Текст книги "Гравитация мыслей (сборник)"

Николай Векшин
Гравитация мыслей

© Векшин Н.Л., текст, 2018

© ООО «Фотон век», 2018

Гравитация

Фильм «Гравитация», вышедший в 2013 году, быстро получил семь Оскаров в семи номинациях. Что же представляет из себя сей голливудский шедевр?

Сначала зрителю долго показывают американский космический корабль на околоземной орбите. Действо бездействия тянется, как жвачка, медленно, затянуто, скучно. Впрочем, потерпеть можно, ведь из космоса на Землю открывается прекрасный вид.

И вот с Земли из Центра управления поступает предупреждение о скором столкновении американского корабля с обломками российского шпионского (никаких доказательств) спутника, причём, зачем-то взорванного самими же русскими (голливудский агитпроп в действии).

Никаких мер американским экипажем почему-то принято не было. Корабль не только не перешел на другую орбиту, но никто внутри даже не надел скафандров. Потрясающая халатность (поверить в это весьма трудно, но так и быть).

В скафандрах были двое, находившиеся в открытом космосе: женщина (её играет некрасивая и даже не симпатичная Сандра Буллок), занимавшаяся снаружи мелким ремонтом, и её напарник (приторный красавчик Дж. Клуни). Женщина упорно не слушалась советов Центра, не хотела бросить работу и вернуться на корабль (где же хвалёная американская военно-космическая дисциплина?).

В результате они с напарником спаслись (как полезно бывает не слушаться специалистов!). А все космонавты, находящиеся внутри, погибли. Чудесным образом множественные осколки пробили обшивку корабля, но не задели двух людей, находившихся снаружи (невозможно в такое поверить, но пусть).

При этом Сандру отбросило в открытый космос. Она начала паниковать. Стал заканчиваться кислород (интересно, куда он подевался из баллона?). Тут в ушах у неё раздался бесстрастный голос напарника, что всё окей (ага, лучше не бывает; поверить в олимпийское спокойствие героя Клуни можно, если очень захотеть).

Пользуясь ручным реактивным двигателем, он подлетает к женщине и буксирует её обратно к кораблю. Но тут налетает ещё одна серия обломков (как будто русский спутник взорвался дважды или кто-то прицельно бомбардирует несчастных американцев; правда, прикольно?).

Сандра снова чуть не улетает в пространство, но счастливым образом умудряется зацепиться ногой за какие-то стропы. Потом она ухитряется вытянутой рукой зацепить и удержать напарника, уже потерявшего двигатель.

Клуни, как истинный джентльмен, уговаривает Сандру отпустить его в пространство, иначе погибнут оба. Вполне благородно с его стороны (но верится с трудом). Забавно, что Клуни абсолютно невозмутим, как робот. Но он не робот, он – супермен.

Этот красавец-мужчина Клуни начинает самовлюбленно интересоваться у напарницы, влюблена ли она в него (весьма своевременное выяснение отношений, не правда ли?).

Произнеся шаблонный голливудский монолог на тему «Боливар не выдержит двоих», Клуни отрывает руку от напарницы и мужественно удаляется вдаль, чтобы одиноко помереть в бездне вселенной.

Женщина вновь вспоминает, что кислород кончается и снова впадает в истерику. Что не мешает ей, однако, проникнуть внутрь корабля и найти способ перелететь с него на международную космическую станцию.

Сандра легко проникает в МКС, которая не обитаема. На МКС царит жуткий бардак (ах, эти неряхи русские!). Зацепившись за что-то торчащее, женщина нечаянно устраивает пожар, который ей не удаётся загасить дурацким русским огнетушителем.

Она в последнюю секунду, улетая от пламени, попадает как раз в лётный отсек, задраивает люк и начинает очередную истерику. Но тут вдруг рядом с ней чудесным образом появляется Клуни и терпеливо объясняет, что надо держать себя в руках, иначе можно помереть. После монолога в стиле «надо жить, детка!» призрак Клуни исчезает.

Случившийся глюк переводит Сандру в менее истеричное состояние. И она начинает изучать русскую инструкцию «старт отсека» (не понятно, где женщина успела хорошо выучить русский язык?). Нажимая на кнопки с русскими буквами, она успешно стартует в самый последний момент. И прилетает на китайскую космическую станцию, которая тоже не обитаема.

Оттуда она тоже стартует (методом случайного тыка кнопок, не удосужившись выучить инструкцию на китайском языке) на маленькой ракете и даже умудряется совершить расстыковку её блоков перед посадкой. Автоматически выбрасывается парашют.

