Первый лазер был построен в 1960 г. А сегодня нет отрасли человеческой деятельности, где бы он не нашел применения или не планировался для использования. Завтрашний день лазерной связи — это не только увеличение диапазона частот, но и объемное цветное телевидение и кино (на основе голографии)^ и гигантские многометровые дневные телеэкраны, и использование лазерного луча в качестве звукоснимателя. Завтрашний день лазерной энергетики — это гигантские термоядерные реакторы с лазерным подогревом плазмы, и передача энергии без проводов, и заоблачные космические электростанции.

Будущее лазерной биологии и медицины — это тончайшие операции на хромосомах и отдельных генах (ведь диаметр лазерного ножа можно довести до десятой доли микрона!), способствующие выведению новых сортов растений, новых пород животных с нужными свойствами. Это управление процессами жизнедеятельности, лечение многих болезней, оздоровление организма путем подбора лазерных лучей нужной длины волны. Но самые яркие, неожиданные возможности использования чудесного луча еще впереди.

На страницах этой книги мы познакомились с природой света, составом и свойствами солнечных лучей, оценили силу и разнообразие их воздействий на живые существа. Не зря солнечный луч называют животворным: Земля стала колыбелью жизни, родным домом человечества в огромной мере благодаря солнечному теплу и свету. Не только зарождение жизни, но и весь длинный и сложный путь ее развития связан с постоянным использованием лучистой энергии Солнца, с воздействием потоков частиц солнечного вещества, магнитных и электрических процессов па Солнце.

С развитием жизни на Земле, с усложнением форм ее организации связь жизни с Солнцем становится все более многообразной. И видимые, и невидимые лучи Солнца участвуют в повседневной жизни земных растений и животных: освещают их и согревают, снабжают недостающими веществами, служат средством познания окружающего мира, увеличивают сопротивляемость живых существ невзгодам, изменяют наследственные свойства организмов, очищают воздух и воду от микробов.

Но есть еще один вид связи между земной жизнью и Солнцем, еще одно направление вмешательства солнечного луча в процессы жизнедеятельности — влияние на ритмику жизненных процессов.

Все реакции обмена веществ, все физиологические функции организмов осуществляются ритмически, волнообразно: периоды деятельного состояния сменяются периодами относительного покоя. В жизненном цикле каждой клетки период ее деятельности, процесс производства определенных ферментов, гормонов, антител и тому подобных веществ сменяется периодом синтеза нуклеиновых кислот, а затем — периодом клеточного деления. Свои физиологические ритмы можно обнаружить в деятельности сердца (сокращения и расслабления сердца складываются в закономерный пульсовой ритм), легких (чередование вдохов и выдохов), желудочно-кишечного тракта (выделение пищеварительных соков совершается через правильные промежутки времени), центральной нервной системы (периоды сна и бодрствования). Одним словом, все жизненные процессы протекают волнообразно. Частота жизненных ритмов разнообразна: от тысячных долей секунды до нескольких десятков и даже сотен лет (ведь жизнь каждого организма — это тоже период в жизни органического вида, одна волна синусоиды). А самые кратковременные, короткопериодические ритмы наблюдаются в течении некоторых обменных реакций, в работе нервных клеток. На любое однократное воздействие извне (например, на удар или вспышку света) чувствительная нервная клетка отвечает залпом нервных импульсов. Величина их одинакова, а количество возрастает с увеличением силы раздражения; продолжительность же каждой волны измеряется тысячными долями секунды.

Согласно глубокой мысли выдающегося отечественного физиолога Ивана Петровича Павлова, волнообразность проявляется во всех тех случаях, когда борются противоположные процессы. Действительно, взаимодействие полярных сил обнаруживается в каждой физиологической функции. В деятельности нервной системы — это процессы возбуждения и торможения. Единство противоположно направленных сил, волнообразные колебания физиологических функций вокруг какой-то средней, нормальной величины — замечательное, единственное в своем роде качество жизни. Оно обеспечивает очень точную и чувствительную регулировку функции организма, ее приспособление к условиям существования, к потребностям живого существа в каждый данный момент. Малейшее изменение соотношения полярных сил проявляется существенным сдвигом функции организма в сторону усиления или ослабления. Контролировать функцию легко: управляющий механизм может вызывать изменения любой степени с помощью минимальных воздействий.

