Генетический код как волновая знаковая структура

Наши представления о генетическом коде должны существенно измениться, иначе мы никогда не сможем создать ДНК-компьютер. С этой целью мы постулировали механизм контекстно-волновых ориентаций рибосом для решения проблемы точного выбора аминокислоты [32]. Эта проблема возникла сразу при создании модели генетического кода как фактор неопределенности в выборе третьего нуклеотида в кодирующем аминокислоту триплете (wobble-гипотеза Ф.Крика). Для того чтобы понять, каким образом белок-синтезирующий аппарат клетки решает эту типично лингвистическую проблему снятия омонимической неопределенности необходимо ввести понятия фонового принципа, ассоциативно-голографической памяти генома и его квантовой нелокальности [28, 33, 38, 46]. Это означает, что геном может рассматриваться одновременно на уровне вещества и как идеальная (ментальная) структура, то есть как квантовый объект.

Универсальным информационным посредником в свертке-развертке знаковых регуляторных структур генома-биокомпьютера выступают эндогенные физические поля очень малой мощности. Эти поля продуцирует хромосомный аппарат, и они являются, быстрым волновым генетическим информационным каналом, соединяющим хромосомы отдельных клеток организма в целостный континуум, работающий как биокомпьютер. Кратко основные положения теории волновых генов (с учетом квантовой нелокальности генома) можно сформулировать следующим образом:

Солитонные и лазерные поля ДНК и хромосом являются оптико-акустоэлектрическим нелинейно-волновым процессом, осуществляющим запасание, считывание и перенос генетической и другой регуляторной полевой информации в пространстве-времени организма,

ДНК, хромосомы и белки биосистем работают в режиме “антенны”, принимающей внешние акустические и электромагнитные поля, при этом свойства таких антенн меняются, осуществляя управляющее влияние на организм,

Жидкокристаллический хромосомный континуум является нелинейно-оптической средой и способен в определенных условиях функционировать как лазер с перестраиваемыми длинами волн, а также как лазер на солитонах (на так называемых “Фрелиховских модах” [21]),

Хромосомная ДНК, являясь источником и приемником лазерного излучения, знаково поляризует его и одновременно переводит его в радиодиапазон. При этом образующиеся по механизму квантовой нелокальности (телепортации) радиоволны изоморфно (знаково) поляризуются в соответствии с поляризациями фотонов. Такие радиоволны могут служить носителями генетико-метаболической информации как в пределах биосистемы, так и вне неё.

Хромосомная биоконверсия фотонов в радиоволны. Локализованные фотоны.

Эти положения необходимо учитывать в обсуждаемой здесь гипотетической модели биокомпьютера, работающего на генетических молекулах. Рассмотрим, как формируются “in vitro” конвертированные из фотонов радиоизлучения геноструктур (препараты жидких кристаллов ДНК). В наших экспериментах [28] мы получали так называемые локализованные или спутанные (entangle) когерентные фотоны с последующим пермиссивно-телепортационным превращением их в радиоволны. Этот процесс осуществлялся специально изготовленным одночастотным He-Ne лазером с мощностью излучения 2 мВт, длиной волны 632,8нм со стабильным резонатором, управляемым посредством электронного термостатирующего элемента [34]. При взаимодействии лазерного пучка с жидкими кристаллами ДНК (или с любыми другими объектами), лазер генерировал радиосигналы, различающиеся по характеру (спектру Фурье) в зависимости от типа исследуемых образцов и способов их приготовления. Одним из необходимых условий для генерации ДНК-знаковых биоактивных радиоволн является "трех зеркальная схема". В соответствии с ней зондируемый объект (ДНК) отражает лазерный пучок в обратно в резонатор лазера. Характерно, что специфические модуляции радиосигнала при этом полностью соответствуют изменению во времени двумерных спекл-картин рассеянного препаратами ДНК света.

В этих экспериментах мы получили первичную информацию о возможности долговременной записи биологически активной динамичной поляризационно-лазерно-радиоволновой генетической информации с препаратов ДНК на лазерных зеркалах, как самого лазера, так и на внешних лазерных зеркалах, не являющихся частями лазера (см. ниже). Мы предполагаем, что этот феномен связан с явлением локализации (сжатия) фотонных полей в системе коррелированных рассеивателей лазерных зеркал. В условиях плохого собственного поглощения излучения материалом таких рассеивателей внешнее световое поле способно удерживаться в системе в течение длительного времени без диссипации в другие формы энергии. Причина локализации связана с интерференцией многократно рассеянных волн. Внешний электромагнитный сигнал (в нашем случае это лазерный луч, промодулированный по поляризации препаратом ДНК, локализуется (“записывается”) в системе металл-содержащих неоднородностей лазерных зеркал. Этот сигнал в дальнейшем может быть “считан” без существенной потери информации уже в форме изоморфно (по отношению к фотонам) поляризованных радиоволн. В пользу этих соображений свидетельствуют теоретические исследования по сжатым состояниям локализованных фотонов [35-37].

