Шрифт:
С квантово-механической точки зрения, Вселенная есть совокупность взаимозависимых энергетических полей, взаимодействия которых переплетаются в замысловатую паутину. Иными словами, в квантово-механической Вселенной процессы не линейны, а холистичны. Клеточные составляющие организмов задействованы в сложнейшей сети перекрестного обмена данными, прямых и обратных связей (см. иллюстрацию). Это означает, что нарушения в организме могут возникать из-за сбоев в любом звене информационной сети. Тонкое химическое регулирование столь сложной интерактивной системы требует гораздо более глубокого понимания организма, чем примитивный ремонт того или иного участка линейного конвейера с помощью лекарств. Ведь в этом случае, изменив концентрацию С, вы измените не только действие D. Посредством холистических путей изменение концентрации С существенно повлияет также и на А, В, и Е.
Холистический квантово-механический процесс. Схема взаимодействий внутри довольно ограниченной совокупности белков (зачерненные кружки с числовыми обозначениями), содержащихся в клетке мушки-дрозофилы. Большая часть этих белков имеет отношение к синтезу и метаболизму молекул РНК. Белки, заключенные в овалы, сгруппированы в соответствии с конкретными функциональными путями. Соединительные линии соответствуют белок-белковым взаимодействиям. Наличие межбелковых связей различных путей показывает, как воэдействие на тот или иной белок может породить существенные побочные эффекты в других путях. Еще более далеко идущими такие побочные эффекты могут быть в случаях, когда один и тот же белок используется для выполнения совершенно различных функций. Так, белок Rbp 1 (отмечен стрелкой) используется при метаболизме РНК, а также в путях, связанных с половой принадлежностью Science 302:17277736; воспроизводится с разрешения. © 2003 AAAS.
Осознав, насколько сложны процессы обмена информацией в организме, я понял, что редукционистский линейный подход (A>B>C>D) не в состоянии приблизить нас к истинному пониманию природы болезней. Проведенные в последние годы исследования путей белок-белкового взаимодействия в клетке доказывают существование холистической информационной паутины, которую предсказывает квантовая физика [Li, et al, 2004; Giot, et al, 2003; Jansen, et al, 2003].
На следующем рисунке показана схема взаимодействий между белками в клетке плодовой мушки-дрозофилы.
Безусловно, биологические нарушения могут возникать вследствие обрыва любой из информационных связей в таком хитросплетении. Изменив характеристики одного белка, вы неизбежно повлияете на множество других белков во взаимосвязанных сетях. Кроме того, обратите внимание на семь кружков, которые объединяют белки в соответствии с их функциями. Белки, объединенные в одну функциональную группу, в частности те, что отвечают за половую принадлежность (отмечены стрелкой), также оказывают влияние на белки с совершенно иными функциями — такими, как синтез РНК (например, на РНК-геликазу). Исследователи ньютоновского толка явно недооценивают степень переплетенности биоинформационных путей клетки.
Приведенная схема информационных путей наглядно показывает, что применение химических лекарственных препаратов чревато весьма неприятными сюрпризами. Становится понятно, почему к лекарствам часто прилагается вкладыш с пространным перечнем побочных эффектов — от аллергии до опасных для жизни осложнений. Дело в том, что препарат, введенный в организм для исправления функционирования одного белка, неизбежно вступает во взаимодействие по меньшей мере с еще одним белком — а вероятнее всего, с гораздо большим их количеством.
Проблема побочных эффектов лекарств усугубляется еще и тем, что в организме одни и те же сигнальные молекулы по-разному воздействуют на различные органы и ткани. Так, сердечный лекарственный препарат, попадая в кровь, разносится по всему организму, и какие-то его компоненты могут негативно повлиять на работу, например, нервной системы. Тем не менее такая избыточность действия сигналов представляет собой значительное достижение эволюции. Ведь благодаря тому, что одни и те же генные продукты (белки) используются для реализации множества функций, многоклеточные организмы могут обходиться гораздо меньшим количеством генов, чем до недавних пор думали ученые. Это аналогично тому, что любое слово английского языка может быть записано при помощи всего 26 букв.
Я имел возможность наблюдать эффект избыточности действия сигналов, когда занимался исследованием клеток кровеносных сосудов человека. Очень важным химическим сигналом в организме, инициирующим реакцию клетки на стресс, является вещество под названием гистамин. Попадая в кровь, питающую конечности тела, гистамин запускает локальные воспалительные реакции. А вот в кровеносных сосудах мозга он увеличивает приток питательных веществ к нейронам, чем способствует их росту и выполнению ими ряда специальных функций. В периоды стресса мозг, благодаря гистаминному сигналу, получает усиленное питание, что позволяет ему увеличить свою активность и успешно справиться с надвигающейся опасностью. Эта пример того, как один и тот же химический сигнал в зависимости от своей локализации может вызвать два диаметрально противоположных эффекта [Lipton, et al, 1991].
Одной из самых интересных характеристик сложнейшей сигнальной системы организма является ее специфичность. Предположим, вы коснулись ядовитого плюща и почувствовали зуд в руке. Этот зуд — результат выброса гистамина — сигнальных молекул, запускающих воспалительный отклик на раздражающее вещество, которое содержится в растении. Поскольку нет никакой нужды в том, чтобы аллергическое воспаление возникало по всему телу, гистамин выделяется локально — только в том месте, которое вы обожгли ядовитым плющом. Аналогично, при стрессе выброс гистамина в мозгу человека увеличивает приток крови к нервным тканям, что способствует сохранению здоровья. Поскольку при стрессовых состояниях гистамин выделяется в мозгу в ограниченных количествах, он не провоцирует воспалительные реакции в других частях тела. Молекулы гистамина, как бойцы Национальной гвардии, появляются только там, где нужно, и настолько, насколько нужно.