10. Фрактальна геометрія природи: нитка

Лінійний порядок в природі і в житті людини
4. Фундаментальний принцип біологічної архітектоніки

Будучи породженням лінійного порядку, білково-нуклеїнова функціональна система неухильно підтримує і нескінченно відтворює його в собі. У процесі реплікації, транскрипції і трансляції на лінійно організованою матричної основі нитка породжує і примножує нитку. Сходять з матриць елементарні фібрили збираються в нитки більш високого рангу (аналогічно тому, як в текстильному виробництві з коротких і порівняно тонких волокон формується пряжа). На їх основі в кінцевому підсумку і створюються (кристалізуються) різного розміру білкові структурні нитки.

Поряд з цим вдруге, але вже на ранніх етапах існування біосфери придбав грандіозне за масштабами свого вираження біосинтез лінійних полісахаридів, які отримали головним чином будівельне значення. У рослин - це целюлоза (в загальній масі органічних сполук біосфери вона зайняла з плином часу перше місце), а в світі гетеротрофних організмів (членистоногі, гриби і ін.) - целлюлозоподобний хітин.

Життя - це нескінченний і безперервний процес прядіння і в'язання. Будь-яка жива система, навіть найменша, стала по суті справи грандіозної текстильної фабрикою, а її продукція - єдиним і універсальним будівельним матеріалом самої живої субстанції. Цеглини, з яких будують будинок, скріплюють між собою цементом. Деталі автомобіля з'єднують нарізними болтами і гайками. Що ж стосується біологічних конструкцій, то всі вони зав'язані ниткою. Більш того, якби нам вдалося розібрати до кінця будь-яку частину живої плоті на складові її елементи, то від неї не залишилося б нічого, крім різного роду ниток. Все живе з нитки і від нитки. Все живе є зв'язка, клубок ниток. І тільки тому ми не помічаємо в повсякденному житті існування цієї реальності, що біологічні нитки або занадто тонкі, або до того ж ще й щільно упаковані.

Внутрішньоклітинні "джунглі"
Якби вдалося розібрати до кінця яке-небудь істота (або хоча б його частину) на структурні складові (подібно до того, як ми це робимо часом, розпускаючи пов'язаний з пряжі светр), то від нього, природно, не залишилося б нічого, крім різного роду ниток. При уважному аналізі розібраного матеріалу ми б побачили, по-перше, що нитки ці головним чином двох типів - білкові і вуглеводні. По-друге, що нитки розрізняються по товщині. По-третє, що вони влаштовані ієрархічно, по матрёшечному (фрактальному) принципом: нитки більшого діаметра послідовно розщеплюються поздовжньо на нитки меншого діаметру аж до лінійних макромолекул, з яких починалося їх формування. Нарешті, в четверте, що все мономери утворюють нитки, тільки ліві (в разі білкових ниток) і тільки праві (в разі вуглеводних).

Найпростіше здійснити розбирання на складові лінійні елементи, звичайно, вірусів, мікроскопічне тіло яких складається всього лише з двох видів ниток. Що знаходиться в центрі полинуклеотидная нитка (ДНК або РНК, одноцепочечная або дволанцюжкова) укладена в полипептидную оболонку-капсид. І, отже, вся завдання з розбирання зводиться до того, щоб розпустити на складові нитки саме цей капсид, послідовно отримуючи білкові субодиниці і розмотуючи їх. Що ж стосується вірусний частинок, так званих віроідов, то з ними і зовсім не потрібно ніякої розборки, оскільки вони позбавлені капсида і представлені тільки однонітіевой РНК (можливо, в деяких випадках і ДНК), яка здатна автономно реплицироваться в інфікованих хазяйських клітинах. Як бачимо, при всій своїй простоті і функціональної специфіки, віруси несуть в собі всі ознаки біологічної архітектоніки, властиві одноклітинним і багатоклітинних організмів, тобто життя взагалі.

Пояснюючи, як влаштований організм на рівні елементарної осередки життя, клітинна теорія (сформульована ще в першій половині дев'ятнадцятого століття), не дає уявлення про структурну організацію живої речовини, живої матерії як такої, і нині вже не може вважатися достатньою для теорії життя. В основі життя, включаючи і той її випадок, коли цілий організм представлений всього лише однією клітиною, лежить інший принцип - більш глибокого, тектонічного (грец. Tektonike - будівельне мистецтво, archi - старший, головний, початковий) порядку. Це нематоморфізм - нітеобразіе, нітеподобіе, нітеформіе- конструювання (в'язання) живої матерії з ниток. Цього принципу підвладні навіть такі дрібні, субмикроскопические істоти, як віруси, які, будучи живими організмами, ніяк не вписуються в класичну клітинну теорію в силу своєї морфо-функціональної специфіки.

5. Лінійне перетворення природних ландшафтів

Але повернемося знову до людської діяльності. Нині Природі кинутий безпрецедентний за своєю зухвалістю виклик. Приступивши (на лінійному мікрорівні!) До реалізації шалено привабливою програми генетичної інженерії, людство замахнувся на те, що раніше цілком було прерогативою Природи. Ніби й не було попередження: «у великій мудрості многія печалі». Що ж стосується макрорівня, то тут «робота на лінії» встигла зайти так далеко, що давно вже стала явищем глобального (біосферного) масштабу.

