Кибержизнь. Контуры медицины будущего

Иван Петрович Павлов родился 26 сентября 1849 года в Рязани. Его мать Варвара Ивановна происходила из семьи священника; отец Петр Дмитриевич был священником, служившим сначала на бедном приходе, но благодаря своему пастырскому рвению со временем стал настоятелем одного из лучших храмов Рязани.

В 1864 году Павлов успешно окончил Рязанское духовное училище и был сразу же принят в духовную семинарию. Здесь он показал себя очень работоспособным учеником, одним из лучших в своем классе. Он даже давал частные уроки, получив репутацию хорошего репетитора. Во время своего обучения Павлов впервые познакомился с научным трудом М. Сеченова «Рефлексы головного мозга». Во многом именно эта новая заинтересованность в бурно развивающейся в то время науке заставила его отказаться от продолжения духовной карьеры.

После получения в 1875 году звания кандидата естественных наук Павлов поступил на третий курс Медико-хирургической академии в Санкт-Петербурге. Летом 1877 года он работал в городе Бреслау в Германии с Рудольфом Гейденгайном, специалистом в области пищеварения. В следующем году, по приглашению С. Боткина, он начал работать в физиологической лаборатории при его клинике в Бреслау, еще не имея медицинской степени, которую Павлов получил в 1879 году. В лаборатории Боткина Павлов фактически руководил всеми фармакологическими и физиологическими исследованиями. В том же 1879 году Иван Петрович начал исследования по физиологии пищеварения, которые продолжались более двадцати лет. Многие исследования Павлова в восьмидесятых годах касались системы кровообращения, в частности регуляции функций сердца и кровяного давления.

К 1890 году труды Павлова получили признание ученых всего мира. С 1891 году он заведовал физиологическим отделом Института экспериментальной медицины, организованного при его деятельном участии; одновременно он оставался руководителем физиологических исследований в Военно-медицинской академии, в которой проработал с 1895 по 1925 год.

Будучи от рождения левшой, как и его отец, Павлов постоянно тренировал правую руку, и в результате настолько хорошо владел обеими руками, что, по воспоминаниям коллег, «ассистировать ему во время операций было очень трудной задачей: никогда не было известно, какой рукой он будет действовать в следующий момент. Он накладывал швы правой и левой рукой с такой скоростью, что два человека с трудом успевали подавать ему иглы с шовным материалом».

Считая, что умирающее на операционном столе и испытывающее боль животное не может реагировать адекватно здоровому, Павлов воздействовал на него хирургическим путем таким образом, чтобы наблюдать за деятельностью внутренних органов, не нарушая их функций и состояния животного. Мастерство Павлова в этой трудной хирургии было непревзойденным. Более того, он настойчиво требовал соблюдения того же уровня ухода, анестезии и чистоты, что и при операциях на людях.

Используя данные методы, Павлов и его коллеги показали, что каждый отдел пищеварительной системы – слюнные и дуоденальные железы, желудок, поджелудочная железа и печень – добавляет к пище определенные вещества в их различной комбинации, расщепляющие ее на всасываемые единицы белков, жиров и углеводов. После выделения нескольких пищеварительных ферментов Павлов начал изучение их регуляции и взаимодействия.

В 1904 году Павлов был награжден Нобелевской премией по физиологии и медицине «за работу по физиологии пищеварения, благодаря которой было сформировано более ясное понимание жизненно важных аспектов этого вопроса».

Пораженный силой условных рефлексов, проливающих свет на психологию и физиологию, Павлов после 1902 года сконцентрировал свои научные интересы на изучении высшей нервной деятельности. В институте, который располагался неподалеку от Петербурга, в местечке Колтуши, Павлов создал единственную в мире лабораторию по изучению высшей нервной деятельности. Ее центром была знаменитая «Башня молчания» – особое помещение, которое позволяло поместить подопытное животное в полную изоляцию от внешнего мира.

Исследуя реакции собак на внешние раздражители, Павлов установил, что рефлексы бывают условными и безусловными, то есть присущими животному от рождения. Это было его второе крупнейшее открытие в области физиологии.

