Каждый функциональный блок (или ограниченное число блоков, так называемые изоблоки), реализующий определенную элементарную функцию, универсален в том смысле, что выполняет соответствующую функцию в клетках животных, растений, грибов, простейших, а в некоторых случаях даже у прокариотов. Точно так же одни и те же функциональные блоки осуществляют одни и те же функции в разных органах и разных клетках независимо от их функциональной специализации. Специализация и специфичность достигаются в результате специфических сочетаний или специфического расположения функциональных блоков. Такое представление находится в противоречии с фундаментальными концепциями, положенными в основу ряда прикладных аспектов современной биологии и медицины, в частности в основу взглядов на действие лекарственных препаратов, токсических веществ, различных методов борьбы с паразитами и вредителями сельскохозяйственных культур и др. Попытаемся рассмотреть некоторые следствия, вытекающие из концепции функциональных блоков.

 

7.1. «Синдром общих блоков»

Концепция универсальных функциональных блоков вводит нас в новую область медицины, относящуюся к молекулярным заболеваниям. В настоящее время уже обнаружены заболевания, которые должны быть истолкованы с позиций этой концепции. Такие заболевания, по-видимому, могут возникать при нарушении различных блоков: ферментных, транспортных, регуляторных, сократительных и др. По-видимому, со временем будет обнаружено много различных форм патологии, где применение концепции универсальных функциональных блоков будет особенно плодотворно. Сейчас обратим внимание лишь на несколько заболеваний. Рассмотрим дефекты транспорта аминокислот. Оказалось, что это — системные заболевания, но дефектность транспорта аминокислот проявляется в тех случаях, когда дублирующие или вспомогательные механизмы (например, пассивный перенос) не могут компенсировать основного нарушения.

Генетические дефекты какого-либо транспортера в тонкой кишке не могут быть локальными, так как нарушение синтеза блока имеет место в клетках всех органов. Например, при болезни Хартнупа в тонкой кишке нарушается всасывание нейтральных аминокислот, что обнаруживается также в почечных канальцах и в других органах и тканях. При цистинурии наблюдаются комбинированные нарушения транспорта диаминомонокарбоновых кислот и цистина как в тонкой кишке, так и в почечных канальцах. Иминоглицинурия исследована недостаточно, однако все сходятся на том, что дефекты реабсорбции пролина, гидроксипролина и глицина в почечных канальцах сочетаются с дефектами всасывания этих трех аминокислот в топкой кишке. При синдроме Фанкони нарушается реабсорбция всех аминокислот из гломерулярного фильтрата почки, так же как и других компонентов первичной мочи, в частности глюкозы, фосфата и т.д. Поэтому картина, обнаруживаемая в данном случае, существенно отличается от той, которую мы приводили как характерную для блоковых синдромов. Так, в одних случаях нарушения транспортных процессов в почках вызываются известными токсинами, в других патогенный фактор остается неизвестным. Предполагается, что дефекты кишечного транспорта при синдроме Фанкони, по-видимому, происходят по другому типу, чем в почках, так как наблюдается лишь слабая корреляция между двумя такими симптомами. Дефекты транспорта в тонкой кишке были описаны под названием синдрома Лоува, который рассматривается как наследственный. Этот рецессивный синдром является одним из вариантов синдрома Фанкони. В дополнение к почечной недостаточности при синдроме Фанкони может иметь место умственная отсталость и дефекты зрительного анализатора (катаракта, глаукома и слепота). Высказывается гипотеза, что синдром Фанкони связан с общими нарушениями метаболизма в организме.

Кроме описанных заболеваний наблюдаются такие, как изолированная малабсорбция метионина, триптофана и других аминокислот. Помимо врожденных «блоковых синдромов» вероятны синдромы, возникающие по ходу других заболеваний. Это может быть связано с тем, что, например, выделяемые токсины, в частности холерный токсин, не только оказывают влияние на кишечный эпителий, но стимулируют аденилатциклазу всех клеток. Это приводит к повышению уровня цАМФ. Анализ механизмов развития этого синдрома позволяет полагать, что он должен быть распространен весьма широко.

