Analiza elementarnego układu bioelektronicznego
Znalezienie kwantu życia byłoby nie lada sensacją w biologii. A może - wychodząc z ogólnej idei elektromagnetyczności życia - jego kwant nie będzie niczym innym, jak tylko energią biogennego fotonu?
Konieczne jest pewne wyjaśnienie. Bioelektronika jest równoznaczna nie z poszukiwaniem kwantu życia, czyli jego najmniejszej jednostki, a raczej z wyodrębnieniem poziomu kwantowego, na którym dokonuje się proces nazwany ogólnie życiem. Kwantowość nie musi łączyć się z miniaturyzacją rozmiaru, prędzej łączy się ona z elementarnością działania. Nie miałoby jednak sensu rozpatrywanie urządzenia elektronicznego, mimo daleko posuniętej jego miniaturyzacji w technice, jako "atomu" czy drobiny półprzewodnika, a tym bardziej jako określonego kwantu działania elektronicznego. W żywym ustroju chodzi o funkcjonalny poziom nieodłącznych sprzężeń kwantowomechanicznych między procesami chemicznymi i elektronicznymi w białkowych półprzewodnikach.
Nie jest łatwe połączenie dotychczasowego sposobu myślenia biologicznego z nowym określeniem treści życia, biochemicznej dominacji nad wszystkimi wyobrażeniami o życiu z całkiem nowym światem pojęciowym, niezbyt jeszcze ściśle zdefiniowanym na użytek nauki o życiu. Zasadniczą trudność stanowi wspólne używanie trzech pojęć - biochemicznych, technicznych z zakresu elektroniki półprzewodników i bioelektronicznych. Trzeba innego stylu myślenia biologicznego. Dotychczas stosowano styl myślenia analityka, który - nawet rozumując ogólnie - widzi zawsze siatkę szczegółów na pierwszym planie, ogólność raczej czuje, niż widzi i rozumie. Tymczasem w bioelektronice jest odmiennie: startuje się z ogólności, z jakiegoś przekroju wielkiej całości, którą chce się widzieć jako powszechność charakteryzującą życie, i dopiero wtedy spostrzega się jej składowe kwantowe rozmiary. Zresztą w elektronice półprzewodników te dwie sprawy są nierozdzielne, nie ma bowiem procesów elektronicznych bez masy półprzewodnika a więc masy wielodrobinowej, a jednocześnie zjawiska zachodzące w niej są jednostkowe i opisywane kwantowomechanicznie, lecz można je wyodrębnić tylko statystycznie. Choćby z tego powodu musi być wielość, nigdy - jednostkowość.
Mimo wszystko przywykliśmy traktować sprawy życia fizjologicznie i ta skala jest najłatwiejsza do wyobrażenia. Wobec tego stosując - z dużą tolerancją nieścisłości - termin "układ scalony" do żywego ustroju, w tym pojęciowym kontekście trzeba zmieścić zasadnicze rysy systemu biologicznego. To nic, że operacja wydaje się zabawna; w naukowym badaniu człowieka tyle już było i .jest zabawnych podejść metodycznych, że jeszcze jedno więcej nie pomniejszy rozmiarów przedsięwzięcia, a może się okazać pomocne w twórczym myśleniu nad ludzką naturą. Nie wiadomo, z jakich powodów bioelektronika miałaby nie korzystać z tolerancji metodycznych nieścisłości, skoro są one tolerowane gdzie indziej. Istnieje tylko jedna różnica - wiele błędów metodycznych ma długi staż historyczny, natomiast bioelektronika dopiero debiutuje w zastosowaniu jej do człowieka, dlatego zakres tolerancji nie jest jednakowy.
