НЕ БОЯТЬСЯ ВЕРОЯТНОСТЕЙ,
ИЛИ КУДА ЗАВЕЛИ ТЕРАГЕРЦЫ
С доктором наук Вячеславом ФЁДОРОВЫМ мы познакомились в Институте
лазерной физики СО РАН, где он заведует лабораторией биофизики.
Выяснилось, что Вячеслав Иванович прямой ученик выдающегося
кибернетика Алексея Андреевича Ляпунова, работавшего в
Новосибирском научном центре и занимавшегося разными
направлениями кибернетики, включая кибернетическую физиологию. В
шестидесятые годы ХХ века кибернетика «носилась в воздухе».
Галина Шпак, «НВС»
Приверженцы административной условности боятся вероятностей даже
в организации науки, но она строптива от рождения. Ее мозговые
волны, по выражению Ноберта Винера, все равно распространяются
вширь и вглубь, накатываясь на берег, в поисках потаенных
богатств «ничейных земель», пограничных полос между отдельными
научными дисциплинами. Однажды строптивая наука породила
кибернетику, позволившую упорядочить наши представления о мире.
— Кибернетика позволила нам увидеть самих себя несколько лучше и
в целом, и одновременно в деталях. Это напоминает ситуацию в
астрономии, когда Коперник посмотрел на Солнечную систему не с
Земли, а с Солнца, — говорит доктор биологических наук В. Фёдоров.
— А вы как посмотрели?
— И мы так посмотрели. Мы стали лучше понимать, как человек
устроен, как организован. Я всю жизнь занимаюсь интегративной
физиологией, наукой, исследующей целостный организм.
— Даже на житейском уровне: ну что мы знаем о себе?
— Во всяком случае, интеллектуальная часть нашего мозга не
познана до сих пор. И если мы даже очень тонко представляем
биохимические механизмы, скажем, нервного управления скелетной
мышцей, то мы вообще не знаем не только механизмы, но даже детали
локализации таких процессов, как интуиция, мышление, память,
кроме того, что это в лобных долях…
— Никто не знает, что такое мысль, какого цвета вспышки
озаренья… Извините, цитирую свои строчки.
— Совершенно точно. И поэтому приближение к новому знанию
вызывает некое табу на подобные послания.
— Вячеслав Иванович, как выразился один известный физик, «в
науке одно перетекает в другое». Подумалось, что «ваша» биофизика
активно вклинивается в интегративную физиологию. Так что такое в
данном случае биофизика?
— Биофизика — это физиологическая физика, исследующая процессы,
происходящие в живых системах. Известны, например, исследования
влияния внешних электромагнитных полей на живые организмы, но без
учета способности самого организма генерировать энергию. Ведь
организм — это не свалка атомов, это совершенно другая
категория, которую физики не изучают. Я вам даже так скажу:
уровень сложности организма живых систем намного выше уровня
понимания физиками природы вещей.
— Ну, хорошо. Как же вы, ваша лаборатория «вписываетесь» в
физическую сущность института? Чем вы полезны лазерщикам?
— Когда я пришел в институт, меня познакомили с лабораториями, в
том числе — лазеров с оптической накачкой. Это лазеры,
генерирующие терагерцовые излучения. Никто толком не изучал, как
влияют различные электромагнитные поля на живые организмы в
разных диапазонах.
— Но пугают!
— И не без основания. Это белое пятно, те же терагерцы. Вот этим
«белым пятном» я и стал заниматься. И не я первый. Многие
начинали заниматься, но бросали. Физики — потому что им задача
казалась неинтересной. Биологи, выполнив исследования и защитив
диссертации, уходили на другие вещи… А мы работаем вот уже
десять лет.
Начиналось все спорадически, а мы стали планомерно заниматься
терагерцами, и у нас кое-что получается. И мы единственные в
России, кто не бросил этим заниматься.
