Био-физика, «ядра клетки», С-14 и рост

Изменено: 13.06.2017 Posted on

Опубликовано в  академическом сборнике Ботаника (ИЭБ НАНБ, К 80-летию НАНБ, в 2008 г.), в «обычном виде», с изъятиями (так что даже непонятно, к чему относятся ссылки Гумилев и др.). Памяти второго автора, член-корр.НАНБ Б.И.Якушева (1928-2016), изучавшего К-40 в РБ, его идеи по связи с ФС, хлоропластами, можно проверить разделением частей клетки).

Здесь приводится мой исходный текст, по работе 2005 (добавим также отчет 2013 г.)

СВЯЗЬ БИОЛОГИИ И ФИЗИКИ, ВЛИЯНИЯ ИЗОТОПА С-14 НА РОСТ И РАЗМНОЖЕНИЕ РАСТЕНИЙ 
СЕДНЕВ Ю.В. ЯКУШЕВ Б.И. E-mail: usednev@yandex.ru

Введение
Различие в накоплении изотопов углерода 12С и 13С используется для индикации растений с метаболизмом С3- и С4-типа, изучения транспирации, стресса, фотодыхания и других процессов, как маркер в селекции и т.п. [1-2]. Это отражает разделение изотопов в процессе питания растений, хотя причина предпочтения растениями 12С неизвестна. Недавние данные о «гигантском изотопном эффекте» магния-25 в реакциях фосфорилирования также указывают на связь биологии с ядерными свойствами [3].
В связи с гипотезой об использовании живыми организмами ядерных реакций типа мезокатализа, постоянно идущих в обычной воде, с примесями дейтерия, под действием мюонов естественного космического фона (сообщалась на конференции в Экологическом Университете им.А.Д.Сахарова 21.5.01), возникла идея о возможных высокоэнергетических центрах клетки типа радиоизотопов, проверявшаяся в 2002-2003 гг. в БГСХА на размножении хлореллы без 14C [4].

Отличие изотопа 14С от обычного 12С связано с возможностью его b-распада (с энергией 0.78 Мэв), с нарушением симметрии. Наша гипотеза, что изотоп 14С входит в гипотетический «центр высокой энергии», объединение процессов клетки, согласуется с предположениями о связи природы живого с асимметрией Пастера, с b-распадом — лауреата Нобелевской премии Салама и других, с положительным действию малых доз радиации и радиоизотопов [5-8].

Заметим, что эффект 40К [5-8] может также связываться с его b-распадом и даже с катализом и индуцированием [10] 2b+-распада (2е-захвата с энергией) основного изотопа 40Са, благодаря распространенности запасающим энергию больше урана.1Это может объяснить важнейшие биофункции и выбор организмами не только калия, по Вернадскому и другим, но и кальция. Однако принципиальная разница между опытами с 40К и уменьшением фона — ионизирующих излучений и нашими в том, что 14С не может влиять на биопроцессы в рамках существующих научных концепций. Он не вызывает “ионизирующее излучение”, которым можно объяснить любые влияния, так как при ничтожной концентрации (в миллиарды раз меньшей, чем К40) за время опыта в клетке не происходит ни одного распада (для одного нужны сотни лет). И в сумме вклад С14необнаружим по сравнению с обычным радиоактивным фоном и его естественными вариациями (от того же К40, тяжелых радиоизотопов и космического излучения). Поэтому С14должен влиять как-то не через распад, за счет потенциальной энергии, отличия ядер от С12, или сам этот распад должен быть связан с биологией, индуцироваться или использоваться живым организмом иным образом. В любом случае это влечет коренную ломку современных представлений.