Таким образом, ряд заболеваний относится не к органным, а к заболеваниям определенной системы блоков, в результате чего страдают клетки разных типов. То же самое справедливо в отношении дефектов гена, контролирующего опосредованный рецепторами эндоцитоз. Этот процесс нарушается во всех типах клеток, хотя в разных случаях он выполняет разную функцию. Превращение локального заболевания в общее усиливается под влиянием системных лекарственных препаратов, направленных на изменение определенных типов блоков. При этом достигается улучшение функций одних органов больного, но нарушение функций других органов.

Таким образом, ряд заболеваний относится не к органным, а к молекулярным, т.е. к нарушениям определенных типов функциональных блоков, в результате чего страдают различные типы клеток в различных органах. Важно, что нарушение всасывания некоторых аминокислот приводит к нарушению психических функций, как например при болезни Хартнупа.

В силу распространенности функциональных блоков каждого типа генерализация патологии па этом уровне является одним из существенных, но недостаточно учитываемых путей. Следует также иметь в виду, что путь, по которому происходит генерализованное химическое воздействие на организм человека, представляет собой одну из центральных проблем теоретической химиотерапии,

 

7.2. О полезных и побочных эффектах лекарственных веществ

Современные идеи лекарственной терапии сформулированы на границе прошлого и нашего веков одним из гигантов экспериментальной биологии и медицины Паулем Эрлихом. Его идея опиралась на существование высокоспецифических рецепторов, которыми обладает данный вид, организм, орган, ткань и, наконец, клетка. Иными словами, идея заключалась в создании лекарств, которые связывались бы лишь со специфическими рецепторами по принципу идеальной системы «ключ—замок», в которой ключ отпирает только свой замок и не взаимодействует с другими.

Эрлих верил, что искусно сконструированный ключ подходит лишь к своему замку. Эта идея стала вдохновляющей для многих поколений врачей и химиков. Как и Эрлих, они исходили из того, что в ходе эволюции возникли высокоспецифические молекулы и высокоспецифические взаимодействия. В результате этого появлялась возможность для совершенно определенных типов молекул находить строго определенные точки в соответствующих органах и составляющих их клеточных структурах. Таким образом, создавалась как бы волшебная лекарственная пуля. Но звездный час большой химиотерапии, казавшийся столь близким в первом десятилетии нашего столетия, так и не наступил. Волшебная пуля не была создана. Попытаемся разобраться, почему.

Для создания волшебной пули Эрлих и его последователи синтезировали лекарства в виде гибридных молекул. Последние состояли из высокоспецифического носителя определенного адресата и менее специфического повреждающего агента, разрушающего источник болезни (будь это бактерия, находящаяся в глубине клетки организма, или больная клетка). Эрлих, как известно, осуществил синтез неосальварсана, который должен был убивать находящуюся в организме бледную спирохету, не повреждая сам организм. Препарат дал большой терапевтический эффект, но, как выяснилось несколько позднее, он вызывал многочисленные и тяжелые побочные эффекты. Было решено, что ключ сработан не идеально и поэтому открывает многие замки.

Однако до настоящего времени не сделано ни одного идеального ключа. Это можно объяснить блоковым принципом построения организмов. В этом случае нежелательные побочные эффекты обусловлены тем, что даже идеальный ключ открывает замки не только той двери, которую хотел открыть врач, но все двери, из которые поставлены замки.

Недавно переиздана сводка «Побочные действия лекарственных средств» (Под ред. М. Н. Г. Дюкса. М.: Медицина, 1983. 560 с.). Ее можно рассматривать как своеобразную энциклопедию неблагоприятных реакций на лекарственные препараты. Просматривая эту важную сводку, можно видеть, что создано неисчислимое количество лекарств со всевозможными желательными эффектами, т.е. такими, ради которых и создаются лекарственные вещества. Но в то же время нет ни одного лекарственного вещества, лишенного нежелательных эффектов, которых следует по возможности избегать и которые снижают терапевтическое воздействие.

Во многих случаях удается показать, что бактерии и высшие организмы имеют общие функциональные блоки, на которые действуют лекарственные агенты. Различия в чувствительности легко объяснимы, если иметь в виду, что блоки включены в разные системы, защищены различными предварительными фильтрами и т.д.