В Институте лазерной физики есть и другие эксклюзивные
лаборатории. Их эксклюзивность обусловлена развитием
биофизического направления исследований с использованием лазерной
техники. Научный руководитель института академик С. Багаев как
будто заранее знал, насколько биологи-физиологи будут полезны
физикам-лазерщикам в исследованиях терагерцового диапазона
электромагнитного излучения. Сейчас терагерцами занимаются многие
в мире.А профессор В. Федоров даже прославился: он представляет
Россию в рабочей группе Комиссии Европейского Союза и оказался
единственным биологом среди физиков, составляющих эту группу. В
этой международной организации, напоминающей ООН, существуют
экспертные научные подразделения. Так, в программе Европейского
Союза «Качество жизни» сформирован исследовательский проект
«Терагерцовое излучение в биологических исследованиях,
медицинской диагностике и изучении потенциальных генотоксических
эффектов». В этом проекте, как сказал В. Федоров, терагерцовое
излучение (100 ггц — 10 тгц) используется для исследования
структурных и функциональных свойств биологических систем разной
степени сложности: от отдельных молекул до сложно организованных
тканей. Цель проекта — изучить потенциальный риск
электромагнитного излучения терагерцового диапазона на
биологические системы. Это связано с отсутствием данных о влиянии
терагерцового излучения на биологические системы и с возрастающим
масштабом распространения бытовых и промышленных источников,
излучающих в этом и ближайших диапазонах.
Почему, на каком основании В. Федорова пригласили в рабочую
группу Комиссии Европейского Союза? На первый взгляд получилось
очень просто: он направил в адрес Комиссии свою обзорную статью о
влиянии терагерцового излучения на биологические объекты
различного уровня организации — от молекулы до организма,
опубликованную в международном журнале по инфракрасным и
миллиметровым волнам в 2003 году. В ответ В. Федоров получил
приглашение войти в состав комиссии и выступил с часовым докладом
на первом заседании рабочей группы по исследованию терагерцового
излучения и биологическим эффектам. Встреча состоялась в этом
году в Риме.
Мой собеседник уточняет:
— Европейский Союз всерьез обеспокоен, насколько опасна или
безопасна сотовая связь и другие бытовые источники, получившие
широкое распространение. Имеется в виду не просто сотовый
телефон, а вообще вся система передачи информации, которая
излучает в диапазоне, близком к терагерцовому.
— И что? На рабочей группе обсуждался обоснованный доклад
по тем же сотовым телефонам?
— Такого доклада не было. Дело вот в чем: как только появляется
какая-то новая технология и быстро распространяется, европейцев
сразу интересует — хорошо это или плохо. И возникают самые
разнообразные исследования. Сейчас проводятся исследования,
связанные с использованием сотовых телефонов. Показано, что и
сотовый телефон, и сотовая связь небезразличны для организма
человека. Но проблема ставится в целом. Рабочая группа, в которую
я попал, выполняет следующие функции. Во-первых, отслеживание по
всему миру научных исследований, связанных с терагерцовым
диапазоном, и участие в научных проектах. Затем составление трех
типов докладов: для научного сообщества, для средств массовой
информации, а также для политиков и правительств стран, входящих
в Европейский Союз.
— Вячеслав Иванович, как встретили ваш доклад?
— Могу сказать, что после часового доклада об экспериментах в
Институте лазерной физики и других институтах, во время вольной
дискуссии я рассказал, почему у наших зарубежных коллег не все
получается и предложил, в каком направлении целесообразно
работать. Нашу обзорную статью размножили для всех членов
Комиссии ЕС, а итальянцы, участники рабочей группы, собираются с
нами сотрудничать.
— Любопытно узнать, когда вы начали заниматься терагерцами? И
почему ваша статья опубликована в зарубежном издании?
— Отвечу сразу на второй вопрос, — сказал В. Федоров. —
В отечественном
журнале «Биофизика» статью не приняли, мотивируя
тем, что слишком мало работ, чтобы выдвигать какую-то концепцию.
А работ накопилось не менее тридцати… Когда академик Багаев
пригласил меня в институт, я согласился. Учитывая, что я работал
и в математическом институте, и с химиками довольно долго, с
биологами и медиками, так что мне было не страшно поработать и с
лазерщиками. Знакомясь с лабораториями института, я увидел
перспективные направления, и в нашей лаборатории мы стали
разрабатывать методику экспериментов с использованием лазеров,
генерирующих терагерцовое излучение. Оно возникает на стыке,
переходе радиочастотного и оптического излучения. Так что его
можно создать и с помощью электронной радиоаппаратуры.
Представьте себе десять в двенадцатой степени колебаний в
секунду. Когда колебания становятся более интенсивными — это уже
видимый свет.
— А в природе? Как мы ощущаем терагерцы?
— Природные источники — Солнце и другие звезды, но этот поток
излучения до Земли не доходит, потому что поглощается водяными
парами, буквально микронным слоем воды, и молекулярным
кислородом. И мы, в принципе, защищены от этого излучения
атмосферой и не просто случайно.