Przybliżonym punktem wyjścia może być pojedynczy element in statu nascendi układu scalonego, a więc zapłodniona komórka jajowa. Mamy dwa elektroniczne układy półprzewodników organicznych: plemnik bez witki o objętości wynoszącej 5,2X10-7 mm3 (1,9X10do potegi8) plemników w jednym milimetrze sześciennym) oraz komórkę jajową o średnicy 0,02 mm i objętości równej 4,2X10-- mm3. Stosunek mas wynosi 1 : 10 000. Impuls rozpoczynający właściwie wszystko, co prowadzi do wytworzenia Homo sapiens;" zaczyna się od penetracji plemnika. Mało prawdopodobne, że dzieje się to wyłącznie na drodze chemicznej, choć stwierdzono, że pewne słabo jeszcze zbadane dla obu gamet, męskiej i żeńskiej, substancje o charakterze hormonalnym (tak zwane gamony) mogą być przyczyną uruchomienia procesów kierunkowych o dalekich konsekwencjach. Nie należy sądzić, że zetknięcie się plemnika z komórką jajową jest zderzeniem tylko mechanicznym, choć - przy dużej energii kinetycznej - dysproporcja mas mogłaby zadecydować o wniknięciu plemnika, ale oprócz procesów termicznych, nie należałoby wtedy niczego więcej oczekiwać. Mimo wszystko jest to proces mechaniczny, kłucie bowiem igłą komórki jajowej żaby powoduje jej podział, jaja owadów również zaczynają dzielić się po uderzeniu ich pędzelkiem. Wiele czynników fizycznych, np. pewne stężenie jonów w wodzie morskiej, prawdopodobnie działanie pól elektrycznych i magnetycznych lub pobudzenie elektronami, może zastąpić plemnik w jego roli inicjatora podziału.
Gameta żeńska dysponuje więc pełnym wyposażeniem do rozwoju, wymaga jedynie impulsu, niekoniecznie chemicznego, by wyzwolić ów proces. Jeśli założymy, że materiał gamety wykazuje piezoelektryczne i półprzewodzące właściwości, to możemy wysnuć wniosek, że komórka jajowa wymaga impulsu mechanicznego do zainicjowania fali polaryzacyjnej lub fali elektronowej, która porywa procesy metaboliczne, wprowadzając je w stadium wzmożonej aktywności. Drzemiące życie zostaje nagle wprowadzone w ogólny stan wyjątkowego wzbudzenia. Badania bioenergetyczne winny się tutaj zwrócić po wzorcowe sytuacje.
W bioelektronice istnieje taki stan wyjątkowo dynamiczny, nazywa się on bioplazmą. Właśnie on jednoczy metabolizm z procesami elektronicznymi i każdy impuls energetyczny przenosi się tu jako własne zaburzenie plazmowe. A jeśli zostaje wzbudzony plazmom czyli kwant fali plazmowej, która raz rozkołysana dynamizować będzie zapłodnioną komórkę aż do etapu ukończenia embriogenezy i od początku życia postnatalnego do szczytowego stadium ontogenezy?
Wracamy do problemów, z którymi spotkał się stary Haeckel w XIX wieku, jeszcze raz się one ujawniły w badaniach Gurwicza i to właśnie od strony energetycznej (:promieniowanie mitogenetyczne). Niewykluczone, że wczesne stadia rozwojowe zapłodnionej gamety żeńskiej staną się klasycznym materiałem badań nad bioplazmą. Nie tylko świat geograficzny jest okrągły, również świat myśli wykazuje rotację, choć nie ma powrotu na wyjściowe pozycje, jest tylko spiralny rozwój wzwyż.
Rozpoczyna się proces, który jak gdyby Potrzebuje wytrącenia z chwiejnej równowagi. Widoczne skutki dowodzą poważnych zmian energetycznych. Centrosom plemnika, który wniknął do komórki jajowej, wytwarza silne promieniowanie i przekształca się w typowe jądro komórkowe. Mimo redukcji chromosomów w komórce jajowej i w plemniku, trudno przypuszczać, że zostaje tylko połowa informacji po obu stronach. W komórce jajowej rozpoczyna się bruzdkowanie. Procesy są wyraźnie ukierunkowane przestrzennie i mają charakter energetyczny, co widać np. w centrioli i astrosferze. Komórka jajowa przed zapłodnieniem odznacza się już elektryczną anizotropią. Zbyt mało mamy danych, aby poznać elektroferezę gamety męskiej, prądy czynnościowe pierwszych stadiów bruzdkowania komórki jajowej, elektryczne zjawiska towarzyszące transportowi plemnika w żeńskich drogach rodnych. Przemożna chemia położyła akcenty na procesie rozrodu, jak zresztą w ogóle na biologii. Przegrupowanie masy, jej zróżnicowanie, tworzenie blastomerów i tak dalej - to wszystko są procesy zorientowane, pełne niespokojnego ruchu w następstwie impulsu zapłodnienia, przez mechanikę czy nawet chemię mało zrozumianego. Otwarcie zaworu wyzwala całą historię życia od chwili poczęcia do momentu osiągnięcia przez organizm megarozmiarów. Musi tu być czynnik, który wyzwala wszystkie procesy związane z życiem i steruje nimi. Jeśli nie chemiczny ani mechaniczny, to najprawdopodobniej elektrodynamiczny.
