Kas on võimalik aeglustada ja kiirendada? bioloogiline aeg? Bioloogid suudavad seda juba osaliselt pidurdada. Piisab keha jahutamisest ja elavad inimesed aeglustavad oma tempot või isegi peatuvad täielikult, kuid tõustes taastavad normaalse rütmi. Teadlased on pikka aega mõelnud, kuidas astronautide bioloogilist kella teatud perioodiks peatada. Sellises olekus võivad nad jõuda kõige kaugematele planeetidele, peaaegu ilma reisi ajal vananemata. Kuid bioloogilise aja kiirendamine on ikka palju keerulisem.
Kuidas bioloogilist aega koondada? Bioloogiateadlased on kindlaks teinud, et spetsiaalsed ained, mida nimetatakse biogeenseteks stimulantideks, toimivad omamoodi bioloogilise aja koondajana. Bioloogilise kella mehhanism on ilmselt kõigil organismidel sama, välja arvatud bakterid, kes pole kella üldse “omandatud”. Kuid kas ühe- ja mitmerakulistes organismides toimuvad eluprotsessid sama kiirusega? Mõne jaoks kestab elu ju päeva, mõnel – sajandi.
Siin on rotifer – mikroskoopiline, kuid mitmerakuline olend. Mõned liigid elavad vaid ühe nädala. Selle nädala jooksul on rotiferil aega kasvada ja vananeda. Kuidas siis bioloogiline aeg selles rotiferis möödub, nagu inimestel või 3 tuhat korda kiiremini?
Loodus ise kinkis teadlasele seadme, mis võimaldab jälgida bioloogilise aja kulgu elusorganismis ilma selle ellu otseselt sisenemata ja suhteid selle struktuuris häirimata. See seade on jagamise protsess ise. Selle jagunemise kiirus räägib kaudselt nii ainevahetusest kui ka ajast, mil see elab. Rakkude jagunemine annab ka veelgi olulisemat infot – kus asub mehhanism, mis kontrollib bioloogilise aja kulgu elus.
Esmapilgul tundub kuidagi kummaline, et elevant, inimene, hiir ja teised imetajad, kelle suurus ja eluiga on väga erinevad, astuvad esimesi samme elutee tee seda sama kiirusega.
Kui arvestada elu esimesi samme ühest rakust ja võrrelda hiirt ja elevanti, siis selgub, et elevant elab 60 aastat, hiir - 2-3 aastat. Loote areng hiirel on 21 päeva ja elevandil 660 ehk peaaegu 2 aastat. Kõik algab samal ajal, kuid lõpeb erineval viisil. Võib-olla jooksis hiireraku bioloogiline aeg kohe kiiremini ja see oli mitu korda kiirem arengus kui elevandi embrüo? Ei, see pole tõsi. Nii hiir kui ka elevandipoeg arenevad esimese 7 päeva jooksul ühesuguse kiirusega. Aga miks on elevandi ja hiire embrüotel esimesel nädalal samad bioloogilised kellad?
Selgus, et sel perioodil on peaaegu kõigil imetajate embrüotel bioloogiline kell seatud justkui "koerale". Pärilikud mehhanismid – geenid, mis reguleerivad kasvukiirust ja ainevahetust – praegu ei tööta.
Esiteks omandab embrüo rakumassi, millesse tuleb seejärel ehitada erinevaid organeid. Niipea kui elundite ehitamine algab, on justkui kella vedru keritud. Iga taim on nüüd tehtud hoolikalt ja mitte täielikult. Kogu bioloogilise kella töö on geneetilise aparaadi kontrolli all ja mida keerulisemaks organism arenedes muutub, seda selgemalt toodavad geenid informatsiooni. Organism hakkab domineerima bioloogilise kella toimimise üle ning erinevate hormoonide toime aeglustab bioloogilist aega veelgi. Embrüos, mille bioloogiline kell ei ole nii tugevalt geneetilise aparatuuri ja hormonaalsete mõjude poolt piiratud, sest tal pole veel välja kujunenud endokriinsüsteemi.
Kas täiskasvanud organismilt on võimalik ajapidur maha võtta ja see kiiremini elama panna? Võib-olla on aineid, mis kontsentreerivad aega või lihtsamalt ja täpsemalt öeldes ajapiduri eemaldavad? Kogu oht taandub sel juhul bioloogilise kella häirimisele. Ainevahetuse ja rakkude jagunemise kiirenemine peab olema harmooniline ja alati normi piires. Ainevahetus elusrakkudes toimub alati veidi väiksema kiirusega, rakul on ohu korral üsna suured varud. See tähendab, et kui annate ohusignaali, eemaldab rakk osaliselt oma ajutise piduri ja kõik protsessid selles toimuvad kõrgendatud kiirusega. Selleks on vaja otseselt mõjutada neid geene, mis reguleerivad rakusiseste tohutute biomolekulide keemilise interaktsiooni kiirust.
Kuidas saate anda rakule ohusignaali? Evolutsiooni käigus on keharakud välja töötanud mehhanismi, mis tajub lagunemissaadusi, mis on saadud naabruses asuvatest kannatavatest rakkudest. Kuna elusolenditel on ohu tajumiseks samad molekulaarsed mehhanismid, siis lagunemissaaduste olemasolul kiirenevad nii loomade kui ka taimede bioloogilised kellad. Seetõttu sisaldavad pimedas hoitud aaloe lehed või mitu päeva 4 0 C juures hoitud loomsed koed juba aineid, mis võivad kiirendada ainevahetust nendes keharakkudes, millesse need viiakse.
Päris embrüonaalse arengu alguses elab inimene kiirendatud bioloogilises ajas. Selle arenedes bioloogiline aeg aeglustub. Pärast sündi jätkub see mõnevõrra kiiremini kui täiskasvanul. Inimeste vanemaks saades tundub, et aeg "seisab". Kas pole võimalik, et ajapidur – ajageenid – tulevad siin täisvõimsusel mängu?
Pikka aega on täheldatud, et kogu elu Maal järgib teatud rütme, mille määravad globaalsed protsessid. See igapäevane rotatsioon planeedid ümber telje ja nende liikumine päikese ümberkujulisel orbiidil. Elusorganismid tunnetavad kuidagi aega ja nende käitumine on allutatud selle voolule. See väljendub loomadel aktiivsus- ja uneperioodide vaheldumises, taimede õite avanemises ja sulgumises. Rändlinnud Igal kevadel naasevad nad oma pesapaikadesse, kooruvad tibusid ja rändavad talveks soojematesse piirkondadesse.
Mis on bioloogiline kell?
Kõigi eluprotsesside rütmilisus on kõigile meie planeedi elanikele omane omadus. Näiteks merelised üherakulised lipukesed helendavad öösel. Miks nad seda teevad, pole teada. Kuid päeval nad ei helenda. Flagellaadid omandasid selle omaduse evolutsiooni käigus.
Igal Maal elaval organismil – nii taimedel kui loomadel – on sisemine kell. Need määravad elutegevuse sageduse, mis on seotud Maa päeva pikkusega. See bioloogiline kell kohandab oma kurssi päeva ja öö sagedusega, see ei sõltu temperatuurimuutustest. Lisaks igapäevastele tsüklitele on hooajalised (aastased) ja kuuperioodid.
Bioloogiline kell on teatud määral tavapärane mõiste, mis viitab elusorganismide võimele ajas navigeerida. See omadus on neile omane geneetilisel tasemel ja pärilik.
Bioloogilise kella mehhanismi uurimine
Pikka aega seletati elusorganismide eluprotsesside rütmilisust keskkonnatingimuste muutumise rütmilisusega: valgustus, niiskus, temperatuur, atmosfäärirõhk ja isegi kosmilise kiirguse intensiivsus. Lihtsad katsed on aga näidanud, et bioloogiline kell töötab sõltumata välistingimuste muutumisest.