С позиций концепции универсальных функциональных блоков можно объяснить, почему многие лекарственные средства, используемые при лечении неинфекционных заболеваний, вызывают ряд нежелательных и, казалось бы, далеких эффектов. Так, сердечные гликозиды, применяемые при сердечной недостаточности, тормозят деятельность натриевого насоса. Эти препараты улучшают многие свойства сердечной мышцы, но одновременно, как подчеркивалось выше, действуют на тот же насос, локализованный в мембранах клеток почки, пищеварительного аппарата, печени, нервных клеток и т.д., влияя на многие другие функции. В руках умелого врача нежелательные эффекты окажутся минимальными, но даже такой врач не способен предотвратить общего действия сердечных гликозидов, которое лежит в самой природе нашего организма,

Известно, что антипсихотическое влияние диазепама и трифлуоперазина связано с образованием Са2+-кальмодулинового комплекса. Этот комплекс служит индуктором секреции хлора и вероятного выхода ионов натрия и воды в полость тонкой кишки. На этом основании можно предположить, что антипсихотические вещества должны тормозить кишечную секрецию вообще и, в частности, снимать симптомы холероподобной диареи. Это предположение получило подтверждение в начале 80-х гг. В соответствии с развиваемой концепцией, следует думать, что агенты, которые эффективны в отношении диареи, вызванной первичной секрецией хлора кишечными клетками, будут в качестве вторичного эффекта обладать успокаивающим психотропным действием. Действительно, недавно синтезирован лоперамид, характеризующийся нежелательными влияниями на центральную нервную систему. Существование общих функциональных блоков приводит к тому, что многие психотропные вещества вызывают соматические сдвиги. В частности, речь идет о веществах, корригирующих психическую деятельность через регуляцию различных ионных каналов. Ясно, что эти вещества будут оказывать такое же или сходное действие на идентичные каналы, локализованные в других структурах — секреторных, экскреторных, двигательных и т.д. При взимодействии лигандов со своими рецепторами будут выявляться многие неожиданные эффекты, также связанные с универсальными функциональными блоками и универсальными функциями, например с опосредованными рецепторами эндоцитозами.

Можно привести много примеров, когда вещества, первоначально синтезированные для контроля пищеварительных функций, впоследствии получили широкое применение при лечении заболеваний почек, так как в основе их использования лежит действие на определенные типы функциональных блоков.

Часто при неравномерном распределении определенных функциональных блоков, например рецепторных, складывается превратное впечатление о возможности создания идеальных, т.е. не имеющих побочных эффектов, лекарственных препаратов. Все до сих пор известные случаи такого рода, к сожалению, были заблуждением. Это касается, в частности, веществ, сцецифически блокирующих Н2-рецепторы, участвующие в регуляции выделения соляной кислоты желудочного сока и имеющие отношение к формированию язвы желудка.

Более 10 лет тому назад было обнаружено, что гистамин служит физиологическим стимулятором кислой желудочной секреции, причем его эффект реализуется при связывании с двумя типами рецепторов, получившими название H1- и Н2-рецепторы (табл. 19). Предполагалось, что Н2-рецепторы локализованы только в клетках желудка и их блокада приведет к избирательному снижению кислой желудочной секреции. Недавно был синтезирован специфический блокатор Н2-рецепторов — циметидин. Первоначально казалось, что идея идеального лекарства решена, но затем было обнаружено, что циметидин вызывает нервные и психические расстройства, нарушение гормональных функций, в том числе функций половых желез, в некоторых случаях — опухоли, гинекомастии, нефриты, нарушение иммунной системы организма и т.д.

Классификаций рецепторов гистамина

Недавно появился препарат ранитидин, который, как и циметидин, является специфическим конкурентным антагонистом гистамина при связывании с Н2-рецепторами и высокоэффективным ингибитором кислой желудочной секреции. Его эффективность по сравнению с циметидином в 5—10 раз выше, а срок действия во столько же раз продолжительнее. Считается, что ранитидин исключительно селективен в отношении H2-рецепторов и не связывается с рецепторами в центральной нервной системе и рецепторами андрогенов, т.е. не оказывает влияния на нервную систему и не препятствует эффектам мужских половых гормонов. Но следует напомнить, что в период, когда начинались первые исследования циметидина, также сообщалось об отсутствии у этого препарата побочных эффектов. Можно думать, что позднее такие эффекты будут обнаружены и у ранитидина. Уже сейчас появляются тревожные сигналы. В частности, ингибирование кислой желудочной секреции ранитидином, как и циме-тидином, является потенциально канцерогенным фактором.

