ВСЕЛЕНННАЯ в живой Клетке

Или - живая клетка, как огромный космический корабль.

Современное представление биофизиков о клетке.
 

вирус вич
           Более двух столетий полагали, что жизнь эволюционирует, двигаясь от простого к сложному, от менее приспособленного к более приспособленному, а, следовательно, от менее агрессивного к более агрессивному и от слабого к сильному.
            Считалось, что вначале на Земле присутствовали лишь простейшие формы жизни, а затем появились более сложные организмы. Причем представление о простейшей форме жизни, а иначе говоря, о живой клетке были ограничены наличием совершенно несовершенных микроскопов.
            В семнадцатом веке, в 1665 году, впервые увидел и зарисовал клетки растения известный естествоиспытатель, Роберт Гук. Гук рассмотрел срез пробки  еще совсем  допотопным микроскопом.
           Он надеялся найти  ответ на вопрос, почему пробковое дерево хорошо плавает. Но увидел, что тончайшие срезы пробки состоят из мелких ячеек, напоминающих соты.
           К началу восемнадцатого века, усовершенствованными микроскопами, ученые разглядели клетки живых организмов и одноклеточные организмы.
           Чешский ученый Ян Пуркине в 1825 году открыл наличие ядра в клетке и ввел термин протоплазма.
           Долгое время клетка представлялась простым пузырьком, заполненным желе, в котором плавало микроскопическое ядрышко, а из такого представления делался вывод, что все живое обладает такой простейшей структурой. Именно на это предположение опирался Чарльз Дарвин, разрабатывая свою теорию.
           С появлением современных электронных микроскопов (МЕТ 3М,  ПРЭМ, СТМ, СЗМ, АСМ, БОМ, …), позволяющих получать изображение объектов с максимальным увеличением до 106 раз, имеющих разрешающую способность порядка 0,4 нанометра, содержимое клетки предстало перед учеными, как нечто невероятное.

мокроскопы
   
        Стало ясно, что сложность одной живой клетки сопоставима, а, по мнению некоторых ученых, гораздо сложнее и загадочней целой системы галактик.
       И, вполне возможно, что Живая ЧЕЛОВЕЧЕСКАЯ КЛЕТКА, это вообще, Самое совершенное, что есть во вселенной.


Видио1  Жизнь клетки на атомарном уровне в 3D изображении
https://www.youtube.com/watch?v=VxL4urSQivQ Жизнь клетки Inner Life Of A Cell - Full Version Русская озвучка
 
         Очень интересно выразил свою мысль о том, что содержит в себе и, как функционирует живая клетка, известный ученый в области микробиологии и биохимии, Макл Дентон (Michael John Denton (born 25 August 1943)), написавший книгу "Эволюция: кризис теории" ("Evolution - A Theory In Crisis"; Burnett Books, 1985, pp. 368).
Из книги М.Дентона:
         «Пожалуй, более всего аргументов против ортодоксального дарвинизма даёт современная молекулярная картина клетки. Если рассматривать клетку в микроскоп с увеличением в несколько сот раз (примерно таковы были возможности во времена Дарвина), то зрелище кажется довольно заурядным. Беспорядочное движение частичек - и всё. Чтобы увидеть жизнь на уровне молекулярной биологии, надо увеличить клетку в миллиард раз: до двадцати километров в диаметре, т. е. до размеров большого города. Тогда перед нами предстанет невероятно сложный и великолепно сконструированный механизм, напоминающий космический корабль. Поверхность его покрыта миллионами отверстий, похожих на иллюминаторы. Они открываются и закрываются, впуская и выпуская различные вещества. Проникнув через одно из таких отверстий внутрь, мы окажемся в фантастическом мире сверхсовершенной и сверхсложной техники. Бесконечные коридоры разбегаются во все стороны. Некоторые из них ведут в ядро: к центральному банку данных, другие тянутся к обрабатывающим и сборочным цехам. А вот и ядро - сферический объект диаметром около километра. Внутри ядра хранятся длиннейшие, закрученные спиралями цепи - молекулы ДНК. ПО трубопроводам от поверхности клетки в сборочные цеха непрерывно поступают огромные количества самого различного сырья. В обратном направлении движутся готовые продукты. Система работает как часы. Вокруг снуют какие-то странные автоматы. Это белковые молекулы. При рассмотрении выясняется, что каждый из этих простейших компонентов клетки представляет собою сложнейшую  конструкцию из более чем трёх тысяч деталей - атомов. Задумаемся: современной науке не под силу создать и одну белковую молекулу. А для функционирования клетки необходима чёткая и согласованная работа сотен тысяч различных белковых молекул. По ходу экскурсии мы заметим аналоги, чуть ли не всех человеческих изобретений: искусственные языки и системы их расшифровки, банки данных, автоматизированные системы управления производством, системы контроля над  качеством продукции, сложнейшие сборочные линии. Сходство так велико, что для описания увиденного нам не обойтись без новейших технических терминов. Клетку можно сравнить с гигантской автоматической фабрикой, выпускающей чуть ли не все виды современной промышленной продукции.


