Институт Ноосферного Естествознания - Публикации
Шноль С.Э., Намиот В.А., Жбирблис В.Е., Морозов В.Н., Темнов А.В., Морозова Т.Я.
Возможная общность макроскопических флуктуации скоростей биохимических и химических реакций, электрофоретической подвижности клеток и флуктуации при измерениях радиоактивности, оптической активности и фликкерных шумов
На протяжении 25-ти лет изучения феномена макроскопических флуктуации [1, 2] был совершен переход от представлений о том, что эти явления свойственны лишь белкам актомиозинового комплекса, к доказательству существования макроскопических флуктуации в самых различных биохимических и химических реакциях [3]. В последнее время было показано, то макроскопические флуктуации скоростей различных биохимических и химических реакций, по-видимому, обусловлены космофизическими причинами [4]. К аналогичному выводу пришел В. Е. Жвирблис, на протяжении ряда лет исследующий дрейф (флуктуации) нулевых точек визуальных полутеневых поляриметров [5, 6].
В настоящем кратком сообщении показано, что явления, аналогичные макроскопическим флуктуациям скоростей биохимических и химических реакций, наблюдаются также при измерениях электрофоретической подвижности клеток, радиоактивности и фликкерных шумов. Показано также, что флуктуации, наблюдаемые в опытах В. Е. Жвирблиса и флуктуации в указанных выше процессах существенно сходны.
Для макроскопических флуктуации характерные дискретные распределения («статистические спектры») измеряемых величин [7]. Статистические спектры состояний, реализуемых в ходе макроскопических флуктуации в различных объектах претерпевают день за днем закономерную эволюцию форм. Статистические спектры макроскопических флуктуации различных объектов в синхронных опытах оказываются сходными по форме. Сходство формы статистических спектров является основным критерием общности изучаемых явлений.
На рис. 1 приведено сопоставление статистических спектров, полученных при измерениях макроскопических флуктуации в креатинкиназной реакции [3, 7] и при измерениях нулевой точки визуального поляриметра [5, 6]. Опыты с креатинкиназой проводили в нашей лаборатории Н. П. Иванова и Т. Я. Брицина в Пущине, опыты с поляриметром В. Е. Жвирблис в Москве. Видно, что в синхронных опытах наблюдается сходство макроскопических флуктуации разных по физической природе объектов, разделенных расстоянием порядка 100 км.
На рис. 2 приведено сопоставление статистических спектров флуктуации скоростей реакции аскорбиновой кислоты с дихлорфенолиндофенолом [3, 7] и флуктуации при измерениях радиоактивности препаратов 3Н, выполненных по нашей просьбе В. И. Брусковым и Ю. Г. Иванченко в Институте биологической физики, посредством автоматического регистрирующего сцинтилляционного счетчика LS-30 фирмы Intertechnique в синхронных опытах. В каждом опыте проводилось по 100 измерений с интервалом в 1 мин скорости химической реакции (Н. П. Иванова, Т. Я. Брицина) или радиоактивности препарата 3Н (В. И.. Брусков, Ю. Г. Иванченко). Как видно из рис. 2, форма статистических спектров - гистограмм распределения результатов сходна для двух совершенно разных по природе процессов в синхронных опытах. Результаты не зависят от средней активности измеряемого образца 3Н: 10 000 имп/мин или 250 000 имп/мин. Статистические спектры различны в разные дни.
Рис. 1. Статистические спектры (гистограммы) флуктуации углов поворота лимба при измерении нулевой точки визуального поляриметра (1) и флуктуации скоростей креатинкиназной реакции (2). Синхронные опыты. Оси абсцисс - углы поворота лимба в градусах и ферментативная активность в % от средней арифметической величины. Оси ординат - число измерений, соответствующее данной величине абсциссы после двукратного сглаживания гистограмм.
Рис. 2. Статспектры флуктуации скоростей реакции аскорбиновой кислоты (АК) с дихлорфенолиндофенолом (ДХФИФ) и флуктуации при измерениях радиоактивности препарата 3Н посредством жидкого сцинтиллятора. Синхронные опыты. Оси абсцисс - скорость реакции в % от средней арифметической величины и активность препарата в имп/мин. Оси ординат как на рис. 1.
Рис. 3. Статспектры флуктуации времен ожидания разряда неоновой лампы в RC-генераторе, флуктуации скоростей реакции аскорбиновой кислоты с дихлорфенолиндофенолом, радиоактивности препаратов 3Н. Синхронные опыты. Оси абсцисс - длительность интервалов времени между вспышками неоновой лампы в % от средней арифметической величины и как на рис. 2. Оси ординат как на рис. 1.