Одной из основных причин побочных эффектов подобных лекарственных препаратов является то обстоятельство, что Н2-рецепторы локализованы не только в клетках желудка, но я в клетках печени, сердца, нервной ткани (в частности, гипоталамуса) и даже в лимфоцитах.

 

7.3. Другие проблемы медицины

Концепция универсальных функциональных блоков существенно влияет на понимание патологии, геронтологии, фармакологической регуляции различных видов стресса и т.д. Достаточно вспомнить, что С-концевые фрагменты гастрина и холецистокинина выполняют функции нейромедиаторов или нейромодуляторов. Ясно, что при гастринемиях возникают нарушения не только регуляции проксимального комплекса желудочно-кишечного тракта, как это предполагалось до сих пор, но и многих нервных и вегетативных функций организма. Одним из достижений современной биологии явилось доказательство возможности дублирования функций на уровне продукции физиологически активных веществ. Продукция одноименных пептидов в гипоталамо-гипофизарной и кишечной системах далеко не единственный пример этому.

Тем не менее способность желудочно-кишечного тракта и гипофиза выделять АКТГ, вероятно, не означает, что идентичные молекулы выполняют идентичные функции в организме. Скорее, у них имеются общие звенья. Например, оба гормона включены в общий контур саморегуляции: кора надпочечников—продукция АКТГ. Однако нами выявлено, что Именно выключение различных отделов желудочно-кишечного тракта приводит к исчезновению специфического динамического действия пищи. Поэтому было бы привлекательно думать, что в то время как гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая ось связана с ситуационными стрессами, гастроэнтеро-надпочечниковая ось связана с нутритивно-метаболическими процессами. Возможно, именно поэтому взаимные компенсации функций различных органов не всегда бывают полными, даже если органы продуцируют молекулы идентичных типов.

Универсальность функциональных блоков, по-видимому, служит тем важным механизмом, который позволяет контролировать процессы синтеза и деградации блоков определенного типа в организме. Существуют факты о гомеостатировании гормональных пулов печенью и о том, что заболевания печени, приводящие к нарушению контроля в результате ослабления процессов деградации, провоцируют явления гипергормонемии.

С точки зрения концепции универсальных функциональных блоков механизмы гомеостатирования приобретают новые стороны. Если имеется один источник гормона, то ослабление синтеза в нем приводит к снижению уровня гормона в крови и уменьшению гормонального пула. Регуляция достигается благодаря стимуляции синтеза в единственном источнике гормона или в уменьшении скорости деградации соответствующего гормона. Если же существует несколько источников одного и того же гормона, то ослабление синтеза в одном источнике может быть нормальной реакцией на усиление синтеза в других источниках. Следовательно, такая реакция является физиологическим следствием взаимодействия в пределах группы структур, продуцирующих идентичный тип блоков.

Таким образом, развиваемая концепция имеет ряд важных следствий для медицины, хотя пока рассмотрены лишь отдельные примеры громадной области и почти не затронут аспект разветвленных генезов любого патологического состояния.

Все вышесказанное заставляет нас отказаться от упрощенного взгляда на проблему специфичности, так как в большинстве случаев рецепторы, хотя и в различных соотношения, представлены в разных органах.

С этой точки зрения побочные эффекты являются уже не результатом недостаточно искусно изготовленного ключа, а ошибками в принципах конструирования даже не замка, а здания в целом. Надо полагать, что при гормонотерапии идея локального воздействия также во многих случаях окажется ошибочной, ибо уже сейчас накапливаются сведения о широкой распространенности рецепторов для так называемых локально действующих гормонов.

Вопрос о специфичности взаимодействий определенных химических веществ с различными организмами, относящимися к разным систематическим группам, служит предметом сравнительной фармакологии и, в частности, сравнительной токсикологии. Можно ли, исходя из сравнительной фармакологии эффектов различных веществ, добиться избирательного подавления одних видов организмов, не задевая остальные? Можно ли, вводя в среду определенные вещества, стимулировать рост одних популяций, не влияя на другие члены данной экосистемы, которые близки не только пространственно к регулируемой популяции, но и связаны с ней трофическими и другими связями?

