилося відмінність динаміки даних систем (срав. мал.1 і 2,3). Більше точно, системи (2) і (4) чисельно інтегрувалися методом Рунге-Кутта четвертого порядку з початковими умовами, заданими як (7), в інтервалі з кроком . Граничні умови — «квази-циклические»:

.

(поли-A-последовательность). Параметр системи . Варіювався параметр A (кут нахилу уступу функції ).

Численное інтегрування системи (2) (рис. 1) показало, що утворюються дві усамітнених хвилі, рухомих справа-наліво по ланцюга із постійною швидкістю. Перша хвиля має форму квазикинка, а друга хвиля має форму квазибризера, причому швидкість першої хвилі перевершує таку для другий. Обидві хвилі з допомогою «квазициклических» граничних умов, сягаючи лівого кінця, є правом кінці без зміни своєї форми. Квазикинк, йдучи ланцюга маятників, змінює координату кожного маятника на кут (маятник робить повний оборот). Тому, йдучи замкнутої ланцюга маятників До коли він змінює координату кожного маятника на кут Цим пояснюється «уступообразная» форма графіка на рис. 1.

На рис. 2 представлені результати інтегрування системи (4) за ті самі умовах. З малюнка видно, що утворюються самі дві усамітнених хвилі - квазикинк і квазибризер. Але принципова відмінність од розглянутої випадку у тому, що квазикинк від початку з негативним прискоренням, отож у результаті його швидкість виявляється менше швидкості квазибризера. Зауважимо, що дослідження проводилися на однорідної поли-A-последовательности; отже зміна швидкості квазикинка не можна пояснити впливом неоднорідності ланцюжка. Цей ефект пояснюється нелінійним взаємодією між її мономерами.

Рис. 3 ілюструє результати інтегрування системи (4) за ті самі умовах крім те, що A=2. У разі реалізується лише квазикинк та її негативне прискорення на початку руху таке, у результаті він рухається у бік, протилежному початкового. При інтегруванні системи (2) в умовах також утворюється лише квазикинк. Його швидкість не змінюється порівняно з випадком рис. 1.

Существенно, що з відповідні умови у системі типу ДНК чи РНК виникатимуть перевзбужденные ровибронные стану. На квантовому мові це було б адекватно перезаселению високо лежачих квантових рівнів проти основним (реалізації инверсной заселенности). І тут виникає приваблива думку, що з принципової можливістю створення биосолитонного лазера (БСЛ) на молекулах ДНК.

Однако, теоретично динаміки біополімерів ж добре відомо, що конформаційні руху реалізуються за механізмом обмеженою дифузії через сильного впливу диссипативных сил із боку микроокружения. Через це вирішення проблеми створення БСЛ на ДНК є досить проблематичним, по крайнього заходу, для підтвердження ідеї необхідним є дотримання умов: де і — завширшки швидкість солітона відповідно, — час диссипации. Поклавши 5 A і (швидкість звуку), маємо оцінку . Зазначимо, що характерне час диссипации рахунок водних гідродинамічних сил а час загасання, обусловливаемое процесами всередині самої молекули (див., напр., Шайтан К. В. Біофізика. М., 1994. Т.39. С. 949.; Чернавський та інших. 1986. № 287. З. 21.).

Существует ще й інша складність щодо самосогласования биосолитонов і хвилі електромагнітного переизлучения. Нагадаємо, що математичне моделювання у разі проводилося на монотонної поли-A ДНК і тому залишалося незрозумілим чи впливає гетерогенна природна послідовність ДНК на динаміку солитонного порушення в молекулі. Щоб перевірити це, як й раніше, узяли С-район ДНК на 3'-конце вірусу саркоми птахів як для запуску солитонов різними ділянках полімеру. Цього разу вираховували похідну від функції про те, щоб наочніше показати руху солитонов.

На рис. 5,6 (див. нижче) добре видно, як із зсуві області порушення солитонной хвилі від правої частині графіка наліво траєкторія хвилі зазнає істотні зміни, тобто. «словесно-речевое» наповнення ДНК відображається поведінці солітона. Але головне не тільки і й не так в цьому. Цього разу характерно не хитання хвилі близько деякого становища рівноваги, а рух їх у ліву частина ланцюжка після певного тимчасового інтервалу. У цьому вбачають певний біологічний сенс. Солитон як «суб'єкт читання» ДНК повинен «переглядати» довгі контекстные зони, а чи не застрявати самих і тієї ж «словах».