Если такая "запись" на зеркалах реальна, тогда содержащие атомы металлов жидкокристаллические слои ДНК хромосомного аппарата (аналоги зеркал) также можно рассматривать как фрактальную среду накопления локализованных фотонов, создающую когерентный континуум с квантово-нелокально распределенной поляризационно-радиоволновой гено-информацией. Это в определенной мере соответствует ранее высказанной нами идее квантовой нелокальности генома, точнее одной из ее форм [32, 33, 38]. Возможно, существует и другой механизм перехода квантов света как солитонов в радиоволны. В работе Тужински и соавторов [39] показана связь, взаимодополняемость двух, казалось бы, независимых теорий, в которых рассматриваются две физические модели, объясняющие необычное поведение биологических систем. Эти модели предложены Гербертом Фрелихом и Александром Давыдовым. Так называемые Давыдовские солитоны, описывающие возбуждение, делокализацию и движение электронов вдоль пептидных цепей белковых молекул в форме уединенных волн (солитонов) [40] дополняет известную модель Фрелиха [41-44], развитую в нашей работе [45], о возможности высоко поляризованного (когерентного, лазероподобного) состояния колеблющихся диполей информационных биомакромолекул, диполей, возникающих при Бозе-конденсации фононов электромагнитных волн белков (), ДНК (), мембран (). В работе Тужински и соавторов Давыдовский гамильтониан трансформирован в нормальные координаты, Фрелиховский гамильтониан канонически трансформирован в эквивалентную форму в рамках аппроксимации Хартри-Фока. Авторы полагают, что модель Гамильтониана способна связать обе теории, которые математически эквивалентны. Кроме того, обе модели дополняют друг друга физически. Бозе-конденсация вибрационных мод биополимеров соответствует распространению солитона волны поляризации. И наоборот: солитонный транспорт граничной энергии вдоль пептидной цепи сопровождается Бозе-конденсацией решеточных вибраций биоструктур. Отсюда следует, что солитон порождает электромагнитное поле, а это, возможно, один из механизмов эффекта, который мы наблюдаем в экспериментах, когда осциллирующий оптический солитон-бризер, отображающий солитонные возбуждения ДНК, генерирует оптико-резонансно усиленные радиоволны. Еще одна мысль, привлекающая внимание: конверсия эндогенных когерентных фотонов, генерируемых хромосомами, в радиоволны в биосистеме может происходить по "трехзеркальной" или “многозеркальной” схеме на многочисленных отражающих поверхностях мембран, аналогично нашим модельным опытам. В этом случае клеточное ядро (хромосомы) выступают как лазерный источник света, а мембрана клеточного ядра и цитоплазматические мембраны как полупрозрачные зеркала. Доменные стенки жидкокристаллических структур клетки также могут служить “зеркалами” и одновременно являться при этом зондируемыми объектами. В таком случае реальна возможность “in vitro - in vivo” манипулировать световыми лазерными потоками, которые транспортируются сложнейшей сетью световодов живой клетки и которые, вероятно, преобразуются на клеточных структурах в радиоволны, несущие информацию о структурно-метаболических перестройках. Локализация и “запись” такого рода фотонно-радиоволновой информации может использоваться как основа для создания искусственно биокомпьютерной памяти. В связи с этим, в порядке научной полемики, можно предложить создать ячейки памяти на жидких кристаллах ДНК. Считывание информации с таких ячеек осуществляется лазерным пучком в режимах, разработанных нами. Как упоминалось выше, первичные экспериментальные результаты в этом направлении нами получены.

