Внутренние (эндогенные) электромагнитные поля , сопровождающие энергетические процессы в организмах, служат фундаментальным средством регулирования метаболических процессов. Биологическое действие внешних, техногенных и природных, электромагнитных полей вызвано влиянием на процесс регулирования.
Биологическое действие «слабых» полей – необъяснимый феномен ?
К настоящему времени считается фактом опасность техногенных электромагнитных полей для здоровья. Основанием служат данные медицинской статистики и специальные исследования. Основной «группой риска» при этом считается персонал , работающий с промышленными электро- и радиосистемами. Для этой категории установлены нормативы, регламентирующие контакт с источниками излучений. Однако в современном обществе необратимый характер приняло внедрение источников электромагнитных полей в повседневную жизнь всего населения. Практически все жители городов подвержены воздействию электромагнитных полей в широком диапазоне частоты. Ни о каком систематическом контроле говорить не приходится. В этом воздействии есть, однако, важная особенность – низкая интенсивность. Поэтому биологическое влияние этих полей нельзя отнести на счет тепловых эффектов. Это ограничение принципиально важно , поскольку именно с нагреванием связаны все известные случаи опасного действия радиоизлучения большой мощности. Также невозможно объяснить биологическое действие излучения повреждением структуры или химическими превращениями: мала энергия квантов. Неопределенность механизма подчеркивается нестабильностью действия: оно регистрируется только статистически. В целом реакция организма, если она есть, имеет вид биологического стресса при общем неблагоприятном воздействии и не зависит от конкретных параметров электромагнитного поля. Поскольку эти свойства были выявлены при действии техногенных полей в основном в последние десятилетия , то родилось утверждение , что это реакция на «незнакомое» воздействие , против которого «не выработан иммунитет». Однако в теоретическом плане «незнакомое» воздействие требует конкретизации. В связи с этим предлагаются различные варианты взаимодействия электромагнитного поля с атомами, молекулами, элементами клеточных структур , предположительно «ответственными» за наблюдаемые эффекты. Однако ,только в исключительных случаях была установлена связь между предлагаемой физической моделью и биологическим действием поля. Для большинства случаев достоверного биологического действия слабых электромагнитных полей физическое обоснование отсутствует.
Слабые поля – инструмент информационного воздействия.
Определение «слабое воздействие» , употребленное выше, для неживых предметов и материалов означает практическое отсутствие влияния на их состояние. Но для живых организмов такие воздействия могут быть не только «дееспособны» , но играть незаменимую роль , «сигнализируя» о процессах во внешней среде. В этом случае реакция организма должна быть , по возможности , быстрой и соответствовать параметрам «сигнала». Для этого существуют специальные системы организма – органы чувств. Системы эти имеют чрезвычайно сложное устройство, «выработанное» в процессе эволюции. Воздействия, регистрируемые этими системами, можно считать информационными в прямом смысле этого слова. В этом плане действие электромагнитных полей можно считать информационным для некоторых биологических видов – птиц, рыб, насекомых. Они обладают органами, позволяющими «использовать» эти поля для ориентации, защиты, охоты и т.п. Человеческий организм чувствительностью такого рода не обладает. Действие электромагнитных полей может влиять на состояние организма, но не создает «специфической» реакции . Однако существует более «мягкое» определение информационного воздействия. Оно не требует однозначной реакции организма . Необходимо только, чтобы энергия воздействия была незначительной, по сравнению с энергией возбуждаемых процессов. Этому критерию вполне отвечает действие слабых электромагнитных полей на человека и многих животных. Но при этом ограниченной выглядит их «сигнальная» функция, точнее не очевиден адресат. В отличие от ситуации с органами чувств, не выявлены механизмы преобразования «сигнала» в физиологическую реакцию. В то же время существование таких эволюционно выработанных механизмов очевидно в силу самого факта действия слабых электромагнитных полей на человека .Но как это согласовать с предположением о «незнакомстве» организма с электромагнитными полями. Противоречие разрешается, если принять, что в системе регулирования метаболических процессов участвуют собственные (эндогенные) электромагнитные поля. Источники таких полей в среде, где непрерывно протекают биохимические реакции , создаются и преобразуются различные структуры, чрезвычайно многообразны. Частотный спектр простирается от низких частот до ультрафиолета. Особо нужно подчеркнуть, что эндогенные поля сопровождают живые организмы на всем протяжении их существования и развития. Поэтому , наряду с геомагнитным полем , они являются неотъемлемым фактором эволюционного развития. Они действуют в качестве не энергетического , но регулирующего инструмента.
Фундаментальная роль электромагнитных полей.
