Представим себе, что в атоме на недоступном нам пока микроуровне во взаимодействиях ядра и электронов возникают рассогласования, которые могут быть интерпретированы как потребности в сохранении определенных стабильных значений энергии. Такие состояния могут быть обусловлены либо действием внешних сил, что эквивалентно воздействию внешних сил на живой организм, либо возникают спонтанно. Вызванными этими состояниями переходы электронов на разные орбиты можно гипотетически рассматривать как удовлетворение "потребности" атома в более устойчивом состоянии.
Молекулярный уровень. На уровне молекулярных (энзиматических) реакций в качестве опорной волны выступают молекулы со специальной нишей, обладающие молекулярной памятью, в то время как опорная волна определяется молекулами, входящими в эту нишу (Ершов Ю.А., 1983; Ершов Ю.А и соавт., 1990)
На уровне иммунных реакций системокванты образуются саморегуляторными взаимодействиями антигенов с антителами (например, с Т-хемперами). Опорная волна создается в этом случае антигеном, обладающим иммунологической памятью, Предметная же волна определяется молекулярными свойствами антител.
В системоквантах метаболического уровня отсутствует центральная архитектоника. Конечный метаболический продукт просто активирует или тормозит течение той или иной химической реакции.
У одноклеточных организмов их специализированные функциональные системы представлены только молекулярными механизмами, обеспечивающими удовлетворение их различных биологических потребностей. У животных одноклеточного уровня организации имеется молекулярная структура основных функциональных снегам, обеспечивающих у них процессы питания, дыхания, выделения, размножения и защиты.
Рассмотрим несколько примеров системоквантов молекулярного уровня.
Под влиянием нервного импульса происходит поступление ионов кальция в пресинаптическую область. Кальций действует на специфические белки пресинаптической мембраны, которые формируют каналы для ацетилхолина. При продолжающейся стимуляции в цитоплазму из пресинаптических везикул начинает поступать ацетилхолин, а пресинаптические везикулы при этом захватывают входящий в клетку кальций. Формируется своеобразная молекулярная потребность. Ацетилхолин на постсинаптической мембране разрушается холинэстеразой на холин и уксусную кислоту. При возвращении в состояние покой кальций из везикул путем экзоцитоза высвобождается за пределы нервного окончания. Уксусная кислота и холин из синаптической щели проникают в синаптическое окончание, где при участии холинацетилтрансферазы из них синтезируется ацетилхолин. Образующиеся новые везикулы и ацетилхолин внутри синаптического окончания распределяются таким образом, что достигается исходный баланс между содержанием ацетилхолина в везикулах и цитоплазме, удовлетворяется исходная молекулярная потребность.
Механизм поддержания концентрации кальция в клетке - еще один пример молекулярного системокванта.
При увеличении содержания кальция в окружающей среде и в клетке за счет энергии АТФ против градиента концентрации усиливается работа кальциевого насоса мембраны клетки. Эта реакция побуждается специальным белком - кальмодулином. Последний активирует АТФазу и ее сродство к кальцию. В плазматической мембране клеток наряду с кальциевым насосом, кроме того, активируется особый переносчик, который осуществляет обмен внутриклеточного кальция на внеклеточный натрий. Указанные процессы ведут к понижению концентрации свободного кальция в цитоплазме.
Еще одним примером молекулярного системокванта является цикл биосинтеза простаноидами циклического аденозиимонофосфата (цАМФ).
Начинается цикл с высвобождения из фосфолипидов с помощью ферментов фосфолипаз арахидоновой кислоты. Арахидоновая кислота в процессе двух последовательных ферментативных реакций окисляется в тромбоцитах до тромбоксана и в эндотелиальных клетках кровеносных сосудов до простациклина. Оба эти вещества тормозят фермент аденилатциклазу. В результате подавляется синтез цАМФ из АТФ. Вследствие этого снижается активность фосфолипаз, и в конечном счете арахидоновая кислота высвобождается из фосфолипидов в меньшем количестве.
Системокванты генома. Как показывают генно-молекулярные исследования (Георгиев Г.П., 1989), процессинг генов носит дискретный характер. В организации генома у высших организмов участвуют многочисленно повторяющиеся последовательности ДНК, среди которых различают: I) сателлитную ДНК, представленную простыми последовательностями длиной от нескольких до нескольких сот нуклеотидов, повторенных сотни тысяч, а иногда и миллионы раз; 2) умеренно повторяющиеся последовательности, рассеянные по геному и образующие отрезки от нескольких сот до нескольких тысяч нуклеотидов; 3) уникальные последовательности, которые встречаются в геноме один или небольшое число раз.
