imhotype (imhotype) wrote,
imhotype
imhotype

Category:

Девятков Д., Голант Б., Бецкий В. Миллиметровые волны и их роль в процессах жизнедеятельности (консп

Особый интерес с этой точки зрения представлял диапазон миллиметровых радиоволн (1... 10 мм), который долгое время оставался наименее освоенным участком спектра электромагнитных излучений (ЭМИ). Однако возможности электронной техники позволили приступить к планомерным исследованиям лишь в 60—70 годах нашего столетия, когда были созданы и начали промышленно выпускаться вакуумные и полупроводниковые генераторы и другая необходимая аппаратура [...]
... ученых привлекла необычная эффективность действия излучений миллиметрового диапазона («крайне высоких частот» -— КВЧ) на живые организмы в периоды, когда нарушено их нормальное функционирование. Выяснилась также возможность использования таких излучений для повышения сопротивляемости организма к воздействиям неблагоприятных факторов. Возможности медико-биологического действия КВЧ-излучений оказались очень широкими[...] Каковы же механизмы биологических воздействий миллиметровых излучений? Попытки подойти к этой проблеме с привычных позиций, объяснить происходящие процессы в первую очередь выделением тепла ни к чему не привели. Интенсивность КВЧ-колебаний, при которой наблюдались значимые эффекты, была весьма низкой, что заставляло предполагать их нетепловой характер. Необычными были и закономерности, наблюдавшиеся медиками и биологами: существование острых максимумов физиологического отклика при изменении частоты колебаний, напоминавших резонансные эффекты, хорошо изученные в современной радиофизике. Лишь постепенно многочисленные эксперименты и теоретические оценки позволили наметить пути объяснения происходящих явлений.[...] биологические эффекты не связаны ни с нагревом (никакой нагрев обычными методами не мог вызвать биологических эффектов, аналогичных наблюдаемым), ни с радиационным разрушением тканей, как в случае действия ионизирующих излучений[...]
Данные многочисленных исследований позволили предположить, что выбором рабочих частот (спектра частот) ЭМИ можно добиться благоприятного влияния на ход излечения многих болезней, с которыми данный вид организмов в принципе может бороться. Воздействие ЭМИ усиливает и ускоряет борьбу с заболеванием, мобилизуя для этого собственные резервы организма в той мере, в которой возраст и различные факторы, нарушающие нормальную жизнедеятельность, не исчерпали этих резервов[...] Результаты воздействия ЭМИ могут запоминаться организмами на длительное время, но для этого необходимо и достаточно длительное (не менее получаса), нередко многократное воздействие ЭМИ[...]
По экспериментальным данным, действия ЭМИ могут реализоваться, в частности, при облучении точек акупунктуры, что подтвердило ранее высказанное авторами положение[...] (Точки акупунктуры — это точки поверхности тела, соответствующие биологически активному действию иглоукалывания при рефлексотерапии)[...]
Очень малая энергия, необходимая для оказания существенного влияния ЭМИ на функционирование организмов, специфика этого влияния, высокая воспроизводимость результатов — все наталкивало исследователей на гипотезу, что ЭМИ — не случайный для живых организмов фактор, что подобные сигналы вырабатываются и используются в определенных целях самим организмом, а внешнее облучение лишь имитирует вырабатываемые организмом сигналы… Наблюдаемые закономерности действия па живые организмы монохроматических электромагнитных излучений миллиметрового диапазона волн нетепловой интенсивности объясняются тем, что, проникая в организм, эти излучения на определенных (резонансных) частотах трансформируются в информационные сигналы, осуществляющие управление и регулирование восстановительными или приспособительными процессами в организме.
[...] 7. Информационная основа наблюдаемых явлений хорошо объясняет причину того, что изменения живых тканей, возникающие в результате облучения, не наблюдаются в случае, если ткани облучаются после прекращения жизнедеятельности: в неживых тканях системы управления не работают[...]