Рис. 4. Статспектры флуктуации электрофоретической подвижности (ЭФП) эритроцитов барана, фиксированных формальдегидом, и флуктуации скорости реакции аскорбиновой кислоты с дихлорфенолиндофенолом. Синхронные опыты. Оси абсцисс - ЭФП в мкм·с-1 ·В-1 ·см и как на рис. 2. Оси ординат как на рис. 1.
На рис. 3 сопоставлены статистические спектры макроскопических флуктуации в трех различных процессах в синхронных опытах при измерениях: скорости реакции аскорбиновой кислоты с дихлорфенолиндофенолом (Н. П. Иванова, Т. Я. Брицина), радиоактивности препарата 3Н (В. И. Брусков, Ю. Г. Иванченко) и времени релаксации неонового генератора (М. К. Хахулина, В. Н. Морозов, Т. Я. Морозова). Флуктуации времени релаксации, т. е. времени ожидания разряда неоновой лампы в RC-цепи - являются типичным примером фликкерных шумов (1/f процессов) [8]. Видное на рис. 3 сходство статистических спектров флуктуации всех трех процессов в синхронных опытах позволяет предположить, что фликкерные шумы и макроскопические флуктуации в изучаемых нами процессах могут быть следствием общих причин. В пользу такого заключения свидетельствует принадлежность макроскопических флуктуации к классу 1/f процессов [9].
На рис. 4 приведено сопоставление статистических спектров флуктуации электрофоретической подвижности эритроцитов барана, фиксированных формальдегидом (опыты А. В. Темнова) и флуктуации скорости реакции аскорбиновой кислоты с дихлорфенолин-дофенолом - синхронные опыты Н. П. Ивановой и Т. Я. Брициной. Измерения электрофоретической подвижности клеток проводились на автоматическом регистрирующем приборе Пармоквант фирмы Цейсс, Йена, ГДР. Как и в других опытах проводили по 100 последовательных измерений с интервалом в 1 мин. При каждом измерении получали величину, среднюю для 7-10 клеток. Видно, что флуктуации электрических свойств поверхности фиксированных клеток характеризуются такими же статистическими спектрами, как и в синхронных опытах с химической модельной реакцией.
Таким образом, флуктуации при измерениях: радиоактивности, оптических, электрических свойств различных объектов., скоростей биохимических и химических реакций и фликкерных шумов сходны в синхронных опытах и различаются день за днем в каждом из процессов. Дискретные стат. спектры - дискретные величины скоростей химических и биохимических реакций, дискретные значения результатов измерений радиоактивного распада, дискретные флуктуации оптических и электрических свойств различных объектов, дискретные значения времен релаксации в генераторе фликкерных шумов - являются, по-видимому, проявлением весьма общих физических свойств.
Более подробное изложение имеющихся данных и обсуждение возможной физической природы описываемого явления - макроскопических флуктуации - предполагается осуществить в более пространной публикации.
Институт биологической физики
Биофизика, 1982, т. 28, вып.1, стр.153
ЛИТЕРАТУРА
- Шноль С. Э. Вопр. мед. химии, 1958, т. 4, с. 443.
- Шноль С. Э. В кн.: Колебательные процессы в биологических и химических системах. М, Наука, 1967, с. 22.
- Шноль С. Э., Коломбет В. А., Иванова Н. П., Б рицина Т. Я. Биофизика, 1980, т. 25, с. 409.
- Шноль С. Э., Коломбет В. А., Удальцова Н. В., Перевертун Т. В., Агулова Л. П. 1-й Всесоюзный биофизический съезд, Тез. докл., плен. лекц. и симпоз. засед. Пущине: Изд. ЦБИ АН СССР, 1982, с. 119.
- Жвирблис В. Е. Изв. АН СССР, сер. -биол., 1982, № 3, с. 467.
- Жвирблис В. Е. В кн. Проблемы космической биологии. М.: Наука, 1982, т. 43, с. 197-211.
- Коломбет В. А., Иванова Н. П., Брицина Т. Я., Шноль С. Э. Биофизика,, 1980, т. 25, с. 213.
- Кешнер М. С. Тр. ин-та инжен. электротехн. и радиоэлектрон. М: Мир, 1982, т. 70, №2, с. 212.
- Удальцова Н. В. Биофизика, 1982, т. 27, с. 529.
Институт биологической физики
Биофизика, 1982, т. 28, вып.1, стр.153
Шноль С.Э., Намиот В.А., Жбирблис В.Е., Морозов В.Н., Темнов А.В., Морозова Т.Я. Возможная общность макроскопических флуктуации скоростей биохимических и химических реакций, электрофоретической подвижности клеток и флуктуации при измерениях радиоактивности, оптической активности и фликкерных шумов // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ.11466, 01.09.2004
[Обсуждение на форуме «ИНЕ»]