Obie gamety są już układami scalonymi i, zanim wejdą do akcji, podlegają strukturalnej redukcji, chromosomów o połowę, a tym samym i funkcjonalnemu okrojeniu też zapewne o połowę. To przymusowo zastosowane przez naturę okaleczenie wyzwala determinanty wzajemnego dopełnienia i rozpoczyna się szał różnicowania oraz integrowania w nowy łączny układ scalony o żywiołowym wzroście organizującej się masy.
Jest to moment tworzenia układu scalonego z jedynego elementu - jaja stymulowanego przez plemnik. W tym monoukładzie dokonuje się transformacja energii na szeroką skalę, gdyż obejmuje wszelkie warianty przetwarzania: energii elektrycznej w mechaniczną i odwrotnie (piezoelektryczność), elektrycznej w magnetyczną, magnetycznej w mechaniczną (piezomagnetyzm), ciepła w energię elektryczną (piroelektryk), akustycznej w elektryczną, grawitacyjnej w elektryczną, chemicznej w mechaniczną (mechanochemiczne procesy), chemicznej w elektromagnetyczną (chemiluminiscencja), elektrycznej w elektromagnetyczną, elektrycznej w chemiczną i na odwrót. Procesy elektroniczne i chemiczne prowadzą do szybkiego wzrostu masy, zróżnicowania podziałowego, a w dalszym rozwoju - do ustawicznej integracji na każdym etapie różnicowania w nową jednostkę biologiczną, do rzeczywistego wytworzenia modelu Homo electronicus. Mimo że nie istnieje żaden system sterujący, odpowiednik późniejszego mózgu, proces przebiega w sposób zorganizowany i uporządkowany. Wszystko zmierza do wytworzenia układu scalonego, początkowo dwuwarstwowego, złożonego z ektoi entodermy, później dochodzi trzecia warstwa - mezoderma: Jest to wciąż układ zespolony jako jedność rozwojowa, która kryje możliwości dalszego organizowania bardzo złożonego zestawu scalonego. Na tym poziomie organizacyjnym wydaje się oczywiste istnienie sił sterujących prawidłowym rozwojem mimo braku jeszcze układu nerwowego. Podstawy koordynacji są widocznie innej natury. Co więcej, one to dopiero wyróżnią w przyszłości układ nerwowy. W owym zestawie scalonym, mającym charakter bioelektroniczny, istotne są przede wszystkim prymitywne i pierwotne siły sterujące. W zespole piezoelektrycznych półprzewodników mogą nimi być tylko fale elektromagnetyczne, a w środowisku metabolizującym ponadto jeszcze elektrony. Elektrony wykazują oprócz tego ruchliwość w aromatycznych strukturach lub w donorowo-akceptorowych kompleksach.
Proces zapoczątkowany przez wtargnięcie plemnika do 10 000 razy większej masy białkowego półprzewodnika - komórki jajowej - rozwija się lawinowo, gdyż obejmuje coraz większą masę. Rosnące elementy komórkowe zostają włączone w elektroniczny układ scalony, tworzą się podukłady, szczególnie zróżnicowane w obrębie centralnego układu nerwowego. Jego zaczątki powstają w połowie trzeciego tygodnia życia płodowego z ektodermy, czyli zewnętrznego listka zarodkowego. Płytka nerwowa przekształca się w rynienkę nerwową. Morfologicznie poczyna się wyodrębniać układ nerwowy o istotnej w przyszłości funkcji dla całego organizmu. Zróżnicowanie się masy półprzewodnikowej w rynienkę nerwową jest zaczątkiem wyjątkowej koordynacji, która będzie się już utrzymywała przez całe życie osobnicze i wykazywała coraz większą specjalizację. Morfogeneza polega na czymś więcej niż tylko na wykształceniu z organicznej masy jaja i plemnika zespołu cytologicznego, a potem na histologicznym zróżnicowaniu i morfologicznym zarysie geometrii żywego układu. Już Gurwicz w roku 1922 stanął przed problemem sił kierunkowych w morfogenezie i nie znalazł innego rozwiązania, jak pola biologiczne.