9. То, что при воздействии ЭМИ на организмы достаточно большого размера действие этого облучения может сказаться на органах, удаление которых от места облучения исключает прямой энергетический эффект [28, 29, 30, 31], с точки зрения изложенной гипотезы естественно: в единой информационной системе живого организма сигналы, периодически усиливаемые за счет энергии метаболизма (обмена веществ), могут распространяться по каналам связи на большие расстояния. Усиление слабых сигналов не требует больших затрат энергии и совместимо с энергетическими возможностями организма.
10. Живые организмы в естественных условиях не подвергаются действию монохроматических электромагнитных излучений миллиметрового диапазона волн, поскольку в окружающей среде они отсутствуют. Каким же образом все организмы от бактерий до человека в ходе эволюции выработали специфическую (зависящую от частоты колебаний) реакцию на эти излучения (см., например, (13, 14, 16])? Информационной гипотезе данный факт не противоречит, так как, согласно этой гипотезе, эффективность действия внешних монохроматических излучений объясняется тем, что, проникая в организм, они трансформируются в сигналы, подобные информационным сигналам, вырабатываемым самим организмом для регуляции процесса своего восстановления или приспособления к изменению условий существования. Наличие таких же излучений в окружающей среде нарушало бы работу информационной системы организма, внося помехи. Поэтому использование во внутренней информационной системе сигналов управления, в которые присутствующие в окружающей среде излучения преобразоваться не могут, биологически целесообразно[...]
Поскольку в соответствии с проведенным в § 1.2 обсуждением определенная информация передается организму дискретным спектром частот излучения, воздействующего на организм, рационально предположить, что принимают это излучение многочастотные резонансные структуры. А частоты, на которые реагирует организм, это собственные резонансные частоты этих структур. Но резонансных частот, как видно, например, из рис. 1.3 и других, приведенных в гл. 2, много, и чтобы зафиксировать определенный, сохраняющийся после прекращения облучения эффект, нужно, чтобы во время облучения в резонансных структурах произошли определенные изменения, выделяющие в дальнейшем частоты, на которых производилось облучение в период, когда колебания генерируются уже только самим организмом.
Из электродинамики КВЧ известно, что выделение предпочтительных условий для возбуждения определенных резонансных частот в многочастотной резонансной структуре может быть обеспечено созданием некоторых систем активных и пассивных элементов. В дальнейшем будем называть их подструктурами. Как будет показано ниже с привлечением результатов морфологических исследований, образование таких подструктур в клетках определяется, по всей вероятности, формированием в них белковых агрегатов и конгломератов, связанных с резонансными внутриклеточными структурами. Но для выяснения характера зависимости биологического эффекта от мощности ЭМИ существенно лишь то, что элементы подструктур могут создаваться постепенно, из отдельных молекул или иных субъединиц, входящих в упомянутые агрегаты, причем смещение субъединиц в клетке может происходить под действием возбужденного в клетках переменного поля. А характер распределения поля в тех или иных структурах будет зависеть от частоты колебаний, в рассматриваемом случае определяемой частотой облучения ЭМИ[...]