Изотоп 14С, как известно, образуется под действием космических лучей и широко используется в радиуглеродном анализе как исторических останков, так и природных циклов. Влиянием циклов и космоса через радиоуглерод можно объяснить и известные концепции Л.Гумилева.3Лучи и радиоуглерод зависят от активности — поля Солнца и возможен механизм влияния через 14С и без мутаций. Отсюда гипотеза изменения климата и истории народов в зависимости от концентрации 14С. Тоже может относиться к аналогичным расам, разновидностям и популяциям других организмов, откуда связь с эволюцией-видообразованием, сменой поколений. А.М.Германский отмечал, что снижение естественной смертности до 1950 года совпало со снижением концентрации радиоуглерода, далее повышение концентрации 14С и смертности после прекращения ядерных испытаний в атмосфере сменилось снижением обоих, пытаясь объяснить известные закономерности от формул Гомперца и Стрелера-Милдвана до корреляции Кременцовой-Конрадова и даже влияние психоэмоционального состояния, как и в этногенезе Гумилева.  Но 14С также может связываться с изменениеми рождаемости. Предлагаемый механизм влияния через мутации ДНК можно связать с гипотезой этногенных мутаций и этногенов Гумилева с известным генетиком Тимофеевым-Ресовским (9).

Однако все это гипотезы и прежде нужно добиться точной количественной картины эффекта с 14С.   Идея, что атомы радиоуглерода 14С необходимы для жизни и размножения организмов [4], является новой для биологической науки. Несмотря на широкое использование 14С в экспериментах, обнаружение его особой роли в жизни растительных организмов требует специальной методики исключения доступа любых других источников углерода.

Материалы, объекты и методы исследования

Нами предложен новый метод проверки влияния радиоуглерода на рост и развитие низших и высших растений в атмосфере без 14СО2. Он включает сравнение роста в атмосфере СО2с обычной концентрацией С14и без него. Мы смогли это сделать без трудоемкой работы с изотопами, получая естественную углекислоту и без 14СО2из обычного мела, в котором за миллионы лет радиоактивный изотоп 14С распался. Это подтверждают данные Института геологии НАНБ об отсутствии 14С в меле.   Первоначальным объектом выбрана хлорелла как быстро размножающийся организм, требующий в качестве источника углерода СО2. В дальнейшем были использованы высшие растения, растущие на минеральной среде.2. Методика работы и постановки эксперимента   СО2с обычной концентрацией 14С получается действием кислоты на скорлупу яиц или из выдыхаемого воздуха, без 14С- действием кислоты на мел (поскольку за миллионы лет при Т1/2=5500 лет 14С распался).   Газы собирались в цилиндрах, смешивались с воздухом до нужной концентрации и, вытесняясь водой, пропускались в пробирки с хлореллой в модифицированной среде Тамия (без органики).   Сравнения действия на размножение хлореллы СО2с обычной концентрацией 14С и без в сериях опытов велись измерением концентрации хлореллы по оптической плотности на фотоэлектрокалориметре.

  1. Схема экспериментальной установки1.1 Схема получения и наполнения СО2

    1.2. Схема рабочей установки (заполнения и пропускания газовой смесі)
    (все распалось — см.сборник ИЭБ НАНБ)

    Результаты отражены в таблицах ниже.
    Таблица 1 – Измерение прироста массы хлореллы (по оптической плотности) в атмосфере различного газового состава

Таблица 1Измерение прироста массы хлореллы (по оптической плотности) в атмосфере различного газового состава 

Вариант опыта Повторности Оптическая плотность отношениеприростов с14Cи без 14С
начальная Конечная разность (прирост)
Газовая смесь с СО2 без 14С (из мела) 1 0.327 0.930 0.603
2 0.142 0.092 -0.05
3 0.335 0.601 0.266
4 0.302 0.488 0.186
СО2 с 14С 1 0.330 1.270 0.940 1.56
2 0.138 0.270 0.132 2.99*
3 0.317 0.855 0.538 2.02
4 0.302 0.512 0.210 1.13
5 0.302 0.563 0.261 1.40

 

Опыты с высшими растениями включали образцы проростков злаков, сортов пшеницы (Копылянка) и ячменя (Гонар), а также бобовых (люпин желтый).

Таблица 2 –   Опыты с проростками ячменя 10.9.05-13.10.05.    