Таким образом,вместо внешнего фактора, оказывающего , в основном, второстепенное и случайное влияние на организм, возникает фундаментальная составляющая жизненных процессов. В литературе значение эндогенных полей отражалось в «концепции «электромагнитного гомеостаза». В соответствии с ней «в основе функций организма лежат электромагнитные процессы»,. а роль «электромагнитного регулирования» определяется как средство стабилизации. Поскольку речь идет «слабых полях», то неизбежно возникает «проблема кТ». Имеется в виду, что энергия слабого воздействия на микроскопический объект в любой среде значительно, иногда на несколько порядков, меньше энергии случайных столкновений с ближайшим окружением. Существенным и даже решающим это воздействие может быть только для макроскопических или коллектива идентичных микроскопических объектов. Поэтому возможности электромагнитного, как и любого «информационного» регулирования следует оценивать с учетом этого обстоятельства. При этом приходится касаться фундаментальных основ биологической теории.
С физических позиций любой живой организм – это открытая система . Она обменивается с окружающим пространством веществом и энергией, сохраняя постоянную способность совершать работу. Внутреннюю энергию создают биохимические реакции с использованием внешних источников «сырья». Для превращения ее в работу необходима «машина», то есть организованная структура. На построение и поддержание этой структуры используется основная часть энергии, потребляемой организмом. Но для создания «машины» ,очевидно, нужна «программа» . В качестве такой программы обычно предполагается геном ,уникальный для каждого организма. Однако , на самом деле, геном предоставляет лишь «набор инструментов» ,позволяющих производить строго определенные операции. Таким инструментом являются ферменты – катализаторы биохимических реакций. С помощью этих инструментов можно синтезировать материалы для построения «машины», но ее конструкция в геноме в явном виде не представлена. Вместо этого «разработана» и непрерывно поддерживается система сигналов, обеспечивающая необходимую последовательность и синхронизацию биохимических процессов. Нужно подчеркнуть, что эта система обеспечивает преемственность поколений в форме влияния «сигналов» на организм с момента его зарождения. При этом она наследуется , как и геном. Именно так выглядит память , необходимая для формирования конкретного организма. В эту систему электромагнитные поля входят как организатор коллективных процессов, чему не препятствует «проблема кТ». Их (полей) преимуществом является дальнодействие и возможность индукционного усиления, когда обратная связь с использованием излучения возбужденных молекул приводит к лавинообразному протеканию исходной реакции. Именно таким образом даже слабое эндогенное поле может определить однозначно преобладающий метаболический процесс. Видимо, таким образом происходит «тонкое» регулирование внутренних параметров. В частности речь об окислительно –восстановительном балансе , который контролирует механизмы защиты организма от химических и биологических угроз.
Логика действия техногенных полей
В свете этих представлений можно более конкретно рассмотреть роль внешних, в частности, техногенных электромагнитных полей. Речь идет , в основном, о биологическом воздействии на человека и другие организмы , не обладающие «электромагнитными» органами чувств. В общем виде внешние поля «накладываются» на эндогенные , осуществляющие регулирование. Эффективность такого вмешательства зависит от «текущего использования» соответствующего механизма. Тут нужно подчеркнуть, что в «нормальном» состоянии организма большинство таких механизмов не задействованы или работают «вхолостую». Это значит, что отсутствует усиление сигнала и , следовательно, биологический эффект. Эта ситуация реализуется в большинстве случаев воздействия слабых электромагнитных полей. Однако развитие и существование любого организма в реальности включает череду «нелинейных», а по сути скачкообразных процессов на клеточном уровне. По имеющимся экспериментальным данным действие внешних электромагнитных полей связано именно с ними. Поскольку упомянутые скачки являются точками бифуркации (выбора),то именно здесь внешнее вмешательство наиболее эффективно. Особенно «драматичным» такое вмешательство может быть при патологиях, когда обострена конкуренция восстановительных и деструктивных процессов. Объекты электромагнитного регулирования, в отличие от органов чувств, не посылают сигналов, требующих немедленной реакции всего организма. Однако они вносят или могут вносить изменения в общую схему биохимических реакций. Изменения эти , естественно, не выходят за рамки общего «набора» таких реакций и ,максимум, приводят к замене одних цепей реакций (метаболических путей) на другие. В конкретной ситуации такая замена нарушает установившийся оптимальный режим функционирования . Результат – активизация механизма адаптации, то есть стресс, что и наблюдается на практике. Поскольку механизмы эти универсальны, то их выбор от вида воздействия не зависит.
Такова в общих чертах схема действия слабых электромагнитных полей на человека и множества других организмов. Кроме техногенных полей в нее вписывается также влияние аномалий геомагнитного поля – «магнитных бурь». Тождество определяется тем, что , наряду с эндогенными полями , геомагнитное поля является постоянным фактором, действующим на систему биохимических реакций. Отнесение «магнитных бурь» к слабым воздействиям вполне оправдано тем, что соответствующие вариации магнитного поля составляют доли процента от «основной» величины.
Литература по теме (минимум)
-ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОЛЯ И ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ. СОСТОЯНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
-XXI век: Что такое жизнь с точки зрения физики