лінійне землеробство
Чому в світовій землеробській практиці з давніх-давен і по цей час застосовують на полях головним чином лінійне (чергове, рядкове, рядковое) розміщення культурних рослин? Та тому що одновимірний порядок не тільки дозволяє людині дозувати витрату насіння, однаково заглиблювати їх в грунт і отримувати тим самим щодо дружні сходи, а й дає можливість з найменшими витратами праці і часу «зчитувати» і постійно контролювати посіви (формувати їх оптимальну густоту, вибраковувати нестандартні рослини, проводити фітосанітарні заходи, періодично рихлити в міжряддях ґрунт, вносити добрива і т.д.), тобто, здійснювати всю необхідну технологічну систему догляду за сельскохозяйс твенной культурою аж до збирання врожаю, особливо при використанні відповідних механізмів.

У спеціальних словниках ми не знайдемо, однак, терміна «лінійне землеробство». Хоча світове землеробство за всіма статтями є саме таким. Більш того, воно давно вже увійшло в стан глибокої лінійної залежності. Залучення живих організмів до «стройової дисципліни», лінійна стратегія і тактика наскрізь пронизують це найважливіша заняття людини.

Дикорослі фітоценози, яким було властиво мимовільне, стохастичне просторовий розподіл рослинних індивідуумів (вони завжди вважали за краще «ходити» натовпом, а не строєм), до теперішнього часу усюди витіснені людиною. Їх притулком тепер залишилися головним чином неудобья і малопридатні для землеробства ділянки ландшафту. На звільненій від природної рослинності великій території континентів створений особливий - упорядкований, лінійно збудований (та до того ж ще й розкреслений системою знову-таки лінійних лісосмуг) світ культурних рослин, чого раніше на Землі ніколи не було.

Людям від цієї геометрії, здавалося б, тільки користь. У наявності економічні та технологічні вигоди. Але що придбала біосфера в результаті нав'язаного їй лінійного порядку? Як поставилася Природа до нового поряд «в смужку», що відчула, а головне - наскільки велике її терпіння до такої незвичайної і порівняно недавнього в геологічній шкалі часу явищу? Особливо якщо врахувати, в якому стані опинився в результаті цього перетворення головне джерело родючості - планетарний грунтовий покрив. Це живу шкіру Землі люди методично і холоднокровно, шануючи за благо і змагаючись один з одним, вигадуючи дедалі витонченіші пристосування і методи, смугують сталевими ножами тракторного плуга, що залишають за собою довгі, глибокі (і знову-таки лінійні!) Борозни. І добре ще, якщо ті йдуть поперек схилу. Але, як показує практика, важкої і громіздкої сільськогосподарською технікою зручніше управляти, коли вона орієнтована в своєму русі вздовж схилу. В результаті такої оранки відкривається шлях швидкоплинного дощовою або сніговою воді, яка, слідуючи по нарізаною борозні вниз з наростаючим прискоренням, без праці розмиває на своєму бігу розпушений грунтову масу і виносить її в кінцевому підсумку в океан. Сама ж борозна при цьому перетворюється нерідко в важку рану Землі - яр.

Здається, саме в цій обставині укладено, перш за все, справжній зміст поширеної поняття «ризиковане землеробство». Лінійне землеробство навіть в найсприятливіших з клімату регіонах планети в принципі, за визначенням, не може бути не ризикованим. Бо воно є руйнівним для грунтового покриву вже в силу лінійного принципу обробки землі.

Рукотворна проблема лінеаризації ландшафтів давно чекає дослідників різного профілю - ботаніків, зоологів, біогеоценологиі, ґрунтознавців, ландшафтоведов, фахівців в галузі землеробства. Тільки спільними зусиллями можна здійснити всеосяжне наукове осмислення цього феномена, можливо, і зрозумілого для практичною людської душі, але дивного для біосфери. З огляду на його істинно планетарних масштабів не можна більше зволікати з цим. Якщо, звичайно, ми дійсно хочемо не тільки зрозуміти приховані від нашого погляду і стрімко наростають тенденції в еволюції нинішньої біосфери, а й побачити перспективи свого подальшого перебування в ній.

6. Космічні нитки

У видатного польського письменника С.Є. Леца є вельми багатозначна фраза: «І коли я дійшов до самого дна, то почув, як знизу стукають». Сучасна природничо-наукова картина світу примітна по самому великим рахунком тим, що в ній стали з'являтися різного роду нитки. Фізики-теоретики в своїх побудовах широко використовують такі поняття, як «енергетична тканину», «павутина», «пряжа»; «Енергетичні волокна», «фібрили», «джгути», «мотузки», «канати» і т. П. Причому не в переносному, а в самому що не є прямому і фундаментальне значення. Нитка стала інструментом і способом розуміння світоустрою.

