По образу и подобию

Клетки, как известно, соединяются в ткани. Ткани тоже моделируются. Любопытно, что наиболее близкие модели живых тканей — сами они, только изолированно выращенные в лабораториях ученых. Однако почему же такие изолированные соединения клеток низводятся до положения модели?

Дело в том, что клетки во многом меняют свою жизнедеятельность in vitro (в стекле). Ведь они умеют приспосабливаться к новым условиям работы. И потом, в лаборатории можно выяснить, как отвечает ткань на непосредственное на нее воздействие. В организме, однако, эта самая ткань тесно связана со многими другими и отзывается не только на непосредственно касающиеся ее события. Выяснить на изолированной ткани результат такого опосредованного действия невозможно.

Значит, перед нами упрощенное, а не полное подобие, на котором можно изучить лишь часть свойств объекта.

Изготовляют ученые модели мышц из полимеров, модели нервных клеток — нейронов — из электрических элементов.

Существует немалое число моделей глаз — от простейшего фотоэлемента и до соединения электрических блоков, способного различать цвета лучей, падающих на вход модели (опять-таки фотоэлемент).

Довольно проста, но остроумна модель чувства осязания — металлический цилиндр, вдоль которого укреплены два ряда кварцевых пластинок. Пластинки одного ряда излучают ультразвук, пластинки второго ряда принимают его волны, обтекающие цилиндр по поверхности. Когда какой-нибудь предмет касается цилиндра, он становится тем самым на пути ультразвука, и пластинки-приемники отмечают изменения в давлении волн. Модель «чувствует» не только само по себе прикосновение, но отмечает величину прикоснувшегося предмета.

С истинной страстью моделируют биологи отдельные части человека и животного. Искусственные легкие и почки приходят на помощь настоящим, искусственные руки — протезы — возвращают способность работать.

Но не только медицине приносит практическую пользу биологическое моделирование. Вы наверняка слышали о такой науке — бионике (года два назад книги, посвященные ей, начинались примерно так: «Вы, дорогой читатель, конечно, не слыхали про такую науку»). Поэтому я не буду рассказывать о приборах, в состав которых входят мухи, о фундаментах, похожих на корневую систему, и прочих чудесах бионики. Позволю себе еще раз напомнить, что бионика, строго говоря, только частный случай моделирования, только одна его область, хотя и довольно широкая.

Впрочем, между новыми науками еще труднее провести размежевание, чем между старыми. Поди выясни, где кончается бионика и начинается кибернетика. Во всяком случае, одной из главных проблем кибернетики является именно подражание жизни. К рассказу о некоторых конкретных его формах я и перейду.

Подражание жизни

Итак, ученые моделируют отдельные живые клетки, ткани, целые органы животных и человека. Я не буду задавать риторический вопрос о том, можно ли промоделировать живое существо в целом. В наше время ответ на этот вопрос известен каждому. Дело только в том, насколько близкой к объекту здесь можно сделать модель. Сразу оговоримся: пока не было сделано ни одной попытки промоделировать даже простейшее живое существо в целом, создать его копию. При биологическом моделировании больше, чем при каком-либо другом, надо помнить, что модель есть упрощенное подобие. Подобие каких-то отдельных свойств живых организмов или жизненных процессов.

Одной из принципиально важных побед здесь было создание устройств, моделирующих не человека и не обезьяну, не лягушку и не березу, а живое существо вообще. Точнее говоря, одно из самых общих качеств, присущих любому организму — от микроба до человека.

— Тридцать семь и две десятых, — говорите вы озабоченно, вынув градусник. — Надо сходить к врачу.

Как вы узнали, что больны? Об этом сигнализировал тонкий столбик ртути, поднявшийся выше «нормального» уровня. Если бы не этот сигнал, вы бы сочли случайной головную боль, заставившую вас измерить температуру. Пока человек здоров, его организм постоянно поддерживает строго «заданную» температуру. Этому терморегулятору, созданному природой, может позавидовать техника. На полюсе и экваторе, в лютый холод, в жару, в дождь у здорового человека температура остается одинаковой, колеблясь лишь на десятые доли градуса. В жару усиливается теплоотдача кожи, открываются поры, обильно выделяется пот. В холод поры прикрываются, тело становится «скупым», стремясь как можно больше тепла сохранить для себя. Организм регулирует не только теплоотдачу, но и содержание гемоглобина и сахара в крови, следит одновременно за сотнями простых и сложных процессов, поддерживая равновесие. Сохранение этого равновесия считается одним из основных свойств всякого живого организма.

Его основой является так называемая обратная связь. Об обратной связи можно говорить бесконечно много. Это с ее помощью организм приспосабливается к изменяющимся условиям жизни, она присутствует в каждом нашем движении.