Оптимальность сопряжения структуры кардиомиоцитов и капиллярной сети

 

Во всех сердечных системах, рассмотренных нами раньше, мы неизменно выявляли экономию энергии и строительного материала. В нашу задачу входит показать: жизнедеятельность кардиомиоцитов должна обеспечиваться минимальным количеством клеточных компонентов и минимумом расходуемой энергии. «Присутствие» этих аспектов экономии в деятельности мышечных клеток сердца представлено нами ниже.

Важнейшим фактором экономии энергии и вещества в кардиомиоците является структура актин-миозиновой системы. Саркомер является элементарной сократительной единицей мышечного волокна. Характерной особенностью саркомера является параллельное расположение в нем актиновых и миозиновых нитей (см. рис. 4.9). Строгая параллельность нитей имеет большое значение, поскольку в этом варианте суммарное усилие саркомеров равно максимальной величине. В покое в конце диастолы длина растянутого саркомера составляет 2,2 мкм; именно этой длине соответствует максимальная мощность последующего сокращения [327, 329] при минимуме потребления кислорода на единицу производимой работы [325]. Для создания адекватной силы сокращения использование наиболее сильных саркомеров позволяет мышечной клетке обойтись минимальным их количеством [344]. «Сильные» саркомеры потребляют минимум кислорода; вследствие этого снижается плотность капиллярной сети.

Следует отметить математические особенности конструкции саркомеров. Длины актиновых и миозиновых нитей в саркомере соответственно составляют 1 и 1,5 мкм, т.е. соотносятся как числа Фибоначчи (2:3). Длина саркомеров в конце диастолы составляет 2,2 мкм, в конце систолы – 1,73 мкм [327, 329]. При сокращении длина мышечного элемента уменьшается в 1,272 раз (1,272= ). Таким образом, очевидно «участие» золотого числа 1,618 и чисел Фибоначчи в «подборе» конструкции энергооптимального силового элемента.

Вода в клетке при температуре 38^оС имеет квазикристаллическую структуру. При этой температуре теплоемкость воды минимальна и поэтому расход энергии для поддержания этой температуры в клетках минимален [23]. Таким образом, поддержание «золотой» температуры в кардиомиоците обеспечивает дополнительную экономию затрат энергии на поддержание жизнедеятельности клетки.

Рассмотрим оптимизацию сопряжения «качества» и «количества» кислорода с особенностями структурных элементов кардиомиоцитов. Движение молекул кислорода к месту потребления происходит сложным путем - из крови через стенку сосуда и межклеточное пространство в цитозоль и митохондрии клетки. Движение кислорода в кардиомиоците происходит двояко: 1) за счет свободной диффузии и 2) перемещение молекулами миоглобина [91]. Отметим, роль миоглобина в кислородном обеспечении миоцитов очень велика. Именно способность молекул миоглобина выполнять функции связывания и транспорта кислорода позволяет обеспечить бесперебойный поток последнего в систему окислительного фосфорилирования. Миоглобин быстро насыщается кислородом, его оксигенация остается постоянной в течение всего сердечного цикла. За счет оксимиоглобина минимизируется гетерогенность снабжения кислородом из капилляров [256]. Кроме этого, молекулы миоглобина действуют как «ловушки», которые предотвращают перемещение молекул кислорода из того или иного капилляра в сегменты соседних капилляров с более низким рО₂. Установлено [322], что в области ниже 5 мм рт. ст. миоглобин отдает резерв кислорода, который составляет около 40% от всего количества, поступающего в клетку. Таким образом, «противоположности» - доли «миоглобинного» и «диффузионного» кислорода - соотносятся между собою как числа Фибоначчи (2:3).

С химической точки зрения своеобразие жизни заключается не в особенностях состава или реакций, но в упорядоченности структур и реакций, протекающих с минимальными энергетическими затратами. Эйген и Винклер [220, с. 96] пришли к выводу, «в живых организмах скорость химических реакций всегда достигает предельного значения, которое определяется законами физики». Установлено [321], что при рО₂=5,3 мм рт. ст. цитохромоксидаза в митохондриях кардиомиоцита дышит с максимальной скоростью. Величина рО₂ в молекулах миоглобина и на цитохрохсидазе поддерживается в среднем около рО₂=5,3 мм рт. ст. [269]. Добавим к этому, скорость дыхания сердечных митохондрий также максимальна при естественной для внеклеточной среды величине рН 7,40 [234]. Таким образом, максимальная скорость дыхания митохондрий обеспечивается в естественных условиях жизнедеятельности мышечной клетки. Как следствие, кардиомиоцит для адекватного обеспечения своей жизнедеятельности «обходится» минимальным количеством митохондрий.

