4. РЕЗОНАНС ШУМАНА И БИОСФЕРА: МОДЕЛИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

: проблема моделей : : первичные механизмы : : вторичные механизмы : : краткое резюме :

 

Как уже было сказано в предыдущей главе, несмотря на большое число исследователей и исследований, а также совершенствование методов измерения и обработки слабых сигналов на фоне помех, особых успехов в вопросе изучения влияния резонанса Шумана на живую природу на сегодняшний день не достигнуто. Полученные результаты часто неоднозначны, нестабильны и противоречивы, и, самое главное, не укладываются в рамки каких-либо адекватных моделей.

Стандартные физические модели взаимодействия электромагнитных полей с веществом на макроуровне здесь неприменимы по причине крайне низких уровней сигналов, которые клетки и клеточные образования сами по себе, в отличие от физических радиоантенн, воспринимать не могут. Поэтому исследователи вынуждены искать механизмы восприятия на молекулярном и субмолекулярном уровнях, и уже исходя из этих механизмов строить гипотезы и модели. Более того, исследователи сходятся в том, что механизмы могут иметь комплексный характер, т.е не ограничиваться каким-то одним принципом или способом, и их конечный эффект может провляться только в результате совместного взаимодействия на системном клеточном или организменном уровне.

 

В качестве возможных первичных механизмов действия сверхслабых электромагнитных полей на биологические объекты, в т.ч. в диапазоне частот и уровней резонанаса Шумана, разными исследователями рассматривались следующие:

Рис.4.1. Возможные первичные механизмы чувствительности организмов к сверхслабым электромагнитным полям

1. Магнитосомные механизмы.

Суть данных механизмов в том, что в качестве первичных акцепторов могут выступать некие магнитные наночастицы, способные изменять свою пространственную ориентацию под действием геомагнитного поля. Такие частицы, состоящие из биогенного магнетита, обнаруживаются у некоторых бактерий, насекомых и других беспозвоночных, а также у некоторых птиц. Они получили название «магнитосом». Ряд экспериментов показывает, что магнитосомы могут выполнять роль магниточувствительных рецепторов, позволяющих некоторым видам из указанных выше организмов ориентироваться в пространстве по геомагнитному полю.

Кроме того, по данным некоторых исследователей, в мозге человека и животных также обнаруживаются магнитосомы. Большинство из них имеет размер в поперечнике около 10-70 нм и их содержание в тканях мозговой оболочки человека может составлять до 10^8 кристаллов/г, а в целом в мозговой ткани - до 10-15 нг/г.

Поскольку установлено, что магнитосомы отвечают за ориентацию в магнитном поле Земли некоторых видов животных, а их энергия поворота существенно выше энергии тепловых флуктуаций, высказывались предположения, что они могут служить рецепторами сверхслабых электромагнитных сигналов. Однако предельная величина магнитного поля 200 нТл/, которую магнитосомы способны уверенно детектировать, на несколько порядков превышает величину магнитной компоненты резонанса Шумана, поэтому данная модель не нашла применения в магнитобиологии сверхслабых полей.

2. Ион-резонансные механизмы.

Суть ион-резонансных механизмов заключается в том, что в качестве акцепторов сверхслабых магнитных полей рассматриваются ионы, при этом теоретически необходимая чувствительность должна достигаться за счет их циклотронных резонансов.

Предпосылкой для обращения к таким моделям явились факты наблюдения максимумов некоторых магнитобиологических эффектов на частотах электромагнитного поля, близких к частотам циклотронных резонансов таких биологических важных ионов, как Ca2+, Mg2+, K+, Na+ и др. О непосредственном проявлении циклотронных резонансов в биологических структурах при уровнях полей, сопоставимых с геомагнитным, говорить не приходится, т.к. теоретически этот резонанс может проявляться какими-либо эффектами только в твердом теле (например, в полупроводниках) в очень мощных магнитных полях при сверхнизких (криогенных) температурах. Поэтому попытки построить на этой основе корректные модели магниточувствительности к сверхслабым полям к успеху не привели.

3. Квантово-резонансные механизмы.

Более благоприятные перспективы сулят модели, основанные на квантовых резонансах - на ядерно-магнитном, электронном парамагнитом, протонном спиновом и др., которые успешно используются при исследовании биологического материала, в т.ч. в медицине, и являются значимыми факторами в протекании целого ряда химических и биохимических реакций и управлении структурными свойствами воды.

В настоящее время модели на основе квантовых резонансов востребованы и активно используются в теоретических и экспериментальных исследованиях магнитобиологии. Они могут рассматриваться как самостоятельные, непосредственно определяющие свойства биологических макромолекул, так и в качестве посредников между электромагнитным воздействием и, например, структурными свойствами воды (см. ниже).

4. Водные механизмы.

В основе данных механизмов лежат эффекты изменения в магнитных полях структуры водородных связей молекул воды, которая формирует водные кластеры, являющиеся «матрицей» для молекулярных конструкций диссоциированных в воде веществ, в т.ч. ионов Ca2+ и белковых макромолекул. Результатом изменения структурных свойств воды могут являться изменения скорости образования свободных радикалов ОН- и гидрофобно-гидрофильного баланса воды с дальнейшим изменением растворимости низкомолекулярных веществ и газов, их ассоциации с биомолекулами и биомембранами, поверхностно - активных свойств липидов, динамики внутримолекулярных процессов и межмолекулярных взаимодействий биомолекул, а также их взаимодействия с ионами Ca2+ и т.д.

 

 

 

 

Вторичные механизмы являются механизмами клеточного и организменного уровня. Они выполняют роль «преобразователей» сигнала, сформированного первичными механизмами. Соответственно, проблема чувствительности, в отличие от первичных механизмов, здесь уже не стоит и разработка адекватных моделей является делом техники.

На внутриклеточном уровне «сигнал» первичного механизма может вызывать изменение иактивацию различных внутриклеточных процессов, в т.ч.

• изменение активности белков;
• изменение проницаемости мембран;
• изменение метаболических путей в системе внутренней сигнализации;
• образование и модификацию биомакромолекул

и другие реакции.

Результатом данных реакций или их совокупности может явиться изменение активности тех или иных функций клеток с последующим адаптивным ответом организма.

Рис.4.2. Вторичные механизмы реакции организмов на сверхслабые электромагнитные поля

 

Приведенный обзор направлений разработки моделей взаимодействия живых организмов со сверхслабыми электромагнитными полями диапазона резонанса Шумана является весьма упрощенным. Это обусловлено высокой сложностью проблематики как таковой, изобилием научных публикаций, большим разнообразием подходов, противоречивостью и неоднозначностью получаемых разными исследователями результатов, а также тем, что проблематика, связанная с резонансом Шумана часто рассматривается в общем контексте магнитобиологии и на этом фоне теряет четкие очертания.

Дальнейшая конкретизация требует более детального анализа большого числа работ, углубления в специфику конкретных узких дисциплин на стыке квантовой физики, химии и биологии, а также более изощренной и многофакторной систематизации и сопоставления различных направлений исследований, методологий и полученных результатов.

Тем не менее, даже такой максимально ограниченный обзор показывает, что проблема модели взаимодействия электромагнитного поля резонанса Шумана с объектами живой природы крайне далека от решения, и при этом какой-либо единый концептуальный подход в этой части пока отсутствует.

* * * * *

 

 

Опубликовано 07.05.2018. Последнее изменение - нет.

© Janto 2018 Все права защищены