Нелокальность генетической информации "in vito-in vivo"

Генетическая волновая информация с препаратов ДНК, записанная в поляризациях спутанных (entangled) фотонов, будучи квантово-нелокальной, переходит (разворачивается) в широкополосный радиоволновой спектр, изоморфный поляризациям фотонов. Именно модуляции поляризации фотонов-радиоволн оптически активными молекулами ДНК являются переносчиками квантово нелокальной морфогенетической и, шире, метаболической волновой информации. Поскольку фурье-образ радиоспектров существенно зависит от типа зондируемого вещества, мы предположили, что это явление может лечь в основу нового вида спектроскопии – поляризационно-лазерно-радиоволновой (ПЛР-спектроскопия) [28]. Фундаментальным фактом оказалось наблюдение, что фотонно-радиоволновые характеристики различных объектов (ПЛР-Фурье-спектры кристаллов, воды, металлов, ДНК и др.) запоминаются лазерными зеркалами и "живут" определенное время. Существенно, что эти "зеркальные спектры" (ПЛР-память) динамичны во времени, как и эквивалентные им спектры самого непосредственно зондируемого объекта. Эта весьма сложная и во многом непонятная нелинейная динамика c “памятью” имеет повторяющиеся во времени спектральные фигуры. Возможно, и здесь реализуется явление возврата Ферми-Паста-Улама солитонного типа, которое мы уже наблюдали в случае нелинейной динамики ДНК при светорассеянии на ее гелях [29]. Характерные повторы спектральных образов индуцированных радиоволновых излучений препарата ДНК приведены на Рис.4. Это первый пример того, что относительно статичная, многослойная среда записи (лазерные зеркала) хранит в себе динамичную спектральную информацию об объектах записи. Обнаруженные феномены могут дать реальные основания для разработки принципиально нового типа видеозаписи, а также создания нового кинематографа.

При дальнейших исследованиях обнаружилась высокая биологическая (генетическая) активность радиоволн, генерируемых в таких условиях препаратами ДНК. С помощью таких ДНК-излучений нам удалось вызвать сверхбыстрое развитие клубней картофеля вне почвы (удлинение ростков до 1 см в сутки) и резкие изменения его морфогенеза с образованием небольших клубней не на корневищах, а на стеблях. Эти же излучения оказались способными вызвать статистически достоверное "оживление" старых и мертвых семян Arabidopsis thaliana, взятых из зоны Чернобыля в 1987 году. Контрольные облучения поляризованными радиоволнами, не содержащими информации о ДНК биологически не активны [33]. В этой серии экспериментов мы получили еще одно доказательство возможности существования генетической информации в форме поляризационно-лазерно-радиоволнового физического поля. О такой возможности вот уже около 70 лет говорят и спорят биологи.

Мы предполагаем, что главный информационный канал в этих экспериментах с ДНК – биознаковые связанные (“спутанные”) модуляции поляризаций фотонов и радиоволн при переходах "фотоны радиоволны" с сохранением информационной связи между ними в рамках одного из вариантов квантовой нелокальности (см. ниже). По этой причине совершенно в ином ракурсе видится хорошо известный факт, что информационные биомакромолекулы – ДНК, РНК и Белки – обладают ярко выраженной способностью к дисперсии оптического вращения и круговому дихроизму. Это обнаруживается в характеристическом (зависимом от длины волны и от свойств образца) вращении электромагнитных векторов фотонов и разном поглощении фотонов образцами в зависимости от типа образца и от того, вправо или влево закручиваются электрический и магнитный вектора поля фотонов. Низкомолекулярные компоненты биосистем, такие как сахара, нуклеотиды, аминокислоты, порфирины и другие вещества обладают той же способностью. До сих пор в этом не видели биологического смысла. Теперь же феномен оптической активности может быть понят как база для получения организмом неисчерпаемой информации о собственном метаболизме. Информация считывается эндогенными лазерными излучениями хромосом, переходящими в регуляторное ("смысловое") радиоизлучение генома-биокомпьютера. Снимается и противоречие между длинами радиоволн таких превращенных излучений и размерами организмов, клеток и субклеточных структур. В этой ситуации смысловые резонансы в пространстве-времени биосистем происходят не на уровне длин волн, а на уровне частот и углов поворотов поляризационных мод. Вместе с тем, это и база для искусственного лазерно-радиоволнового "in vitro - in vivo" сканирования организма и его компонентов, как нового вида спектроскопии [28].

Представляется, что обсуждаемый случай квантовой нелокальности хромосом, как проявление нелокальности генетической информации, является частным случаем. Нелокальность генетической информации в высшей степени характерна для многоклеточных организмов и распределена по уровням.

1-й уровень – организменный. Нелокальность здесь выражается в способности к регенерации, например у червей планарий. После разрезания таких червей любая часть их тела дает при регенерации целый организм. Иными словами, в этом случае отсутствует привязка общего пула генетической информации к какой-то части биосистемы. То же относится к вегетативному размножению растений.

2-й уровень – клеточный. Из каждой клетки, а не только из зиготы, можно вырастить целый организм. Для животных биосистем это затруднено, но возможно. Каждая клетка – потенциальный континуум организма.