Tänapäeval on teada, et neid leidub igas rakus. Keerulistes organismides moodustavad kellad keeruka hierarhilise süsteemi. See on vajalik tervikuna toimimiseks. Kui mõni organ ja kude ei ole õigeaegselt kooskõlastatud, tekivad mitmesugused haigused. Sisemine kell on endogeenne, see tähendab, et sellel on sisemine olemus ja seda reguleeritakse väljast tulevate signaalide abil. Mida me veel teame?
Bioloogilised kellad on päritud. Viimastel aastatel on selle fakti kohta tõendeid leitud. Rakkudel on kella geenid. Nad on allutatud mutatsioonidele ja looduslikule valikule. See on vajalik eluprotsesside kooskõlastamiseks Maa igapäevase pöörlemisega. Kuna erinevatel laiuskraadidel ei ole päeva ja öö pikkuse vahekord aastaringselt ühesugune, on aastaaegade vaheldumisega kohanemiseks vaja ka kellasid. Nad peavad arvestama, kas päev ja öö suurenevad või vähenevad. Kevadel ja sügisel pole muud moodi vahet teha.
Taimede bioloogilisi kellasid uurides on teadlased avastanud mehhanismi, mille abil nad kohanevad päeva pikkuse muutustega. See toimub spetsiaalsete fütokroomregulaatorite osalusel. Kuidas see mehhanism töötab? Ensüüm fütokroom eksisteerib kahes vormis, mis olenevalt kellaajast muutuvad ühelt teisele. Tulemuseks on kell, mida reguleerivad välised signaalid. Kõik protsessid taimedes – kasv, õitsemine – sõltuvad fütokroomi ensüümi kontsentratsioonist.
Intratsellulaarse kella mehhanismi pole veel täielikult uuritud, kuid suurem osa sellest on läbitud.
Tsirkadiaanrütmid inimkehas
Bioloogiliste protsesside intensiivsuse perioodilised muutused on seotud päeva ja öö vaheldumisega. Neid rütme nimetatakse ööpäevaseks või ööpäevaseks. Nende sagedus on umbes 24 tundi. Kuigi ööpäevaseid rütme seostatakse väljaspool keha toimuvate protsessidega, on need endogeense päritoluga.
Inimesel ei ole elundeid ega füsioloogilisi funktsioone, mis ei allu igapäevastele tsüklitele. Tänapäeval on teada üle 300.
Inimese bioloogiline kell reguleerib tsirkadiaanrütmide järgi järgmisi protsesse:
Südame löögisagedus ja hingamissagedus;
Organismi hapnikutarbimine;
Soole peristaltika;
näärmete intensiivsus;
Une ja puhkuse vaheldumine.
Need on vaid peamised ilmingud.
Füsioloogiliste funktsioonide rütm esineb kõigil tasanditel – alates rakusiseste muutustest kuni reaktsioonideni keha tasandil. Eksperimendid Viimastel aastatel näitas, et ööpäevased rütmid põhinevad endogeensetel isemajandavatel protsessidel. Inimese bioloogiline kell on seatud võnkuma iga 24 tunni järel. Neid seostatakse muutustega keskkonnas. Bioloogilise kella tiksumine sünkroonitakse mõne sellise muudatusega. Kõige iseloomulikumad neist on päeva ja öö vaheldumine ning ööpäevased temperatuurikõikumised.
Arvatakse, et kõrgematel organismidel asub põhikell ajus taalamuse suprahiasmaatilises tuumas. Sinna viivad nägemisnärvi närvikiud ning verega tuuakse muuhulgas kaasa käbikeha poolt toodetud hormooni melatoniin. See on elund, mis oli kunagi iidsete roomajate kolmas silm ja säilitas ööpäevarütmide reguleerimise funktsioonid.
Elundite bioloogiline kell
Kõik füsioloogilised protsessid inimkehas toimuvad teatud tsüklis. Temperatuur, rõhk ja veresuhkru kontsentratsioon muutuvad.
Inimese elundid alluvad ööpäevasele rütmile. 24 tunni jooksul vahelduvad nende funktsioonid tõusu- ja langusperioodid. See tähendab, et alati, samal ajal, 2 tundi töötab elund eriti tõhusalt, pärast mida läheb see lõõgastusfaasi. Sel ajal elund puhkab ja taastub. See etapp kestab samuti 2 tundi.
Näiteks toimub mao aktiivsuse tõusu faas 7–9 tundi, millele järgneb langus 9–11. Põrn ja kõhunääre on aktiivsed kella 9-st 11-ni ja puhata 11-13. Südame puhul esinevad need perioodid 11-13 tundi ja 13-15. U Põis aktiivsusfaas - 15-17, puhkus ja puhkus - 17-19.
Elundite bioloogiline kell on üks neist mehhanismidest, mis on võimaldanud Maa elanikel miljonite evolutsiooniaastate jooksul kohaneda ööpäevase rütmiga. Kuid inimtekkeline tsivilisatsioon hävitab seda rütmi pidevalt. Uuringud näitavad, et keha bioloogilist kella on lihtne tasakaalust välja viia. Piisab lihtsalt oma toitumise radikaalsest muutmisest. Näiteks alusta õhtusööki keset ööd. Seetõttu on range dieet aluspõhimõte. Eriti oluline on seda jälgida varasest lapsepõlvest, kui inimkeha bioloogiline kell “keerutab”. Oodatav eluiga sõltub sellest otseselt.
Kronogerontoloogia
See on uus, hiljuti esile kerkinud teadusharu, mis uurib vanusega seotud muutusi inimkehas toimuvates bioloogilistes rütmides. Kronogerontoloogia tekkis kahe teaduse – kronobioloogia ja gerontoloogia – ristumiskohas.
Üheks uurimisobjektiks on nn “suure bioloogilise kella” toimimise mehhanism. Selle termini võttis esmakordselt käibele silmapaistev teadlane V. M. Dilman.
"Suur bioloogiline kell" on üsna suhteline mõiste. See on pigem kehas toimuvate vananemisprotsesside mudel. See annab ülevaate inimese elustiili, toidueelistuste ja tegeliku bioloogilise vanuse vahelisest seosest. See kell jälgib eeldatavat eluiga. Need salvestavad muutuste kuhjumist inimkehas sünnist surmani.
Suure bioloogilise kella kulg on ebaühtlane. Neil on kas kiire või mahajäämus. Nende arengut mõjutavad paljud tegurid. Need kas lühendavad või pikendavad eluiga.
Suurte bioloogiliste kellade tööpõhimõte seisneb selles, et need ei mõõda ajaperioode. Nad mõõdavad protsesside rütmi või täpsemalt selle kadumist vanusega.
Sellesuunalised uuringud võivad aidata lahendada meditsiini põhiprobleemi – vananemisega kaasnevate haiguste kõrvaldamist, mis tänapäeval on peamiseks takistuseks inimelu liigilise piirini jõudmisel. Nüüd on see arv hinnanguliselt 120 aastat.
Unistus
Keha sisemised rütmid reguleerivad kõiki elutähtsaid protsesse. Kõige eest vastutab uinumise ja ärkamise aeg, une kestus - "kolmas silm" - talamus. On tõestatud, et see ajuosa vastutab inimese biorütme reguleeriva hormooni melatoniini tootmise eest. Selle tase allub igapäevastele rütmidele ja seda reguleerib võrkkesta valgustus. Valguse intensiivsuse muutumisel melatoniini tase tõuseb või väheneb.
Unemehhanism on väga õrn ja haavatav. Une ja ärkveloleku vaheldumise häirimine, mis on inimesele omane, põhjustab tõsist tervisekahjustust. Seega pidev vahetustega töö, mis hõlmab töötegevusöösel, seotud rohkemaga suure tõenäosusega haigused, nagu II tüüpi diabeet, südameinfarkt ja vähk.
