Беседы о бионике - [57]

В настоящее время трудно сказать, насколько диффузия и процессы биосинтеза могут обусловить периодические процессы с периодом, не превышающим нескольких минут.

Таким образом, пока можно считать вполне вероятным, что суточная периодичность основана на химических или физико-химических процессах. Длительность периодов этих процессов мала, и здесь можно провести аналогию между биологическими и обычными часами. Как известно, точность хода механических часов обусловлена стабильностью частоты быстрых колебаний маятника. Пока часовая стрелка завершает суточный цикл, маятник осуществляет множество колебаний.

Идею о сходстве между организмом животного и часовым механизмом выдвинул еще Декарт. Но пока человек не стал обладателем ключей, открывающих заветные двери к познанию, все его попытки проникнуть в тайны биологической хронометрии были обречены на неудачу подобно тому, как если бы скажем, марсианин или житель другой далекой планеты попытался бы вдруг узнать устройство механизма башенных часов на Земле, разглядывая в телескоп их циферблат со стрелками. Лишь в наше время ученые подошли вплотную к построению моделей биологических часов. И они послужат нам лучше, чем старая сказка о часах, звонящих прямо в животе крокодила. Вы, вероятно, помните эту сказку о Питере Пэне английского писателя Д. М. Барри. Крокодил случайно проглотил часы — будильник — одни из тех патентованных часов, которые заводились сразу на 99 лет, причем гарантировалось, что они будут идти, где бы то ни было и в каком угодно положении. В сказке часы продолжали идти и в желудке крокодила, и их тиканье было слышно на далеком расстоянии...

Однако вернемся к механизму биологических часов, которые всю жизнь неслышно идут в организме животных, включая и вышеупомянутого крокодила. Автор известной книги "Ритмы физиологических процессов" Э. Бюннинг, например, считает, что для измерения времени в организмах могут быть использованы периодические процессы, протекающие в белках актомиозинового комплекса. Возможно также, что колебания "маятника" биологических часов обусловлены регуляцией внутриклеточных систем.

Советский ученый, биолог А. М. Эмме в своей последней книге, над которой он работал, уже будучи прикованным к постели, писал:

"Жизнь — непрерывно самосовершающийся ритмический химический процесс, свойственный протоплазме. Жизнь основана на повторяемости химических циклов. Они обеспечивают постоянство химического состава протоплазмы. Возникновение жизни связано с образованием химических систем, в которых были условия для самоповторения химических циклов. Основными и первичными ритмами живой природы явились ритмы самоудвоения и синтетической деятельности молекул ДНК".

Таким образом, ритмическая природа свойственна самой жизни.

Выяснение механизма биологических часов, конечно, зависит от прогресса биохимии, биофизики и физиологии. Вероятно, широкое распространение колебательных процессов в клетке и организме требует изменения мышления биологов самых разных специальностей. Член-корреспондент АН СССР А. А. Ляпунов в предисловии к книге А. М. Эмме отмечает, что если сравнительно недавно господствовало мнение об определяющей роли периодических химических реакций в явлении биологических часов, то сейчас создается впечатление, что основную роль в этих явлениях могут играть только некоторые периодические физические процессы. Эта точка зрения была высказана совсем недавно Р. Л. Берг на основе сопоставления данных, приводимых Э. Бюннингом, К. Эретом и Н. Барлоу, А. М. Эмме, и результатов последних экспериментальных работ Н. Б. Христолюбовой. Несомненно одно: на пути изучения механизмов функционирования биологических часов и выявления процессов, играющих при этом управляющую роль, стоит масса интересных вопросов и предстоит еще много увлекательных открытий. Причем внешние явления, выполняющие функцию пусковых механизмов для тех или иных биологических процессов, а также наличие специфических механизмов управления ритмическими процессами представляют большой интерес с биолого-кибернетической точки зрения.

Для того чтобы уметь пользоваться биологическими часами, не обязательно знать, как они работают. Так, врач должен привыкнуть к мысли, что одни и те же терапевтические мероприятия дают различный эффект в зависимости от того, в какое время суток они проводятся, и знать, что результаты клинических анализов тоже зависят от времени.

Биологические ритмы, бесспорно, должны учитываться и в физиологии труда в связи с изучением явлений утомления и переутомления, что позволит повышать работоспособность человека. Исследованиями установлено, что частые и короткие паузы в работе дают больший эффект, чем редкие и длинные. Интересно знать также, как влияет на здоровье скользящий график бодрствования при работе в две и особенно в три смены. Ведь организм в течение суток по-разному реагирует на физические нагрузки. Наиболее "слабым" человек оказывается в 2 — 5 час и между 12 — 14 час, наиболее "сильным" — утром с 8 до 12 час и днем с 14 до 17 час.

Любому человеку необходимо знать основы рационального питания. Но работа органов пищеварения также определяется суточным ритмом: в первой половине дня печень выделяет наибольшее количество желчи, утром желудочный сок менее кислый, чем вечером. Поэтому в первой половине дня должна преобладать белковая и жирная пища, а во второй — углеводная и молочная. Недавно получены данные о том, что и процессы старения связаны с биологическими часами и некоторые люди быстро стареют из-за нарушения их нормальной работы.