Глава IV
Молекулярный компьютер живой клетки
ДНК — это текст, а не набор генов. Это десять тысяч томов молекулярного текста. Он разрешает получить все структуры каждого живого существа. Свой текст для каждого существа, каждой травинки, каждого дерева. Молекулярный компьютер в клетке работает с системой ДНК, РНК и адресных белковых операторов. Он разрезает и сшивает эти молекулы в нужных местах по программе, записанной на ДНК, используя в процессе вычисления тепловое броуновское движение молекулярных структур. Фактически, Дж. Уотсон и Ф. Крик, открывшие структуру и основную функцию ДНК, получили первое научное доказательство существования Бога.
Watson J.D., Crick F.H.G. (1953) Genetical implication on the structure of deoxyribonucleic acid. Nature 171, 964.
Количество информации на разных участках ДНК
Зависит только от длины этих участков, а не от разнообразия входящих в них нуклеотидов. С помощью перебора можно получить только короткие тексты ДНК и РНК. Если бы случайный перебор ДНК шел во всей Вселенной, плотно заполненной клетками, а мутации происходили бы каждые 10—12 секунды, то за все время существования Вселенной, согласно современной физике, можно было бы получить нужный текст ДНК длиной всего в 400 нуклеотидов. В живых клетках действительно есть фермент, который ведет случайный перебор полинуклеотидов РНК, синтезируя их из дифосфатов без затраты свободной энергии.
М. Н. Вайнцвайг и я доказали универсальность такого стохастического компьютера. Доказательство состояло в сравнении придуманного нами стохастического языка с языком нормального алгоритма Маркова. Эта работа вызвала ненужный ажиотаж в надежде сделать на ДНК компьютер для генералов. Язык нормального алгоритма Маркова использует существующие только в умах математиков слова любой длины. В реальном мире длина ДНК ограничена из-за теплового движения молекул. Молекулярный компьютер в живых клетках действительно преобразует ДНК и похож на стохастический компьютер. Нам удалось предсказать эти опасные достижения современной молекулярной биологии.
Вайнцвайг М.Н., Либерман Е.А.(1973) Молекулярная вычислительная машина. II. Формальное описание (система операторов) Биофизика. 18. 939-942.


Формулы математической физики не содержат сведений, каким образом производить реальное вычисление. Именно тексты ДНК являются законами природы. В эти тексты вложено знание о том, что существенно не только влияние измерения, но и влияние вычисления. В статье 1972 г. о молекулярном компьютере введено понятие цены действия за вычисление. Цена действия для компьютера выражается произведением энергии на время, затраченные на эту операцию. Цена действия — понятная величина, у молекулярного компьютера она равна примерно 1013 h. Развитие генной инженерии показало — именно такой шумовой молекулярный компьютер управляет живыми клетками. Первым оценил идею молекулярного компьютера Андрей Дмитриевич Сахаров, с которым я познакомился в столовой для академиков. Он задал несколько вопросов, на которые я не нашел ответа. Второй раз я пытался рассказать ему про новую науку после его возвращения из ссылки. Он уже занимался политикой и сказал только, что науку без формул не понимает.





В физике действие для равномерного и прямолинейного движения это произведение энергии на время.
В других случаях это сложная величина, за гранью понимания нормального человека.


В эту столовую устроил меня мой личный благодетель академик Ю. А. Овчинников.
Молекулярные компьютеры нейронов
Работу молекулярного компьютера с помощью экспериментов с ДНК и РНК изучать в то время в СССР было невозможно. Светлана Минина и я попытались проверить, не участвуют ли молекулярные компьютеры нейронов в работе мозга. Идея была простой: однобуквенное слово РНК–цАМФ должно отвечать за основную функцию нейрона за передачу сообщений другим нейронам и органам. Опыты с внутринейронной инъекцией ставились на нейронах виноградной улитки. В них можно вводить через микропипетки вещества и измерять генерируемые нейроном импульсы. Опыты показали, что инъекция цАМФ вызывает генераторный потенциал.

Удалось понять, что стоящие перед мозгом задачи решаются не сетью нейронов — сумматоров электрических возбуждений, а сетью внутринейронных компьютеров. Изучение действия цАМФ показало, что цАМФ управляет системой, которая расставляет во времени нервные импульсы в аксоне. Деполяризация мембраны нейрона, вызванная инъекцией цАМФ, отличается от деполяризации в аксонах. В аксонах она связана с увеличением проницаемости для ионов натрия и всегда сопровождается увеличением проводимости мембраны. цАМФ вызывает не только увеличение проницаемости для натрия, но и уменьшение проницаемости для калия; управляет временем нахождения в открытом состоянии выходных натриевых и калиевых каналов. При этом сопротивление мембраны почти не изменялось. Интересно, что при инъекции большого количества цАМФ закрываются почти все калиевые каналы, создающие на мембране разность потенциалов в покое.
Либерман Е.А., Минина С.В., Голубцов К.В. (1975) Изучение метаболического синапса. I. Эффект внутриклеточной микроинъекции 3',5'-АМФ // Биофизика. 20. 451-456.