Unes inimene lõdvestub täielikult. Kõik elundid puhkavad, ainult aju jätkab tööd, süstematiseerides päeva jooksul saadud teavet.
Vähendatud une kestus
Tsivilisatsioon teeb elus omad kohandused. Uurides bioloogilist unekella, avastasid teadlased selle kaasaegne inimene magab 1,5 tundi vähem kui 19. sajandi inimesed. Miks on öörahuaja vähendamine ohtlik?
Vahelduva une ja ärkveloleku loomuliku rütmi rikkumine toob kaasa rikkeid ja häireid inimkeha elutähtsate süsteemide: immuun-, kardiovaskulaarsete, endokriinsete süsteemide töös. Unepuudus põhjustab liigset kehakaalu ja mõjutab nägemist. Inimene hakkab tundma ebamugavust silmades, pildi selgus halveneb ja tekib oht tõsise haiguse - glaukoomi - tekkeks.
Unepuudus kutsub esile häireid inimese endokriinsüsteemi töös, suurendades seeläbi riski haigestuda raskesse haigusse – diabeeti.
Teadlased on avastanud huvitava mustri: oodatav eluiga on pikem inimestel, kes magavad 6,5–7,5 tundi. Nii uneaja lühenemine kui pikenemine toovad kaasa oodatava eluea lühenemise.
Bioloogiline kell ja naiste tervis
Sellele probleemile on pühendatud palju uuringuid. Naise bioloogiline kell on tema keha võime toota järglasi. On veel üks termin - viljakus. See on umbes laste saamiseks soodsa vanusepiiri kohta.
Mõnikümmend aastat tagasi näitas kell kolmekümne aasta piiri. Usuti, et pärast seda vanust õiglase soo emana mõistmine on seotud naise ja tema sündimata lapse tervise ohuga.
Nüüd on olukord muutunud. Oluliselt – 2,5 korda – kasvas nende naiste arv, kes esimest korda lapse eostasid vanuses 30–39 eluaastat, ja 50% võrra nende naiste arv, kes rasestusid pärast 40. eluaastat.
Sellest hoolimata peavad eksperdid emaks saamisel soodsaks vanuseks 20-24 aastat. Tihtipeale võidab soov haridust omandada ja end erialasel alal realiseerida. Vaid vähesed naised võtavad selles vanuses lapse kasvatamise eest vastutuse. Puberteet on emotsionaalsest küpsusest 10 aastat ees. Seetõttu kaldub enamik eksperte uskuma, et tänapäeva naise jaoks optimaalne aeg Lapse sünnitamiseks on 35 aastat. Tänapäeval ei kuulu nad enam nn riskirühma.
Bioloogiline kell ja meditsiin
Inimkeha reaktsioon erinevatele mõjudele sõltub ööpäevarütmi faasist. Seetõttu on bioloogilistel rütmidel oluline roll meditsiinis, eriti paljude haiguste diagnoosimisel ja ravimisel. Seega sõltub ravimite toime ööpäevase biorütmi faasist. Näiteks hammaste ravimisel on valuvaigistav toime maksimaalne 12-18 tunni jooksul.
Tundlikkuse muutmine Inimkeha To ravimidõpib kronofarmakoloogiat. Igapäevaste biorütmide info põhjal kõige rohkem tõhusad skeemid ravimite võtmine.
Näiteks puhtalt individuaalsed vererõhu kõikumised nõuavad selle teguriga arvestamist hüpertensiooni ja isheemia raviks mõeldud ravimite võtmisel. Seega peaksid riskirühma kuuluvad inimesed kriisi vältimiseks ravimeid võtma õhtuti, kui keha on kõige haavatavam.
Lisaks sellele, et inimkeha biorütmid mõjutavad ravimite võtmise mõju, võivad rütmihäired põhjustada erinevaid haigusi. Need kuuluvad nn dünaamiliste vaevuste hulka.
Desünkronoos ja selle ennetamine
Päevavalgusel on inimeste tervise jaoks suur tähtsus. Just päikesevalgus tagab biorütmide loomuliku sünkroniseerimise. Kui valgustus on ebapiisav, nagu talvel, tekib rike. See võib olla paljude haiguste põhjuseks. Arenevad vaimne (depressiivsed seisundid) ja füüsiline (üldimmuunsuse vähenemine, nõrkus jne). Nende häirete põhjus peitub desünkronoosis.
Desünkronoos tekib inimese keha bioloogilise kella talitlushäirete korral. Põhjused võivad olla erinevad. Desünkronoos tekib ajavööndite pikaajalisel vahetamisel, kohanemisperioodil talvisele (suvisele) ajale üleminekul, vahetustega tööl, alkoholisõltuvuses ja söömishäiretes. See väljendub unehäiretes, migreenihoogudes, tähelepanu- ja keskendumisvõime languses. Selle tulemusena võib tekkida apaatia ja depressioon. Vanemate inimeste jaoks on kohanemine keerulisem ja neil kulub see kauem.
Desünkronoosi vältimiseks ja keharütmide korrigeerimiseks kasutatakse aineid, mis võivad mõjutada bioloogiliste rütmide faase. Neid nimetatakse kronobiootikumideks. Neid leidub ravimtaimedes.
Bioloogiline kell sobib hästi muusika abil korrigeerimiseks. See aitab tõsta tööviljakust monotoonse töö tegemisel. Muusika abil ravitakse ka unehäireid ja neuropsühhiaatrilisi haigusi.
Rütm kõiges on viis elukvaliteedi parandamiseks.
Biorütmoloogia praktiline tähtsus
Bioloogiline kell on tõsine asi teaduslikud uuringud. Nende klientide hulka kuuluvad paljud majandussektorid. Elusorganismide bioloogiliste rütmide uurimise tulemusi rakendatakse edukalt praktikas.
Koduloomade elurütmide tundmine ja kultuurtaimed aitab parandada põllumajandusliku tootmise efektiivsust. Jahimehed ja kalamehed kasutavad neid teadmisi.
Arstiteadus võtab arvesse kehas toimuvate füsioloogiliste protsesside igapäevaseid kõikumisi. Ravimite võtmise, kirurgiliste sekkumiste, sooritamise efektiivsus meditsiinilised protseduurid ja manipuleerimine sõltub otseselt elundite ja süsteemide bioloogilisest kellast.
Biorütmoloogia saavutusi on pikka aega kasutatud lennukimeeskondade töö- ja puhkerežiimi korraldamisel. Nende töö hõlmab ühe lennuga mitme ajavööndi läbimist. Selle teguri kahjuliku mõju kõrvaldamine on väga kasulik suur tähtsus lennufirma lennupersonali tervise säilitamiseks.
Ilma biorütmoloogia saavutusteta kosmosemeditsiinis on raske hakkama saada, eriti pikkadeks lendudeks valmistudes. Kaugeleulatuvad grandioossed plaanid luua Marsile inimasustus ei ole ilmselt võimalikud ilma inimese bioloogilise kella toimimise iseärasusi uurimata selle planeedi tingimustes.
- 108.00 KbBioloogiline aeg. Bioloogiline vanus
kursusel Kaasaegse loodusteaduse mõisted
Sissejuhatus 3
Järeldus 16
Sissejuhatus
Vastust pole.
Ajalise organiseerituse mõistega on tihedalt seotud elusüsteemide ajavoolu spetsiifilisuse probleem ehk, nagu seda nimetatakse, bioloogilise aja probleem. Paljud teadlased on seda probleemi puudutanud.
Selles küsimuses mängis tohutut rolli V. I. Vernadsky, kes lõi bioloogilise aegruumi kontseptsiooni ja tõstis sellega biosfääri õpetuse teoreetilisele tasemele.
