Время в нас и время вне нас

Поскольку первое из этих свойств не требует специальных пояснений, а второе будет рассмотрено подробно далее, остановимся на не явном свойстве биологического времени — его множественности. Живые системы существуют одновременно и как индивидуальные особи, и как единицы, составляющие стаю, улей, муравейник, род, вид и т. п. И если для каждой особи существует физическое время (уравнение движения), каталитическое время (необходимое для описания ферментативных реакций), время клеточного деления, время индивидуального развития, то для объединения индивидов той или иной формы уже существует время генерации и эволюционное время. Организм должен отмерять время согласно достаточно сложной системе отсчетов, поскольку разные процессы в организме текут в разных масштабах времени.

Скорость течения биологических процессов позволила выделить следующие пять классов:

молекулярные, протекающие от миллионных долей секунды до одной секунды;

физиологические, протекающие от сотых долей секунды до часа;

онтогенетические, охватывающие часть жизненного цикла и длящиеся месяцы и годы;

исторические, охватывающие жизнь нескольких поколений, но не влекущие за собой изменение форм жизни;

эволюционные, протекающие миллионы лет, при которых происходит не только смена поколений, но и смена форм жизни.

Биологический объект, рассматриваемый как обособленная система, кроме набора процессов, протекающих с разной скоростью, обладает еще каким-то индивидуальным {собственным, биологическим, физиологическим) временем жизни Т, которое составлено из времени последовательных онтогенетических процессов — фаз развития данного объекта (например, для растения — фаза зерна, прорастания, колошения, цветения и т. д.). Рассматривая каждую такую фазу как элемент времени, исследователи разделяют состав (выделенные элементы) и строение (последовательность выделенных элементов) времени.

В природе наблюдаются явление хронополиморфизма — существование качественно тождественных объектов, обладающих разным по составу и (или) строению временем Т, и явление хроноизоморфизма — существование различных объектов, обладающих одинаковым по составу и строению временем Т.

Что касается свойства неравномерности течения времени, оно течет по-разному в одном и том же организме в зависимости от возраста или условий внешней и внутренней среды. Так, раны заживают быстрее в молодости, скорость рубцевания с возрастом убывает. Соотношение скорости роста с продолжительностью жизни представляет собой логарифмическую функцию. Таким образом, возраст является органическим и функциональным состоянием и должен измеряться ритмом изменений этих состояний. В различном возрасте нужно неодинаковое количество физического времени для того, чтобы была проделана одинаковая физиологическая работа. Секунда жизни старого организма значительно беднее физиологическими процессами, чем секунда времени молодого организма, а значит, физическое время течет быстрее у старого организма, чем у молодого. Соответственно, один год пятилетнего ребенка (равный для него 1/5 его жизни) проживается в десять раз дольше, чем один год пятидесятилетнего человека (равный для него 1/50 его жизни). Точно так же психологическое восприятие времени сводится к тому, что время медленнее всего течет в начале жизни, когда происходит максимальное число событий. Считается далее, что длительность отсчитываемых организмом интервалов времени зависит от интенсивности обмена веществ, которая меняется на различных этапах роста и развития.

Исходя из положения, что содержанием времени существования являются значимые биологические события, подсчитано, сколько сердечных циклов имеет место на протяжении жизни представителя определенного вида животных. Так, свинья, лошадь и лев «переживают» около 800000000 сердечных сокращений; мышь и корова, крыса и собака — около 900000000; кошка — около 1350000000; человек —4350000000, то есть примерно в четыре раза больше, чем остальные животные. Число сердцебиений при этом никак не переводится в годы жизни, так как это биологическое событие у всех видов идет с разной скоростью и у одного и того же вида индивидуальная скорость меняется с возрастом. Особенно четко переменная скорость биологических процессов выявляется при исследовании роста организма, у которого в процессе онтогенеза происходит попеременно то рост (увеличение массы), то развитие, что разрешало сформулировать закон гетерогении, или аллометрического роста. Этот факт хорошо известен в животноводстве. Скот откармливают не все время, а только в те периоды, когда он набирает живой вес.

Кроме того, имеется соотношение между скоростью протекания органического времени и размерами организма, а также между скоростью протекания времени и ступенью филогенетического развития. У животных оно течет быстрее, чем у растений. У млекопитающих быстрее, чем у пресмыкающихся, у теплокровных быстрее, чем у хладнокровных.

Теперь рассмотрим очень важное свойство биологического времени — его ритмичность, связанную с особенностями течения процессов внешней среды.

Невидимые ритмы содержатся в большинстве явлений природы, в том числе в процессах в живых организмах, хотя эти явления и процессы кажутся нам просто текущими в каком-то направлении. Ритмический характер жизни на Земле именно потому не замечается, что является совершенно обыденным.

Каждые сутки Земля поворачивается вокруг своей оси, вызывая ритмическую смену дня и ночи, ритмически меняются времена года, электромагнитные поля, давление воздуха и многое, многое другое. Функции живых организмов, приспосабливаясь к жизни на ритмической планете в процессе эволюции, в свою очередь стали протекать ритмически.

Люди и животные, рыбы и моллюски соблюдают суточный— циркадный (circa — около, dies — день) ритм смены сна и бодрствования, смены активности и отдыха. Все животные, от слона до бабочки, отдыхают раз в двадцать четыре часа. С помощью замедленной съемки можно видеть циркадность в жизни растений: открытие и закрытие цветов, подъем и сворачивание листьев, так сказать, суточный танец в заданном ритме. Заданном настолько точно, что Карл Линней, расположив определенные сорта цветов в секторах круглой клумбы, создал свои знаменитые цветочные часы.

Большое число показателей жизнедеятельности организма человека — температура тела, кровяное давление, частота пульса и дыхания, результаты психологических проб, уровень сахара в крови, различных аминокислот, белков, элементов крови — словом, всего, что исследовано (а исследовано свыше сотни показателей), меняется циркадно. И хотя внешне человек как будто один и тот же на протяжении одного дня, он, как правило, чувствует себя несколько по-разному в разные часы суток, сменяется его настроение, он с разным успехом выполняет физическую и умственную работу. Симптомы различных заболеваний проявляются чаще в определенные часы суток, даже рождение человека происходит, как правило, не днем или вечером, а ночью или под утро.

Циркадные ритмы являются очень важным, но не единственным периодическим явлением. Ритмов с различными периодами (как больше, так и меньше циркадных) очень много. Они существуют параллельно, как бы встроены друг в друга согласно присказке:

Если подумать немножко,

Ритмы — просто матрешка,

И нет матрешке конца

В оба конца.

Ритмическая активность обнаружена уже в единичной клетке, причем оказалось, что предельно трудно нарушить ход клеточных часов, не убив при этом клетку. Деятельность этих часов основана на том, что в клетке происходят постоянные динамические изменения, связанные с процессами обмена и получения энергии. Одни содержащиеся в клетке вещества постоянно распадаются, а другие синтезируются, в результате чего существуют незатухающие колебания их концентраций.

Сложные биохимические процессы, лежащие в основе структуры и функции клетки и организма в целом происходят не одновременно и их скорости не постоянны. Все эти процессы согласованы между собой во времени таким образом, что возникает некий ритм их чередования— повышение и понижение интенсивности каждого из них.