Говоря о своем научном творчестве, Павлов писал: «Что ни делаю, постоянно думаю, что служу этим, сколько позволяют мои силы, прежде всего моему отечеству, нашей русской науке».

Академией наук учреждены золотая медаль и премия имени И. Павлова за лучшую работу в области физиологии.

Квинтэссенция мировоззрения Павлова выражена в его словах: «Человек – высший продукт земной природы. Человек – сложнейшая тончайшая система. Но для того чтобы наслаждаться сокровищами природы, человек должен быть здоровым, сильным и умным».

Говоря о Павлове, я не могу здесь обойти вниманием еще одного великого ученого, его ученика – Петра Кузьмича Анохина. Убежден в том, что то, чем занимался Анохин до сего момента, оставалось глобально недооцененным. Теория функциональных систем, которую создал и всю жизнь развивал Петр Кузьмич, зиждется на двух китах: первый – это учение о системах, которые в автоматическом режиме поддерживают постоянство внутренней среды, расходуя при этом внутренние резервы организма, и второй – учение о системах, которые также, в автоматическом режиме, поддерживают постоянство внутренней среды, но уже с использованием ресурсов внешнего мира. Фактически эти два типа систем можно назвать прообразами первой и второй термодинамических сфер, со строением и функциями которых Вы сможете познакомиться далее в книге.

Анохин ввел в обиход специфический принцип функционирования таких систем, дословно «принцип санкционирующей афферентации». Этот принцип на сегодняшний день является краеугольным камнем биокибернетики. Именно этот принцип, трансформировавшийся в понятие устойчивых петель обратной связи линейного и нелинейного иерархического характера, формирует основу современной математической биологии, фундамент которой был разработан А. А. Ляпуновым (с его подходами я познакомлю Вас чуть ниже). Анохин впервые попытался донести до научного мира мысль о том, что разум человека, как биологический объект, может и должен функционировать по тем же принципам устойчивой циркуляции информации, на которых зиждется функционирование биосистем. Однако невероятно идеологически ориентированная пропаганда того времени в принципе отвергала в науке нематериальные подходы. Анохин уже тогда вплотную подошел к чисто информационным подходам в области изучения работы интеллекта человека, но вместо поддержки и продвижения был подвергнут за это увольнению, ругани и другим козням социалистических материалистов.

Он, развивая подходы Павлова, еще в те годы осознал, что главный феномен жизни скрывается не столько в структуре биологического объекта, сколько в устойчивой циркуляции информационных потоков, осуществляемых таким объектом. Но, несмотря на это, только сегодня мы подошли к полноценному пониманию работ этого гиганта физиологии.

В этой книге есть раздел, посвящённый прикладным моментам термодинамической биологии, именно там вы найдёте описание (практически по Павлову), работы условных рефлексов внутри организма, описанных с точки зрения биокибернетических подходов и процессов автоматического управления в биологических системах. По своей сути гигантский кропотливый труд Ивана Петровича Павлова убедительно доказывает на практике правоту кибернетических подходов к описанию и моделированию биопроцессов и позволяет нам с вами, опираясь на теоретические подходы математиков, полностью когерентные с теорией условных и безусловных рефлексов Павлова, а также теорией функциональных систем Анохина, рассматривать почти любое заболевание или патологическое состояние организма как сбой в работе автоматически управляемых систем с центром управления, располагающемся в стволе головного мозга и подкорковых ядрах.

Отто Генрих Варбург

08.10.1883 – 01.08.1970

«Рак, в отличие от других заболеваний, имеет бесчисленное множество вторичных причин возникновения. Но даже для рака есть всего одна основная причина. Грубо говоря, основная причина рака – это замена дыхания с использованием кислорода в теле нормальной клетки на другой тип энергетики – ферментацию глюкозы».

