Миллиметровые волны в биологии - Бецкий О.В.
Скачать (прямая ссылка):
39
могут суммироваться. Более того, если биологическая система обладает усилительными свойствами в некоторых полосах частот, то монохроматические сигналы могут в этих полосах дополнительно ею усиливаться. Мощность, необходимая для синхронизации сигналов, много меньше мощности синхронизируемых колебаний.
Можно предположить, что синхронизированные сигналы с энергией, увеличенной благодаря сложению и усилению, распространяясь в организме, играют роль информационных сигналов. Но и эти сигналы еще очень слабы, и для их приема организм должен, по-видимому, накапливать информацию в течение длительного времени. Вероятно, именно способность к эффективному накоплению информации в течение длительного времени является главным фактором, обеспечивающим прием организмом сверхслабых сигналов. Представление о длительности этого процесса можно получить исходя из минимальной длительности облучения организма миллиметровыми волнами, необходимой для достижения биологического эффекта, сохраняющегося после прекращения облучения: эта длительность близка к 1 ч.
Накопление информации в течение этого времени обеспечивается постепенным созданием подструктур, формирующихся в клетках под действием даже очень слабых СВЧ-полей, задающих направление перемещения и конечное расположение элементов, образующих эти структуры. Характер же полей определяется частотой происходящих в клетке колебаний.
Применить такой уникальный способ накопления информации в технических устройствах, очевидно, непросто. Но поскольку речь идет об исследованиях, проводимых с биологическими системами, ничто не мешает использовать их не только в качестве источников, но и в качестве приемников излучения, для которых описанный способ накопления информации естествен.
В микробиологии широко применяются синхронные культуры, т. е. такие, которые состоят йз одновременно делящихся клеток или, точнее, из клеток, имеющих малый разброс в момент деления по сравнению с длительностью цикла развития между последовательными делениями. Существует ряд способов выделения клеток, находящихся приблизительно в одинаковых фазах развития. Если предоставить затем этим клеткам возможность развиваться в питательной среде, причем кон*
40
центрация их не будет настолько велика, чтобы их токсичные выделения пре-пятствовал и размножен и ю, то кривая, характеризующая процесс деления, будет многоступенчат о й (рис. 7).
Число ступенек в этой кривой обычно относительно невелико: культура постепенно рассинхронизи-руется и переходит к экспо* ненциальн ому росту. Это является результатом небольших различий в длительности периодов развития разных клеток между актами деления. Такие различия постепенно приводят ко
все большему Рис. 7, Кривые синхронного деления дрожже-
мо. вых клеток, не подвергавшихся внешним воздействиям
смещению ментов деления клеток друг относительно друга, в результате чего через несколько циклов наступает полная рассинхронизация.
Было сделано предположение, что указанные различия в длительности цикла между делениями у разных клеток определяются отличиями их информационных
41
структур, что должно было бы сказаться в несовпадении частот генерируемых этими клетками колебаний. Чтобы про-эерить это предположение, прежде всего нужно было попытаться замедлить процесс рас-синхронизации за счет усиления взаимного влияния клеток друг на друга — взаимной синхронизации их колебаний. Усиление взаимного влияния было решено осуществить с помощью длинноволокнистых молекул полиэтиленок с и д а, которые могут играть роль антенн, боМасующих излучение клеток с окружающей средой. При достаточном для взаимной синхронизации излучении клеток 5 период их синхронного деления рассинхронизаци^ в Соответствии с высказанным предположением о іірироде, по крайней мере у части клеток с исходно менее всего разнящимися информационными структурами, Должна была бы прекратиться или замедлиться,
Эксперименты, окидываемые в настоящее разделе, проводились на дрожжевой культуре Sacharomices Carlsbergersis. Полиэтиленоксид был выбран с молекулярным весом 20 000 при его концентрации в растворе, составляющей 0,33 мг/мл, что близко к оптимуму с точки зрения усиления межклеточной связи. С внесением полиэтиленокбида в клеточную взвесь на кривой рис. 8 появилась Дополнительная короткая ступещ>ка (рис. 8);
Рис. 8. Кривые синхронного деления дрожжевых клеток при внесении в питательную среду молекул полиэтилен» оксида
42
не исчезающая при последующих делениях, что особенно важно, так как свидетельствует о наступившей у части клеток полной синхронизации колебаний.
Чтобы проверить высказанное предположение, было решено усилить эффект, прибегнув к синхронизации колебаний в клетках при воздействии на них миллиметрового излучения: в этом случае амплитуда синхронизирую щ и x колебаний могла быть существенно большей, чем при взаимной синхронизации. Результат
этих экспериментов п л „
v Q Рис. 9. Кривые синхронного деления
иллюстрирует рис. У. дрожжевых клеток, подвергнутых об-Колебания в КЛЄТ- лучению миллиметровыми волнами ках синхронизированы облучением относительно тонкого ~ 1 мм, слоя культуры на волне 6,5 мм при плотности потока мощностью 0,25 мВт/см2 в течение 1 ч. Как видно из рисунка, после такого внешнего воздействия синхронность деления продлевается без каких-либо заметных признаков начала рассинхронизации за пределы интервала времени, при котором удавалось добиться синхронности в отсутствие облучения. (Эти и другие подобные эксперименты проводятся М. Б. Голантом с сотрудниками.)