Видио2  Технологичное устройство клетки
https://www.youtube.com/watch?v=yjuMvg1wjag  Устройство клетки!! Удивительное познание!

       Но фабрика эта обладает и совсем уж неслыханной способностью: она может, притом всего за несколько часов, создать точную копию самой себя. Такое зрелище, если наблюдать его с увеличением в миллиард раз, способно внушить благоговейный трепет.
        Чтобы лучше представить себе, насколько сложна живая клетка, попробуем (мысленно) построить её атомарную модель. Клетка состоит примерно из десяти триллионов атомов. Допустим, мы решили построить модель в масштабе 1: 1, чтобы каждый атом был величиною с теннисный мяч. Если строить один «атом» в минуту, то модель будет готова через 50 миллионов лет. Это и будет та гигантская фабрика диаметром около двадцати километров и объёмом в тысячи раз больше египетской пирамиды. Постройку можно ускорить, если, как в природе, использовать при сборке готовые блоки, подобные небольшим молекулам аминокислот и нуклеотидов. Поскольку в каждой из таких молекул не меньше десяти атомов, это значительно сократит срок. Мы завершим постройку модели всего за 5 миллионов лет.
   Кроме того, можно наладить поточный выпуск других типовых компонентов. Они составят около трёх четвертей клетки. Ну, а оставшаяся четверть клетки, т. е. те объекты, которые есть в ней в одном-двух экзeмпляpах? С их аналогами нам придётся немало помучиться. В любом случае модель мы построим не раньше, чем через миллион лет.
        Но и клетка покажется примитивной конструкцией по сравнению, скажем, с мозгом млекопитающего. Мозг человека состоит примерно из десяти миллиардов клеток. От каждой клетки отходит до ста тысяч волокон - это её связи с другими клетками мозга.»

мозг
                  « В природе проблема хранения информации решается при помощи молекул ДНК. Способ необыкновенно экономичный. Ёмкость ДНК во много раз превышает ёмкость любого другого носителя информации. Масса этого вещества, фиксирующая всю генетическую информацию о человеке, составляет лишь несколько миллиардных долей грамма. Количество ДНК, вмещающее информацию обо всех видах живых существ, когда-либо населявших нашу планету (а число этих видов, по мнению ДЖ. Г. Симпсона, составляет примерно 1 миллиард), - не заполнит доверху и одной чайной ложки.
              Не может не внушить восхищения и способность клетки синтезировать органические соединения. Живой организм умеет синтезировать любое органическое соединение, известное химикам.  Каждая реакция, нужная для синтеза того или иного соединения, выполняется специальным ферментом. Фермент - это большая белковая молекула. Состоит она из нескольких тысяч атомов, расположенных именно в том порядке, какой осуществляет данную реакцию.  Если для синтеза какого-либо вещества требуется несколько реакций, то различные ферменты группируются так, что продукт каждой стадии процесса переходит от одного фермента к другому. Механизм этот настолько эффективен, что для синтеза некоторых соединений требуется меньше секунды, тогда как в самой современной лаборатории на это уйдут часы или даже недели.      
               Автоматическая сборка - ещё одно достижение техники, имеющее великолепный аналог в природе. Линии, автоматизированные полностью, - пока большая редкость на заводах. А вот клетка использует для воспроизводства всех своих компонентов, даже самых сложных, именно автоматические сборочные линии. Причём в отличие от автоматизированных заводов, которые всё же не обходятся без контроля и управления извне, в клетке всё работает в режиме самоуправления.