Bioloogilise aja probleemi uurimisel on suur tähtsus. Esiteks on see seotud mõistega "bioloogilised rütmid". Kõik elusolendid meie planeedil kannavad meie Maale iseloomuliku sündmuste rütmilise mustri jäljendit. Inimesed elavad ka keerulises biorütmide süsteemis, alates lühikestest - molekulaarsel tasemel - mitme sekundi pikkuse perioodiga kuni globaalseteni, mis on seotud päikese aktiivsuse iga-aastaste muutustega.
Teiseks on see kõik seotud inimese bioloogilise vanusega kui struktuuri arengutaseme, muutumise või halvenemise näitajaga, selle funktsionaalne süsteem, organism kui tervik või organismide kooslus (biotsenoos), mida väljendatakse ajaühikutes, korreleerides neid bioloogiliste vananemismarkerite protsesse määravaid väärtusi nende biomarkerite muutuste statistilise võrdluskeskmise sõltuvusega kalendri vanusest.
Kuna kõik organismid ja organismide kooslused on omavahel seotud süsteemid, viivad kõik neis toimuvad muutused lõpuks nende lagunemiseni – surmani, nagu kõigi füüsiliste süsteemide puhul. Kuid organismide ja organismikoosluste lagunemise või vananemise protsess on ebaühtlane. Seetõttu, arvestades erinevate organismide, inimeste, koosluste sama astronoomilist või kalendrilist vanust, on üksikute elundite, elementide ja süsteemide vananemisaste erinev.
Ja kolmandaks võib selle abstrakti asjakohasust põhjendada sellega, et nende põnevate küsimuste uurimine ja katsed tungida tundmatusse võivad tuua tõelisi tulemusi. Inimelu võib kvalitatiivselt muutuda, indiviidide bioloogilised võimed kasvada ja lõpuks, kes teab, ehk jõuamegi Universumi olemust lahti harutama ja uusi teadmisi omandama.
Selle essee eesmärk on käsitleda mõiste "bioloogilise aja" sõnastust, mis on aja nähtuse biorütmoloogilise käsitluse olemus. Samuti saate teada, milline on inimese bioloogiline vanus. Määrake kindlaks bioloogilise vanuse kriteeriumid ja kaaluge meeste ja naiste bioloogilise vanuse tunnuseid.
1. peatükk. Bioloogiline aeg.
§1. Mõiste sõnastamine ja termini sissejuhatus.
Ajalise organiseerituse mõistega on tihedalt seotud elusüsteemide ajavoolu spetsiifilisuse probleem ehk, nagu seda nimetatakse, bioloogilise aja probleem.
Enamik autoreid rõhutab, et aeg on Universumis ühtne, erilist aega ei ole (näiteks bioloogiline aeg), õigustatud on rääkida ainult subjektiivsest hinnangust ajale. Siiski on ka vastupidine seisukoht, millel on arvestatav hulk toetajaid. Bioloogilise aja probleemi püstitas enam kui 100 aastat tagasi embrüoloogia rajaja K. Baer. Bioloogilise aja teaduslikult põhjendatud idee kuulub V.I. Vernadski. Aastatel 1929-1931
V.I. Vernadsky loob bioloogilise aegruumi kontseptsiooni ja tõstab sellega biosfääri õpetuse teoreetilisele tasemele. Tõuke Vernadski kauaoodatud kavatsusele otse ja avameelselt rääkida ajaprobleemist kaasaegses teaduses andis talle juba kirjandusest hästi tuntud, teooria tulihingelise toetaja ja isegi propageerija, inglise astronoomi Arthur Eddingtoni äsja ilmunud raamat. suhtelisusest. 13. augustil kirjutab ta B.L. Lichkov: "Teisel päeval sain kätte Eddingtoni raamatu "Füüsilise maailma olemus" - see paneb mind palju mõtlema. Ta annab pildi maailmast, kus pole seadusi universaalne gravitatsioon oma tavapärasel viisil. Mõnes tagajärjes oli minu jaoks üsna palju uut. Katse ehitada maailm, kus põhjuslikkuse seaduste toime on piiratud. Eddington teeb sellest filosoofilisi ja religioosseid järeldusi... Mulle tundub aga, et tekkiv Maailmapilt ei saa olla õige, kuna Eddington aktsepteerib aja ja ruumi teravat erinevust, jättes sisuliselt puudu sümmeetrianähtused.
Septembris Prahas hakkab Vernadski ajaprobleemiga tihedalt tegelema. Teised äärmiselt olulised ja kõnekad tõendid annavad aimu tema mõtete ja kavatsuste suunast. 9. septembril 1929 kirjutab ta oma BIOGELi asetäitjale A.P. Vinogradov. «Olen siin elava mateeria peale palju mõelnud ja üritan mõned mõtted visandada. Tahan teha ettekande elusaine dissümmeetriast bioloogilises ajas - ma ei tea, Loodusteadlaste Seltsis (nagu kaks eelmist aruannet) või meie labori aastakoosolekul (muide, meie peate välja selgitama, millal see ametlikult heaks kiidetakse)? Siiani on mul selle ülesandega väga raske toime tulla, aga loodan, et selle paari nädalaga olen siit lahkunud, et seda liigutada. Väga huvitav on puudutada mõlemat küsimust koos: nii Pasteuri avastatud dissümmeetriat, mis on loodusteadlaste teadvusesse nii vähe tunginud, kui ka bioloogilist aega, mille üle ma olen juba mitu aastat palju mõelnud, on palju. levinud ja on nüüd omandamas tohutut huvi seoses uue füüsilise suunaga
distsipliinid. Ma ei tea, kas suudan kõike selgelt sõnastada, aga ma tahan neid küsimusi [seoses] uue füüsikaga kaaluda. Bioloogilise aja jaoks on oluline määratleda selle aja ühik, mis on võrdne minimaalse intervalliga kahe põlvkonna vahel – raku jagunemise või bakterite jagunemise vahel (Cyanophyceae?). Viimasel juhul ei ole meil tegemist mitte meie gravitatsioonikeskkonnaga, vaid molekulaarjõudude keskkonnaga. Ja siin peab olema hüpe? Hüpe, millel on bioloogiline tähtsus. Esimesel juhul peaks olema tunde ja teisel 15-20 minutit? Vaja on tellida kellelgi kogu selles valdkonnas saadaolev eksperimentaalne materjal kokku ja me saame selle kokkuvõtte oma töödes avaldada. (Samal ajal BIOGELi loomisega saadi õigus tema teoste mitteperioodiliseks avaldamiseks).
Vernadski sõnad on selle essee teema jaoks äärmiselt olulised: tõenäoliselt ütles Vernadski siin 9. septembril 1929 esmakordselt oma uue termini bioloogiline aeg. Veel mitte teadusartiklis, aga erakirjas. Seejärel alustab Vernadski väga laia, äärmusliku haardega: „Füüsiku aeg ei ole kahtlemata matemaatiku või filosoofi abstraktne aeg ja see avaldub erinevates nähtustes nii erineval kujul, et oleme sunnitud seda oma empiirilises analüüsis üles märkima. teadmisi. Räägime ajaloolistest, geoloogilistest, kosmilistest jne. korda. Mugav on eristada bioloogilist aega, mille jooksul elunähtused toimuvad.
Sellele bioloogilisele ajale vastab poolteist kuni kaks miljardit, mille jooksul me teame bioloogiliste protsesside olemasolu Maal, alustades arheosoikumist. Väga võimalik, et need aastad on seotud ainult meie planeedi olemasoluga, mitte aga kosmose elu reaalsusega. Nüüd oleme selgelt lähenemas järeldusele, et kosmiliste kehade eksisteerimise kestus on piirav, s.t. ja siin on tegemist pöördumatu protsessiga. Me ei tea, kui äärmuslik on elu oma ilmingutes kosmoses, kuna meie teadmised kosmoseelust on tühised. Võimalik, et miljardid aastad vastavad Maa planeediajale ja moodustavad vaid väikese osa bioloogilisest ajast.
