Г.Л. Апанасенко "Эволюция биоэнергетики и здоровье человека"
„Устойчивость неравновесия" организма как критерий его развития
Как уже указывалось при анализе поведения биосистемы в условиях воздействия на нее различных факторов внешней среды, Э.С.Бауэр [1935] сформулировал важнейший принцип, отличающий живую систему от неживой, — принцип устойчивого неравновесия, причем устойчивость этого неравновесия н а р а с т а е т в ходе эволюции. Согласно этому принципу, биосистема в ответ на изменение внешней среды совершает работу, в зависимости от особенностей которой выравнивается по отношению к окружающей среде соответствующий потенциал (концентрационный, электрохимический, энергетический и т.д.).
В ответ на это в биосистеме запускаются процессы, восстанавливающие этот потенциал до прежнего уровня. (Источником энергии, обеспечивающим восстановлением данного потенциала и находящимся в самой биосистеме, является, как считает Э.С.Бауэр, изменение величины свободной энергии химических соединений. В состоянии устойчивого неравновесия биосистема может находиться до тех пор, пока она еще способна извлекать свободную энергию из химических соединений и превращать ее в полезную работу. Определяя понятие „живое" и его отличие от „неживого", Э.С. Бауэр по существу за основу определения принимает способность биосистемы адаптироваться. Чем выше эта способность (иными словами
— чем выше энергопотенциал системы), тем устойчивее состояние неустойчивого равновесия, тем выше жизнеспособность организма.
Механизмы, связанные с извлечением свободной энергии химических соединений и трансформацией ее в различные виды „физиологической работы", сложны и разнообразны. Весь процесс эволюции жизни на Земле связан с их совершенствованием (в частности, переходом от автономных внутриклеточных, филогенетически более древних механизмов регуляции энергообмена к эволюционно более поздним и совершенным нейроэндокринным механизмам). Они способны дифференцирование
изменять состояние энергообмена в клетках высокоспециализированных структур, обеспечивая реализацию энергоемких процессов на уровне целостного организма. Взаимодействием двух компонентов, входящих в любую биосистему (нейроэндокринной регуляции метаболизма и собственно энергетического субстрата), определяется гибкая связь организма с окружающей средой. Эта организация и составляет суть развития и основу адаптивного поведения биосистемы [Панин, 1978]. Очевидно, успешность развития организма может характеризоваться тем энергетическим
потенциалом, который может быть извлечен из энергии химических соединений
(подробнее см. в гл.3).
Развитие живой системы как в фило-, так и онтогенетическом аспекте всегда приводит к повышению ее функциональной надежности. Однако, чем сложнее функция системы, тем больше должно быть элементов в ее конструкции. В то же время, чем больше элементов, тем больше вероятность нарушений в действии самой системы. Следовательно, понятия „совершенство" и „надежность" функционирования системы находятся в противоречивом единстве. Но живой организм — сверхсложная и вместе с тем весьма надежная система. Естественный отбор здесь сыграл решающую роль, „отстранив от эволюции" системы, ненадежные по
сложности [Шмальгаузен, 1982].
В биологической и медицинской литературе предложено несколько определений надежности. Так, У.Эшби связывал свойство надежности с устойчивостью (вспомним принцип „устойчивого неравновесия"
Э.Бауэра). По Н.М.Амосову [1964], надежность — это дублирование регулирующих механизмов, наличие в организме „резервных мощностей", т.е. структурно-функциональная избыточность определенной степени. Степень этой „избыточности" может быть определена, очевидно, соотношением мера функции/мера субстрата. Чем больше величина этого соотношения, тем надежнее система, тем совершеннее она в эволюционном отношении. В то же время это соотношение является выражением морфофизиологического
эквивалента, т.е. собственно структуры [Струков и др., 1983].
Использование подобного методического „подхода в корне меняет оценку физического развития, определяемую общепринятыми методами. Проиллюстрируем это положение, используя результаты лонгитудинального исследования, проведенного В.Г.Властовским [1976] на школьниках г.Москвы (табл.12). В соответствии с полученными им данными, к 13 годам у девочек разница в показателях кистевой динамометрии между типами АА и РР составляет 10.1 кг, а у мальчиков в 14 лет — 21 кг. Типы МА и МР занимают во всех возрастах соответственно промежуточное положение. То же самое можно сказать и о таком важном функциональном показателе, каким является жизненная емкость легких (ЖЕЛ): имеет место существенное его возрастание от типа РР к АА во всех возрастах.