Дослідницький космічний апарат Hubble Space Telescope вперше зміг зафіксувати нитки темної матерії, які з'єднують зоряні скупчення в сузір'ї Візничого, розташованого на відстані 5,4 мільярда світлових років від нашої планети.

Прийнято вважати, що Всесвіт за структурою, можна порівняти з нескінченної тривимірної павутиною. Нитки є скупченнями темної матерії, звані також филаментами. У тих областях, де нитки перетинаються, знаходяться щільні утворення видимої матерії, у вигляді окремих галактик і зоряних скупчень. Так влітку цього року, астрономам вдалося виявити одну з таких павутини, що сполучає галактики Abell 223 і Abell 222.

Група вчених-астрономів під керівництвом Mathilde Jauzac з L'Université d'Aix-Marseille виявила ще одну темну нитку, яка з'єднує галактики в скупченні MACSJ0717.Значітельное кількість галактик в даному скупченні, а також висока щільність, дозволили астрономам знайти велику кількість викривлень в структурі простору -часу, ініційованих скупченнями темної матерії.

Mathilde Jauzac і її колеги схильні вважати, що нові більш потужні телескопи, запуск яких в роботу намічений на 2018 рік, зможуть допомогти виявити і інші філаменти, які недоступні наявної техніки.

космічні нитки
Згідно струнної теорії всяке фізичне поле, виявляється, є не функція точки, як прийнято було вважати, а функціонал лінії в буквальному сенсі цього слова. Всі елементарні частинки виникають в результаті порушень деяких вакуумних струн і визначаються тією або іншою частотою їх коливання. Сама ж окремо взята струна (як неподільна першооснова) являє собою гранично тонку нитку, яка, як і личить нитки, здатна згинатися, згортатися, утворюючи химерні клубки, і навіть намотується на щось. Переплітаючись між собою і чіпляючись один за одного, струни утворюють і створюють матерію.

Теорія струн пропонує і інші феноменологічні сценарії. Один з найбільш цікавих полягає в тому, що поряд з вкрай малими нитками, довжина яких порівнянна з так званої планковской величиною, космічний простір гранично заповнене павутиною всюдисущих ниток міжгалактичних або навіть вселенських розмірів. Будучи неймовірно тонкими і довгими, ці нитки мають в той же час фантастично величезну міцність на розрив і багатьма іншими незвичайними властивостями. Саме вони в сукупності і створюють, можливо, горезвісну «темну» матерію, яка становить приблизно дев'ять десятих усієї маси Всесвіту.

У зв'язку з цим доречно нагадати, що ще радянський академік Я.Б. Зельдович свого часу прийшов до розуміння того, що в світі існують нитки (названі ним космічними), які мають в поперечнику близько 1037 см і колосальну довжину, відповідну діаметру Всесвіту. Вони виникли в перші миті Великого вибуху, замкнувшись на протилежних краях Всесвіту і збільшуючись в довжині в міру розширення її простору. Кожна струна здатна згинатися, перехльостували сама з собою, обриватися, породжуючи при цьому замкнуті топологічні фігури. Маючи величезну масу, ці невидимі «ниточки» найсильнішим чином викривляють простір з усіма наслідками, що випливають звідси глобальними наслідками.

Такі уявлення - не плід фантазії. За ними стоять дуже серйозні дослідження, величезний інтелектуальний працю і чудові творчі осяяння великого числа талановитих вчених, дуже глибока фізика і математика. Крім того, вони мають високу красою і симетрією (у фізичному сенсі), т. Е. Відповідають тому критерієм, який став головним евристичним принципом сучасного природознавства. Нарешті, ці ідеї просто «досить божевільні, щоб бути правдоподібними», як вважають багато фізиків-теоретиків.

Струнні концепції обіцяють нову революцію в природознавстві. Загальна теорія відносності і квантова механіка, існуючи і розвиваючись незалежно один від одного, дуже довго не могли знайти спільну мову для взаємного розуміння і плідної співпраці. Тепер же з'являються певні надії на примирення цих двох фундаментальних теорій в рамках однієї, ще більш універсальною парадигми. Саме теорія струн сподівається остаточно об'єднати всі сили природи, стати здатної привести, нарешті, всі відомі фізичні взаємодії (електромагнітне, сильне, слабке і гравітаційне) до загальнотеоретичного знаменника, виробити нові уявлення про простір і час, дозволити важливі загадки квантової гравітації і космології, створити «єдину теорію поля». За допомогою теорії струн, яка чудово узгоджується з висунутої раніше ідеєю Калуци - Клейна про багатовимірності просторово-часового континууму, мається на увазі не тільки вивести всі фундаментальні властивості нашого світу, а й вийти за його межі.

Майбутнє покаже, наскільки виправдаються надії, пов'язані з теорією струн. Однак немає сумніву в тому, що текстуральная концепція життя вельми відповідає цій «божевільної» ідеї і може розглядатися навіть як її речовий доповнення та підкріплення з біологічного флангу. Весь наш світ - це рухома, зіткана з ниток енергетична тканину, в яку органічно вплетені нитки земної білково-нуклеїнової життя, що представляють собою в одних місцях філігранну в'язь, а в інших переплетені ліанами непрохідні джунглі.