К изучению трудов Отто Варбурга меня привела в некотором роде случайность. На просторах интернета я пытался найти подтверждения работы теории ЦААКЭБ относительно онкологических процессов. Однажды на стене Facebook я отметил для себя интересную статью об ученом из Италии – Тулио Симончини, который успешно вылечил нескольких онкологических пациентов в запущенной стадии, путем введения в организм больных пищевой соды, как с пищей, так и внутримышечно с целью общего защелачивания организма. В качестве ссылки приводилась статья об опытах Отто Варбурга и развитии им «биохимической теории рака». Учение Варбурга позволило мне развить в разделе специальных теорий – теорию критической адаптации.

Отто Варбург родился 8 октября 1883 года в немецком городе Фрайбурге у Эмиля и Элизабет Варбургов. Отец Отто был профессором физики и талантливым музыкантом, его предками были учителя, ученые, бизнесмены, артисты, банкиры и филантропы. В доме Варбургов часто бывали музыканты, артисты и коллеги отца, в том числе физики Макс Планк и Альберт Эйнштейн.

Отто Варбург был учеником выдающегося учёного Эрнста Фишера. Уже в возрасте 23 лет Отто защитил докторскую диссертацию по химии, после чего продолжил обучение у Людольфа фон Крэля в Гейдельберге и в 1911 году заслужил степень доктора медицины.

Когда началась первая мировая война, Варбург записался добровольцем в армию и непродолжительное время прослужил в чине офицера кавалерии вплоть до своего ранения. За заслуги во время Первой мировой войны Варбург награжден Железным крестом. Ближе к концу войны, когда её исход был очевиден, Альберт Эйнштейн, друг отца Отто, написал по просьбе друзей письмо Отто, в котором просил его вернуться в академию, так как потерять такой талант в науке было бы трагедией. Варбург прислушался к его увещеваниям и вернулся в Берлинскую лабораторию на должность профессора. На протяжении 50 лет своей научной деятельности Отто Варбург проводил комплексные исследования по фотосинтезу, изучению рака и ферментов клеточных окислительных реакций. Им разработаны аналитические методы, которые включают манометрию, используемую для измерения давления газов, спектрофотометрию, методику выполнения тканевых срезов для определения потребления кислорода без механического разрушения клеток. Исследования Варбурга были посвящены процессам клеточного дыхания, ферментам, окислительно-восстановительным реакциям в активной клетке.

Одним из самых весомых вкладов в науку, за который Отто Варбург был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине в 1931 году с формулировкой «за открытие природы и функций «дыхательных ферментов», стало открытие фермента с-цитохромоксидазы. В своей работе он ингибировал дыхание в суспензии дрожжей при помощи CO, а затем получал спектры поглощения, снимая ингибирование путём облучения когерентным пучком света с разной длиной волны. Из полученных данных следовало, что ингибируемый фермент – гемопротеин, в котором гем находится в комплексе с CO. Варбург связал новый, неизвестный белок с функцией клеточного дыхания и назвал его Atmungsferment или «дыхательный фермент».

В 1932 году Варбург в первый раз получил новый дыхательный фермент желтого цвета, названный флавином. Оказалось, что это агент большой группы флавопротеинов – окислительных ферментов, образующих совместно с цитохрохромами дыхательную цепочку. Через три года было выделено ещё одно важное соединение – никотинамид, входящий в состав ферментов, которые участвуют в переносе водорода. Ученый сконструировал аппарат для изучения процессов тканевого дыхания, брожения, ферментативных реакций (аппарат Варбурга).

В продолжение своих исследований относительно клеточного дыхания, Отто Варбург сформировал теорию возникновения онкологических заболеваний у человека. Выдающийся ученый выдвинул невероятную по своей простоте и оригинальности версию о прямой связи между нехваткой кислорода и аномальным поведением здоровых клеток нашего организма.

В научных трудах Отто Варбурга говорится, что клетки злокачественных новообразований черпают жизненную энергию, проводя в своих митохондриях неокислительную, то есть бескислородную реакцию распада глюкозы, в то время как митохондрии здоровых клеток человеческого организма проводят окислительную реакцию распада. Таким образом, в условиях значительного уменьшения парциального давления кислорода у клетки есть два выхода: либо погибнуть, либо трансформироваться в злокачественную анаэробную клетку и начать бесконтрольно размножаться, подобно самостоятельному организму.