По-видимому, существует различная видовая чувствительность к одному и тому же агенту в пределах, например, одного класса млекопитающих. Так, чувствительность холинорецепторов скелетных мышц к миорелаксаптам может варьировать довольно значительно. Доза декаметония, вызывающая паралич скелетных мышц у крыс, должна быть примерно в 100 раз выше, чем для кур, кошек и человека, а тубокурарина, напротив, в несколько раз ниже, чем для кур, кошек, собак и человека. Далее, у разных организмов имеются существенные различия во времени полураспада одного и того же соединения, что влияет на его токсические и регуляторные эффекты. В качестве примера можно привести гексобарбитал, время полураспада которого у мыши составляет 19 мин, у кролика — 60, у крысы — 140, у собаки — 260 и у человека — 360 мин.

С другой стороны, сигнальные и рецепторные блоки характеризуются большим сходством, а по многим признакам и идентичностью не только у представителей различных видов одного семейства или класса, но также разных классов, типов и даже царств. Е. Флори

в 1972 г. писал, что не существует примитивного медиатора, из которого развился бы другой, более эффективный. Клетки мозга человека производят те же медиаторы, что и нервные клетки низших червей. Действительно, у плоских червей, членистоногих, иглокожих и позвоночных используются одни и те же медиаторы, такие, как ацетилхолин, некоторые катехоламины, глутамат, гамма-аминомасляная кислота, глицин, 5-окситриптамин и АТФ-подобные вещества, обладающие медиаторной функцией.

В нервной системе животных разных типов существуют определенные различия в локализации и функциях нейронов, продуцирующих идентичный медиатор. При этом на разных .филогенетических линиях нейроны, продуцирующие такой медиатор, выполняют различные функции. На этом основании выдвинута гипотеза полигенеза нейронов, согласно которой нервные клетки возникали в ходе эволюции многократно и происходили из разных источников. Предполагалось, что системы, синтезирующие разные медиаторы, сформировались очень давно и в ходе эволюции и естественного отбора число медиаторов могло сократиться. Многие медиаторы появились раньше, чем нервные клетки. Это означает, что с точки зрения сравнительной фармакологии нет оснований искать инсектициды, абсолютно специфические для организмов определенных видов. Поэтому необходим поиск новых идей в области химии, в частности идей, касающихся синтеза быстро деградирующих регуляторов или инсектицидов, пестицидов, гербицидов и т.д., легко разрушающихся при кулинарной обработке пищи и не представляющих опасности для здоровья населения. Такой инсектицид должен метаболизироваться и детоксицироваться в организме человека и большинства млекопитающих гораздо быстрее, чем у насекомого-вредителя.

 

7.4. Адаптационно-компенсаторные реакция на уровне функциональных блоков

Рассмотрим три примера развития адаптационно-компенсаторных реакций на основе концепции универсальных функциональных блоков.

Адаптация поджелудочной железы к качеству пищи. Способность желудочного и панкреатического соков расщеплять растительные и животные белки (протеазная фитолитическая и зоолитическая активность соответственно) находится в зависимости от качества диеты. Предполагалось, что столь тонкие адаптивные изменения протеолитического спектра поджелудочной железы могут зависеть либо от модификации свойств панкреатических протеаз (например, появления разных форм химотрипсина и т.д.), либо от изменения в соотношении трипсина и химотрипсина в панкреатическом соке. Нами выявлено, что в зависимости от типа питания наблюдаются изменения именно сооотношения основных панкреатических ферментов (трипсина и химотрипсина), т.е. изменения соотношения функциональных блоков, а не их свойств.

Адаптация к ионным нагрузкам. Недавно обнаружено, что при хроническом поступлении калия в организм последний становится устойчивым к таким нагрузкам, которые у неадаптированных организмов вызывают смерть. Следовательно, возникает толерантность к калию. Такая адаптация включает в себя множество механизмов, в том числе усиленное выведение ионов калия из внутренней среды почками и слизистой толстой кишки. Анализ функций этих органов показал удивительное сходство реакций. Эпителиальные клетки дистального отдела почечных канальцев и толстой кишки (ее проксимальных и дистальных отделов) отвечают на гиперкалиемию усиленным откачиванием калия в люминальную жидкость. В обоих случаях этот процесс достигается увеличением количества таких насосов, как Na+,K+-ATФaзa, в базолатеральных мембранах клеток.