Вар.опыта Повторности Высота растений, мм
Время измерения
10.9.05 11.9.05 12.9. Общий прирост
900 13оо 1920 920 2020 920
Газовая смесь с СО2 без 14С (из мела) 1 30 34 37 40* 42 43 1321371710
2 24 25 27 34 41 45
3 34 38 40 51 60 71
4 28 32 35 40 41 45
5 20 24 25 30 30 30
Прирост, ∑ +13 +10 +26 +19 +20 88
Газовая смесь с СО2 с 14С 1 33 38 43 54 67 75 42
2 30 31 35 42 50 60 30
3 28 33 38 48 59 68 40
4 20 25 25 29 32 44 24
5 23 27 33 44 58 68 45
Прирост, ∑ 111 +16 +14 +32 +35 +39 136

Таблица 3  –  Опыты с проростками ячменя 9.10.05-13.10.05. 

Вариант опыта Повторности Высота растений, мм
Время измерения
10.10, 1000 11.10 1900 13.10 800 Прирост
Газовая смесь с СО2 без 14С (из мела) 1 60 84 106 4628412238
2 54 62 82
3 47 69 88
4 41 53 63
5 52 72 90
сумма 254 340 429 175
Газовая смесь с СО2 с 14С 1 55 78 102 47
2 53 77 105 52
3 52 72 97 45
4 49 71 91 42
5 53 78 97 44
сумма 262 376 492 230

 

Таблица 4 –  Опыты с проростками пшеницы

Вар.опыта Повторности Высота растений, мм
Время измерения
11.9, 1000 11.9, 2000 12.9 1000 Прирост
Газовая смесь с СО2 без 14С 1 32 43 50 18
2 40 49 55 15
3 37 47 53 16
Сумма 109 139 158 49
Газовая смесь с СО2 с 14С 1 40 50 60 20
2 40 51 60 20
3 40 50 60 20
Сумма 120 151 180 60

Концентрацию СО2измеряли путем поглощения раствором 0.002 н NaOHи титрования избытка щелочи 0.005 н HCl, а также другими методами.
Концентрацию СО2 измеряли путем поглощения раствором 0.002 н NaOH и титрования избытка щелочи 0.005 н HCl, а также другими методами.
Результаты и их обсуждение
Как видно из Т.1-4, прирост у злаковых культур был больший на СО2 с 14С. У ячменя (табл.2) за 2 суток прирост был больше на 48 мм или в 1.5 раз. Во втором опыте (табл.3) прирост растений ячменя на СО2 с 14С был также больше (в 114:86=1.33 раз по первому измерению и 116:89=1.3 по второму измерению). Прирост растений пшеницы за сутки был больше на 20% (табл.4).
Для бобовых, люпина желтого, возможно, из-за запаса углерода 14С семядолей, у проросших злаков удаляемых, разница была мала. Но после оставления с той же смесью в герметичных пробирках на 10 дней прирост оказался на 6 см больше для СО2 с 14С.
Для устранения возможности объяснения результата наличием какого-то яда в меле, отравления хлореллы (очень маловероятной) и повышения точности возможна проверка без сложных очисток, снятием “отравления”, восстановлением роста добавкой СО2 с С14, устанавливая при этом также важную количественную зависимость. Первоначально можно проверить наличие эффекта на смеси с равными количествами обоих видов СО2.
Замедление размножения хлореллы на СО2 без С14 говорит о связи ядерного и биологического уровня, организмов. А так как эти считанные атомы (скорее всего 1) в клетке отличаются только потенциально большей энергией, можно и говорить о “центре высокой энергии биосистем”. Это открывает чрезвычайно широкие перспективы — распространения на все другие организмы, сравнения их центров и механизмов управления развитием и делением, прямой проверки влияния концентрации 14С и т.д.
Заключение
Таким образом, прирост растений на СО2 с 14С больше. Обнаруженное влияние природного радионуклида 14С на рост низших и высших растений требует дальнейшего улучшения статистики и проверки всех факторов.
В рамках существующих научных концепций 14С не должен влиять на биологические процессы. Доказательство этого влияния связывает их с ядерными [3-8], с названными во введении гипотезами, с перестройкой всей существующей картины.