Видио3   Внутри ядра клетки. Работа ДНК.
https://www.youtube.com/watch?v=ZeNdXJbqQ7M  How DNA works (Как работает ДНК)
 
           Одна из острейших проблем современной цивилизации - это поиск новых источников энергии. Но задача эффективного использования солнечной энергии была решена ещё до появления на Земле человека. Средством для этого стало вещество, называемое хлорофилл. Оно содержится в хлоропластах - миниатюрных заводах по переработке солнечной энергии в сахар, то есть в углеводородное топливо, необходимое любой живой клетке. Именно так возникли все ископаемые виды топлива, используемые промышленностью, а без них технический прогресс был бы невозможен.
          Сегодня все уже знают об искусственных языках, благодаря которым информация хранится в компьютерах в виде длинной цепочки двоичных кодов. Точно такой же принцип использует и природа. Во всех живых и искусственных языках сообщения зашифровываются при помощи цепочки знаков. При этом отдельные единицы информации, например, предложения, никогда не накладываются друг на друга. Запомним это! Расшифровав генетические коды, учёные поняли, что информация записывается в ДНК примерно так же, как и в других кодирующих системах. Биологам стало казаться, что гены, подобно предложениям, представляют из себя отдельные и не накладывающиеся друг на друга единицы информации, каждая из которых занимает определённый участок цепочки ДНК. НО несколько лет назад группа биохимиков из Кембриджского университета пришла к сенсационному выводу: ДНК вируса содержит больше информации, чем дали бы отдельные неперекрывающиеся «предложения». Значит, сообщения, записанные в двух соседних генах, всё же перекрываются!
днк
 
      Недавно было сделано ещё одно открытие. Раньше считалось, что некоторые гены в цепочке ДНК сами не несут в себе конкретной  информации, а исполняют функцию управления - в нужный момент «включают» и «выключают» тот или иной ген. Такое представление напрашивалось само собой по аналогии, например, с компьютером. Но и тут природа оказалась намного умнее, чем мы думали. Учёные выяснили, что контрольные функции выполняются не отдельными генами, а определённой частью самого контролируемого гена.
        Ещё один природный механизм, не имеющий прямых аналогов в технике, - это использование продуктов распада белков для целей, не связанных напрямую с функциями исходного белка. Происходит это так. Синтезируется какая-то белковая молекула. Orработав, она распадается на две меньших белковых молекулы, и каждая из них выполняет уже иные функции. Затем каждая из этих молекул делится на две ещё более мелких, решающих опять-таки другие задачи, - и так до тех пор, пока не будет завершена необходимая операция. Можно ли представить себе прибор, который, проведя какой-то технический процесс, после завершения его - распадался бы на две части, каждая из которых в свою очередь была бы готовым прибором для выполнения иных функций, а те после этого также разбирались бы на два новых прибора, и т. д.?