И капсула приводняется как раз недалеко от берега (вероятность приводнения в зоне 100 метров от берега можете посчитать сами, используя глобус и факт, что размеры материков и океанов исчисляются тысячами километров).

При открытии люка в капсулу хлынула вода (истеричная Сандра, как всегда, косячит). Однако непотопляемая женщина успешно выныривает на поверхность и приплывает к берегу.

Она героически встаёт и, шатаясь на подгибающихся ногах, мужественно куда-то идёт. Звучат победные фанфары.

В общем, всё банально и плоско. Сюжет примитивный. Множество логических нестыковок. Пафосный патриотизм. Слабая актёрская игра. Единственное, на что можно с удовольствием смотреть – шикарные космические виды.

Если сравнить «Гравитацию» со старым (1968 год) фильмом «Космическая одиссея», то сравнение явно не в пользу первого. «Космическая одиссея» – шедевр, снятый по роману Артура Кларка. Это гимн человеческому разуму. Жесткая научная логика. Великолепная фантазия. Увлекательный сюжет. Мощные философские обобщения. Прекрасная игра актёров. Фильм заслужил массу призов, удостоился высших наград, был назван лучшим фильмом всех времен. Но получил всего одного Оскара – за спецэффекты. По-видимому, в жюри Оскара сидят те, кто воспитан на комиксах.

Продолжительность жизни

Каждому виду животных свойственна своя средняя естественная (без учёта детской смертности, инфекций и др.) продолжительность жизни (ПЖ). Различия между отдельными особями внутри вида обычно не слишком велики. Например, крысы живут в среднем 3 года, хотя в хороших условиях встречаются прожившие 5 лет, но не бывает 15-летних. Поэтому некоторые исследователи, включая академика В.П. Скулачева (V.P. Skulachev, Mol. Aspects Med. 1999, v/20, N 3, p.139), предполагают генетическую запрограммированность ПЖ и заявляют о «феноптозе» – программируемом старении и смерти. Эту «программу» они обещают поменять (с помощью воздействий на гены) на другую – «программу бессмертия».

Хотя старение можно регулировать через гены, влияя на сигнальные пути или транскрипционные факторы, но никаких специальных «генов смерти» до сих пор не найдено. Кроме того, межвидовые различия ДНК часто слишком малы, чтобы привести к сильному различию в сроках жизни. Например, последовательность нуклеотидов ДНК человека совпадает с ДНК обезьян, как известно, на 98 % и с ДНК свиней на 90 %, т. е. можно было бы ожидать почти одинаковой ПЖ, однако, человек живёт в несколько раз больше.

Давно замечено, что крупные животные обычно живут дольше мелких, например, ПЖ некоторых млекопитающих примерно следующая: мыши – 2 года, собаки – 20 лет, лошади – 37, слоны – 65. Разницу принято объяснять тем, что обмен веществ связан с дыханием и тепловым балансом, зависящим от размеров тела и его поверхности. Для поддержания температуры тела мелкому животному нужно иметь более высокий уровень обмена веществ. А это может приводить к более быстрому накоплению внутриклеточных дефектов. Не случайно отмечалась обратная зависимость между интенсивностью обмена и ПЖ.

Существует также другая закономерность: обычно дольше живут те виды животных, у которых крупнее головной мозг. Чем меньше мозг, тем вероятней, что старческие дефекты будут сильней ухудшать его гормональный и электрофизиологический контроль над телом. Или, возможно, чем меньше мозг, тем вообще меньше его роль в контроле над телом. Причём, внутри вида бывает наоборот, например, женщины живут дольше мужчин, имея меньший по объему мозг.

Зависимость ПЖ млекопитающих от массы мозга (ММ) и массы тела (МТ) принято описывать при помощи эмпирических уравнений такого типа:

lg ПЖ = 0,6 lg ММ – 0,23 lg МТ + 0,99

Такое уравнение, подобранное для определённых видов млекопитающих в логарифмическом масштабе, описывает ПЖ с низкой точностью.

У птиц, рептилий и амфибий соответствие между МТ и ПЖ часто не выполняется.

Малопригодность подобных уравнений обусловлена тем, что они не учитывают множества реальных факторов, сильно влияющих на ПЖ.

Количество исключений, выпадающих из уравнения, слишком велико. Например, многие мелкие грызуны живут очень мало из-за интенсивного обмена веществ. Это означает, что в уравнении для ПЖ должна фигурировать величина, характеризующая интенсивность обмена. Поскольку основная доля энергетического обмена у животных приходится на аэробные реакции, то для расчетов можно было бы использовать максимальное потребление кислорода (МПК).