Либерман Е.А., Минина С.В., Голубцов К.В. (1977) Изучение метаболического синапса. II. Сравнение эффектов циклических 3',5'-АМФ и 3',5'-ГМФ. Биофизика. Т.22. N1. С.75-81.
Возникновение хаиматики
К нашей работе присоединились Никита Шкловский-Корди и Геннадий Журавель. Они разработали новую установку, и мы стали производить инъекцию цАМФ не только ионофорезом, но и с помощью коротких импульсов давления. Именно это привело к формулированию первого принципа хаиматики и его экспериментального подтверждения. Вслед за инъекцией коротким импульсом давления цАМФ мы таким же импульсом производили инъекцию воды и разных растворов. В том числе и АТФ, которые не вызывали генераторного потенциала.

Когда мы увеличивали длительность импульса давления и объем вводимой жидкости, раздувание складчатой мембраны нейрона привело к многократному появлению генераторного потенциала. Я понял, что этот эффект может быть связан только с тем, что выходными ионными каналами мембраны тела нейрона управляет цитоскелет.

Молекулярный волновой регулятор
Внутринейронная система, управляемая цАМФ, работает максимально эффективно. Она закрывает выходные калиевые каналы мембраны тела нейрона, которые создают потенциал покоя, и открывает специальные выходные натриевые каналы. Выходные калиевые каналы обнаружили экспериментаторы Ольга Мякотина и Владимир Авдонин. Молекулярный компьютер нейронов мало подходит для решения физических задач, стоящих перед живыми существами (чтобы они могли бегать, плавать и летать). Такие задачи мог бы решать аналоговый волновой регулятор, использующий цитоскелет в качестве вычисляющей среды. Это уже не макроскопический компьютер, а квантовый молекулярный регулятор.
Minina S.V., Myakotina O.L., Avdonin V.B., Liberman E.A. (1991) Mechanical influence and cAMP injection evoke the same reaction of neuron ionic channels. FEBS Letters. 289, 224-226.

Liberman E.A., Minina S.V., Shklovski-Kordi N.E. (1989) Quantum molecular computer model of the neuron and a pathway to the union of the sciences. Biosystems. V.22. P.135-154.
Поскольку элементы внутриклеточной вычисляющей среды имеют молекулярные размеры, электромагнитные волны не годятся — волны с длиной волны порядка 100—1000 Ä разрушают молекулярные структуры. Единственным подходящим носителем является гиперзвук с частотой 109—1011 Гц. Цена действия в КМР приближается к обнаруженному физикой пределу. Именно для КМР был сформулирован первый принцип хаиматики.

Никита Ефимович Шкловский-Корди
«Хаим» означает жизнь
Сдали в журнал «Биофизика» работу. Статью надолго задержали. Рецензент наш, замечательный физик-теоретик, справедливо утверждал, что существование КМР (квантового молекулярного регулятора) противоречит физике. Одновременно мы решили послать статью «Хаиматика» заграницу. Я уже побывал в США с делегацией примирения, наши статьи свободно печатались заграницей, но разрешение на отправку статьи мы не получали. Я пошел выяснять, в чем дело, к академику Баеву, который заведовал тогда у нас этой службой КГБ. Он как раз вернулся из сталинских лагерей, где был изрядно покалечен.
Либерман Е. А. (1983) Молекулярный квантовый регулятор. Биофизика. 28. 183-186.

Conrad M. and Liberman E.A. (l982) Molecular computing as a link between biological and physical theory. J.Theoret. Biol. 98, 239-252.
Академик сказал: «Статью не пущу. Ты хочешь прославить свое имя». Я очень удивился: «Вы же знаете, что меня зовут Ефим». «Не притворяйся. Твое настоящее еврейское имя — Хаим». Ему было известно то, чего я тогда не знал. Первоначальный смысл названия науки сохранился только в статье, которую написал мой американский друг Майкл Конрад. Я поинтересовался, что означает слово «Хаим» на иврите и узнал, что «хаим» – это «жизнь», и название науки получило настоящий смысл. Когда мои дети учились в еврейской школе, я вместе с ними прочитал в Торе, что антисемиты — потомки народа амолика, и понял, что это генетическая болезнь. Ошибка в тексте ДНК, возникшая из-за кровосмешения. Думаю, что ее можно обнаружить методами современной молекулярной биологии.

Александр Александрович Баев
Made on
Tilda