Можно думать, что различные последовательности наборов нуклеотидов могут экспрессировать биологически активные вещества, которые и определяют дискретные процессы жизнедеятельности. С другой стороны, гуморальный, в частности эндокринный и энзиматический исходный фон, а также некоторые витамины и химическая среда, создаваемая активностью генов, в свою очередь расчленяют непрерывную деятельность генов клеток организма на молекулярные системокванты. Различные биологически активные вещества определяют активацию или, наоборот, торможение деятельности отдельных кодонов.
Системокванты эмбриогенеза и пренатального онтогенеза. Процессы эмбрионального и пренатальиого онтогенеза, как показано в многочисленных исследованиях, осуществляются также поэтапно, путем последовательного раскрытия системоквантов наследственной информации генома эмбриона и реализации этой генетической детерминированной информации в организацию результативных процессов жизнедеятельности.
Результативная жизнедеятельность эмбриона на разных стадиях развития прослеживается совершенно четко. Первым системоквантом эмбриогенеза является процесс оплодотворения яйцеклетки. Этот системоквант заканчивается слиянием ядер сперматозоида и яйцеклетки и образованием зиготы. Второй системоквант завершается формированием центросомы и расхождением разделенных хромосом. Последующие системокванты связаны с этапным делением зиготы, вплоть до стадии образования многоклеточной бластулы. Стадия ранней гаструлы завершается образованием экто-, мезо- и эндодермы. Стадия поздней гаструлы характеризуется образованием ранней нервной пластинки. Стадию ранней нейрулы завершает формирование выраженной нервной пластинки и полости первичной кишки. Стадия поздней нейрулы характеризуется замыканием нервной трубки.
Дифференцировка первичной эктодермы заканчивается образованием нервной трубки, нервного гребня, ганглиозных пластинок, плакозы, кожной эктодермы, прехордальной пластинки, а также внезародышевой эктодермы.
Дифференцировка мезодермы включает несколько результативных стадий. Начиная с головного конца, дорзальный отдел сначала подразделяется на сомиты. В каждом сомите из наружной части дифференцируются дерматом и мезенхима, из внутренней - источник хрящевой и костной ткани - склеротом мезодермы. Из центральной части формируется миотом - источник скелетной мышечной ткани. Из сегментных ножек (нефрогонотом) закладывается эпителий почек и гонад. Вентральная мезодерма (спланхнотом) расщепляется на два листка, из которых образуются наружные и серединные оболочки многих внутренних органов.
Дифференцировка эндодермы завершается формированием кишечной трубки, ротовой ямки, которая в будущем превращается в ротовое отверстие.
Указанные дискретные процессы, по существу, завершают эмбриональное развитие плода. Затем в пренатальном онтогенезе начинается также поэтапное дискретное развитие специфических органов и функциональных систем плода.
Можно думать, что с различными системоквантами эмбриогенеза связаны критические периоды развития (Светлов П.Г. 96 г.). Приспособительными результатами деятельности этих системоквантов в онтогенезе человека являются: оплодотворение, имплантация зародыша плаценты (3-8 нед.), формирование внезародышевых органов и установление гематотрофного типа питания (14-17 сут.), обособление тела зародыша от внезародышевых органов (20 сут.), ускоренный рост и развитие головного мозга (15-20 нед.), формирование основных функциональных систем и дифференцировка полового аппарата (20-24 нед.).
Вегетативный уровень. Периодически возникающие метаболические потребности живых существ определяют дискретность процессов их внутренней жизнедеятельности. Все многообразие метаболических процессов в их динамике разбивается на последовательный ряд отрезков.
Каждый отрезок жизнедеятельности, направленный на удовлетворение той или иной метаболической потребности, определяется специальным системоквантом. Функциональные системы и определяющие их системокванты этого уровня поддерживают оптимальный для метаболизма уровень различных показателей внутренней среды организма и гомеостазис в целом. Системокванты гомеостатического уровня могут осуществляться целиком на основе врожденной внутренней саморегуляции, включающей нервные и гуморальные механизмы. Полезные приспособительные для организма результаты деятельности этих системоквантов обеспечиваются в основном вегетативными, не контролируемыми произвольно, процессами. Центральная архитектоника составляющих эти системокванты функциональных систем, как правило, представлена на ганглионарном стволовом или лимбическом уровнях организации мозга. Примером таких функциональных систем являются функциональные системы, определяющие оптимальный для метаболизма организма уровень массы крови, форменных элементов, реакций (рН), кровяного давления и др.