Дело в том, что это тот диапазон, в котором как раз колеблются
разные структуры в организме человека и всего живого. Колебания
происходят в клетках, молекулах и в ДНК и различных
органеллах — например, в митохондриях, — в этом частотном диапазоне. Поэтому,
чтобы не было шума, как говорят радиофизики, все должно быть
заэкранировано. Причем, эти колебания необходимы потому, что с
ними связан механизм передачи информации в организме. Передача
информации осуществляется потому, что меняется пространственное
расположение разных групп атомов в сложных белковых молекулах.
Это называется конформацией. Из физики известно, что если система
перешла в какое-то состояние, то она релаксирует, со временем
возвращаясь в исходное состояние. В биологии подобное
недопустимо. Тогда мы просто не сможем детерминированно жить.
Изменение конформации в одних белковых молекулах вызывает
дальнейшие изменения и в других белковых молекулах, и в
генетическом аппарате, и в других системах.
Самое-то интересное, что именно в терагерцовом диапазоне
происходят колебательно-вращательные переходы. Они
низкоэнергетичны. Хотя феномен существует, судя по лабораторным
исследованиям, известным публикациям, механизм действия
терагерцовых волн пока не понятен.
— Правильно ли я поняла: вы занимаетесь оптическими методами?
— Да, это оптические методы воздействия на живые системы.
— Могу представить вашу работу, а реально посмотреть можно?
— Можно, но довольно хлопотно. С помощью специальной лазерной
системы мы облучаем биологически важные молекулы, например,
транспортного белка альбумина… Или облучаем, скажем,
разобщенные нервные клетки. Потом смотрим под микроскопом, как
облученные клетки восстанавливают сеть. Восстанавливают
по-разному. Собственно облучение нарушает нормальные связи между
нервными клетками. Зато с дрозофилами нам повезло. Мы облучали
личинки этой плодовой мушки сначала мощным гамма-излучением,
потом терагерцовым лазером… Так вот, анализируя наши опыты, мы
поняли, что, кроме всего прочего, облучение помогает естественной
ремонтной системе, существующей в любом организме, не полностью,
но успешно отремонтировать генетический аппарат, пораженный
гамма-излучением. Сейчас мы отрабатываем методику эксперимента
исследования эритроцитов. Думаем, что и врачам поможем. Наши
опыты связаны с устойчивостью мембран эритроцитов. При его
нарушении происходит выделение гемоглобина в кровь. Такое явление
бывает при заболеваниях, связанных с нарушением обмена веществ в
эритроцитах…
Сейчас мы работаем не только с лазерами нашего института, но и в
Фотохимическом Центре коллективного пользования при Институте
химической кинетики и горения, где действует лазер на свободных
электронах. У нас масса предложений о сотрудничестве. Это научные
группы институтов — Прикладной физики РАН из Нижнего Новгорода,
Химической физики РАН в Москве, а теперь вот и с итальянскими
специалистами. Естественно, что наша маленькая лаборатория не
может проводить серьезный биологический анализ. Мы обращаемся за
помощью к нашим новосибирским коллегам. Например, ситуация с
дрозофилами анализировалась в Институте цитологии и генетики, с
нервными клетками — в лаборатории нейрофизиологии КТИ
вычислительной техники. Работу с эритроцитами проводили совместно
с лабораториями в наукограде Кольцово. Так что мы с моим бывшим
сокурсником по НГУ и коллегой по лаборатории Александром
Степановичем Погодиным, другими научными сотрудниками и
студентами-дипломниками работаем в основном в гостях.
— Вы работаете в гостях, но ваши сослуживцы —
физики-лазерщики — приглашают
вас в свои проекты?
— Приглашают, но чаще приглашаем их мы. Сейчас создана программа
Российской Академии наук по терагерцовым излучениям. Я
ответственный исполнитель одного из разделов программы, и,
естественно, исследования будут выполняться вместе с физиками,
которые владеют терагерцовыми источниками.
— О чем вы еще подумываете?
— О том, чтобы подобраться к механизмам этих явлений — реакции
организма на излучения. Собственно, когда в головах у физиков
возникла идея — они создали излучатель, а вот как он действует
на живые системы, как живой организм реагирует на терагерцы — вот
тут не совсем ясно и много вопросов. Будем пытаться…
Кстати, когда существовала СОИ, исследования терагерцового
диапазона были засекречены, и поэтому биологи не имели такой
широкой возможности поработать, как сейчас. А сейчас наши
исследования рассчитаны и на выход в медицину. Я все-таки
профессионал в интегративной физиологии. Нужна медицина
биологически грамотная.
Фото В. Новикова
стр. 6
|
