Временная организация клетки. Динамическая теория внутриклеточных регуляторных процессов - Гудвин Б.
Скачать (прямая ссылка):
мы не вполне можем следовать за ходом мысли автора.
16 ПРЕДИСЛОВИЕ К АНГЛИЙСКОМУ ИЗДАНИЮ
Разве что работы самого Гудвина и его будущих последователей в области
теории временной организации биологических процессов помогут нам
преодолеть то неизбежное «устаревание», склонность к которому всегда
«встроена» в любой живой организм. Но хотя я и не могу сказать, прав
Гудвин или нет в полученных им конкретных результатах, я совершенно
уверен, что он пытается найти свою дорогу на пути в Неизученное и
Неизвестное. И этот путь ведет к такому пониманию биологических явлений,
которое — со временем это будет становиться все яснее — совершенно
необходимо для создания законченной и всеобъемлющей Теории биологии.
Проф. К. УОДДИНГТОН,
Институт генетики животных, Эдинбургский университет
ИЗ ПРЕДИСЛОВИЯ АВТОРА
Центральное место в биологической Муке занимает концепция организации,
хотя само понятие организации и не имеет четкого определения. Организация
существует не только в пространстве, где она выражается в морфологии
организмов, но и во времени, о чем свидетельствует упорядоченность их
поведения. Биологи всегда стремились описать и объяснить эти стороны
организации биологических систем с помощью более простых и точно
сформулированных понятий.
С недавних пор в биологии клетки приобрело особое значение понятие
регуляторной системы. Это произошло благодаря замечательным
исследованиям, позволившим проникнуть в сущность механизмов регуляции
биохимических процессов в клетке. Появилась возможность объяснить
некоторые стороны поведения клетки на основе динамических свойств
молекулярных регуляторных систем. В нашей работе мы попытаемся
реализовать эту возможность.
Однако нам не удастся добиться сколько-нибудь существенных результатов,
если мы ограничимся качественным описанием деятельности клеток с помощью
терминологии, заимствованной из теории автоматического регулирования.
Необходимо создать количественную теорию организации клетки. Это требует
использования математических методов, обычно незнакомых биологу.
Последнее, по-видимому, неизбежно, так как трудно ожидать, что биолог
будет изучать все разделы математики и физики в надежде, что один из них
сможет стать основой для анализа биологических явлений. Однако есть одна
область физики, о которой все биологи имеют по крайней мере некоторое
представление,— это термодинамика газов. Понятия тем-2 Б. Гудвин
18
ИЗ ПРЕДИСЛОВИЯ АВТОРА
пературы, энергии, энтропии, давления, работы и т. д., которые впервые
возникли в процессе развития термодинамики и являются краеугольными
камнями физики, близки для всех ученых. С этими понятиями связываются
интуитивные представления о природе физического мира и о происходящих в
нем процессах.
В предлагаемой читателю работе для описания динамики и организации
внутриклеточных процессов будут использованы переменные, аналогичные
термодинамическим характеристикам. Необходимо сразу же подчеркнуть, что
речь идет не о применении классической термодинамики для анализа
поведения клетки. Наоборот, мы используем представления о молекулярных
механизмах внутриклеточной регуляции для создания новой динамической
теории, на основе которой будет построена теория клетки, по форме
аналогичная термодинамике. В такое описание клетки не будут явно входить
такие величины, как физическая энергия, физическая энтропия и т. д. С
нашей точки зрения эти понятия, удобные для анализа физических процессов,
почти ничего не дают для понимания биологической организации. Однако
формальный математический аппарат статистической физики может быть
использован для введения совершенно новых величин, аналогичных
термодинамическим характеристикам. Эти величины можно будет
непосредственно применять для анализа свойств биологических систем,
поскольку основой для их введения является теория внутриклеточных
регуляторных систем.
Таким образом, хотя математическая процедура, используемая в этой книге,
может показаться слишком громоздкой, на самом деле в ней использованы
хорошо известные в физике, точнее в статистической механике, методы, с
помощью которых вычисляются такие величины, как температура, энтропия и
работа. Нам казалось неразумным включать в эту книгу изложение основ
статистической механики, которое можно найти во многих превосходных
учебниках. Мы старались по возможности давать словесное описание
используемых нами математических приемов и интерпретировать
математические результаты с помощью уже устоявшихся понятий биохимии и
физиологии. К сожалению, несмотря на это, осталось много страниц
математических выкладок, которые мало понятны большинству
ИЗ ПРЕДИСЛОВИЯ АВТОРА
19
биологов. Однако большую часть текста можно прочитать, не обращая
внимания на эти страницы. Если подход, развитый в этой книге, в какой-то
мере предвосхищает будущее развитие биологии, биологам рано или поздно
придется овладеть использованными в ней математическими методами. Если же
эта теория окажется несостоятельной, станет ясно, что биолог был