Но специфика биологических систем, о которых идет речь в настоящей работе, заключается в том, что в них подструктуры, фиксирующие определенный вид собственных колебаний мембраны (см. гл. 3), строятся под влиянием КВЧ-сигнала. Без построения подструктур, разных для различных видов собственных колебаний, в клетках не могли бы на длительное время (после прекращения действия ЭМИ) устанавливаться режимы функционирования, определяемые распределением переменных полей при возбуждении соответствующего вида колебаний и определяющие характер протекания процессов, адекватный специфике нарушений, устраняемых с помощью ЭМИ. Процесс построения подструктур и их влияние на процессы в клетках будут обсуждены в последующих главах. Впервые на мысль о подструктурах, выделяющих определенные частоты собственных колебаний резонансных структур при генерации колебаний самим организмом, навели эксперименты по исследованию влияния на организм ЭМИ в импульсном режиме. В экспериментах на организм воздействовали ЭМИ, импульсная мощность которых совпадала с мощностью, воздействующей на организм в непрерывном режиме. Длительность импульсов составляла 2-10-3с, отношение суммарной длительности импульса и паузы к длительности импульса равнялось шести. Наблюдался биологический эффект. Прежде всего, было установлено, что характер биологического эффекта при импульсном и непрерывном режимах воздействия одинаков при одинаковой частоте ЭМИ. Это говорит о том, что структуры, определяющие резонансные частоты, для обоих режимов воздействия совпадают. Было, далее, установлено, что несмотря на то, что средняя мощность в импульсном режиме была в несколько раз меньше пороговой для непрерывного режима, биологический эффект оставался таким же, как при непрерывном воздействии ЭМИ.
Из сказанного следует, что информационные действия ЭМИ на живые организмы связаны с созданием материальных структур, а элементы для формирования таких структур далеко не всегда имеются в наличии в нужной области организма (области, где формируется подструктура). Поэтому в ряде случаев облучение в течение одного часа и более не может привести к необходимому информационному действию. Появление дополнительных элементов, необходимых для достройки структуры, должно явиться результатом протекания процессов метаболизма (обмена веществ), а последние требуют времени[...].
Вполне возможно, что действие ЭМИ может содействовать генным перестройкам, связанным с изменением положения мобильных генов в геноме: естественно предположить, что именно построение подструктур и их влияние на возбуждаемые в мембране акустоэлектрические волны (подробнее это будет разбираться в гл. 2) определяет изменение характера прикрепления дезоксирибонуклеиновых кислот (ДНК) к мембране и ее ассоциации с молекулами белков, липидов и микроэлементов [65], а вместе с тем и смещения подвижных генов. Изменения в ДНК, в свою очередь, вызывают изменения в деятельности рибонуклеиновых кислот (РНК) по сборке белковых молекул. Проведение соответствующих исследований, вероятно, содействовало бы выяснению природы наблюдаемого влияния фенотипа на генотип и причин наступления изменений в процессах сборки в клетках белковых молекул.
Упомянем также появившееся в [134] сообщение о наблюдении резонансов ДНК-спиралей в микроволновом диапазоне и о расчетной резонансной частоте третичной структуры ДНК-спирали на частотах вблизи 40 ГГц, где наблюдаются многочисленные биологические эффекты, связанные с воздействиями ЭМИ на живые организмы (некоторые из таких эффектов будут описаны в гл. 2). Поскольку ДНК прикрепляются к мембранам, последние могут служить антеннами, с помощью которых осуществляется возбуждение колебаний в ДНК (особенности мембран клеток, претерпевших те или иные изменения формы, будут подробно разобраны в последующих главах).
Таким образом, информация при облучении ЭМИ миллиметрового диапазона волн сообщается организму через посредство энергии этих волн, частоты которых (если уровень мощности превышает пороговый) определяют характер формируемых подструктур и спектр сигналов, генерируемых после прекращения облучения[...]. Из сказанного можно сделать принципиальный вывод — «нетепловой» характер ЭМИ сам по себе еще не является препятствием для проявления энергетических эффектов. Критерием для определения, каким является тот или иной эффект—информационным или энергетическим, является не мощность потока излучения и не степень нагрева тканей или сред, а характер зависимости биологического эффекта от плотности потока мощности и частоты волн[...].