Представитель отряда грызунов голый землекоп живет, наоборот, необычайно долго (17–35 лет) и имеет особую биохимию, обеспечивающую резестентность к образованию раковых опухолей. У него имеется повышенная способность устранять накапливающиеся дефекты. Помимо этого, у него замедленный метаболизм и низкокалорийный рацион и, как следствие, низок уровень глюкозы в крови. Кроме того, он живет под землей в атмосфере с пониженным содержанием кислорода и, в отличие от других млекопитающих, не контролирует температуру своего тела.

Другой пример – летучие мыши, например Myotis myotis. Они живут 20–40 лет вместо 2–3 лет обычных мышей. Летучие мыши бодрствуют всего около 3–4 месяцев, а остальные 8–9 месяцев спят, впадая практически в анабиоз, при котором температура тела падает до 2–4 градусов. При этом резко замедляется дыхание и все жизненные процессы.

Известно также, что животные, не имеющие постоянной температуры тела, в прохладном климате живут дольше, чем в жарком. Например, усоногие рачки у побережья Англии живут 5–6 лет, а в холодном Баренцевом море – 40 лет.

Из приведенных примеров следует, что в формуле для расчёта ПЖ должны фигурировать также температура тела и продолжительность сна или анабиоза.

Если говорить о молекулярных механизмах старения, то речь должна идти о денатурации белков, межбелковых сшивках и повреждении функциональных участков ДНК. Например, старение червей нематод вызвано, прежде всего, образованием сшивок между денатурированными белками (E.Л.Гагаринский, Н.Л. Векшин, Успехи геронтологии 2017, т.30. № 5, с. 676.).

Старение клеток крысы обусловлено, прежде всего, межбелковыми сшивками в митохондриях с образованием пигмента старения липофусцина (М.С.Фролова и др. Биофизика, 2015, т.60, № 5, с.1125).

Старение дрозофил, как известно, в значительной степени связано с большим мутационным грузом ДНК.

Для расчета ПЖ позвоночных животных недавно предложена следующая формула (Векшин Н.Л., Фролова М.С., Биофизика, 2018): ПЖ = МТ/КК + ММ^1/2 + ПП + 0,25 ПС + СП – 1,5 МПК^1/3 + 42 – ТТ

Здесь ПЖ – продолжительность жизни в годах, МТ – масса тела в граммах, КК – количество килокалорий в пище за сутки, ММ – масса мозга в граммах, ПП – пубертатный период в годах (детеныши не стареют), ПС – продолжительность сна в часах за сутки (во сне снижается метаболизм, тело стареет медленней), СП – спячка или анабиоз в месяцах за год, МПК – максимальное потребление кислорода (мл/кг/мин), ТТ – температура тела (градусов Цельсия), 42 градуса – температура разрыва дисульфидных связей в белках и начало плавления расплетённых участков ДНК.

Многопараметрическая формула учитывает практически все общеизвестные важные природные факторы, существенно влияющие на естественную ПЖ. Коэффициенты и степени подобраны эмпирически. Все параметры формулы при расчётах берутся безразмерными. Полученной безразмерной ПЖ присваивается размерность в годах.

Если построить график-гистограмму, то видно хорошее соответствие между рассчитанными и реальными ПЖ позвоночных животных разных видов (данные по реальной ПЖ имеются в The Animal Ageing & Longevity Database и др.).

Это означает, что никакой «супер-особой биохимии» или «специальных генов старения», кардинально продлевающих или укорачивающих жизнь, нет ни у одного из упомянутых животных.

Многопараметрическая формула позволяет достаточно точно описать среднюю естественную продолжительность жизни позвоночных животных разных видов. Общеизвестные «выпадающие» случаи (голый землекоп, летучая мышь и другие) на самом деле не являются выпадающими.

Таким образом, старение есть результат накопления внутриклеточных повреждений белков и ДНК, а не генетическая «программа смерти».

Нобелевская премия Осуми

Осенью 2016 года мне позвонили с радио «Говорит Москва» и попросили прокомментировать в прямом эфире получение Нобелевской премии в области медицины и физиологии японским профессором Ёсинори Осуми «За открытие механизмов аутофагии».

Аутофагия – уничтожение внутриклеточного мусора, накапливающегося с годами во многих клетках животных и человека. Вообще-то аутофагия известна науке давно, по крайней мере, с середины прошлого века, задолго до того, как этой темой занялся Осуми.