Таким образом, первоначальное предположение об изменении активности каждого насоса, а не только их количества не подтвердилось. Эта реакция дает убедительный пример того, что адаптация к изменению солевого режима может достигаться путем увеличения или уменьшения числа неизменных функциональных блоков, в данном случае Na+,K+-ATФaз. Этот же эффект, т.е. усиленная функция Na+,K+-ATФaза за счет увеличения количества функционирующих элементов, определяет адаптивный подъем уровня всасывания в тонкой кишке. По-видимому, в качестве регулирующего сигнала используется повышение концентрации альдостерона в крови. Дистальные почечные канальцы и слизистая толстой кишки служат органа-ми-мишенями альдостерона. Усиленная продукция альдостерона при понижении поступления в организм натрия также сопровождается увеличением активности Na+,K+-ATФaзы. Среди деталей этого адаптационного механизма существенную роль играют изменения мембранных потенциалов и использование перицеллюлярных путей.

Одним из экспериментальных подтверждений существования адаптационных перестроек за счет перераспределения функциональных блоков служит недавнее наблюдение. В нем показаны адаптивные перестройки, обеспечивающие высокую проницаемость воды под влиянием антидиуретического гормона в результате встраивания предсуществующих стандартных блоков, транспортирующих воду и ионы натрия (рис. 45).

Рис. 45. Возможная схема эффектов антидиуретического гормона (АДГ) на потоки Na+ и воды.

АДГ активирует предсуществующие неподвижные натриевые каналы апикальной мембраны клетки и мобилизует цитоплазматические везикулы, которые сливаются с этой мембраной, увеличивая проницаемость эпителия для воды и транспорт Na+.

Адаптационно-компенсаторные реакции при патологии. Недавно Т. Чаки и Е. Фишер подвергли анализу нерасшифрованный феномен усиления всасывания глюкозы в тонкой кишке при экспериментальном диабете, вызванном аллоксаном или стрептозотоцином. Они установили, что после возникновения диабета у крыс усиленное всасывание глюкозы в тонкой кишке стимулируется не недостатком инсулина, не прямым действием диабетогенных веществ непосредственно на кишечные клетки, а повышением уровня сахара в крови. Существенна обнаруженная высокая специфичность этого процесса. Так, повышение в крови уровня глюкозы после ее внутривенного введения сопровождается преимущественным усилением глюкозного транспорта в тонкой кишке. После введения галактозы наблюдается резкое повышение галактозного транспорта. Транспорт фруктозы также увеличивается после ее внутривенного введения. Транспорт глюкозы усиливается после внутривенпого введения всех других сахаров, что понятно, если учесть, что инфузия всех пх сопровождается повышением уровня глюкозы в крови. Эффект связан, как и в случае адаптации к калиевым нагрузкам, с усиленным синтезом новых транспортных единиц и может быть предупрежден введением циклогексимида.

Анализ природы и локализации транспортеров, вновь синтезированных при адаптации к высокому уровню сахара в крови, показал, что они локализованы, по-видимому, в базолатеральной мембране кишечных клеток и чувствительны не к флоридзину, а к флоретину. Как известно, первый ингибирует преимущественно транспортеры глюкозы, локализованные в апикальной мембране клеток, а второй — в базолатеральной. Хотя, как пишут авторы, природа подобных явлений неизвестна, эти результаты перекликаются с нашими данными о существовании транспортно-метаболических циклов, в частности энтерогематической циркуляции глюкозы. Действительно, нами продемонстрировано, что в тонкой и толстой кишке выделяется и реабсорбируется значительное количество жидкости. Скорость реабсорбции глюкозы такова, что обеспечивает полную реутилизацию этого и, по-видимому, других ценных компонентов крови. При диабете возникает повышенное выделение глюкозы с мочой и вместе с тем индукция реабсорбционных процессов, что, вероятно, предупреждает значительные потери глюкозы. Возможно, этот механизм является общим для всех тканей, я том числе и для почек,

В целом развитие компенсаторных процессов на фоне патологии также подчиняется тем закономерностям перестроек, которые реализуются за счет изменения (увеличения или уменьшения) числа функциональных блоков или их перераспределения.

