Быть или не быть? Вот в чем вопрос квантовой биологии.
Предоставим слово видному советскому биофизику профессору Тумерману.
— Как и все новое, — говорит Лев Абрамович, — свежие идеи прокладывают себе путь не без борьбы и сопротивления. Что ж, это естественно. Мне хотелось бы все же разъяснить одно недоразумение. Достаточно произнести слова «квантово-механическая биология», как в воображении людей (особенно тех, кто далек от физики) всплывают страницы, испещренные двухэтажными курсивами дифференциальных уравнений, змееподобными зигзагами интегралов, многоярусными колонками цифр — другими словами, головоломными расчетами, сложнейшими формулами, абстрактной символикой. Как тут не отшатнуться приверженцу классической биологии! А напрасно. К величайшему сожалению для физиков-теоретиков, но, правду сказать, к тайной радости для нас, физиков-экспериментаторов, пока что рано говорить о тотальной квантово-механической математизации биохимии и биологии.
Действительно, точному квантово-механическому расчету поддается пока лишь весьма немноголюдная «компания» биологических систем — раз, два и обчелся. Не мозг. Не клетка. Даже не белковая молекула. Всего-навсего отдельные звенья биологически важных полимеров. Как говорится, не густо. Причем речь идет об упрощенных полуколичественных оценках.
Но разве можно по первым скромным удачам судить о перспективах новой науки? Тем более что точные математические подсчеты вовсе не исчерпывают содержания, вкладываемого в понятие «квантово-механическая биология»!
Важны не только и не столько квантово-механические расчеты, хотя их роль и не следует преуменьшать. Поиск интимнейших молекулярных механизмов, которые управляют всеми движениями «души» и тела, — вот на что нацелены усилия первопроходцев неизведанной научной целины. Ибо трижды прав Энгельс: биология есть химия белка…
Вглядитесь в то неописуемое выражение страдания, которое родосские скульпторы Агесандр, Афинодор и Полидор придали облику Лаокоона, изнемогающего в схватке с питоном. Вглядитесь и вдумайтесь: и безысходное отчаяние Лаокоона, и тупая жестокость питона, и, наконец, вдохновение скульпторов, создавших бессмертное изваяние, — все это работа сложной химической лаборатории, которую являет собой живой организм.
А нельзя ли любовь описать химическими уравнениями?
Перефразируя известное изречение Сеченова, можно сказать: смеется ли ребенок при виде игрушки, улыбается ли Гарибальди, когда его гонят за излишнюю любовь к родине, дрожит ли девушка при первой мысли о любви, создает ли Ньютон мировые законы и пишет их на бумаге, — за всем этим стоят удивительные химические метаморфозы.
Положим, вы любите сладкое. Однако сколько бы пирожных или конфет вы ни съедали зараз, концентрация сахара у вас в крови будет оставаться на неизменном уровне — около миллиграмма в миллилитре. И вот почему. Железы внутренней секреции выделяют специальное вещество — инсулин. Это гормон. Иными словами, катализатор. Он превращает избыток сахара, вернее, ускоряет его превращение в нерастворимый гликоген, оседающий в печени. Допустим теперь, что вы намеренно ограничиваете себя в сладостях и в продуктах, содержащих крахмал. Значит ли это, что содержание сахара в вашем организме упадет? Ничуть. Другие железы выбрасывают в кровь адреналин. Он катализирует обратный процесс — переход гликогена в растворимый сахар.
Такая химическая система обратной связи способна компенсировать, уравновешивать внешние воздействия, поддерживая то или иное качество нашего организма в пределах нормы. Даже при большой мышечной или нервной нагрузке.
Например, возбужденные болью нервные клетки усиленно потребляют сахар и соединения фосфора, выбрасывая в кровь соли кальция. Выделение химического вещества адреналина, вызванное болью, страхом, гневом, яростью, подталкивает работу печени, поставляющей организму биохимическое «топливо» — сахар. Количество сахара в крови увеличивается, кровь приливает к сердцу, легким, центральной нервной системе и конечностям, отхлынув от органов брюшной полости.
Если помните, пушкинского Онегина одолевал недуг, «подобный английскому сплину, короче, русская хандра». Иногда это состояние именуют так: тоска зеленая. А она, оказывается, вовсе не зеленая. Адреналиновая!
Действительный член Академии медицинских наук Петр Кузьмич Анохин обнаружил, что все отрицательные эмоции человека — тоска, страх, горе — связаны с выбросом в кровь большого количества адреналина. Разрушить избыток адреналина в некоторых мозговых клетках значило бы предотвратить тоску или страх.
Недавно было установлено, что группы подкорковых клеток, где зарождаются те или иные психические состояния, отличаются по химическому составу. Иными словами, существует химия радости и печали, трусости и отваги.
Химия наших мыслей и чувств… А если говорить строже? Это и есть тонкие механизмы межатомного взаимодействия, которые ждут, когда их опишут четким и емким математическим языком квантовой механики!
Несколько лет назад на прилавках появилась скромная книжка Альберта Сент-Дьердьи под малопривлекательным заглавием «Биоэнергетика». Увлекательно написанная, изобилующая оригинальными идеями, она завершалась утверждением автора: «Я не сомневаюсь в том, что наш век будет свидетелем глубокой революции в биологии, становления квантовомеханической биохимии, построенной над зданием биохимии лукрецианской».
Когда Тит Лукреций Кар в своей поэме «О природе вещей» пытался втиснуть в певучий гекзаметр античные представления об атоме, химикам, вернее алхимикам, было известно не более дюжины простых веществ, которые мы сейчас называем элементами. Минули два тысячелетия. Появился периодический закон. Число заполненных клеток менделеевской таблицы перевалило за восьмой десяток, а представления о неделимых кирпичиках материи оставались теми же, что и в эпоху Лукреция.
Гениальная ошибка античных философов: «атом» значит «неделимый».
Правда, уже давно сформировался химический язык букв и черточек. Введенная Александром Михайловичем Бутлеровым символика стала одним из величайших достижений человеческого гения. Она просто и наглядно демонстрировала пространственную структуру молекул, ее разрушение и созидание в ходе химических реакций. Без нее был просто немыслим тот гигантский прогресс органического синтеза, которым заслуженно гордились ученые XIX века.
Но за латинскими символами элементов химикам рисовались неделимые атомы Лукреция. «Лукрецианская» концепция довлела и над биохимией, начавшей расцветать еще в третьей четверти прошлого столетия. А сегодня, когда миф о неделимости атома развеян? Можно ли в наши дни изъясняться на «лукрецианском» лексиконе?
Можно. Более того: необходимо. Но недостаточно!
Когда математическая задача без особых усилий решается карандашом на клочке обычной писчей бумаги, незачем прибегать к дорогостоящим услугам быстродействующей электронно-счетной машины. Когда можно запросто обойтись лаконичной химической формулой, громоздкое физико-математическое «украшательство» ни к чему.
Темпы развития «лукрецианской» химии и биологии не снижаются. Напротив, чуть ли не каждый год мы слышим о новых блистательных достижениях этих маститых, но вечно молодых наук. А вот их юные отпрыски — квантовая химия и квантовая биология — не достигли еще зрелости и законченности своих классических предшественниц. Они еще не определили ясно своего содержания, своих подходов к проблемам. Из их достижений составился бы довольно куцый реестр. И тем не менее уже отчетливо наметились рубежи, за которыми старая химия и биология бессильны. Ясен круг вопросов, на которые невозможно ответить, не перешагнув в новое измерение — в мир явлений электронных. В странный мир, где утратил свою силу кодекс классической физики, где царят законы физики квантовой.
