Cтраница 3
Возникнув как наука, биология была в первое время чисто описательной, но с течением времени она, превратившись в целую систему биологических наук, становилась все больше экспериментальной и в настоящее время стала даже созидательной. Именно последнее обстоятельство во многом определяет современность физико-химической биологии и составляющих ее дисциплин. Другой, не менее важной причиной, является то, что применяемые сейчас экспериментаторами методы позволяют манипулировать с молекулами наследственности - ДНК и даже изменять по своему усмотрению целые гены, или их отдельные фрагменты, или даже отдельную конкретную аминокислоту в каком-либо белке, что раньше было просто невозможно. Почему же эта биология называется современной. Да, просто потому, что этот уровень достигнут и преодолен только недавно, в последние десятилетия. [31]
Перечисление всех этих работ, приведших к важным открытиям или открывшим, благодаря новым методам дальнейшие возможности для исследования биополимеров, имеет здесь двоякий смысл. Во-первых, еще раз подчеркнуть взаимосвязь молекулярной или физико-химической биологии с другими естественно-научными дисциплинами, и, во-вторых, отметить зависимость современности получаемых результатов от применяемых для их добывания современных мощных методов, каковыми и являются вышеперечисленные. [32]
Физики, все активнее включающиеся в изучение биологических процессов, неизбежно исходят из внутреннего убеждения, что такое же единообразие должно существовать и в тех элементарных физических явлениях, которые лежат в основе любой жизнедеятельности, сколь бы сложными и многообразными ни были ее формы и проявления. Надежда вскрыть эти основы привлекает каждого ученого, вступающего в почти неисследованную область физико-химической биологии, и является, как нам кажется, основным источником того энтузиазма и воодушевления, с которыми все большее число физиков атакует скрытые в ней тайны. [33]
Проблемы, которые решает психофармакология, следующие: синтез и механизм действия психотропных препаратов; изучение изменений, вызываемых психотропными препаратами в организме человека; создание экспериментальных моделей, позволяющих проникать в сущность деятельности нервной системы человека и патологических изменений этой деятельности с целью определения способов борьбы с патологиями и целенаправленного синтеза лекарственных препаратов с необходимым комплексом свойств. Нетрудно понять, что в рассматриваемом аспекте психофармакология ( химическая или молекулярная психофармакология) является составной частью физико-химической биологии. [34]
Переходя к еще более сложным явлениям в живом организме, к нервным процессам, сопровождающимся ощущениями, совершенно не встречающимися в мертвой природе и составляющими простейший элемент психической жизни, мы должны и здесь попытаться установить такие общие причинности, которые позволили бы нам перейти к детальному анализу этих процессов. В настоящее время едва ли можно сомневаться, что все ощущения являются результатом деятельности нервных клеток коры мозга, функция которого выражается в физико-химических превращениях веществ, находящихся в клетках, и мы должны допустить как вторую аксиому физико-химической биологии положение, что полная идентичность материальных процессов в одних и тех же воспринимающих аппаратах вызывает также и одинаковые ощущения. [35]
Список нобелевских лауреатов, доступный посредством сети Интернет из web - сайта Нобелевского комитета [2] может также служить еще одним доказательством взаимопроникновения различных наук и даже некоторого стирания границ между ними. Случилось так, что среди Нобелевских премий не предусмотрена премия по биологии или, правильнее сказать, по всем ее разделам, а есть только по физиологии и медицине, хотя можно считать медицинскую науку абсолютно биологической, но имеющую специфические объекты исследования, связанные со здоровьем человека. Целый ряд премий по данной номинации присужден за открытия в области физико-химической биологии, оказавших очень значительное влияние на развитие молекулярной и физико-химической биологии, среди которых все же можно выделить следующие. Премия 1958 г. по физиологии была присуждена трем американским ученым Дж. [36]
Список нобелевских лауреатов, доступный посредством сети Интернет из web - сайта Нобелевского комитета [2] может также служить еще одним доказательством взаимопроникновения различных наук и даже некоторого стирания границ между ними. Случилось так, что среди Нобелевских премий не предусмотрена премия по биологии или, правильнее сказать, по всем ее разделам, а есть только по физиологии и медицине, хотя можно считать медицинскую науку абсолютно биологической, но имеющую специфические объекты исследования, связанные со здоровьем человека. Целый ряд премий по данной номинации присужден за открытия в области физико-химической биологии, оказавших очень значительное влияние на развитие молекулярной и физико-химической биологии, среди которых все же можно выделить следующие. Премия 1958 г. по физиологии была присуждена трем американским ученым Дж. [37]
В то же аремя исторически, а в известной мере и методически такое подразделение представляется оправданным и целесообразным. Действительно, алкалоиды, витамины, терпеноиды и родственные соединения были первыми объектами химии природных веществ, строение которых было расшифровано, а синтез этих соединений и их аналогов достиг немалых успехов уже к началу нашего столетия. Исследование же биополимеров, развивавшееся лишь в последние десятилетия, потребовало разработки и применения принципиально новых подходов и привело в конечном итоге к рождению физико-химической биологии. [38]