Литература:

1. Rebetzke, G.J., Condon AG,Richard, R.A. &Fagular, Selection for reduced carbon isotope increase aerial biomass and grain yeald bread wheat . Crop Sci. 42, 739-745 (2002)
2. Masle J., Gilmore I. // Nature 436, 866-870 (2005)
3. Бучаченко А.Л., Кузнецов Д.А. Магнитный изотопный эффект магния – ключ к механохимии фосфорилирующих ферментов как молекулярных машин // Мол.биол. 2006, т.40, №1, с.12-19.
4. Седнев Ю.В. Кругленко С.П. Экспериментальная проверка гипотезы связи ядерных явлений и живых организмов на примере влияния содержания радиоизотопов С14 на размножение хлореллы // Тезисы научно-исследовательских работ…-Могилев, 2003.
5.Planel H. et all. Evidence of action of natural ionizing radiation. -C.r.Assoc., 1968, v.139, p.1031-1036.
6. Luckey T.D. Hormesis with ionizing radiation. Roca Raten CRC-Press, 1980.
7. Кузин А.М. Идеи радиационного гормезиса в атомном веке -М.:Наука, 1995.
8. Якушев Б.И., Корсеко М.Н., Влияние природного радиационного фона на развитие растений // ДАН НАНБ, т.46, №1, 2002.
9. Гумилев Л.Н. Этногенез и биосфера Земли – М, 1994.
10. H.Jung et al. Phys. Rev. Lett. 69 15, 1992, p.2164

E-mail: usednev@yandex.ru

Примечания:
1При массе Са-40, Аг-40 и К-40 39.962591, 39.962384 и 39.963999 разность масс Са-Аг 0.207 ме (миллиединиц а.е.м.) определяет потенциальную энергию распада 0.2 Мэв.
Соответственно большей массе К-40 превращается и в Аг-40 и в Са-40 с энергией соответственно 3999-2384=1615 и 3999-2591=1408 или 1.615 и 1.408 ме (1.32 Мэв).
Как известно, именно эта реакция является главным источником радиоактивности организмов и человека и тепла Земли, а также аргона, 1% атмосферы.
2 Открытие в 1956-64 гг. нарушения симметрии в слабых взаимодействиях позволило объяснять ими, в-распадом, и ассиметрию и частиц и всей Вселенной, по Сахарову, с изменением «сигнатуры», знака времени и энтропии. «Единая теория» физики должна включать и биологию и развивавшие ее, как А.Салам (лауреат Нобелевской премии наряду с Вайнбергом и Глэшоу), в его международной школе в Триесте 1990-х начинали эксперименты по связи их с жизнью, подобно нашим экспериментам по влиянию радиоизотопа С-14 на размножение и развитие растений в ИЭБ. Они заставили вспомнить прежние идеи Платона и Пастера, связавшего причины жизни и оптической активности с «диссиметрией» космической природы, поляризации света и вращения Земли.
Эти идеи, как и физические объяснения жизни, восходят к мифам и идеям типа возрождения жизни и мертвых, Эскулапа. Платон связал миф о космическом перевороте с изменением хода всех событий и вращения неба (в современных понятиях — с изменением знака времени и энтропии) с противопоставлением рождения живых из земли и от живых, с обычным старением и смертью (Pol.269-272). Аристотель, как и в других вопросах, постарался изменить учение своего учителя в понятиях движущих сил, динамики и энергии, «влажного и сухого испарения» в «Метеорологике», связав эти 2 способа происхождения с разными организмами, где высшие рождаются из семени, а низшие – из земли. «Корпус Гиппократа» и труды Платона и Аристотеля стали основой всей последующей мысли и науки. «Самозарождение» связывало живое с неорганическим в системе типа 3 царств минералов, растений и животных Линнея.
Наука Нового времени передвигала эту границу между биологией и физикой, живым и неживым от низших животных Аристотеля к «Хаосу» Линнея, микроорганизмам и неклеточным формам жизни, вирусам и субвирусным частицам «голой» РНК и вызывающим болезни типа коровьего бешенства прионам (от протеин+инфекция), наследуемым формам белков. После Реди в 17 веке самозарождение стали относить к открытому миру микроорганизмов. Пастер, начинавший с физико-химии, открытия вращения плоскости поляризации света винной кислотой (1848) и разделения ее оптических изомеров живыми организмами, показал, что оптическая активность связана только с жизнью. Доказав отсюда биологическую природу считавшихся ранее химическими процессами брожения и гниения, химические и далее болезнетворные, инфекционные функции микроорганизмов, определившие современную науку и приложения в медицине, промышленности и сельском хозяйстве, животноводстве и растениеводстве. «Пастерилизация» помогла ему доказать отсутствие самозарождения микроорганизмов, происхождение живого только от живого, «клетки от клетки», по Вирхову. Этот «витализм» в 20 веке связали с генами и ДНК как «химической основой наследственности», открытой в переносе ее между клетками. Сейчас этот вопрос связывают с созданием первых и искусственных НК, хромосом и клеток. Однако сам Пастер связывал причины и асимметрию жизни и космоса. Это можно связать с направлением циклов реакций и воспроизводства.
Влияние С-14 в истории можно также связать с концепцией этногенеза и мутаций этногенов Л.Гумилева и известного генетика Тимофеева-Ресовского*:

«Эмпирическое обобщение», по Гумилеву, связывает это с известным влиянием космоса на Землю, космических лучей, причем связанных не с максимумом, а минимумом солнечной активности или максимумом галактической составляющей. Мы связали концепции Гумилева с общепризнанными, а ее преимущества с естественнонаучной точки зрения, с влиянием циклов и космоса через радиоуглерод. «Предположение, что эти энергетические удары по Земле идут не от Солнца, а из рассеянной энергии Галактики, нашло уточнение… Д.Эдди составил график солнечной активности за 5 тыс.лет (УФН, 1978). И оказалось, что все датированные пассионарные толчки хронологически совпадают с минимумами либо спадом ее…когда защитные свойства ионосферы снижаются и излучение проходит и вызывает мутации». Снижается магнитное поле Солнца и возможен механизм влияния через С-14 и без мутаций, или мутации «этногенов» из-за С-14. Тогда по нашей гипотезе изменения климата и истории народа зависят от концентрации С-14. Тем более это может относиться к аналогичным расам разновидностям и популяциям других организмов, откуда связь с эволюцией-видообразованием, сменой поколений.
Германский А. М.. Радиоактивный углерод в биосфере и естественная смертность людей. Научное исследование. 2004 г. — предполагает влияние психоэмоционального состояния на распределение 14С в организме человека и роль психосоциальных условий в смертности населения, корреляцию таких явлений как смертность людей и количество радиоуглерода в атмосфере. 14С проникает во все органы, ткани и молекулы и естественная смертность людей зависит от уровня его в пище. Ничтожно малое содержание 14С в организме дает сотни распадов ежесекундно (15 на грамм углерода). Он пишет, что «Гипотеза о радиоуглеродном механизме старения объяснила обнаруженную историческую динамику естественной смертности населения, а её математическое описание позволило в едином ключе представить известные ранее закон Гомперца [2] и корреляцию Стрелера-Милдвана [3] как следствие радиоуглеродного механизма. Всякое изменение возрастной динамики естественной смертности людей, независимо от природы влияющего фактора, обусловлено характером распределения радиоактивного углерода в организме, и, соответственно, происходит закономерно, согласно радиоуглеродному механизму старения. на стыке радиационной биологии и популяционной геронтологии.
Подтвержден факт роста естественной смертности людей в период повышенной концентрации «бомбового» 14С в атмосфере. Снижения ее может объясняться разбавлением атмосферного радиоуглерода, временной лаг — трансмутационными переходами инкорпорированного радиоуглерода из 14С в14N .