Od tamtej pory minęło sporo lat, powstało i upadło wiele pojęć, a nawet nowych dziedzin wiedzy. Świat naukowy tamtych lat jest nieporównywalny z obecnym. Tylko w biologii nic szczególnego się nie dokonało, poza zastosowaniem fotopowielaczy w badaniu efektów radiacyjnych życia, powstaniem mikroskopu elektronowego i banku danych komputerowych, rozwojem biologii molekularnej, odkryciem struktur subkomórkowych w następstwie zastosowania elektromikroskopii, i poza pierwszymi próbami integracji, polegającymi na zastosowaniu do żywych ustrojów, po uprzednim skopiowaniu założeń właśnie z biologii człowieka, teorii informacji.
Dopóki biologia nie wypadnie z systemu, w którym została umieszczona jako dzieło człowieka, dopóty poszerzenie czy wydłużenie kroku na drodze interpretacji życia jest niemożliwe. Długość bowiem kroku, a nade wszystko jego wektor jest wyznaczony właśnie przez ów system. Tu kryje się zasadnicze nieporozumienie w nauce o życiu. Biologia jako nauka jest systemem stworzonym przez człowieka do opisywania życia, a nam wydaje się, że wyjęcie życia z tego systemu jest równoznaczne ze śmiercią ryby po wyjęciu jej z wodnego środowiska. To są paradoksy schematów; mózg człowieka lubi być zamknięty w system, a jednocześnie boi się nowego systemu, choć wszystkie przecież on sam stworzył.
Elementarnym układem energetycznym życia nie jest ani określona reakcja chemiczna, ani specjalny kwant działania biologicznego, ani półprzewodnik białkowy. W biologii poradzono sobie przez stworzenie ogólnego terminu "metabolizm" jako wyrazu chemicznego wiązania i uwalniania energii. Metabolizm wyrażałby ogólne balansowanie energii, uruchomione na drodze chemicznej przez procesy anabolizmu i katabolizmu. W bioelektronice istnieje jeszcze ogólniejsze pojęcie energetycznych oscylacji w organizmie, mianowicie "bioplazma". Bioplazma jednoczy w sobie metabolizm z procesami elektronicznymi w półprzewodzącym ośrodku białkowym i dobrze oddaje energetyczne środowisko integracji układu. Można praktycznie zapomnieć o postępującym zróżnicowaniu zapłodnionego jaja najpierw w blastulę, potem w trzywarstwową gastrulę z ektro- ento- i mezodermą, nie pamiętać o zarysowaniu się pierwotnej rynienki nerwowej i rozczłonowaniu przyszłego organizmu na sarkomery, należy za to w polu wizjera utrzymywać ustawiczną integrację.
Układ scalony zaczyna się od razu po wniknięciu plemnika. Komórka jajowa, otrzymująca impuls zróżnicowania podczas aktu zapłodnienia, jest ciągle funkcjonalną jednością, czyli biologicznym układem scalonym. Integracja włącza coraz większą masę, coraz nowe struktury i wyższe zestawy funkcjonalne. Należy przypuszczać, że podstawowa integracja nie podlega zróżnicowaniu. Najpierwotniejsza integracja układa się jak siatka informacyjna o coraz gęstszych oczkach. Amorficzna strukturalnie masa odkłada się już w polu sił oddziaływania siatki informacyjnej. W dalszym rozwoju stoi na razie do dyspozycji tylko masa komórki jajowej, minimalnie tylko zwiększona o masę plemnika, której praktycznie można nie brać pod uwagę.