Vernadski nendib: „Uue füüsika põhjal tuleks nähtust uurida aegruumi kompleksis. Eluruumil on looduses eriline, kordumatu sümmeetriline olek. Sellele vastaval ajal ei ole mitte ainult vektorite polaarsus, vaid ka sellele omane eriline parameeter, eluga seotud eriline mõõtühik.
Vernadski oli 1929. aastal ainus teadlane, kes oma bioloogilise aja kontseptsiooniga pööras kõik ideed 180 kraadi: elu kui tähtsusetu, detailidega arvestamata tühine tera kosmoses – planeet Maa, ei eksisteeri suure taustal. Universum, kuid kogu materiaalne Universum rullub lahti eluaja taustal.
Olgu öeldud prioriteedi kohta bioloogilise aja mõiste juurutamisel. See mõiste on tänapäeva teaduses olemas.
Maailmakirjanduses seostub prioriteet bioloogilise aja mõiste kasutamisel prantsuse histoloogi Lecomte du Nouy nimega. Esimese maailmasõja ajal haiglaarstina töötades tekkis tal huvi haavade paranemise kiiruse vastu ja ta hakkas seda probleemi uurima. Sealhulgas aja seisukohalt, mille ta jagas väliseks ja sisemiseks, nimetades viimast füsioloogiliseks või bioloogiliseks.
Bioloogilise aja mõiste ja mõiste kasutamisega seotud teoste järgnenud üsna kiires arengus, eriti 60-70ndatel, omandas see hoopis teise suuna, mis sisaldub juba Leconte du Nouy ja G. Backmani teostes. Seda suunda hakati nimetama biorütmoloogiaks.
§2. Biorütmoloogiline lähenemine aja fenomenile.
Mis tahes muutused elussüsteemides tuvastatakse ainult süsteemi olekute võrdlemisel vähemalt kahel ajahetkel, mis on eraldatud suurema või väiksema intervalliga. Nende iseloom võib aga olla erinev. Faasimuutused süsteemis toimuvad siis, kui süsteemis muutuvad järjestikku bioloogilise protsessi etapid. Näitena võib tuua ontogeneesi etappide muutumise, st individuaalne areng keha. Seda tüüpi muutused on iseloomulikud keha morfofüsioloogilistele parameetritele pärast kokkupuudet mis tahes teguriga. Need muutused iseloomustavad nii organismis toimuvate protsesside normaalset kulgu kui ka reaktsiooni mõjudele.
Elussüsteemide tegevuses ja käitumises on perioodiliste muutuste eriklass – bioloogilised rütmid. Bioloogiliste rütmide uurimine (kitsamas tähenduses) sai nimetuse biorütmoloogia, kuna Tänapäeval tunnistatakse, et bioloogiline rütm on üks kõige enam olulised tööriistad uurimine ajafaktori rolli kohta elussüsteemide tegevuses ja nende ajalises korralduses.
Inimesed elavad ka keerulises biorütmide süsteemis, alates lühikestest - molekulaarsel tasemel - mitme sekundi pikkuse perioodiga kuni globaalseteni, mis on seotud päikese aktiivsuse iga-aastaste muutustega. Bioloogilised rütmid ehk biorütmid on enam-vähem korrapärased muutused bioloogiliste protsesside olemuses ja intensiivsuses. Võimalus selliseid elutegevuses muudatusi teha on päritud ja seda leidub peaaegu kõigil elusorganismidel. Neid võib täheldada üksikutes rakkudes, kudedes ja elundites, tervetes organismides ja populatsioonides.
Toome esile järgmised kronobioloogia (teadusvaldkond, mis uurib elusorganismides aja jooksul esinevaid perioodilisi (tsüklilisi) nähtusi ning nende kohanemist päikese- ja kuurütmidega) olulisi saavutusi:
Töö kirjeldus
Kaasaegsetes tingimustes ei saa teadus piirduda ruumilise aspekti analüüsiga ajalisest eraldi, need on omavahel seotud. Ruum väljendab loodusteaduses materiaalse objekti paigutuse ulatust, järjekorda ja olemust ning nende suhtelist asendit.
Aeg loodusteaduses peegeldab muutumisprotsesside jada ja objekti olemasolu kestust.
Ajaruumilise korralduse ühtsust elusobjekti suhtes pole üritatud määrata. Kirjanik Sartakov romaanis “Tarkade kivi”:
"Albert Einstein matemaatikuna harutas lahti ühtse aegruumi, leides 4. mõõtme. Kuid see on ainult surnud aine jaoks. Samal ajal ei ole elu, eluvool, kuidagi eraldatav ruumist ja ajast. Einstein, miks sa selle tähelepanuta jätsid? Ma tahan ka ruumi ja aega lahti harutada, kuid elava mateeria jaoks. Olen kõike proovinud. Milline teadus annab mulle sellele vastuse?”
1. peatükk. Bioloogiline aeg 5
§1. Mõiste sõnastamine ja mõiste sissejuhatus 5
§2. Biorütmoloogiline lähenemine aja fenomenile 7
2. peatükk. Bioloogiline vanus 11
§1. Bioloogilise vanuse määramise kontseptsioon ja kriteeriumid 11
§2. Meeste ja naiste bioloogiline vanus 13
Järeldus 16
Viited 18
elusorganismi võrreldavate bioloogiliste protsesside klassi ühtlane kestus. Idee, et elusorganismide olemuse määrab eelkõige neis toimuvate protsesside spetsiifiline ajaline korraldus, väljendas 19. sajandi keskel Karl Ernst von Baer1. Mõned uurijad püüdsid teaduslikku kasutusse juurutada mõisteid “bioloogiline aeg” (V.I. Vernadsky), “füsioloogiline aeg” (Leconte du Nouilly), “orgaaniline aeg” (G. Backman). Samas ebapiisav areng filosoofiline õpetus umbes aeg ei võimaldanud kasutusele võetud mõisteid defineerida nii, et neid saaks kasutada eksperimentaal- ja teoreetilistes uuringutes samamoodi nagu füüsikas kasutatakse mõistet “aeg”. Bioloogilise aja adekvaatsele mõistmisele olid kõige lähemal teadlased, kes avastasid, et kui elusorganismi mis tahes korduvate protsesside perioode kasutada iseidentse kestusühikuna, siis on võimalik tuvastada tema arengu konkreetseid mustreid. Eriti märkimisväärseid tulemusi sellel uurimissuunal saavutas T.A. Detlaf1, kes 1960. aastal koos oma venna, füüsiku A. A. Detlafiga tuli välja ettepanekuga kasutada nende poolt määratud sünkroonsete lõhustamisjaotuste perioodi ühe mitootilise tsükli kestust aja mõõtühikuna uurimisel. poikilotermiliste loomade embrüonaalne areng? ja 0 saadud A.A. algatusel. Neifakhi nimi on "detlaf"2. T.A. Kas Detlaff töötas välja tehnika elusorganismide arengu ajastamiseks bioloogilise ajaühikutes? ja kasutas seda 0 paljude poikilotermiliste loomaliikide uurimisel3. Kuni viimase ajani see siiski jäi avatud küsimus selliste kestusühikute eritüüpi ajaühikuteks kvalifitseerimise õiguspärasuse kohta, kuna kuna tegemist on elusorganismide tsükliliste protsesside perioodide kestusega, võivad need kõikuda juhuslikult, samal ajal kui kogu kontseptsiooni väljatöötamise ajaloos on aega, ühtsust peetakse aja üheks olulisemaks omaduseks. Ühtsuse kontseptsiooni ja kriteeriumide analüüs on veenvalt näidanud, et ühtlus on materiaalsete protsesside korrelatiivne omadus üksteisega võrreldes ja et põhimõtteliselt on võimalik eksisteerida piiramatu hulk ühtse protsesside klasse (CSP), mis rahuldavad ühetaolisuse kriteeriumid, millest igaüks