а) б).

Рис.5.

а) Результати чисельного моделювання динаміки поширення обурень в ДНК з урахуванням системи (2) за значення параметра A=1.

б) І це, вид згори.

а).

б).

Рис.6.

а) Результати чисельного моделювання динаміки поширення обурень в ДНК з урахуванням системи (4) за значення параметра A=1.

б) І це, вид згори.

a).

б).

Рис.7.

а) Результати чисельного моделювання динаміки поширення обурень в ДНК з урахуванням системи (4) за значення параметра A=2.

б) І це, вид згори.

.

200-ый.

Рис.8.

Солитонное порушення ДНК, але з урахуванням нелінійності ковалентних зв’язків в сахаро-фосфатном кістяку ДНК. Послідовність нуклеотидів — вірус саркоми птахів (перші 600 пар підстав). Центр обурення — 200-ый нуклеотид.

.

400-ый.

Рис.9.

То ж, що у рис. 8, але центр обурення — 400-ый нуклеотид.

.

500-ый.

Рис.10.

То ж, що у рис. 9, але центр обурення — 500-ый нуклеотид.

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОКАЗАТЕЛЬСТВА СОЛИТОНООБРАЗОВАНИЯ НА ИНФОРМАЦИОННЫХ БИОПОЛИМЕРАХ «IN VITRO»