В конце 90-х годов Осуми тиснул в Nature парочку статеек, в которых решались сугубо частные вопросы. Например, с помощью белкового электрофореза было найдено, какая именно аминокислота сшивается с другой при агрегации некоторых белков. Работая на дрожжах, Осуми нашел несколько генов, влияющих на работу вакуолей, в которых растворяется внутриклеточный мусор. У человека вроде бы есть сходные гены. А мусор у человека устраняется в лизосомах – аналогах вакуолей. Вот, собственно и всё.

Статьи Осуми нормальные, весьма средние, без какой-либо принципиальной идеи или методической новизны. За что дали Нобелевскую премию, не понятно. В науке есть десятки учёных, которые сделали в вопросах аутофагии гораздо больше. Про вакуоли и лизосомы наука знает давным-давно. За открытие лизосом Дедюв в 60-х получил Нобелевскую премию.

Если говорить о внутриклеточном мусоре, то дрожжи не слишком адекватная модель человеческих клеток, так как содержат мало митохондрий и любят делиться, а человеческие специализированные клетки (мозг, сердце и др.) содержат тысячи митохондрий и обычно не делятся. В клетках мозга и сердца из митохондрий образуется липофусцин – пигмент старения. У дрожжей липофусцина практически нет. Так что Осуми выбрал неудачную модель.

Более того, в конце 80-х годов советский ученый А.Г.Белякович, работавший в Институте биофизики в Пущино, доказал, что митохондрии в некоторых органах (почки, печень) способны не только деградировать до липофусцина, но и превращаться в полые шарики размером 2–5 микрон, которые рассасываются сами по себе. Он научился выделять эти шарики – "постмитохондрии". Однако ему не только не дали защитить диссертацию, но вообще выгнали из Института. При этом его монографию "Изучение митохондрий и бактерий…" (1990) активно читают (и беспардонно заимствуют из неё) и те, кто его сократил, и распиаренный академик В.П.Скулачёв. Причём, никто на Беляковича не ссылается. Знал ли Осуми о книге Беляковича? Не известно. В этой монографии были весьма подробно, с фотографиями оптической микроскопии, описаны процессы деградации митохондрий и устранения мусора в разных органах.

Вот такая "картина маслом". Нобелевский комитет в очередной раз удивил мир своим решением. Нобелевский комитет в наши дни это просто околонаучная мафия, постоянно нарушающая завещание Нобеля и беспардонно делящая бабло.

Прибор Фолля – медицинское мошенничество

Алина, 24 года

Алина под именем Гюльчатай, 24 года

Пластиковая баночка под именем Вася и её диагноз

После клинических испытаний в нашей стране метод электропунктурной диагностики немецкого изобретателя прошлого века фашистского врача Фолля получил законное право на клиническую практику (постановление Совета Министров СССР № 211 от 6 июня 1989). Метод был включен в Перечень видов медицинской деятельности (Приказ МЗ от 1 июля 1996). В настоящее время метод компьютеризирован и широко рекламируется по всей стране. «Чудодейственный прибор Фолля», представляющий из себя всего лишь две пластмассовые пластины с металлическими электродами, продаётся за 10 тысяч рублей.

В апреле 2016 года ко мне в Институт пришли двое приятелей, чтобы продемонстрировать этот «уникальный прибор», якобы детектирующий по электропроводности множество параметров человеческого организма и дающий детальную картину заболеваний пациента. Приятели были абсолютно уверены в том, что не зря купили себе прибор Фолля и хотели убедить в этом меня и моих аспирантов. Они ни на йоту не разделяли нашего скептического отношения. Причем, оба имели высшее инженерное образование.

Мы провели совместные испытания прибора. После прикрепления датчика к запястью моей руки и введения моего имени и возраста в компьютерную программу прибор выдал целый спектр моих проблем, о которых я даже не догадывался. При повторном измерении через 20 минут спектр моего нездоровья немного изменился. При введении в компьютер другого имени и совсем другого возраста спектр моего же организма изменился кардинально. То же самое случилось при проверке прибора моими аспирантами.

Особенно впечатляет эксперимент по замене человеческой руки полиэтиленовой баночкой, названной нами именем Вася. Прибор успешно выдал целый спектр заболеваний мифического Васи. О какой диагностике болезней может идти речь, если прибор даже не отличает живое от неживого?