vastavas materiaalse reaalsuse piirkonnas omab ühtluse omadusi ja sobib kestusühikute kasutuselevõtuks ja praktiliseks aja mõõtmiseks1. Samal ajal selgus, et CSP võib eksisteerida sellistes terviklikes, väga integreeritud materjalisüsteemides, milles materjaliprotsessid on omavahel nii tihedalt seotud ja konjugeeritud, et käituvad ühe vooluna, sünkroonselt ja proportsionaalselt kiirendades ja aeglustades erinevate tegurite mõjul. ja sealhulgas juhuslikult muutuvaid tegureid. Elusorganismid on täpselt seda tüüpi süsteemid. Võrreldavate bioloogiliste protsesside klasside olemasolu elusorganismides on tõestatud T.A. Detlaff ja tema kolleegid. Nad leidsid, et keskkonnatemperatuuri muutustega muutuvad poikilotermiliste loomade embrüonaalse arengu erinevate etappide kestused proportsionaalselt ja see muster on fundamentaalse iseloomuga, hõlmates protsesse embrüo organisatsiooni kõigil struktuuritasanditel. Nagu märkis T.A. Detlaff, "... temperatuuri muutusega protsesside kestus, mis on väga erineva iseloomuga ja mis viiakse läbi kl. erinevad tasemed keha organiseeritus: rakusisene (molekulaarne ja ultrastruktuurne), rakuline (rakkude jagunemise ja diferentseerumise ajal), morfogeneetiliste liikumiste tasandil, induktsiooni ja organogeneesi protsessid”2. Teisisõnu, kogu embrüo arengu moodustav bioloogiliste protsesside kogum käitub ühtsena terviklik protsess. See sisaldab nii suhteliselt aeglasi (rakutasandil toimuvad rakkude jagunemis- ja diferentseerumisprotsessid) kui ka väga kiireid intratsellulaarsel, molekulaarsel tasandil toimuvaid protsesse, mille hulka kuuluvad näiteks ensümaatilised reaktsioonid raku ainevahetuses. On üsna ilmne, et kui embrüo organiseerumise mõnel struktuuritasandil oleks häiritud bioloogiliste protsesside kiiruste muutuste sünkroonsus ja proportsionaalsus, siis hävitaks see kogu loote moodustumise ja arengu protsesside voo loomuliku voolu. elusorganism. Seda asjaolu tuues välja T.A. Detlaff rõhutab: "Poleks liialdus, kui ütleme, et ilma selle joomise võimeta ei saaks lototermilised organismid muutuvates tingimustes üldse eksisteerida." väliskeskkond: kui mis tahes arenguetapi moodustavate protsesside kompleksi erinevad komponendid muutuksid asünkroonselt, tooks see kaasa häireid normaalses arengus ja hilisemates etappides - organismi normaalse funktsioneerimise häireid. Pole juhus, et embrüote üks esimesi reaktsioone optimaalsete temperatuuride piiridele lähenemisel on individuaalsete arenguprotsesside desünkroniseerimine” (Ibid.). Bioloogiline ja füüsikaline aeg on vastastikku stohhastilised, kuna bioloogilise aja ühikud tähistavad selliste korduvate bioloogiliste protsesside kestust, mis füüsikalise aja ühikutes mõõdetuna muutuvad juhuslikult, sõltuvalt juhuslikest muutustest keskkonnatingimuste omadustes. Elusorganismide funktsioneerimise ja arengu protsessid, isegi geneetiliselt üksteisest üsna kaugel bioloogilised liigid kui nad on ajastatud oma bioloogilise aja ühikutes, järgivad nad toimimise ja arengu ühtseid seadusi2. Praegu on üha ilmsem, et ilma bioloogilise aja mõistet bioloogia mõisteaparaadi sisse toomata on võimatu paljastada elu olemust ja õppida seda matemaatiliselt kirjeldama kui aine erilist liikumist. Bioloogiliste protsesside ajastamisel ja teoreetilisel kirjeldamisel bioloogilise aja ühikutes on võimalik läbi murda protsesside välisest stohhastilisusest nende dünaamiliste seaduste juurde, mille järgi organismi areng toimub vastavalt etteantud geneetilisele programmile. Seda järeldust kinnitavad enam kui sajandi kestnud elusorganismide arengu ja neis toimuvate bioloogiliste protsesside uurimise tulemused kindlaid kestusühikuid kasutades. Esmakordselt võttis erilise kestuse ühiku, mida ta nimetas „plastokroniks“, kasutusele saksa botaanik E. Askenazi1, kes määratles selle metameeri2 „tüveüksuse“ ühe rudimendi kujunemise perioodina. Seejärel kasutas kestuse mõõtühikut “plastokron” K. Thornthwaite1, D.A. Sabinin2, E.F. Markovskaja ja T.G. Kharkina (Markovskaja, Kharkina 1997) jne. Elusorganismide embrüonaalset arengut uurides pakkus I.I üks esimesi välja kestuse eriühikud. Schmalhausen3. Kasutatud I.I. Schmalhauseni kestusühikud, mis on seotud embrüo mahu teatud muutusega, osutusid kasutatavaks ainult organismi kasvu, mitte selle arengu uurimisel. Mõned teadlased kasutavad kestuse ühikuna üht või teist murdosa kogu embrüonaalsest arengust. Selliste ühikute hulka kuuluvad näiteks “1% DT” (DT – arenguaeg), mida kasutati tuura embrüote (Detlaf, Ginzburg, 1954), kodulindude (Eremeev, 1957, 1959), putukate ( Striebel, 1960; Mori, 1986); Ja kuigi see on rakendatav ainult nende organismide uurimisel, mis väljuvad munakoorest samas arengujärgus, võimaldab see siiski avastada palju uuritavate loomade embrüonaalse arengu mustreid. Niisiis, G.P. Eremejev, uurib embrüo arengut erinevad tüübid lindude puhul väljendatakse arenguetappide algusaega munade munemisest koorumiseni kulunud perioodi murdosades. Selle tulemusena selgus, et sellistel kodulindudel nagu kanad, pardid, haned, kalkunid, aga ka sellised linnud nagu tiib, kodutuvi, musttiir, on ülaltoodud viisil aja mõõtmisel samad embrüonaalse arengu staadiumid. üheaegselt”, kusjuures astronoomilise aja ühikutes ulatub erinevate lindude üksikute arenguetappide kestuse erinevus mitme päevani. 80ndate alguses oli Yu.N. Gorodilov tegi teleostkalade ajalise arengumustrite uurimisel kestuse ühikuks ettepaneku kasutada "ajaperioodi, mille jooksul embrüo aksiaalse rudimendi kompleksi metameriseerumisel toimub ühe somiidi juurdekasv 1-lt 60-le. somiidid” (Gorodilov, 1980, lk 471). Bakterioloogias on arvamus, et “bakterite kasvu- ja arenguprotsesside hindamiseks on soovitatav kasutada mitte tavapärast ja stabiilset füüsikalist aega, vaid muutuvat genereerimisaega (?)