Традиционный термин биохимия, кажется, уже не в полной мере отражает профессиональную активность современных исследователей-биохимиков. Очоа полагал, что молекулярная биология-это в сущности биохимия без лицензии, многие в наши дни считают оба термина синонимами. Более того, созданы совместные национальные и международные научные общества, объединяющие биохимиков и молекулярных биологов. В ряде случаев кафедры называются кафедрами биохимии и молекулярной биологии. Все это имеет не только чисто академический, но и политический смысл, препятствующий возможности организации других кафедр и имеющий бесспорные преимущества при получении грантов. Помимо старых терминов физиологическая химия, физико-химическая биология, появилось много новых: в частности, медицинская химия, изучающая химическую природу веществ, используемых с лечебной целью; медицинская биохимия, основной целью которой является изучение структуры и обмена индивидуальных биомолекул в норме и при болезнях человека. Имеют права гражданства и такие названия, как клиническая химия, клиническая биохимия и химическая патология ( или патобио-химия), скорее всего, являющиеся синонимами и изучающие химические компоненты организма для использования их в клинической медицине. [39]
Замечательные исследования Леба 1 начатые им с 1901 г., ясно обнаружили резкое различие разных ионов, одни из которых действуют раздражающе, в то время как другие препятствуют возбуждению. Для мышцы и нерва возбуждающими оказываются ионы Na и К, угнетающими ионы Са и Mg. Однако нельзя, конечно, утверждать, что так дело будет обстоять и для всех других тканей; возможно, что в некоторых случаях антагонизм может наблюдаться между ионами других солей; некоторые ионы могут быть для ткани индифферентными. Эта идея была развита Лебом в ряде капитальных исследований явлений возбуждения, касающихся не только раздражения двигательных нервов и мышц, но и гораздо более общих явлений раздражения, связанных с развитием яйца2 - с искусственным партеногенезом. Работы Леба строго установили различие в действии ионов и создали прочное основание для дальнейших при1 ложений физической химии к биологии. Таким образом, возникла новая отрасль науки - физико-химическая биология. [40]
Из всего сказанного ясно, что предлагаемая вниманию советского читателя книга С. Рида как нельзя более актуальна и своевременна. Первые пять глав этой книги носят в основном физико-химический характер и дают вполне доступное и вместе с тем достаточно глубокое и соответствующее современному состоянию науки представление об электронных уровнях энергии, триплетных возбужденных состояниях, спектрах сложных молекул и механизмах их возбуждения. Весь излагаемый материал широко иллюстрируется примерами применения этих представлений к отдельным молекулам и реакциям, что можно считать вполне достаточным в качестве физического введения в проблему. VI сжато, но вполне ясно и полно рассмотрены основные механизмы передачи энергии электронного возбуждения как внутри молекулы, так и между молекулами. Наконец, в последних трех главах рассмотрены три фундаментальных биологических явления-биолюминесценция, зрение и явления, возникающие при действии излучения большой энергии на живой организм; при этом учитывается главным образом участие Б них возбужденных электронных состояний. Выбор именно этих трех биологических явлений носит, конечно, субъективный характер, и можно пожалеть, что автор не включил в их число явление фотосинтеза, где результаты изучения вопроса о роли возбужденных состояний, в частности триплетных, оказались в последние годы особенно плодотворными. Однако никто не может объять необъятного, и мы смело рекомендуем книгу Рида вниманию всех лиц, интересующихся вопросами современной физико-химической биологии и особенно вопросами биоэнергетики. Мы глубоко убеждены в том, что она будет весьма полезна очень широким кругам советских биологов, биохимиков и биофизиков. [41]
Физико-химическая биология в гораздо большей степени, чем остальные биологические дисциплины, связана и зависит от сложных и дорогостоящих приборов и многочисленных реактивов. Так, во многом разработка и создание специального оборудования для молекулярно-биологических исследований предопределены успехами различных разделов физической науки. Не меньшее влияние оказали и исследования, посвященные фундаментальным аспектам химической природы различных веществ, разработкам путей синтеза многих соединений. Хорошей иллюстрацией сказанному могут служить исследования нуклеиновых кислот и, в частности, ДНК. Прорыв в понимании организации этой гигантской природной молекулы был обусловлен сначала знаниями химии нуклеиновых кислот. Однако потребовался рентгеност-руктурный анализ для того, чтобы выяснить, что ДНК представляет собой двойную спираль. Существует множество подобных примеров. Даже простое и далеко неполное перечисление основных методов исследований, применяемых в физико-химической биологии, таких как центрифугирование и ультрацентрифугирование, хроматография и электрофорез, рент-геноструктурный анализ и ядерный магнитный резонанс, электронная микроскопия и радиоизотопный анализ, флуоресценция и хемилюми-несценция и др. позволяет видеть, что в их основе лежат фундаментальные физические явления. [42]