Способны чи молекули ДНК і білків до солитонным возбуждениям, передвіщеним у численних теоретичних моделях? Нами вжито спроби фіксації нелінійних хвиль що така in vitro методом спектроскопії кореляції фотонів. Виявлено стійкі ефекти, котрі за ряду ознак відповідають, в частковості, процесу спонтанного солитонообразования у межах явища повернення Ферми-Паста-Улама. [8,19,25,31,32]. Виявилося, що з переході від розведеного розчину ДНК до полуразбавленному можна зареєструвати аномально довго затухающие акустичні коливання гелевого континууму ДНК. Слабко затухающие коливання зникають принаймні переходу від полуразбавленного до розбавленому розчину і цього зменшення довжини фрагментів ДНК. Ці дані підтверджують ранні роботи з агарозы і колагену, де виявлено феномен аномально слабкої затухаемости плотностных коливань биогелей. Аномальне поведінка ДНК зареєстрували після наших спостережень і японські автори методом прямий реєстрації броуновской динаміки флуоресцентно-меченой ДНК. Причому, у роботі японців було виявлено та інші незвичні особливості нелінійної динаміки ДНК, які на добре розроблені теоретичні моделі Цимма і Роуза, проте вони добре відповідають нашим спостереженням і трактуванні молекул ДНК як структур, резонирующих на особливі зовнішні хвильові регуляторні сигнали [25,6,7,15,16,29] (також див. нижче). Така самоорганізація хвильових процесів в ДНК може й при таких фізичних умовах, коли істотну роль грають кооперативні процеси лише на рівні макромолекулярного континууму молекул ДНК, яке до структури хромосом. Чим більше структура розчинів ДНК відрізняється від архітектоніки ДНК в хромосомах (в наведених нами експериментах відносно короткі фрагменти полімеру), проте істотні колективні далекі (в масштабах макромолекулярных протяженностей полинуклеотида) взаємодії між ланцюгами ДНК, настільки важливі эпигенетических функцій геному. Ключовим ланкою у цих експериментах є чітка реєстрація поведінки ДНК in vitro, яка того зафіксовано Бреннером і Носсалом для агарозы і колагену в умовах. Це дозволяє розглядати нелінійну динаміку що така для ДНК і інших біополімерів як вияв солитонных властивостей у межах явища повернення Ферми-Паста-Улама (ФПУ). Нелінійна динаміка ДНК, її гидродинамическое поведінку і акустика надзвичайно чутливі до зовнішніх фізичним впливам in vitro — энзиматической рестрикції, разбавлению-концентрированию, нагреву-охлаждению, ультразвукової обробці, слабким механічним впливам, опроміненню ИК-лазерным полем, випромінюванням ФПУ-генератора із широкосмуговим електромагнітним спектром. Ці та аналогічні впливу можуть і мають у тому мірою впливати на генетичний апарат за умов in vivo, що спотворює нормальні эпигенознаковые функції хромосом, що також підтверджується в експериментах. Нелінійна динаміка ДНК виявляє та інші «аномальні» властивості. Ми зафіксували різке відмінність коефіцієнтів дифузії для кільцевих і линеаризованных плазмидных ДНК [33], яка також не входить у циммовскую теорію поведінки полімерів у водних розчинах й у плані знаходить підтвердження у роботах групи Роберта Пекоры (США) і згадуваному дослідженні Матсумото з співавторами. Ці незвичних властивостей ДНК, мабуть, відіграють істотне значення, наприклад, розуміння механізмів керованого «пілотування» і точної «посадки» транспозонов ДНК (аналогів плазмід) не більше рідкокристалічного сверхвязкого і сверхплотного континууму хромосом. Це завдання перебуває у у галузі спільної і невирішеною проблеми молекулярної біології - проблеми самоорганізації внутрішньоклітинних, міжклітинних і межтканевых структур, їх «взаимоузнаваний». Зрозуміло, що, знаючи хвильові, гідродинамічні й інші механізми точного пілотування таких важливих в людини транспозонов, як онкогены і обратнотранскриптазный геном вірусу імунодефіциту людини, ми зможемо коригувати в необхідному напрямку, яка виключає патогенез. Так само істотним представляється факт виявлення нелінійної динаміки ДНК з ознаками поведінки солитонов на кшталт явища повернення ФПУ. І це дає внесок у усвідомлення принципів макромолекулярных і надмолекулярных взаимоузнаваний в організмі лінією солитонно-резонансных далеких взаємодій і робить реалістичнішій спробу вдихнути нове версію роботи геному эукариот, обговорювану вище. Ми виявили й повернули інші незвичні прояви фізичних властивостей ДНК — її післядія чи следовую пам’ять [25]. Цього феномену ставить проблему нових типів геномних функцій. Можливо, це явище був із особливої пам’яттю геному вищих біосистем, і навіть, мабуть, і з пам’яттю кори мозку. Але для асоціативної корковой пам’яті і пам’яті геному рослин нами та інші дано фізико-математичні моделі у термінах і поняттях голографічних й солитонных процесів, то пам’ять післядії ДНК — явище далеко ще не ясне і потребує глибшому дослідженні й обережнішою трактуванні. Цей ефект зареєстрований нами при динамічному лазерному светорассеянии на препаратах високоочищених ядер з еритроцитів курей і высокополимерной чистої ДНК з зобной залози теляти [25]. По суті, аналогічне явище спостерігала група Р. Пекоры (США) і назвала його «MED-effect» (Mimicing Effect of Dust), т. е. ефект, що імітував пил. Як й у наші роботи, цього прикрого феномена виявлено методом кореляційної лазерної спектроскопії на рестриктных фрагментах ДНК суворо визначеній довжини. І це разі ДНК поводилася «аномальным"образом: зондувальні фотони дифрагировали не лише з полинуклеотидных ланцюгах, а й у «сторонніх частинках», що у препараті явно був, що забезпечувалося спеціальним обеспыливанием. Цей неможливо прокоментований групою Р. Пекоры ефект сильно утруднив їй спроби пояснити поведінка ДНК з позицій начебто добре розробленої теорії Цимма і Роуза для динаміки полімерів у водних розчинах. І це вкотре було підтверджено у Японії Матсумото та інших. прямим наглядом «аномально» броунирующей флуоресцентно-меченой ДНК. Звісно ж, що у роботі групи Пекоры cветорассеяние відбувалося лише з реальних фрагментах ДНК, а й у хвильових слідових структурах ДНК, оставляемых броунирующими молекулами цього суперінформаційного биополимера на кшталт теорії фізичного вакууму, де постулюється ідея генерації фантомних торсійних аксионно-кластерных еквівалентів фізичних тіл.

Что стосується «аномалій» ДНК, виявлених у роботі японців, то тут може відбутися ще й внесок зовнішніх фізичних полів, коригуючих квазиспонтанную динаміку ДНК, внесок, що ніяк не приймався у розрахунок цитованими авторами.