Было обнаружено ускорение перекисного окисления липидов в липосомах за счет влияния КВЧ-излучения на водорастворимые вещества, участвующие в реакции. Но наиболее существенным является экспериментально изученное влияние КВЧ-излучения на процессы мембранного транспорта, обусловленного конвекцией в примембранных слоях воды. А биологические мембраны и процессы мембранного транспорта обусловливают практически все функции клеток. Не останавливаясь на других нерезонансных процессах, вызываемых действием ЭМИ и влияющих на жизнедеятельность, и, в частности, на протекание резонансных явлений, лежащих в основе информационных процессов (подробнее эти вопросы изложены в [22]), отметим только, что это влияние необходимо учитывать как при постановке экспериментов, так и при практическом использовании ЭМИ в медицине и биологии.
Эффективность острорезонансного действия на организм излучений, исходящих от внешних по отношению к нему источников когерентных колебаний, связана с тем, что эти излучения могут возбуждать в организме когерентные колебания, имитирующие сигналы, генерируемые в определенных условиях самими организмами[...].
В то же время разные клетки (например, однотипные клетки разных животных) генерируют, по-видимому, в принципе различные, не поддающиеся взаимной синхронизации спектры частот. В [54], где описано взаимодействие эритроцитов, было установлено, что эффективно взаимодействуют (притягиваются друг к другу) лишь эритроциты одних и тех же животных; при этом они «находят» друг друга даже в суспензии из клеток разных животных. Заметим также, что при определенных условиях активные потери для волн, распространяющихся в мембранах, могут существенно возрастать вследствие нарушения нормальных условий функционирования клетки. В частности, это наблюдается после воздействия на организм ионизирующего излучения и отражается в нарушении резонансного характера действия ЭМИ и снижения четкости осуществляемого с их помощью управления функционированием. Среди теоретических работ, посвященных обоснованию возможности генерации живыми клетками когерентных колебаний, особое место занимают многочисленные исследования Г. Фрелиха, начатые еще в 1968 г. и суммированные им в 1980 г. В работе Г. Фрелих один из первых высказал предположение, что в живых организмах благодаря наличию энергии метаболизма могут генерироваться когерентные колебания, причем в энергию когерентных колебаний может преобразовываться энергия хаотических тепловых колебаний. Сопоставив толщину мембраны с длиной акустических волн, он предположил, что действие излучений может быть причиной возбуждения в различных участках мембраны акустических колебаний, с которыми вследствие поляризации мембран связано появление электрических колебаний. При этом он пришел к выводу, что резонансные частоты могут лежать в КВЧ-диапазоне[...]. Идеи Г. Фрелиха о когерентном возбуждении в биологических системах перекликаются с результатами выполненных советским физиком А. С. Давыдовым теоретических исследований коллективных возбужденных состояний в одномерных молекулярных структурах. Давыдов показал, что в одномерных молекулярных структурах и в а-спиральных белковых молекулах возможны коллективные возбужденные состояния в виде солитонов. Солитоны (уединенные импульсы) представляют собой суперпозицию вибрационных колебаний в пептидных группах белковых молекул. Они перемещаются вдоль молекулы со скоростью, меньшей скорости звука. Поэтому энергия на излучение фононов не затрачивается. Можно показать, что если возможно когерентное возбуждение по Фрелиху, то одновременно создаются условия и для возбуждения солитонов по Давыдову[...].
Представление о солитонах оказалось плодотворным и в отношении биологических систем. В частности, их удалось использовать для объяснения наблюдаемых в ИК-диапазоне (между 1200 и 6000 ГГц) рамановских спектров рассеяния лазерного излучения живыми бактериями. Понятие солитона объединяет большой круг разнородных физических и даже математических явлений. Поэтому оно плодотворно лишь в случаях, когда удается найти для него достаточно наглядную модель. Какой она может быть для рассматриваемых явлений?
Поскольку эти явления связаны с частотами, кванты энергии которых малы, наиболее вероятен подбор классического аналога. Представляется, что в качестве такого аналога могут быть использованы вихри-водовороты.