 

7.5. Побочные эффекты и организация экосистем

Идея активного управления природой давно овладела человечеством. Она появилась раньше, чем было достигнуто понимание опасности и неоднозначности такого вмешательства. Стратегия химических воздействий человека на природу базировалась на двух посылках. Первая заключалась в том, что человек достаточно ясно представляет себе связи между отдельными явлениями природы и биоценозами, вторая — что он достаточно хорошо понимает природу каждого явления, происходящего в окружающем нас мире. На этом основании предпринимались попытки избирательно уничтожить или увеличить определенную популяцию, заменить одну популяцию другой, один тип биогеоценозов другим и т.д. Однако во всех случаях раньше или позже в том или другом регионе возникали неожиданные и часто весьма нежелательные последствия. Обратим внимание на ту сторону проблемы, которая связана с концепцией универсальных функциональных блоков.

Когда человек пытался уничтожить определенную популяцию растений или животных, например насекомых, казалось, что он выработал вещества, обладающие высокой или абсолютной избирательностью в отношении насекомых данного типа. Так было с паразитическими насекомыми (клопами, вшами и многими другими), когда был разработан казавшийся особенно эффективным ДДТ. Однако специфичность ДДТ слишком широка. Именно на основе открытия пуринергических и аминоацидергических нервов у насекомых был достигнут токсический эффект, направленный только против насекомых. Оказалось, что побочные эффекты касаются также высших животных и человека. Вскоре последовали открытия аналогичных типов иннервации и у всех других организмов. Более того, кроме эффектов заноса токсикантов наблюдаются эффекты их концентрирования в пищевых цепях. В результате этого во многих случаях вещества, поступающие в незначительных количествах в организм насекомых, концентрируются, например, в организме птиц, что приводит к их гибели. То же самое можно сказать и в отношении гербицидов. Другими словами, концепция универсальных функциональных блоков приводит к тому, что во взаимоотношениях человека с природой именно в силу общности блочной структуры и единства принципов функционирования необходимы высокая осторожность и высокая подготовленность.

В ряде случаев вещества, которые неэффективны сами по себе, могут действовать после их трансформации. Так, многие стероидные гормоны, в том числе экдизон, действующие на насекомых, не оказывают влияния на человека, но, трансформируясь бактериальной флорой его желудочно-кишечного тракта, превращаются в активные стероиды.

Наконец, универсальность функциональных блоков требует осторожности при применении не только пестицидов, инсектицидов, гербицидов и т.д., но и активирующих веществ, например различных стимуляторов роста растений и сельскохозяйственных животных. Использование стимуляторов роста является проблемой, заслуживающей пристального внимания. Она должна быть проанализирована со всей тщательностью.

***

Трудно перечислить все проблемы, вытекающие из концепции универсальных функциональных блоков. Казалось важнее рассмотреть возможности, открываемые этой концепцией, и ограничения, накладываемые ею. Представлялось существенным показать на нескольких теоретических и практических примерах особенности блокового подхода к пониманию и интерпретации ряда феноменов.

Существование универсальных функциональных блоков приводит в соответствие понимание «генетических» сторон жизни, в основе которых лежит функциональная информационная единица — ген, и «физиологических» сторон жизнедеятельности, в основе которых также лежит функциональная единица — функциональный блок. Эволюция путем рекомбинации функциональных блоков — в высшей степени сложный процесс, так же как и эволюция путем рекомбинации генов. В обоих случаях эволюция не исчерпывается явлениями рекомбинации. Однако важность механизма требует, чтобы физиологи, а вслед за ними и генетики признали существование нескольких специальных групп генов, контролирующих места экспрессии и ее степень. Именно мутации в генах, контролирующих распределение и сочетание функциональных блоков, могут давать наиболее эффективные и перспективные новшества. Более того, естественный отбор может осуществлять селекцию генетически детерминированных вариантов с разным распределением функциональных блоков и, следовательно, с вариацией функциональных возможностей. В частности, универсальность функциональных блоков позволяет не изобретать на каждой ступени эволюционной лестницы новые системы управления, а использовать некоторые универсальные совершенные блоки.

Трофические связи в трофосфере создают базу для единства и взаимодействия особей в пределах популяции, в пределах данной экосистемы и даже в планетарном масштабе. В то же время великое единство природы создает трудности, так как яды, направленные против организмов одного вида, могут действовать на организмы многих других видов. Вмешательство человека в природу и собственный организм может приобрести подчас неожиданные формы и привести к тяжелым последствиям. Концепция универсальных функциональных блоков не исключает химического управления живой природой, но заставляет учитывать многие опасности и помогать избежать их.