Направление сдвигов жизненных функций, иногда в сторону усиления, иногда в направлении ослабления имеет в сущности одну цель — приспособление к волнообразно и периодически изменяющимся условиям существования. Все живое на Земле существует и подчиняется двум основным ритмам, связанным с вращением Земли вокруг своей оси (смена дня и ночи) и вокруг Солнца (смена времен года). Суточный и годовой ритмы сопровождаются изменениями длительности и силы солнечного сияния, колебаниями температуры, влажности воздуха, направления и силы ветров и т. п., оказывающими весьма существенное влияние на жизнедеятельность организмов. Поэтому уже для первых, самых просто устроенных живых существ насущной жизненной потребностью было согласование своих внутренних ритмов с внешними, природными ритмами. Индивидуальная жизненная программа строилась так, чтобы периоды активной жизнедеятельности и размножения происходили в благоприятный сезон природных условий. В период, когда условия для жизни малопригодны, жизнедеятельность ограничивалась, чтобы снизить опасность для отдельных живых существ.

Чтобы это стало возможным, организмы должны были с самого начала «работать по графику» — подчинять жизненные процессы очень строгому и совершенно точному ритму, совпадающему с ритмом физических процессов на земной поверхности. Осуществить это можно было двумя принципиально различными путями. Либо жизнедеятельность каждого живого существа должна на протяжении всего его существования постоянно контролироваться земным хронометром — сверяться с ритмом геофизических процессов, синхронизироваться с колебаниями какого-то одного существенного физического фактора, например светового, температурного, барометрического. Либо каждый организм вырабатывает собственную систему отсчета времени — внутренние биологические часы, которые нужно лишь периодически сверять с ритмом земного хронометра.

Наука еще не сделала окончательного выбора между этими возможностями. До сих пор не установлено точно, пользуются организмы внутренними или внешними часами. Американский ученый Ф. Браун считает, что магнитное и электрическое поле Земли, изменяясь в течение суток и на протяжении года, играет роль датчика времени для биологических ритмов, обеспечивает отсчет времени организмами. Советский биофизик А. С. Пресман, разделяющий эту точку зрения, подчеркивает, что источником информации о суточном ритме в природе могут служить суточные колебания интенсивности космических лучей, электрического и магнитного поля Земли, радиоизлучения Солнца. Многочисленные опыты показывают, что организмы, помещенные в условия постоянного освещения, температуры, давления и т. п.,— упорно и длительно продолжают сохранять суточную периодичность функций и процессов. По мнению Ф. Брауна, слабые колебания магнитного и электрического полей выполняют роль внешних часов, перенося внутрь организмов, живых клеток информацию о суточной (и годичной) динамике процессов в земной природе.

Однако подавляющее большинство специалистов по биохронометрии придерживаются противоположной точки зрения; они предполагают существование в клетках и живых организмах собственных, внутренних биологических часов. Этот вывод опирается на большой исследовательский материал. Если инфузорию, устрицу, таракана или фасоль поместить в специально созданные условия постоянной температуры, влажности, освещения и длительно исследовать у них ритмику жизненных процессов, выясняется одно любопытное обстоятельство. Ритмичность функций и процессов действительно сохраняется длительно. Но эти ритмы лишь приблизительно совпадают с суточным ритмом в природе. Даже у организмов одного вида, у близких родственников эти ритмы не одинаковы и чаще всего отличаются от 24-часовой периодичности земных суток. В условиях полной темноты у одного из тараканов период колебаний может быть равен 23 часам, у второго — 26 или 28 часам. Эти ритмы получили название околосуточных, или циркадных.