Разобранная генерация акустоэлектрических волн в замкнутой мембране очень напоминает такой вихрь[...]. Заметим, что внешнее КВЧ-излучение на резонансной частоте мембраны оказывает действие, аналогичное описанному: синхронизирует колебания белковых молекул независимо от их локализации и возбуждает стоячие волны в мембранах. Впрочем, наличие синхронно колеблющихся диполей белковых молекул само создает условия для выделения из шумовых волн в мембране тех, частота которых совпадает с частотой колебаний диполей, и их амплитуда нарастает[...].
С этой точки зрения, как известно» наиболее эффективными являются образное восприятие и обработка информации в сложных организмах. Для иллюстрации этого положения обычно приводят восприятие зрительного образа. Например, глаза человека включают около 250 миллионов приемников, которые воспринимают одновременно различные элементы наблюдаемого объекта, фиксируя в мозгу его образ, подобный образу этого объекта, что создает исключительные удобства для мысленного манипулирования с образом как единым целым и приводит к огромной экономии затрат как памяти, так и средств обработки, необходимых для манипулирования. Результат обработки информации реализуется затем в действиях, осуществляемых на уровне органов (рук, ног, мышц и т. п.). Однако, как уже отмечалось, даже мозг человека, включающий всего около 10 в степени 9... 10 в степени 10 клеток, не может осуществить моделирования процессов, совершающихся в организме на клеточном уровне, так как число клеток в организме составляет ориентировочно 10 в степени 14... 10 в степени 15. Поэтому управление процессами на клеточном уровне может осуществляться в первую очередь системами управления самих клеток[...]. Естественно, возникает вопрос: а является ли система восприятия и обработки информации в клетках столь же эффективной, как и в мозгу? В частности, является ли восприятие информации о нарушениях, осуществляемое с помощью когерентных волн КВЧ-диапазона частот, образным восприятием? Стрессовая реакция организма в целом — неспецифический ответ организма на изменение условий существования — с точки зрения фаз приспособления к изменениям подобна реакциям клетки на неблагоприятные изменения, что позволяет думать о сходстве в организации управления[...]. Генерируемые клетками когерентные колебания частично излучаются в виде волн в окружающее их пространство. На этом излучении основано межклеточное взаимодействие, осуществляемое с помощью переменных полей. По-видимому, оно играет большую роль в жизни клеточных популяций, определяя взаимосвязь отдельных клеток при действии некоторых общих для них неблагоприятных факторов, а также взаимное влияние клеток в сложных многоклеточных организмах, например, на дифференциацию клеток при формировании организма или на совместную реакцию групп клеток на повреждающие воздействия[...]. Перейдя к сложной кооперации между клетками, отметим прежде всего необходимость в дифференцировке клеток, определяемой тем, что разные клетки одного организма хотя и обладают почти одинаковым геномом, но выполняют в организме резко различные функции (например, клетки разных органов). Дифференцировка наступает уже в ходе эмбрионального развития, когда, вероятно, под действием полей, окружающих клетку, вновь возникающие клетки формируются в условиях, отличающихся от условий, при которых формировались клетки ранее образовавшейся структуры. Можно предположить, что взаимовлияние клеток ограничивает и рост организма определенными пределами[...].
Дифференцировка клеток происходит не только в ходе процесса эмбрионального развития, но и в ходе восстановительных процессов после травм, когда восстанавливается нарушенная ткань или орган, включающий клетки, выполняющие различные функции. Биологический подход к вопросу говорит о том, что вновь возникающие при этом процессе клетки, восполняющие выбывшие из строя, должны в максимально возможной степени повторить последние. Но к тому же выводу приходишь и с позиций радиофизики, принимая, как это было сделано выше, что дифференцировка вновь возникающих клеток определяется полями когерентных воли окружающих клеток, сохранившихся при травме неповрежденными[...].
