Биофотоника Невидимый язык природы

 

   Часть первая: Загадка идеального охотника

   Чувствительность обоняния акул вошла в легенды. Считается, что они способны уловить одну каплю крови в миллиардах литров воды. Рецепторы акулы действительно способны реагировать на ничтожные концентрации — всего несколько молекул на литр. Однако эта физиологическая данность не объясняет главного: скорости и эффективности охоты.

   Эксперименты показывают, что акула может обнаружить источник крови или рыбьего жира на расстоянии в километр всего за несколько часов, даже в отсутствие явного течения в её сторону. Однако, если обратиться к физике, возникает явное противоречие. Молекулы гемоглобина распространяются в воде путем диффузии со скоростью порядка нескольких миллиметров в секунду, это научный факт. Простой расчет показывает, что для преодоления расстояния в один километр самой быстрой молекуле потребовалось бы более 90 часов — то есть почти четверо суток. Это не согласуется с экспериментальными данными.

   Очевидно, акула узнает о добыче гораздо раньше, чем молекулы крови достигают ее рецепторов. Это ставит под сомнение общепринятую модель, согласно которой охотник полагается исключительно на хеморецепцию (обоняние). Вопрос остается открытым: что служит ей настоящим дальнобойным инструментом обнаружения, позволяющим безошибочно определять направление на цель?


   Часть вторая: Парадокс нейросети

   Человеческий мозг — эталон эффективности обработки информации. Он решает грандиозные задачи, потребляя при этом всего около 20 ватт энергии. Принято считать, что его работа основана на передаче электрических импульсов между нейронами.

   По официальной версии на сегодняшний день, существует два основных типа передачи сигналов: медленный химический (с помощью нейромедиаторов) и быстрый электрический (посредством ионных каналов). Однако даже скорость ионной передачи несопоставима со скоростью работы компьютера: ионы движутся со скоростью 1–100 м/с, в то время как электрическое поле движется вдоль проводника в обычном компьютере — со скоростью, близкой к световой.

   Как же мозг, с его «медленными» носителями информации, превосходит в ряде задач самые мощные компьютеры? Гипотеза о параллельной обработке данных лишь частично отвечает на этот вопрос. Остается ощущение, что существует некий неизученный, более фундаментальный уровень коммуникации между нейронами, который и обеспечивает феноменальную скорость и эффективность работы сознания.


   Часть третья: Квантовый компьютер

   Представим древнее княжество, которому угрожает опасность, и требуется оповестить дружественных соседей об опасности.
   Пеший гонец, несущий детальное послание, — это медленные химические сигналы в мозге.
   Конный гонец — более быстрая ионная передача.
   Но существует и третий, мгновенный способ оповестить союзников — сигнальный огонь на башне, видимый за многие километры.

   Эта метафора раскрывает возможный ответ на загадку из предыдущих частей.

   Современные исследования все чаще указывают на то, что мозг использует и третий канал связи — фотонный. Отдельные нейроны могут обмениваться информацией с помощью квантов света — фотонов. Нервные волокна, синапсы, могут выполнять роль своеобразных световодов. В мембранах нейрона обнаружены специфичные белковые образования, способные излучать отдельные фотоны, и реагировать на получение таких фотонов.

   Такая фотонная коммуникация, происходящая со скоростью света, идеально объясняет и высокое быстродействие, и мизерное энергопотребление мозга. Химические и ионные каналы никуда не исчезают; они отвечают за другие, более «материальные» аспекты работы нервной системы. Но именно квантовый, световой уровень взаимодействия может быть ключом к пониманию скорости мышления и сознания.


   Часть четвертая: океанический «Wi-Fi»

   Вернемся к загадке чувствительности «радаров» акулы.

   Ответ скрывается в явлении, которое многие видели, но немногие понимали — в свечении морского планктона. Волшебные огни у побережья — это не просто красивое зрелище, а видимое проявление сложной системы коммуникации.

   Еще в 2007 году Грэм Флеминг обнаружил когерентное квантовое излучение в молекулах хлорофилла. Оказалось, что микроскопические организмы общаются, испуская и поглощая отдельные фотоны. Это их язык. Это их биологическая «морзянка». Слабые вспышки, невидимые человеческому глазу, позволяют колонии координировать перемещение, реагируя на изменения среды.

   Когда бурлит прибрежная волна, или турист входит в спокойную воду, вызывая свечение, он не создает красоту — он вызывает панику среди микроскопических морских обитателей. Каждая вспышка — это крик тревоги микроорганизма, сигнал «SOS» это уже не отдельные фотоны, а огромный поток тревожных сообщений в ответ на внезапное возмущение водной глади. Планктон передает друг другу информацию о стрессе, опасности или, наоборот, о благоприятных условиях, создавая целую сеть обмена данными. Обычные сигналы передаются штучными фотонами, тотальные сигналы тревоги могут содержать так много фотонов, что даже человеческий глаз может их видеть. Это и есть то, что нам по невежественности кажется «красотой».

   И именно в этом свойстве планктона кроется разгадка тайны акулы. Планктон в море есть везде. С разной концентрацией, но везде. Попадание в воду крови — это мощнейший сигнал тревоги для всего планктонного сообщества. Планктон, чувствуя «запах смерти», мгновенно распространяет фотонные сигналы бедствия. Эти сигналы, передаваясь от организма к организму почти со скоростью света, образуют подводную систему оповещения — аналог сотовой сети, где каждый приёмник является одновременно и ретранслятором.

   Акула не чует кровь за километр. Она видит волну тревоги. Она обладает рецепторами, способными улавливать этот фотонный крик о помощи. Она «подключена» к этой информационной планктоновой сети. Она чувствует градиент напряженности этого излучения и устремляется по нему к источнику этого сигнала, то есть к добыче. Лишь на близком расстоянии в дело вступают обоняние, боковая линия, ответственная за информацию о движении и вибрации окружающей воды, и лишь в последнюю очередь используется зрение.

   Таким образом, идеальное инструментальное оснащение охотника — это не только его органы чувств, но и интеграция в био-фотонную сеть океана. Эта же технология, использующая квантовую коммуникацию, является основой и для поразительной эффективности человеческого мозга. Природа, как выясняется, давно изобрела свой собственный «квантовый компьютер», «квантовый интернет», и мы только начинаем учиться её мудрости и понимать глубину задумки создателя этого мира.