Акустическое поле
Таким образом, и здесь кажется возможным обойтись чисто химическими, точнее биохимическими средствами. Однако можно поставить вопрос так. А нет ли каких-либо физических свойств, с неизбежностью проявляющихся при биохимических процессах, которые могли бы в ходе эволюции использоваться для дальнодействия при взаимодействии клеток в процессе морфогенеза? На вопрос в такой постановке можно ответить определенно: такие свойства есть — это электрические и акустические сигналы, неизбежно генерируемые клетками при протекании в них биохимических процессов. Генерация электрических сигналов — следствие изменения ионных градиентов и изменений конформаций макромолекул, несущих заряженные группы. Акустические сигналы могут возникать вследствие конформационных изменений макромолекул и их ансамблей. В каждом ферментативном акте макромолекулы ферментов в большинстве случаев претерпевают циклические изменения конформаций, сопровождающиеся изменением упаковки в системе макромолекула —• вода, изменениями объема этой системы. Каждая макромолекула фермента в процессе катализа служит микрогенератором акустических сигналов. Взаимодействие одинаковых макромолекул, синхронизация их работы, может привести к генерации звуковой волны с частотой, определяемой числом оборотов фермента в каталитическом процессе. Таким образом, разнообразие и интенсивность работы ферментов в данный момент определяет частотный спектр и интенсивность акустического поля, генерируемого клеткой. Любые генотипически или фенотипически обусловленные изменения внутриклеточных биохимических процессов должны в таком случае отражаться в изменении свойств акустического поля клетки. Возможно, не является чистой фантазией (если высказанные выше предположения верны) осуществление музыкального анализа, когда, «выслушивая клетку», удастся получать самые достоверные и оперативные сведения о ее внутренней жизни.
Из общих соображений представляется вероятным, что акустическое поле вполне пригодно для морфогенеза. Всякое строительство связано с толчками, передвижениями и прочими механическими воздействиями — что же может быть лучше толчков и механических давлений градиентов, создаваемых клетками, для строительства многоклеточных конструкций?
Помимо чисто акустических сил, синхронизированные в макрообъеме конформационные колебания ферментов и обусловленные ими пульсации мембран клеток, могут иметь существенное морфогенное значение в силу гидродинамических следствий таких колебаний. Пульсирующие клетки, разделенные слоем подвижной воды, будут притягиваться или отталкиваться в зависимости от частоты (и степени синфазности) пульсаций. На возможную роль гидродинамических сил, возникающих при пульсации клеток, обращает внимание Уоддингтон в книге «Морфогенез и генетика». Я просто процитирую часть его текста, посвященную этому вопросу...«Быть может, наиболее простой случай возникновения таких сил — это так называемый эффекг Гийо — Бьеркнеса. Этот эффект, известный уже более ста лет, заключается в том, что две пульсирующие сферы, погруженные в жидкость, притягиваются, если их пульсации совпадают по фазе или отталкиваются, если разность фаз равна 180°. Этот эффект обусловлен действием гидродинамических сил, возникающих вследствие того, что давление в установившемся течении' жидкости тем меньше, чем больше скорость течения (теорема Бернулли). Фаберже попытался объяснить действием этих сил спаривание гомологичных хромосом в профазе мейоза. Он основывал свои рассуждения на простейшей модели двух сферических тел, пульсирующих в радиальном направлении по всей поверхности... В действительности, однако, мы имеем дело с гораздо более сложной системой. В ней имеется много пульсирующих тел разных размеров и с различными (по крайней мере вначале) периодами пульсации. По-видимому, эти колебания взаимодействуют не только вследствие резонанса, возникающего благодаря среде, в которую погружены эти тела; при этом имеют значения изменения электрического поля вокруг частиц, обусловленные изменениями конфигурации молекул, вызывающими пульсацию. Кроме того, в больших макромолекулах — и: даже в большей степени в частицах — пульсация, по-видимому, происходит несимметрично; вероятно, имеется несколько мест пульсации, расположенных в определенных участках на поверхности органелл».