деление клетки
               Ещё чему современная наука может лишь позавидовать - это способность клетки к самовоспроизводству. В послевоенные годы, с появлением первых компьютеров, учёные всерьёз обсуждали возможность создания самовоспроизводящихся автоматов. Этой проблеме фон Нейман посвятил книгу «Теория самовоспроизводящихся автоматов». Однако преграды на пути осуществления этой идеи оказались непреодолимыми. Как указывал сам фон Нейман, в конструкции любого самовоспроизводящегося автомата должны быть соблюдены три условия: -- хранение информации, -- тиражирование её, -- наличие механизма, способного, по приказам информационного центра, создавать копии всех деталей структуры автомата, в том числе и свою собственную копию. Все три задачи блестяще решены в молекуле ДНК. Раскрытие этой тайны стало одним из триумфов биологии. Решения, найденные природой, на редкость остроумны и эффективны, и трудно отделаться от ощущения, что другим способом эти задачи и не могут быть решены. И всё это - благодаря рибосоме клетки. Рибосома представляет собою группу прочно соединённых друг с другом молекул (их около пятидесяти, в основном белковые). Иначе говоря, это сложнейшая внутриклеточная структура, объединяющая более миллиона атомов. По команде, поступающей от ДНК, рибосома может синтезировать любые белки, и даже те, из которых состоит сама (то есть она воспроизводит самоё себя). Но механизм синтеза белков способен и на дела посложнее. Белки могут выполнять строительные, аналитические и каталитические функции. Например, белки образуют: непроницаемую ткань кожи, сокращающуюся ткань мышц, прозрачное вещество глазного хрусталика. Потенциал белковых молекул в принципе позволяет синтезировать любой биохимический объект. Таким образом, посредством белкового синтеза можно создать не только самовоспроизводящуюся структуру, но - теоретически - и универсальный живой автомат! Возможности белка почти безграничны.
               А ведь эта невероятная машина, способная создать любой биохимический объект - от гигантских деревьев до человеческого мозга - а также за несколько минут воссоздать себя, весит менее граммов! Иными словами, молекула белка в несколько квадриллионов раз меньше самого миниатюрного прибора, созданного человеком.

душа       
             Человеческий интеллект сам по себе - удивительное техническое достижение, не имеющее равных в современной технике. Несмотря на огромные усилия и кое-какие достижения последних десятилетий, создание искусственного интеллекта по-прежнему остаётся в лучшем случае делом далёкого будущего. В статье, опубликованной недавно журналом «Сайентифик америкэн», Дэвид Уолц замечает, что ни один из созданных учёными приборов даже близко не подходит к познавательным способностям человеческого мозга. Особо трудной оказалась задача технической имитации здравого смысла. По словам Уолца, учёным до сих пор не ясно, как же именно работает человеческий мозг.
   Чтобы появились машины, обладающие хотя бы начатками здравого смысла, потребуется куда глубже исследовать познавательные процессы человека. Видимо, мне и всем увлечённым этой проблемой предстоит ею заниматься ещё долго. Не исключено, что самовоспроизводство и мышление вообще невозможны без биотехнологии. Что если машина с интеллектом, подобным человеческому, не может быть устроена проще, чем человеческий мозг? В таком случае цель надо считать недостижимой: как мы уже видели, сборка такого объекта при наших технических возможностях потребует бесконечно долгого времени.
        Жутковатое сходство в устройстве живого организма и машины приводит к важным логическим заключениям, позволяя по-новому сформулировать известный с древних времён довод в пользу креационизма (теории сотворения). Этот довод известен со времён Аристотеля. В своей классической форме он сформулирован в 18 веке Уильямом Лейли. Вот ход его рассуждений. При взгляде на любую машину, например, часы, никто не скажет, что она появилась в результате игры стихии - ветра или дождя. Логичнее допустить существование часового мастера.
       Живые организмы во многом схожи с машинами и обладают не менее сложным устройством. Поэтому логично предположить, что и они появились в результате деятельности какого-то разума. Возражение выдвинул Давид Юм. Организмы, возможно, напоминают искусственные машины лишь внешне - но по сути своей они естественны. Лишь то, что имеет существенное сходство с машиной, может считаться плодом чьих-то интеллектуальных усилий. Доводы Юма сильно повлияли на умы. Кто мог доказать, что живые существа имеют-таки глубокое сходство с машиной! Однако объект опознаётся как искусственный лишь в том случае, если в нём видны достаточно понятные технические принципы и способ его создания более-менее ясен. Поэтому древний человек вполне мог бы счесть наши с вами технические приспособления природными объектами, а мы - примерно так же оценили бы механизмы третьего тысячелетия, доведись нам их увидеть. Что подумал бы первобытный человек, глядя на автомобиль или карманный калькулятор? Ведь сам он умел делать лишь примитивные кремнёвые орудия, мало чем отличавшиеся от обычных камней. Начинку калькулятора он принял бы за никчёмный пучок стебельков. Он вряд ли счёл бы творением разума даже такие примитивные по конструкции сооружения как Стоунхендж или египетские пирамиды. А что бы подумал древний египтянин о самолёте или подводной лодке? Наши предки догадались бы, что самолёт - искусственное сооружение, лишь увидев в его кабине человека. И, наверно, решили бы, что перед ними творение богов. Но революция в молекулярной биологии, прогресс кибернетики и компьютерной техники последних десятилетий позволили критически переоценить аргументы Юма. Глубокое сходство между живыми организмами и современными машинами стало теперь очевидным. Открытия биохимиков затмили мечты писателей-фантастов. Продвигаясь в глубины микрокосма, мы видим всё новые чудеса биологической атомарной инженерии. В странствиях по молекулярным лабиринтам - биохимики то и дело обнаруживают механизмы, до крайности напоминающие современные машины. Познавая структуру жизни на атомном уровне, мы находим там отражение нашей техники.