ЗАПИС ИК-ЛАЗЕРНОГО СИГНАЛУ НА РІВНІ НЕЛІНІЙНОЇ ДИНАМИКИ ДНК

Общая посилка даної частини роботи у тому, що хромосомний апарат, і її головна частина ДНК генерують знакові хвильові структури. Разом про те, геном має змоги зробити основі такої роду хвильової пам’яті розпізнавати й коригувати просторово-тимчасову структуру біосистеми. Необхідний простий і однозначний експериментальний результат, який довів б, що молекули ДНК у принципі здатні до пам’яті на зовнішнє електромагнітне полі. У його ролі був обраний ИК-лазерный сигнал з огляду на те, що ДНК in vivo оперує таким випромінюванням. Ми здійснили поставки кілька серій експериментів для здобуття права запровадити in vitro такий штучний лазерний сигнал в гель молекул ДНК з наступним аналізом їх нелінійної динаміки як системи відображення ИК-лазерного на рівні явища повернення Ферми-Паста-Улама (ФПУ) [25]. Для введення такої роду сигналу в нелинейно-динамический континуум гелю ДНК ми використовували імпульсний режим роботи ИК-лазера Ga-As із довжиною хвилі 890 нм, частотою повторення імпульсів 600 гц з середньої потужністю (мінімум 0,8; максимум 3,1) Вт з часом однократної експозиції 4 сік. Реєстрацію впливів лазера та прискорення підготовки зразків ДНК з еритроцитів курей вели в відповідність до [25], зокрема, з допомогою методу кореляційної лазерної спектроскопії. Аналіз поведінки тимчасових автокорреляционных функцій (АКФ) светорассеяния ДНК показав, що сигнал ИК-лазера запам’ятовується биополимером у вигляді періодичної стохастизации АКФ і має довгостроковий і сталого характеру. Періодичні повтори стохастичних АКФ припустимо трактувати як жодну з форм явища повернення Ферми-Паста-Улама, сукупної зі властивої цього явища пам’яттю. Заморожування ДНК гелю протягом тижня впливає на придбану пам’ять на ИК-лазерный сигнал. Після розмороження періодична стохастизация АКФ даного препарату зберігається, якщо підтримувати препарат в высокополимерной формі. Отже, вдалося вперше здійснити запис зовнішнього штучного імпульсного ИК-лазерного на рівні нелінійної динаміки ДНК, що може служити найпростішої реалістичної моделлю эпигеноволновых процесів in vivo.

ПРО МОЖЛИВІСТЬ СТВОРЕННЯ ЛАЗЕРА НА ИНФОРМАЦИОННЫХ БИОМАКРОМОЛЕКУЛАХ [30]

Прошло кілька десятиріч по тому, як лауреати Нобелівської премії академіки РАН А. Н. Прохоров, Н. Г. Басов (Росія) і Чарльз Таунс (США), висловили ідею, та був реалізували її, можливість створення квантових генераторів. Сьогодні важко сказати, якій галузі науку й техніки де вони застосовуються (від біології та східної медицини до лазерного термоядерного синтезу). Наступні дослідники зробили великий внесок у розвиток проблемы.

В даної частини роботи порушується питання: чи можна in vitro створити лазер на інформаційних биомакромолекулах, насамперед ДНК, РНК і хромосомах? Навряд чи можна говорити мову про створення енергетично потужних лазерів цих структурах. Питання звучить інакше: які нові знання ми маємо очікувати про ДНК, РНК і хромосомах, створивши такий лазер і досліджуючи характер його випромінювання? Можна думати, що це принципово нові дані. Наприклад, про їхнє нелінійної динаміці, зокрема солитонного типу, про ровибронных коливаннях, про модуляції дисперсії оптичного обертання і кругового дихроизма, перенесення енергії до інших, раніше недоступні (у тому варіанті методології) верстви інформації. У цьому динамічні модифікації лазерного пучка може мати cемантико-гено-биознаковый характері і тому матимуть потужної біологічної активностью.

Первые міркування з цього приводу було запропоновано нами раніше [25,30]. До того ж обговорювали ідею з приводу створення лазерної системи на Фрёлиховских модах [3]. Складність докази правильності всіх таких думок у тому, більшість генетичних структур, які у собі ароматні і гетероциклические кільця, «прозорі» для характерного спектрального діапазону l @ 350−400нм. Складність й у тому, що й використовувати потужну оптичну накачування, це, враховуючи «крихкість» биоструктур, неминуче призведе до їх разрушению.