Совершенно другая картина наблюдается, если мы рассмотрим эти показатели в расчете на 1 кг массы тела подростков (табл.12)
Т а б л и ц а 12
Возраст, лет |
Признак |
I |
II |
РР(18) |
МР(20) |
МА(28) |
АА(17) |
РР(19) |
МР(17) |
МД(32) |
АА(23) |
13 |
Масса тела, кг
ЖЕЛ, см3
Динамометрия правой кисти, кг
ЖЕЛ на 1 кг массы
Сила правой кисти на 1 кг массы |
34.2
2400
24.0
70.0
0.75 |
38.7
2566
27.0
67.5
0.70 |
47.8
3101
33.7
65.0
0.71 |
53.3
3540
38.9
66.3
0.73 |
36.2
2158
20.7
59.5
0.58 |
40.8
2510
23.0
61.5
0.56 |
51.0
2698
27.8
52.5
0.55 |
58.3
3095
30.8
52.1
0.53 |
14 |
Масса тела, кг
ЖЕЛ, см3
Динамометрия правой кисти,кг
ЖЕЛ на 1 кг массы
Сила правой кисти на 1 кг массы |
37.5
2691
27.9
72.0
0.74 |
43.0
2989
31.6
69.5
0.73 |
55.2
3789
44.3
69.0
0.80 |
59.9
4094
48.9
68.5
0.81 |
40.2
2502
27.3
62.5
0.68 |
46.8
2854
27.8
61.0
0.60 |
52.8
2993
30.5
57.0
0.58 |
59.8
3310
32.5
55.3
0.55 |
17 |
Масса тела, кг
ЖЕЛ, см3
Динамометрия правой кисти, кг
ЖЕЛ на 1 кг массы
Сила правой кисти на 1 кг массы |
55.2
3907
48.3
71.0
0.88 |
62.9
4493
50.9
71.5
0.81 |
65.2
4500
53.2
69.5
0.81 |
69.3
4762
59.0
69.0
0.85 |
49.1
2960
32.4
60.2
0.66 |
57.2
3378
34.1
59.2
0.60 |
57.0
3173
32.9
55.5
0.58 |
65.6
3503
34.3
53.5
0.52 |
П р и м е ч а н и е. РР - задежка роста и полового созревания, М - средний темп, Р - задержка, А - ускоренное развитие, АА - ускорение роста и полового развития. В скобках - n
К данным В.Г.Властовского мы добавили лишь расчетные показатели функций, отнесенные к 1 кг массы тела обследованных. Отчетливо видно, что относительный показатель силы лишь 14-летних мальчиков с ретардацией роста и полового созревания уступает своим сверстникам-акселератам, а в 17-летнем возрасте он уже превосходит их. Относительная ЖЕЛ во всех возрастных группах больше у ретардантов. Такая же закономерность отмечается по всем обсуждаемым показателям и у девочек, только в намного более выраженной степени: девочки-ретардантки по росту и половому развитию функционально развиты лучше своих более „зрелых" сверстниц.
В то же время проведенный на этом же контингенте анализ показал, что в ретардированных по росту и половому созреванию типах примерно у 50% детей „ухудшенное" и „плохое" физическое развитие за счет „узкогрудости" и дефицита массы; в типах же АА и МА 75% детей с „нормальным" развитием [Там же].
Морфофункциональное состояние организма детей и подростков в настоящее время оценивается по соответствию индивидуальных показателей среднестатистическим нормативам соответствующих возрастно-половых групп. Все типы оценок физического развития („гармоничное", „дисгармоничное", „резко дисгармоничное" [Сальникова, 1977, и др.1] „хорошее", „нормальное", „ухудшенное" и „плохое" [Властовский, 1966], „хорошее", „среднее", „ниже среднего", „плохое" [Неделько, 1975] и др.) основываются на том, что отставание массы тела и окружности грудной клетки на 1.lσR от длины тела — признак задержки в физическом развитии. Если же эти показатели отстают более чем на 2σR, то следует предпринимать срочные меры (!) к обследованию и лечению ребенка [Криворучко, Антонова, 1969].
Прокомментированные нами данные В.Г.Властовского [1976] дают серьезные основания для сомнений в правомерности подобных выводов. Как можно говорить о „плохом" или „резко дисгармоничном" физическом развитии ребенка, когда его функциональное состояние и физические возможности (в соответствии с массой его тела) выше, чем у его сверстников, а заболеваемость ниже? Очевидно, наши понятия о „гармонии" неверны. Неверна и точка отсчета, от которой мы отталкиваемся, определяя „норму".
Нет сомнения в том, что определенная доля так называемой дисгармонии физического развития возникает в связи с хроническими или длительно текущими заболеваниями. Но основная масса детей с подобной оценкой физического развития (и об этом убедительно свидетельствуют соответствующие показатели групп) функционально развита лучше, чем дети, входящие в группы с „нормальным" физическим развитием. Единственный способ отдифференцировать эти группы в одномоментном исследовании — оценка их энергопотенциала.
Если рассматривать функциональную систему биоэнергетики в связи ее с другими функциональными системами, обеспечивающими жизнедеятельность организма, то следует признать ее универсальный характер, т.е. наличие межсистемной консолидации — функциональной связи с каждой из них (движения, питания, выделительной, поддержания гомеостаза, терморегуляции и т.п.).
Естественно предполагать ту или иную степень влияния функциональной биоэнергетической системы и на ход социализации личности ребенка, ибо нормальное развитие его как личности обусловлено численностью, усложнением, расширением и обогащением разнообразных социальных связей и отношений. Таким образом, состояние энергетики — не только главный фактор, определяющий рост и развитие индивида [Аршавский, 1975], но и критерий совершенства этого развития.