ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ РЕАЛИЗАЦИИ ВЗАИМООТНОШЕНИЙ В СИСТЕМЕ ОРГАНИЗМ — СРЕДА

В эпигенетической системе клетки следует рассматривать осцилляции, связанные с процессами достаточно длительными. Это и биосинтез, и диффузия, и взаимодействие макромолекул. Так, время, затрачиваемое бактерией на синтез одной молекулы белка, равно 5 секундам, у высших организмов оно возрастает до нескольких минут. По достаточно грубым расчетам, синтез одной молекулы РНК у бактерий продолжается 1 секунду, у высших организмов — около 1 минуты. Для обсуждаемой нами проблемы весьма полезны данные, полученные П. Фейгельсоном и О. Грингардом (1962). Они установили следующий факт. После внутривенного введения крысам триптофана синтез триптофанпиролазы в печени начинается только через 2 часа. Причем первый этап, связанный с превращениями, не включающими синтез макромолекул, продолжается несколько минут, т. е. столько, сколько свойственно релаксациям, совершающимся в пределах «компетенции» метаболической системы, так как это характерная «метаболическая» реакция, не включающая синтез макромолекул (в данном случае ацетил-КоА). Для деградации избыточно введенного триптофана в ацетил-КоА необходим дополнительный синтез фермента триптофанпиролазы. Он происходит приблизительно через 2 часа благодаря индуцирующему действию триптофана. Таким образом, синтез фермента de novo осуществляется во временных параметрах эпигенетической системы. При этом, по мнению исследователей, происходит и синтез гомологической информационной РНК. Итак, экспериментаторам удалось достаточно четко разделить по времени метаболические и эпигенетические реакции. Причем самым важным здесь является то, что эпигенетическая реакция не может проявиться до тех пор, пока в метаболической системе не установится допустимо возможное стационарное состояние. Например, время реакции эпигенетической системы клеток печени должно составлять 2 часа… Можно предположить, что время релаксации эпигенетической системы клетки лежит в диапазоне 10²—10⁴ секунд» (от 1,5 минуты — продолжительность метаболической реакции — до 3 часов — продолжительность эпигенетической реакции.— А. Л.). Однако с позиции, рассматривающей гомеостаз как осцилляторный процесс, еще большее значение приобретает заключение Гудвина, что «…эпигенетическую систему одиночной клетки можно рассматривать как часть среды, в которой находится ее метаболическая система, при условии, что разница между временами релаксации этих двух систем достаточно велика.
Согласно нашим оценкам, обычно это условие выполняется, и, следовательно, концентрации макромолекул можно рассматривать как постоянные или медленно меняющиеся параметры на отрезке времени, необходимом для метаболической реакции на малые стимулы. Однако, если стимулы велики и длительны, то сначала может последовать быстрая реакция метаболической системы, а затем более медленное и, вероятно, более сильное изменение метаболических переменных, вызванное изменением концентрации макромолекул. Во время этой второй фазы реакции «параметры» метаболической системы изменяются и время наблюдения должно быть увеличено по сравнению с тем, которое необходимо для регистрации метаболической реакции. Таким образом, в наших терминах этот процесс следует описывать как реакцию эпигенетической системы клетки».
Вот мы и добрались до самой сути осцилляторной природы гомеостатического поведения биологических систем — соотношения осцилляторных характеристик метаболической и эпигенетической систем: эпигенетическая система содержит в себе метаболическую систему в том смысле, что все переменные последней входят в первую.
Если идти дальше, то с помощью понятия времени релаксации в одиночной клетке (бактериальной или у простейших) можно выделить и генетическую систему.