В справжньої главі для реалізації деяких із яке обговорювали положень здійснив дослідження in vitro спектрів двухфотонно-возбуждаемой люмінесценції (ДВЛ) геле-жидкокристаллических препаратів нуклеогистона, що є сумарною фракцією хромосом, у якій переважають гистоновые білки, і ДНК (стандартні високополімерні препарати фірми «Sigma»). Для істотного увеличечения інтенсивності ДВЛ генетичних структур нами запропонований спосіб активації люмінесценції з допомогою введення до складу досліджуваних зразків активаторів (донорів) ДВЛ-определенных (близьких за широким спектром оптичного поглинання ДНК і нуклеогистону) органічних молекул. Такі молекули характеризуються великий інтенсивністю спектрів випромінювання, які містяться у області власного оптичного поглинання ДНК і нуклеогистона. Як активатора ми використовували кристалічний препарат димедролу, структура якого включає пару бензольных кілець. Для димедролу це забезпечує інтенсивний спектр ДВЛ, має вид широкої асиметричної смуги в диапазне 280 — 350нм.

Для фотонної накачування досліджуваних препаратів ми застосовували лазер на парах міді. Цей лазер працює у стандартному импульсно-периодическом режимі з частотою прямування імпульсів 10кГц, з середньої потужністю Вт, пікової потужністю 10Вт, довжинами хвиль генерації l = 510,8нм і 578,2нм (зелена і жовта лінії), тривалістю імпульсів нс. Лазерне випромінювання направляли на досліджуваний зразок як сфальцьованого плями розміром мм. Застосування такого лазера як ініціатора ДВЛ виявилося дуже ефективним при вивченні электронно-колебательных спектрів білків, ДНК, нуклеогистона та його компонентів (пурины, пиримидины, амінокислоти [19,30]). Реєструюча апаратура включала: фільтр виділення лазерних ліній з l =510,8 і 578,2 нм, фільтр виділення випромінювань люмінесценції у СФ і фіолетовому діапазонах (з придушенням лазерного випромінювання), монохроматор (тип МДР-2) на сканування спектра у широкому інтервалі (від СФ до видимій ділянці), двухкоординатный самопис для реєстрації спектрів, вимірювач контролю опорного сигналу та визначенням ефективності спостережуваного сигналу. Для придушення теплових шумів застосовували строб-импульс тривалістю 25−30нс, синхронізований з імпульсом порушення. Реєстрацію вторинного імпульсу випромінювання проводили з ФЭУ-130. Дослідження спектрів ДВЛ геле-жидкокристаллического препарату ДНК в суміші з димедролом (ДНК-ДЛ) і нуклеогистона з димедролом (НГ-ДЛ) показали, що амплітуда ДВЛ спектра ДНК-ДЛ тільки менший такою спектра ДВЛ чистого димедролу. Це забезпечує істотне збільшення інтенсивності ДВЛ суміші ДНК-ДЛ проти чистим препаратом ДНК у вигляді жорсткого гелю [19]. А на цьому спектрі можна знайти ряд додаткових особливостей досліджуваних сумішей. Виявилося, що квантовий вихід ДВЛ для суміші НГ-ДЛ нижче, ніж для суміші ДНК-ДЛ. Інша характерна риса — разгорание чи гасіння ДВЛ у часі. Для НГ-ДЛ спостерігається наростання ДВЛ у часі. Зворотний ефект простежується у випадку ДНК-ДЛ. Становить інтерес присутність вибронной структури в спектрах ДВЛ в вигляді окремих перекрывающихся смуг у сфері 310−370 нм, особливо ДНК-ДЛ. Така структура близька до раніше наблюдавшимся спектрам ДВЛ для нуклеозид-трифосфатов [19].

Механизм різкого збільшення квантового виходу ДВЛ нуклеогистона і ДНК за наявності донор-активатора (димедролу) може бути пояснений швидкої квазирезонансной передачею енергії від порушених молекул димедролу до досліджуваним геноструктурам. Що Спостерігається у своїй тонка многополосчатая структура ДВЛ спектрів корелює з характером вибронных смуг для низки ароматичних і гетероциклических сполук, включаючи чисті нуклеозид-трифосфаты і ДНК [19]. Виникнення що така дискретизації спектрів можна трактувати переходом електронів биомакромолекул з електронного терма S1 на порушені коливальні рівні основного стану S0. У зв’язку з може бути реалізована инверсная заселеність на переходах при достатньому заселення терма .

