ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Некоторые выводы из "Математическая биофизика" Теперь уместно подвести итоги изложенному, дать ответ на вопросы, поставленные во введении, и обсудить замечания общего характера. [c.253] В развивающихся биологических объектах автокаталитические и короткодействующие переменные связаны со специфическими метаболитами, а демпфирующие (и длиннодействующие) — с неспецифическими. [c.254] Подчеркнем, что во всех случаях как процесс отбора выделенной ДС, так и характер ее определяются и управляются параметрами системы. [c.254] Возможны два разных способа реализации информации в автономной системе. Первый и наиболее известный способ — динамический — состоит в задании начальных и граничных условий, которые определяют течение процесса и конечный результат его. [c.255] Второй способ — параметрический — может использоваться в диссипативных системах, в которых реализуется одно выделенное устойчивое стационарное состояние при произвольных начальных условиях и нейтральных (не несущих информации) граничных условиях. В этом случае свойства структуры определяются только параметрами системы. Изменяя (задавая) параметры, можно изменять (задавать) все свойства конечной структуры. [c.255] В случае спонтанного образования структуры первый способ исключается. Напротив, параметрическое регулирование вполне эффективно во всех рассмотренных моделях. [c.255] В биологии наиболее известный и исследованный пример генетического управления — система синтеза белка. Она является примером динамической регуляции. Действительно, расположение нуклеотидов в структурном гене является начальным условием для синтеза информационной РНК и последующего синтеза белкового полимера в соответствии с кодом. Именно таким способом записана в ДНК информация о белках — ферментах базового метаболизма. [c.255] Параметрическая регуляция в биологии менее изучена механизмы ее реализации являются предметом гипотез. Поэтому поводу уместно сделать ряд замечаний. Запись информации о параметрах не требует иного носителя помимо структурной информации, более того, она может быть наложена на информацию о структуре ферментов базового метаболизма. Принцип наложения информации уже давно известен и используется в искусстве и типографии. Например, на страницу текста можно нанести дополнительную информацию (практически не искажая текстовой). Для этого достаточно использовать буквы разного оттенка (или разного цвета). При определенном расположении цветов или оттенков на странице возникает картина, несущая иную, дополнительную информацию, которая может иметь (или не иметь) отношение к текстовой. [c.255] Этот же прием использовал Сальвадор Дали в картине Портрет Вольтера . При детальном рассмотрении на полотне можно видеть сцену придворной жизни. При взгляде на расстоянии темные и светлые пятна складываются в портрет Вольтера. Наложение информации возможно, если текстовая информация избыточна и надежна иными словами, если слабые, но заметные искажения (например, изменение цвета или оттенка букв) не препятствуют ее рецепции (например, прочтению текста). [c.255] что от функционирования этих белков зависят, в частности, и параметры, определяющие ДС. Таким образом, белки базового метаболизма могут выполнять две функции основную — обеспечить жизнеспособность клетки и побочную — определить параметры, управляющие образованием ДС. [c.256] Хорошо известны видовые различия первичных последовательностей белков, выполняющих одинаковую функцию. Более того, даже в одном организме имеется несколько различных форм белков, выполняющих одинаковые функции, но на разных этапах развития,—так называемых изоэнзимов. Такие различия первичных последовательностей не препятствуют выполнению основной функции, но обеспечивают количественную разницу параметров таких как константа Михаэлиса, ингибиторная константа, максимальная скорость (или, что то же, число оборотов фермента), скорость переноса и т. д. Эти параметры, в свою очередь, управляют образованием ДС. [c.256] Таким образом, информация о конечной форме записана в ДНК, но не на специальном ее участке, а на структурных генах базового метаболизма иными словами, она наложена на информацию о базовом метаболизме. В этом, собственно, и заключается гипотеза о генетическом контроле параметрической регуляции образования ДС. [c.256] Математическая модель, соответствующая этой гипотезе, должна включать не только акт образования ДС, но и эволюцию параметров. Иными словами,— это модель развития организма в целом. Предложить сколь-нибудь реалистическую модель такого типа в настоящее время невозможно. Тем не менее, уместно обсудить общие черты такой модели. [c.256] В процессе развития должны быть решены две задачи первая — перенести генетическую информацию от начала развития до образования конечной формы и вторая — обеспечить возможность усложнения системы, т. е. нарушения симметрии, потери устойчивости, вариабельности и т. п. [c.256] Подсистема (а) (уравнения для параметров) должна удовлетворять требованию сохранения генетической информации, о значит, что эта подсистема является динамической, достаточно грубой и простой решения ее однозначны и устойчивы. Подсистема (б), напротив, должна обеспечивать возможность усложнения развивающегося объекта. Это значит, что она временами теряет устойчивость, приобретает вариабельность и, вообще, обладает свойствами, характерными для моделей ДС. [c.257] В заключение приведем сводку достаточных условий существования различных режимов АВ-процессов, рассмотренных нами в гл. 8—11. Эти условия сведены в табл. 11.1 (см. также [П1, П8, 35, 39]). В таблице помимо формул приводятся ссылки на рисунки, поясняющие тот или иной режим АВ-процессов. В ней приняты следующие обозначения к — автокаталитическая переменная, Вх -ее коэффициент диффузии, ац— коэффициент линейного автокатализа точечная система типа Т — триггерная, А — автоколебательная, ПА — потенциально автоколебательная, у-и Из—постоянные, определяемые параметрами точечной системы. [c.258] Вернуться к основной статье