Уже в первой работе, посвященной информационным действиям ЭМИ [19], были указаны три возможных канала передачи: нервная система, гуморальная система и система точек акупунктуры (возможно более правильным и общим было бы говорить применительно к ЭМИ не о точках акупунктуры, а о зонах Захарьина — Геда). В силу недостаточной изученности характера передачи через систему точек акупунктуры трудно утверждать, насколько самостоятельна ее роль[...].
Выработка клетками когерентных сигналов КВЧ-диапазона связана с формированием на их мембранах так называемых белковых подструктур, включающих в себя белковые молекулы, по крайней мере, одна из резонансных частот которых совпадает с резонансной частотой распространяющейся по мембране акустоэлектрической волны. Возбуждение колебаний в белковых молекулах на их резонансных частотах осуществляется за счет энергии метаболизма, которая затем передается соответствующей мембране; волны в мембранах синхронизуют колебания белковых молекул, вошедших в адгезнрованные с этими мембранами элементы подструктур.
Как следует из [83], КВЧ-воздействне и организация подструктур изменяют биоритм здоровых клеток. Особенно важно подчеркнуть, что клетки отвечают генерацией КВЧ-колебаний и организацией подструктур на мембранах на действие любых факторов, изменяющих характер их функционирования. Спектр генерируемых колебании и форма образующихся подструктур могут зависеть от совокупности факторов, повлиявших на жизнедеятельность клеток и силы их воздействия[...].
Поскольку электрические заряды распределены вдоль белковых молекул неравномерно, то акустические колебания белковой молекулы могут породить оба типа обсуждаемых колебаний: акустоэлектрическне колебания КВЧ-диапазона, определяемые общей длиной молекулы, и колебания УФ- и оптического диапазонов, связанные с возбуждением в молекуле электромагнитных колебаний, сочетающихся с запасанием энергии упругих деформаций в точках резких изгибов молекулы. Так как оба типа рассмотренных колебаний связаны с одними и теми же молекулами, то одновременное возбуждение этих колебаний представляется естественным процессом. При этом нужно учесть, — что значения возбуждаемых одновременно конкретных резонансных частот разных диапазонов, их соотношение, а также соотношение амплитуд колебаний на этих частотах зависят от конфигурации белковых молекул. По-видимому, оптимальные конфигурации отбирались в ходе эволюции организмов.
Для УФ- и оптического диапазонов размеры клеток (например, их внешней мембраны) по сравнению с длиной электромагнитной волны нельзя считать малыми. Для клеток, диаметр которых составляет в среднем 5 мкм, периметр плазматической мембраны близок 15 мкм, т. е. превышает длину электромагнитной волны (даже если рассматривать длины волн в вакууме на границе между УФ- и оптическим диапазонами) приблизительно в 30 раз Поэтому описанные в [156] (см. также гл. 3) «антенные системы» клеток, выстраиваемые с помощью волн КВЧ-диапазона, для волн оптического и УФ-диапазонов могут достаточно эффективно направлять поток излучения на значительные расстояния при еще приемлемых потерях в плотности потока. Каких-либо оснований предполагать наличие практически полной, как в случае воля КВЧ-диапазона, стохастизации излучений и утраты ими когерентности, нет. Вероятно, именно поэтому в своих работах А. Г. Гурвич [152] впервые, а за ним и другие авторы [153, 154] обнаружили влияние живых организмов друг на друга с помощью излучаемых ими волн УФ-диапазона (отражение или поглощение этих излучений нарушало связь). Используют ли многоклеточные организмы связь с помощью излучений рассматриваемых диапазонов частот? Исключить этого нельзя, но и положительные утверждения этого плана пока нельзя считать полностью доказанными[...].
.

Девятков Н. Д., Голант М. Б., Бецкий О. В. Миллиметровые волны и их роль в процессах жизнедеятельности. — М.: Радио и связь, 1991.— 168 с: ил.— ISBN 5-256-00766-1.
Tags: КНИЖНАЯ ПОЛКА, Наука и ЖестЪ
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Comments allowed for friends only

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

  • 0 comments