...”1. Kahjuks on mitmete bioloogide poolt kasutusele võetud bioloogilise aja ühikud liiga suured, et elusorganismi fundamentaalsemaid bioloogilisi protsesse matemaatiliselt modelleerida2. On põhjust arvata, et elusorganismi bioloogilised (biokeemilised ja biofüüsikalised) protsessid saavad alguse rakusisese ainevahetuse ensümaatiliste reaktsioonide katalüütilistest tsüklitest. Kahekümnenda sajandi 60ndate alguses esitas Christiansen veenvaid argumente konkreetse biokeemilise reaktsiooni katalüüsis osalevate ensüümi molekulide katalüütiliste tsüklite sidususe kasuks. Samas on loomulik eeldada, et enamus Katalüütilise tsükli ajal on ensüümi makromolekulid stabiilses konformatsioonis ja reageeriv keskkond vedelkristallilises olekus4, milles molekulide liikumine reageerivas keskkonnas on maksimaalselt pärsitud. Vaid ensüümi makromolekulide konformatsiooniliste üleminekute lühikeste rangelt doseeritud hetkede korral satub reageeriv keskkond vedelasse olekusse, mida erutavad ensüümi makromolekulide konformatsioonilised muutused1. Sel juhul kulgevad molekulide difusiooniprotsessid reageerivas keskkonnas intensiivselt. Seega on täiesti õigustatud idee, et kõigi biokeemilises reaktsioonis osalevate ensüümi molekulide katalüütilised tsüklid kulgevad sünkroonselt, mistõttu katalüütiline tsükkel on bioloogiline tähtsus biokeemilise reaktsiooni elementaarne toiming ja selle tsükli kestus on lisaks bioloogilise aja jagamatu kvant. Bioloogilise aja kvantiteedi piires ei toimu bioloogilisi protsesse, küll aga toimuvad aatomite ja elementaarosakeste füüsikalised vastasmõjud ning füüsikalised ja keemilised protsessid, mis aga ei saa vabalt kulgeda tänu struktuursetele ja organisatsioonilistele piirangutele, mida elusrakk neile seab. Eelkõige takistab füüsikaliste ja füüsikalis-keemiliste protsesside normaalset kulgu katalüütiliste tsüklite kestuse fundamentaalne stohhastilisus, mis hävitab rakusiseses reageerivas keskkonnas füüsikaliste seaduste normaalse toimimise ja allutab selle keskkonna justkui ümber katalüütiliste tsüklite toimele. bioloogilised seadused. Bioloogiline aeg on ajalooline ja hierarhiliselt mitmetasandiline. Ontogeneetilise arengu käigus muutub iga elusorganism, alustades ühest viljastatud munarakust, järk-järgult keerukaks hierarhiliselt mitmetasandiliseks materiaalseks süsteemiks, millel on eri tasanditel toimuvate protsesside ajalise korralduse spetsiifilised mustrid. Küsimus, kas erinevate hierarhiliste tasandite bioloogilised ajad on lihtsalt sama aja erinevad skaalatasemed või tekivad erinevatel tasanditel kvalitatiivselt erinevad bioloogilised ajad, jääb täna lahtiseks. Mis puudutab elusaine supraorganismaalsete struktuuride bioloogilist aega, siis see erineb kvalitatiivselt elusorganismide bioloogilisest ajast. Elusaine supraorganismaalsete struktuuride põhilised ajaühikud võivad ilmselt olla vastavate elusorganismide järjestikuste põlvkondade eluiga, nagu paljud teadlased eeldavad. Sel juhul ei tohiks rääkida elusorganismide põlvkondade eluea pikkusest kõigi aegade keskmisena, vaid nende põlvkondade elueast, mis tegelikult järgnevad üksteisele lähiajal, kuna tegemist on muutustega (füüsikalise aja ühikutes). ) teisendab kongruentseks ühikuks peetavate järjestikuste põlvkondade eksisteerimise kestustes need konkreetse aja ühikuteks, samas kui põlvkondade keskmistatud eluperioodid, mis sisaldavad konstantset arvu füüsilise aja ühikuid, kujutavad endast füüsilise aja ühikuid. Kaasaegses bioloogias, nagu kõigis loodusteadustes, kasutatakse rahvusvahelist füüsikaliste koguste ühikute süsteemi (SI). Bioloogias üleminek füüsiliselt ajale bioloogilisele on samaväärne ühe põhiühiku – teise – asendamisega vastava bioloogilise ajaühikuga. Füüsikalise ja bioloogilise aja vastastikuse stohhastilisuse tõttu muutuvad tuletissuurused, mille mõõtmetes on füüsikalise aja dimensioon “sekundiline”, stohhastilisteks. muutujad. Samamoodi lakkavad bioloogilistes süsteemides ja protsessides eksisteerimast kõik füüsikalised konstandid, mille mõõtmetes "teine" ilmub. Elusaine tundmisel ja õigete bioloogiliste seaduspärasuste tuvastamisel tekivad oma bioloogilised tuletiskogused ja konstandid, mille dimensioonides leitakse bioloogilise aja mõõtmed. Eelkõige kaotab bioloogiliste protsesside matemaatilises kirjeldamises üleminekuga bioloogilisele ajale mõiste "ühtne ruumiline liikumine" oma tähenduse ja tekib vajadus arendada ettekujutust eluruumi "bioloogilisest ruumist". organism, võrdsed vahemaad milles nad on määratletud mitte ruumiliste, vaid ajaliste üksustena. Vaata: “Aja ajaloolisus”; "Mitmetasandiline aeg"; “Aja ühetaolisuse suhtelisus”; "Füüsiline aeg". valgustatud. Detlaf T.A. Poikilotermiliste loomade arengu temperatuur ja ajamustrid. - M.: Nauka, 2001. - 211 lk. Khasanov I.A. Aja fenomen. I osa. Objektiivne aeg. - M., 1998. Khasanov I.A. Aeg: olemus, ühtlus, mõõtmine. - M.: Progressi traditsioon, 2001. Khasanov I.A. Bioloogiline aeg. - M., 1999. - 39 lk. // http://www.chronos. msu.ru/RREPORTS/khasanov_biologicheskoe.pdf Ilgiz A. Khasanov
I.R. juhtis tähelepanu ka keerulise süsteemi sisemise aja tekkimise võimalusele. Prigogine: iseorganiseerumise korral koordineerib iga selline süsteem oma sisemisi protsesse vastavalt oma ajale. Prigogine nimetas seda süsteemiaja relativismiks ja märkis, et niipea, kui tekib hajuv struktuur, rikutakse ruumi ja aja homogeensust. Veelgi enam, ta uskus, et elussüsteemidel on võime tajuda aja suunda. Seda ajasuunda märgib ka psühholoogia. Me mäletame minevikku, aga ei mäleta tulevikku!
Bioloogiline ruum ja aeg iseloomustavad mateeria organiseerumise ajalis-ruumiliste parameetrite tunnuseid: inimindiviidi bioloogiline eksistents, taimestiku ja loomade liikide muutumine, nende arengufaasid. Isegi Aristoteles eristas kahte aja olemust: üks - kui parameeter, mis fikseerib erinevad osariigid kehade liikumine ja teine - nagu sünd ja surm, s.t. süsteemi ajastu tunnusena ja järelikult selle suuna minevikust tulevikku.
Koos aja lineaarse tajuga tekib inimesel aja kulgemise psühholoogiline tunnetus, mille määrab ka tema sisemine organiseeritus. Seda esitust nimetatakse bioloogiliseks ajaks või bioloogiliseks kellaks. Bioloogilised kellad peegeldavad elusorganismis toimuvate protsesside rütmilisust selle reaktsioonina looduse ja laiemalt kogu universumi rütmidele. Bioloogilise aja ilmumine, mis on igale elussüsteemile ainulaadne, on tingitud biokeemiliste protsesside sünkroniseerimisest organismis.
Kuna elusorganism on hierarhiline süsteem, peab ta oma toimimise tasakaalustama kõigi alamtasandite ja alamsüsteemide sünkroniseerimisega mitte ainult ajas, vaid ka bioloogilises ruumis. Selline sünkroniseerimine on seotud biorütmide olemasoluga süsteemis. Mida keerulisem on süsteem, seda rohkem on sellel biorütme. Ameerika küberneetik N. Winner (1894–1964) uskus, et „aju rütmid selgitavad meie aja tajumise võimet”.
