Программа XXI века

Новые горизонты исследований в биологии

Уважаемые коллеги!
К нашему большому сожалению, мы не сможем принять участие в этом интереснейшем симпозиуме.

Хотелось бы отметить, что та область науки, которой посвятил себя академик Н.М.Сисакян, и поныне является предметом ярких интересных исследований. К примеру, в области космической биологии предсказание Пригожина и Кондепуди о том, что слабые поля, как и гравитационное поле, могут влиять на биохимические реакции в критических точках на большом удалении от равновесия, получило недавно свое подтверждение.

Рождение форм и структур жизни является процессом, который возникает в результате нестабильности и флуктуаций в отсутствии равновесия. Однако флуктуации, приводящие к возникновению жизни, мало изучены. Существует область генетических процессов. Очень важно, что генетический код повсюду одинаков. С другой стороны, очевидны различия между шимпанзе и человеком. Часто говорят, что как только мы расшифруем гены, мы узнаем секреты форм жизни и человека. Это очень ограниченный взгляд на проблему. Мы знаем, что существует много необратимых процессов, участвующих как в транскрипции генетической информации при зарождении эмбриона, так и в его развитии после рождения. Тем не менее, нельзя не принимать во внимание и негенетический аспект проблемы.

Окончание расшифровки человеческого генома открывает следующие новые горизонты исследований в биологии:

• как закодирована генетическая информация и как она используется для создания различных клеток и органов, а также всего организма;
• как генетическая информация связана с определенными заболеваниями;
• создание новых направлений терапии, таких как генетическая хирургия, регенеративная медицина.

Гены активируется или подавляются, индивидуально или коллективно, сложными процессами обратной связи, возникающими в результате различных сигналов. Коллективная интеграция геномов в триллионах клеток регулируется Иерархическим Управлением нелинейных процессов обратной связи и вызывает:

• регулирование информационного потока между различными типами клеток;
• упорядочивание функций тканей и органов на протяжении всей жизни.

Для изучения этих процессов нам необходимо иметь:

• специализированные эффективные средства обработки информации и компьютеризации, включая Интернет;
• разработки в области физики сложных систем и физики неравновесных процессов как теоретическую базу для описания проблем и конструирования моделей.

Эти вышеперечисленные проблемы включены в программу исследований по биоинформатике европейских и американских центров.

Однако мы еще очень далеки от понимания биологической эволюции и глубинных различий между генотипом и фенотипом, так как изучение геномной последовательности не дает возможность активировать или подавлять ген, тогда как условием эволюционных процессов является не увеличение вариантов протеинов, о моделирование генетической экспрессии. Необходимо также изучать негенетические аспекты, включающие физику сложных систем и физику неравновесных процессов. Например, бифуркации приводят к обострению чувствительности. Мутации, вызванные гравитационными флуктуациями экологического характера с очень малой энергией (около 10^-15 кТ), могут быть подтверждением теории эволюции Ламарка. Нам необходимо разрабатывать негенетическую биологию, основанную на физике сложных систем. Клонирование не даст идентичных индивидуумов, так как личность формируется гораздо позже после рождения.

Теория сложных систем и информационные технологии безусловно являются полезными инструментами в исследованиях науки о жизни. В свою очередь, наука о жизни дала возможность получить значительные результаты в области теории сложных систем и информационных технологий. Сама по себе жизнь опровергла второй закон термодинамики и побудила к развитию физики неравновесных процессов и сложных систем. Нейрофизиология, естественный отбор, социальные насекомые и иммунология явились источниками для исследований в области новых вычислительных подходов, о которых вкратце будет сказано далее. Эти нетрадиционные методы вычислений активно развиваются для того, чтобы обрабатывать все возрастающий поток информации в нашем богатом различными знаниями обществе. ДНК и другие химические компоненты жизни также рассматриваются как возможные области применения альтернативной компьютерной обработки в будущем. Биоэлектроника также является быстро развивающейся областью исследований этих возможностей.