Проведем оцінки необхідної інтенсивності лазерного випромінювання до створення інверсії (суперфлуоресценции) за умов проведених дослідів.

Условия інверсії записуються наступним образом:

, (1).

где — щільність робочих молекул може , — щільність молекул може , і — відповідні статистичні ваги квантових рівнів.

Плотность заселенности оцінюється з співвідношення.

, (2).

где — швидкість заселення рівня , — його розпаду з допомогою излучательного процесу (чи) безызлучательных процессов.

Для величини маємо оценку:

(3).

где W і — енергія і тривалість лазерного імпульсу, — ефективний обсяг середовища, у якому реалізується двухфотонное поглинання (P.S — площа поперечного перерізу сфальцьованого світлового пучка, падаючого на досліджуваний образец,— ефективна довжина проникнення випромінювання в образец),— щільність биомакромолекул (ДНК чи нуклеогистона).

С урахуванням співвідношень (1) — (3) умова для cоздания инверсной заселённости суперфлуоресценции записується як.

.

Используя характерні данные.

(длянм) = Дж,.

t @ 10нс,, ,.

получаем оцінку ,.

что близько до використаним значенням інтенсивності в экспериментах.

Проведенные експериментальні дослідження та їх теоретичні оцінки дають підстави досить упевнено припускати, що з використовуваних режимах двухфотонного порушення з допомогою активатора-димедрола в геноструктурах in vitro реалізується посилення люмінесценції, тобто. випромінювання ДНК і нуклеогистона більшою мірою кримінальна суперфлуоресценции.

Не виключено, що у биосистеме роль димедролоподобных речовин, у ролі активаторів можуть виконувати ендогенні сполуки, безпосередньо чи опосередковано які з ДНК і хромосомами (стероидные гормони, вуглеводи, нуклеозидмоно, -ді ітрифосфаты, деякі вітаміни (наприклад, рибофлавін), ароматні і гетероциклические амінокислоти, катехолі индолалкиламины, деякі антибіотики, наркотичні речовини (наприклад, ендогенні морфины — метаболіти етанолу та пептиды-эндорфины), алкалоїди, токсини, ко-факторы ферментів, гем-содержащие білки, й інші численні органічні сполуки, містять бензольные і гетероциклические компоненти.

Неясны умови реалізації инверсной електронної заселенности геноструктур in vivo, близькі до тих, що були нами в режимах ДВЛ. Такі умови можна створювати в биосистемах, наприклад, з допомогою фотон-фононных взаємодій в ДНК у межах теорії Діке.

Однако, це стосується суто фізичним механізмам. Що ж до физико-биохимических процесів, що призводять до лазерної накачуванню ДНК і хромосом in vivo, то ролі таких можна передбачити його присутність серед биосистемах потужних АТФ-азных систем, постачальних енергію для перекладу генетичних структури биокогерентные стану (аналогічні тим, що і окреме питання викладені у справжньої главі).

ТЕОРЕТИЧНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ МОЖЛИВОСТІ СТВОРЕННЯ БИОЛАЗЕРА НА ФРЕЛИХОВКИХ МОДАХ [3]

В даної главі обговорюють і аналітично розглядається можливість створення перевозбужденного стану основний (выделен-ной) колективної Фрелиховской моди з допомогою когерентного резо-нансного взаємодії електромагнітного (амплитудно-модулиро-ванного) випромінювання з Фрелиховским осциллятором. У межах по-нятий лазерної фізики йдеться з приводу створення инверсной заселенности між квантовими рівнями виділеної колебательной моди й у результаті, про реалізацію «in vitro-in vivo» суперфлуоресценции і лазерного генератора з допомогою як робочу силу тіл молекул ДНК, РНК, білків, і навіть таких надмолекулярных структур, як рибосоми, полирибосомы і хромосоми.

Подчеркнем, що на відміну від Фрелиховского підходу, у якому мається на увазі квазинеравновесное стан (коливальна температура виділеної моди перевершує таку «теплової лазні» Tvib>Teq>0, тобто. коливання квазиравновесны), у цій роботі оцінені умови, у яких система аналізованих биосубстратов инвертирована (Tvib.