Enamik rakkude kasvu, arengu, liikumise ja ainevahetuse füsioloogilisi protsesse alluvad rütmilistele muutustele, mis on põhjustatud väliskeskkonna igapäevasest (tsirkadiaansest) rütmist. Seega on taimedel teada-tuntud rütmilised tsüklid õite sulgemiseks ja ööseks lehtede langetamiseks ning päeval avamiseks. Kuid see ei ole alati tingitud ainult välisest valgusest. Vene biofüüsik S.E. Shnol toob huvitava näite Marani ubadega, mille lehed vajusid ja tõusid õhtul ja hommikul, isegi kui see oli täiesti sisse pime tuba. Tundus, et lehed “tunnevad” aega ja määravad selle oma sisemise füsioloogilise kellaga. Tavaliselt määravad taimed päeva pikkuse fütokroompigmendi üleminekuga ühest vormist teise, kui päikesevalguse spektraalne koostis muutub. "Päikeseloojangu" päike on "punane", kuna pikalaineline punane valgus hajub vähem kui sinine valgus. See päikeseloojangu või hämaruse valgus sisaldab palju punast ja infrapunakiirgust ning taimed (ja võib-olla ka loomad) tajuvad seda.
Inimene, kes uurib maailma, on ise ajas muutuv struktuur ning tema jaoks on ettekujutused minevikust ja tulevikust oluliselt erinevad. Varem toimib aeg üldistatud koordinaadina ja tulevikus on sellel omadused, mis sõltuvad sellest, kuidas meie ja teised objektid olevikus käitume. Kui minevik on määratud, siis tulevik keerulised süsteemid pole täielikult teada. Nagu ütles sotsioloog I.V Bestužev-Lada: "minevikku saab teada, kuid seda ei saa muuta, ja tulevikku saab muuta, kuid seda ei saa teada." Mida keerulisem on struktuur, seda suurem on võimalike olekute arv tulevikus. See on aja mitmetähenduslikkus. Lisaks aeg isendile, tema liigile, perekonnale, klassile jne. mitmesugused (ajaskaala). Inimese jaoks on see vähem, inimkonna jaoks rohkem. Elusorganismi “ajataju” on alati subjektiivne: kiiresti, kui inimene on ära viidud, aeglaselt, kui ta on jõude.
Need erinevad ajavormid ja selle mõju inimese elu- ja käitumisomadustele peaksid avalduma tema välimuses ja muudes omadustes ja omadustes. Paljud psühholoogilised uuringud on selgelt näidanud, et olenevalt inimese funktsionaalsest seisundist, tema enda subjektiivne aeg voolab erinevalt. Kuulus katselendur M. Gallay kirjeldab juhtumit, kuidas lennuki lennu ajal laperdusnähtust uuriti. Piloot hindas oma tegevuse kestuseks enne lennuki hävitamist ja väljaviskamist 50-55 sekundit. Kui aga “musta kasti” lahti krüpteeriti, selgus, et sellest oli möödunud vaid 7 sekundit, s.o. Piloodi enda jaoks aeglustus aeg 7 korda! Pangem tähele, et üksikisiku jaoks ei toimi aeg iseseisva objektiivse muutujana (astronoomiline aeg), vaid vastupidi, inimese seisundist sõltuva parameetrina. Aega kui sellist on inimesel raske tajuda (ja tunnetada!) (teatud mõttes on see tema jaoks). abstraktne mõiste). Elusorganismide jaoks on absoluutse aja kulg reaalsuseta. Me ei taju mitte aega, vaid selle käigus toimuvaid protsesse ja muutusi, sh sündmuste jada hindamist.
Inimese ajastandardiks on sageli tema enda sisemine aeg. Oma aega tunnetavad näiteks buda mungad, kes veedavad pikka aega pimedates koobastes üksinda, ilma astronoomiliste või tavaliste maiste ajasensoriteta. Psühholoogilised uuringud näitavad, et sellistel juhtudel hakkavad inimesed elama omas ajas ja kui see jätkuks piisavalt kaua, saaksid nad luua oma ajaloolise kronoloogia.
Füsioloogilise aja uurimist ja modelleerimist tuleks ilmselt seostada uue sündmuskeskse biorütmoloogia kujunemisega, mis arvestab elusorganismi jaoks sündmuse füsioloogilist olemust ja oma rütmimustreid. Meie füsioloogiline vanus ei sõltu sellest, kui palju päikesetõusu ja -loojanguid oleme oma elu jooksul näinud. Eluprotsesside intensiivsus on seotud sisemise ajaga, bioloogilise kellaga. Samuti juhivad nad selliseid protsesse nagu raku tuuma maht, rakkude jagunemise sagedus, fotosünteesi ja rakuhingamise intensiivsus, biokeemiliste protsesside aktiivsus jne. Eeldatakse, et see bioloogiline aeg võib füüsilise (astronoomilise) ajaga võrreldes voolata erineval viisil, ebaühtlaselt. Siiski märgime, et siiani ei ole universumis tervikuna eksperimentaalselt avastatud sellist aja ebaühtlust.
Keha sünkroniseeritud üldine biorütm ei pruugi kattuda astronoomilise aja rütmiga. Noores eas liigub keha sagedamini ja psühholoogiliselt tundub, et astronoomiline aeg liigub aeglasemalt, vanemas eas aga bioloogiline aeg aeglasemalt ja seetõttu tundub, et astronoomiline aeg liigub kiiremini. Nüüd on selge, miks aeg lapse ja vana inimese jaoks erinevalt voolab. Esimene on aeglasem, teine kiirem. Inimese ajataju on seotud temas toimuvate sündmuste emotsionaalse värvinguga. Sellepärast lapsepõlves, kui emotsioonid on tugevamad, tunduvad sündmused pikemad. Valu pikendab aega, õnn lühendab (“õnnelikud inimesed ei vaata tunde”). Tekib teatav konflikt füüsilise ja bioloogilise aja vahel. Nad ütlevad, et naine on täpselt nii vana, kui vana ta välja näeb; ja terve inimese jaoks pole vahet, kui vana ta on, oluline on see, kuidas ja kui vana ta end tunneb. Kõik on individuaalne!
Üldiselt määrab keha tervise selle elementaarsete "aatomite" - rakkude - seisund ja arv. Rakkude evolutsiooni kiirus, nende kasv ja surm määravad organismi eluea. Nooruses on rakkude uuenemise määr kõrge; vanemas eas see aeglustub, uute rakkude arvu ajatuletis on väiksem kui null, nagu füüsikud ütlevad. Elu iseloomustab rakkude uuenemise intensiivsus ja vananedes aeglustub bioloogiline aeg, mis on programmeeritud elu enda arengust. Rakkude eluea määrab igale liigile omane nende jagunemiste arv. Elusorganismide jaoks on olemas eksperimentaalne kinnitus et biorütmide poolt määratud rakkude jagunemise kiirus alguses tõuseb, organismi arenedes saavutab maksimumväärtuse ja siis väheneb, organismi loomuliku surmaga nullini. Rakud ja elundid jälgivad aega vastavalt genoomi sisseehitatud programmile.
Ja "kui elu on intensiivselt möödunud, siis tundub see kasulik ja huvitav" (Vene bioloog I. I. Mechnikov (1845-1916)). Sarnast mõtet väljendas ka prantsuse kirjanik ja filosoof A. Camus (1913-1966): „Aastad lendavad nooruses kiiresti, sest nad on sündmusterohked, kuid vanaduses venivad nad aeglaselt, sest need sündmused on ette määratud. Ilmselt võimaldas see L. Landaul enne surma õigustatult öelda: "Tundub, et elasin oma elu hästi." Ja autori jaoks on motoks alati olnud: "Ainult intensiivne energiavahetus keskkonnaga võimaldab mul jääda loomeinimeseks." Vene bioloog I. I. Aršavski märkis, et mida aktiivsem on organism ja suurema energiatarbimisega, seda pikem on tema eluiga.
Märkigem ka seda, et juhuslikud protsessid, mille roll kvantstatistikas ja bioloogias on suur, saavad täielikult realiseeruda vaid lõpmata suure aja jooksul ning aega ennast piirab maailma olemasolu.