внутри
 
         Пейли был прав не только в том, что увидел сходство между живыми организмами и машинами. Он оказался провидцем и в том отношении, что биологическая технология и сегодня превосходит возможности нашей науки и техники: Каждая черта, говорящая о том, что часы были кем-то изобретены и сконструированы, имеет свою аналогию в природе - с той лишь разницей, что в природе такие феномены неизмеримо ярче и многочисленнее... и во многих случаях носят не менее механический и искусственный характер,.. чем самые совершенные творения человеческого разума. Неоспоримость сходства между машинами и живыми существами опровергает доминировавшее среди биологов мнение, будто теория сотворения не заслуживает внимания - как бездоказательная. В наше время доводы в пользу искусственного происхождения жизни покоятся на неотразимой логике сравнений. Такое заключение и впрямь свидетельствует в пользу религии, но сделано оно на основе научных наблюдений, а не религиозных пристрастий.
    Если послушаться М. Полиани, Ж. Моно и многих других учёных - И ради объективного описания и анализа рассматривать живые организмы как машины, то разумно было бы, следуя логике Пейли, применить такой подход и в дебатах о происхождении жизни. Если бы в 19 веке сходство между живыми существами и машинами было так же очевидно, как сейчас, то шансы теории естественного отбора на признание были бы невелики. Современные знания о сходстве устройства машин и организмов безусловно порадовали бы Уильяма Пейли и дали бы мощные аргументы в руки противников Дарвина. С дарвиновских времён теория сотворения из моды вышла, но всегда находились учёные, сомневавшиеся в том, что такая сложность объясняется исключительно случайностью. Такие учёные есть и в наши дни. Известно, что к их числу могут быть отнесены не только фундаменталисты, ламаркисты и виталисты - такие как Анри Бергсон и Тейяр де Шарден - но и многие представители влиятельных научных кругов. Вера в случайность подрывается тем, что повсюду, куда ни кинь взгляд, сколь далеко ни углубись в тайны микромира, - везде мы находим потрясающее совершенство.
      Как можно поверить, что случайность вызвала на свет организм, мельчайшая часть которого - ген или белковая молекула - намного сложнее, чем любое из созданных нами устройств? По сравнению с молекулярной механикой - самая сложная современная техника кажется примитивной. Изучая устройство клетки, мы чувствуем примерно то же самое, что ощутил бы наш далёкий предок при виде техники 20 века. Но ведь наука пока познала лишь ничтожную часть живой природы! В каждой области фундаментальных биологических исследований постоянно совершаются всё новые и новые открытия. И позиция теории эволюции становится слабее и слабее.»