Rzeczywisty układ scalony masy biologicznej półprzewodników, którą ,;poszatkowało" zróżnicowanie, a zespoliła ta sama elektromagnetyczna integracja, wskazuje na bardzo prostą zasadę działania, od pierwszego stadium podziału począwszy. Nie jest niedorzecznością, że każde zróżnicowanie wymaga zintegrowanego impulsu, by się prawidłowo dokonało w interesie tworzonej całości. Abstrahując od masy podlegającej zróżnicowaniu, można rozpatrywać organizm jako układ scalony, zbudowany z białkowych półprzewodników i piezoelektryków, pracujący dzięki chemicznemu zasilaniu energią. W tak konsekwentny, wytrwały i uparty sposób życie zabiega o sprzężenie zróżnicowania z integracją. Nie może bowiem ani na moment ustać zorganizowany energetycznie proces w białkowej masie, gdyż wówczas nastąpiłaby śmierć układu.
Kwantowa emocja jest daleka od ludzkich wzruszeń, rozkoszy czy przeżyć, a mimo to decyduje o nich. Z 300 milionów plemników tylko jeden trafia do celu, a więc tylko jedna miliardowa część emocji człowieka jest skuteczna i wystarczająca do aktu zapłodnienia; a trzeba jeszcze wziąć pod uwagę, że uwzględnienie prawdopodobieństwa ze strony komórki żeńskiej przesuwa tę liczbę o jeden rząd wielkości w dół. I tylko to prowadzi do uruchomienia procesów rozwoju w komórce jajowej, której masa wynosi 1,4X10-7 grama. Rozpoczęły się niemożliwe do zatrzymania w normalnych warunkach procesy zróżnicowania oraz integracji, które wiodą aż do wykształcenia pełnego człowieka. Zaczynamy rozumieć tę kwantową emocję i jednocześnie zaczynamy dostrzegać, że kod genetyczny to za mało, musi istnieć układ scalony już w pierwszym impulsie uruchomienia kaskady embriogenezy. Skutki kwantowej emocji są poważniejsze, jeśli uwzględni się rozmiar zaangażowanej masy i rzekomo mechaniczną penetrację plemnika w środowisko białkowego półprzewodnika komórki jajowej.
Układ scalony komórki jajowej wykazuje już własną elektryczną polaryzację. Wtargnięcie plemnika zaburza elektryczną kierunkowość, wytwarza sytuację skrzyżowań prostopadłych (powstawanie blastuli), lecz potem znów dochodzi do wytworzenia polaryzacji wskutek ostatecznego zorientowania dwóch biegunów: mózgowego (inaczej - apikalnego) i bazalnego. Co wiemy o mapie działających sił, wbijając mikroelektrodę w komórkę i mierząc potencjał elektryczny? Nic, poza stwierdzeniem że on istnieje i że jest mierzalny. Wynikiem tego mocowania wewnętrznego jest przecież transport masy układającej się "według zakodowanego szyfru", o którym nikt nic nie wie, prócz tego, że daje on ostatecznie morfologię i anatomię jednostki. Co się tutaj różnicuje: biologiczne trakty transportu jonowego, rodniki cząsteczek, układających się w pożądaną molekularną strukturę i powstających na skutek potrzeb rozwojowych, czy gotowe drobiny rozwożone (jak i przez co) w "zakodowanym" kierunku'?
Jakie zabawne są te makroskopowe i antropoidowe wyobrażenia o życiu. Takie jednak swojskie. Człowiek przecież "po ludzku" winien się tworzyć, a więc na wzór naszej przedsiębiorczości. Dobrze, że przyroda kpi z naszych pomysłów i robi, co należy, jeśli nawet rozumiemy to tak, jak nie należy. W rozmiarach obowiązujących życie u podstaw może się transport dokonywać tylko na drodze elektroforezy lub fotoforezy, musi więc być popychany na sposób kwantowy małymi impulsami energii, choć sam transport nie jest procesem kwantowym. Stacja rozdzielcza pracuje na zasadzie elektromagnetycznego sterowania. Badacz "zgarnia" tylko pomiary biopotencjału komórki, wiedząc na ich podstawie znacznie mniej, niż wie z pomiarów napięcia w linii przemysłowej o konstrukcji elektrowni i jej napędzie.
Nauka o życiu doprawdy nie jest nudną dziedziną.
Autor: Włodzimierz Sedlak