Вот выводы из проведенных испытаний: 1) Прибор измеряет электропроводность на поверхности кожи. Никаких других параметров он не измеряет. Суть работы датчика сводится к замыканию двух металлических контактов. При наличии повышенной сухости кожи перед использованием датчика кожа должна быть смочена водой. 2) Самая важная часть прибора – компьютерная программа, которая методом случайного подбора выдает показания «состояния организма». Полученные данные зависят только от заданного программе возраста человека и пола, но никакой реальной связи с физическим состоянием пациента не имеют. 3) Один и тот же испытуемый с юношеским и стариковским, введенными в программу, возрастами даёт два абсолютно разных результата. При этом у «юноши» большинство оценок (по пятибалльной шкале) пятёрки и четвёрки, а у «старика» тройки и двойки. Программа мудро учитывает тривиальный факт, что с возрастом вероятность заболеваний разных систем организма повышается. 4) Компьютерная программа, по-видимому, сохраняет полученные данные, что позволяет в дальнейшем при анализе состояния здоровья определенного пациента просто загружать первичный результат, немного изменяя некоторые оценки в ту или другую сторону. 5) Программа хаотично меняет параметры состояния здоровья. Если у одного и того же испытуемого просто сменить имя, сохраняя возраст и пол, она даёт другие результаты при повторных, идущих друг за другом, измерениях. 6) Всё зависит в первую очередь от введенных цифр возраста. Ничего не зависит ни от физического состояния пациента, ни от его реального пола и возраста. 7) Программа не распознает живое и не живое. При прикреплении электродов к пластиковой баночке программа «диагностирует» весь спектр заболеваний, как для человека. Это означает, что прибор является абсолютно непригодным для медицинской диагностики.

После испытаний оба моих приятеля были в шоке. Они поняли, что их надули медицинские мошенники. Надули двух инженеров! Они обратились к изготовителям прибора, но не получили ответа…

В Интернете среди множества рекламных материалов о чудодейственном приборе Фолля мне удалось найти одну разгромную критическую статью А. Голода (http://eto-fake.livejournal.com/225188.html), которую рекомендую прочитать всем, прежде чем решить пользоваться этим «уникальным прибором».

Флуоресцентный наномикроскоп

Недавно в интернете я наткнулся на рассказ о том, как был изобретён флуоресцентный наномикроскоп, обладающий чрезвычайно высоким пространственным разрешением, вплоть до 20 нанометров, что на порядок превышает теоретический предел оптической дифракции http://www.nanonewsnet.ru/blog/nikst/fluorestsentnaya-nanoskopiya-novyi-metod-mikroskopii.

Там было сказано, что этот прибор придумал в 1990-е годы Андрей Климов, научный сотрудник ИТЭБ РАН (Пущино). В 2005 году он запатентовал своё изобретение (Климов А.А. и др. Способ флуоресцентной наноскопии. Патент RU 2 305 270 C2, 18.05.2005).

В 2006 году Штефан Хелль в Германии создал нечто аналогичное и получил "Премию будущего". В том же году журнал Science признал эту разработку одним из 10 важнейших достижений в науке.

В 2014 году Штефану Хеллю была присуждена Нобелевская премия (вместе с американцами Эриком Бетцигом и Эриком Мернером).

Пару лет назад Климов приходил ко мне в лабораторию и жаловался, что буржуи просто-напросто спёрли его изобретение, а заодно и Нобелевскую премию. Охотно в это верю.

Но я не уверен, помнит ли Андрей, что идея такого микроскопа была в 1990-е годы подарена ему мной (я постеснялся ему напомнить).

В те годы я плотно занимался вопросами флуоресцентного измерения переноса энергии между молекулами (мою книгу «Energy Transfer in Macromolecules» издало американское оптическое общество). Мы работали с Климовым в одном институте.

И как-то раз разгорелась дискуссия о границах применимости флуоресцентного метода. Андрей, занимавшийся флуоресцентной микроскопией мышечных волокон, был уверен, как все оптики-микроскописты, что разрешающая сила микроскопа лимитируется половиной длины световой волны.

Я был другого мнения. Предел оптической дифракции правомерен для процесса поглощения света, но не для флуоресценции. При поглощении света есть неопределенность (порядка длины волны) – какой именно молекулой будет поглощён фотон. Но при флуоресценции, если позицию молекул специально зафиксировать, такой неопределенности нет.

Например, можно устроить перенос энергии между двумя типами молекул. При этом фотоумножитель надо настроить так, чтобы он регистрировал флуоресценцию двух разных типов молекул по отдельности. Тогда разрешающая сила микроскопа будет лимитироваться только размерами самих молекул – 1 нанометр. Или для фото-селекции можно устроить фото-выгорание одного типа флуоресцирующих молекул. Результат будет тот же.

Климова я тогда вроде переубедил и больше к этому вопросу не возвращался. Андрей же, спустя некоторое время, довёл идею до технического решения.