3-й уровень – клеточно-ядерный. Энуклеация ядер из соматических и половых клеток с последующим введением в них других ядер не препятствует развитию нормального организма. Клонирование такого рода уже осуществляют на высших биосистемах, например, на овцах. Каждое клеточное ядро – также потенциальный континуум биосистемы. Локализации генетических потенций на каких-то отдельных клетках нет.

4-й уровень – молекулярный: рибосома "читает" информационную РНК не только по отдельным кодонам, но и всю ее целиком с учетом контекста, то есть нелокально, континуально.

5-й уровень – хромосомно-голографический. Геном обладает голографической памятью [23], а это типично распределенная (нелокальная) ассоциативная память. На этом и последующих уровнях нелокальность приобретает новое качество, дуалистический вещественно-волновой характер, поскольку голограммы как вещество "прочитываются" электромагнитными и/или акустическими полями, выносящими гено-волновую информацию за пределы вещества хромосом. На сцену выходит физическое поле или поля, как калибровочные, размечающие будущее пространство-время организма. Сюда же относится, видимо, голографическая память коры головного мозга, задающая ментальные, смысловые и образные пространства, калибрующие (векторизующие) потенциальные действия высших биосистем. А это уже высший, социогенетический ареал работы генома.

6-й уровень – квантовая нелокальность хромосомного континуума. До 6-го уровня нелокальность генетической информации реализуется в пространстве и времени организма. При этом время и пространство константны и не имеют градиентов (искривлений). 6-й уровень имеет особый характер и новое качество. Оно проявляется в рамках одной из форм квантовой нелокальности, а именно пермиссивной, постулируемой в нашей работе [28]. В этом случае нелокальность реализуется как по пространству биосистемы, так и по ее собственным, “сжимаемым” до нуля, пространстве-времени. Мгновенно распространяемые такими способами гено-волновые программы, изоморфные вещественным, работают в организме "здесь и там одновременно", поэтому утрачивает смысл семантическая конструкция "сначала и потом". И это стратегический фактор, необычайно важное для многоклеточных биосистем эволюционное достижение. Миллиарды клеток организма должны "знать" друг о друге если не все, то очень многое (стратегическое), причем мгновенно. Без явления “волновой информационной мгновенности” гигантский многоклеточный континуум высших биосистем не способен целостно координировать метаболизм, свои физиологические и другие функции. Межклеточная диффузия сигнальных веществ и нервные процессы слишком инертны для этого. Даже если допустить, что в межклеточной передаче участвуют знаковые электромагнитные поля со световыми скоростями, что достаточно вероятно, то и этого недостаточно. Необходим механизм именно квантово-радиоволновой нелокальности, и он применим к генетическому аппарату, который может выступать как мгновенно распределенный развернутый квантовый (волновой) объект, изоморфный свернутой вещественной информации хромосомного континуума. Используя такую нелокальность, генетический аппарат высших биосистем создает удивительное явление, когда в определенных знаковых ситуациях в “схлопнутом” пространстве-времени биосистемы "здесь и там", "сначала и потом" работают как неразрывность, обеспечивающая организмам суперкогерентность, информационную сверхизбыточность, сверхинформированность, связность и, как итог, целостность (выживаемость). Проявлением этого, например, служит способность к регенерации органов и тканей у низших организмов (гидры, черви, амфибии, ящерицы, ракообразные), способность, которая в значительной степени утрачена человеком. Но ее можно активировать, учитывая развиваемые нами принципы волновой самоорганизации биосистем. Иллюстрацией этого служит первое в мире успешное приживление имплантированных слепому человеку донорских тканей с восстановлением зрения, осуществленное Э.Р.Мулдашевым [47]. В основу идеологии такой хирургической операции и регенеративных процессов были положены наши исследования [29, 30, 46], в том числе совместные с Э.Р.Мулдашевым [28, 48]. Вместе с тем, теоретико-экспериментальные исследования в этой области знания все еще носят начальный характер и нуждаются в дальнейшем физико-математическом осмыслении и развитии.

В применении к биокомпьютерам аналоги таких нелокальных процессов и ПЛР-память, возможно, станут основой в развитии вычислительной техники вообще. Это будет полная смена элементной базы и, в некотором смысле, повторение пройденного на пути развития вычислительной техники на совершенно ином, качественно более высоком, уровне в ряду: аналоговый>цифровой>“образный”. Последний и будет являться смысловым нелокальным волновым компьютером на ДНК.

Дата добавления: 2015-06-04