Необходимо рассмотреть сопряжение дыхательных пигментов крови и кардиомиоцита - гемоглобина и миоглобина. «Капиллярный» участок на кривой HbO₂ = f(pO₂) - самый «крутой», что обеспечивает значительную отдачу кислорода при небольшом уменьшении рО₂. Отметим, что на крутом участке кривой насыщения миоглобина ниже 5,3 мкм рт. ст. отношение ΔMbO₂/ΔpO₂ также максимально (см. рис. 4.8). Это означает, что при небольшом изменении рО₂ в капилляре гемоглобин отдает значительный объем кислорода, а миоглобин присоединяет и отдает этот объем при незначительном изменении рО₂. «Рабочие» участки на кривых HbO₂ = f(pO₂) и MbO₂ = f(pO₂) согласованы между собою таким образом, что небольшому изменению рО₂ и значительной отдаче О₂ в капилляре соответствует аналогичный феномен на миоглобине - отдача значительного объема О₂ при незначительном изменении рО₂. Изменение переноса кислорода на цитохромоксидазу не вызовет сколько-нибудь существенного уменьшения «рабочей» величины рО₂ и не повлияет на максимальную скорость дыхания. Таким образом, на обеих кривых имеет место оптимальное сопряжение «противоположных» участков, обеспечивающее значительную экономию капилляров и молекул гемоглобина.

Отметим еще одно важное обстоятельство: пространственное распределение митохондрий и миоглобина в кардиомиоците совпадают. Митохондрии в сердечных клетках ориентированы таким образом, что наибольшая концентрация митохондрий приходится на часть клетки, ближнюю к капилляру; по мере удаления от капилляра концентрация митохондрий снижается [277]. Молекулы кислорода с высокими рО₂ поступают из капилляров в «удаленные» митохондрии за счет прямой диффузии, «теряя» при этом часть величины рО₂. Молекулы кислорода с низкими рО₂ транспортируются молекулами миоглобина без потерь рО₂. Таким образом, пространственное распределение митохондрий и миоглобина позволяет

обеспечить оптимальное «качество» кислорода по всему объему кардиомиоцита. Экспериментально показано [354], что миоглобин имеет одинаковую среднюю величину рО₂ в обоих желудочках. Наличие дополнительного миоглобинного переноса кислорода позволяет значительно увеличить скорость диффузии кислорода из капилляров. Если бы не было «ближнего» расположения митохондрий и в кардиомиоцитах отсутствовал миоглобин, для адекватного снабжения клеток кислородом по «качеству» и «количеству» потребовалась бы капиллярная сеть значительно большей плотности.

Рассмотрим объемный состав «противоположностей» - энергопроизводящих и -потребляющих компонентов кардиомиоцита. Согласно экспериментальным данным [304] 34% объема сердечной клетки составляют митохондрии, 48% - миофибрилы, 1,5% - Т-система и ретикулум, 16,5% другие компоненты. Доля «энергопроизводящего» объема клетки близка к «золотой» (38%). Такое соотношение энергопроизводящих и энергопотребляющих субклеточных структур в кардиомиоците позволяет последнему исполнять свою функцию с минимальными затратами энергии и живого вещества. В конечном счете, налицо энергооптимальное сопряжение по объему «производителя» и «потребителя» энергии. Добавим к этому, источник механической энергии – миокард - также составляет 37% от общего объема сердца [194]. Золотое соотношение объемов является общим правилом. Установлено [26], что

Рассмотрим объемный состав «противоположностей» - энергопроизводящих и -потребляющих компонентов кардиомиоцита. Согласно экспериментальным данным [304] 34% объема сердечной клетки составляют митохондрии, 48% - миофибрилы, 1,5% - Т-система и ретикулум, 16,5% другие компоненты. Доля «энергопроизводящего» объема клетки близка к «золотой» (38%). Такое соотношение энергопроизводящих и энергопотребляющих субклеточных структур в кардиомиоците позволяет последнему исполнять свою функцию с минимальными затратами энергии и живого вещества. В конечном счете, налицо энергооптимальное сопряжение по объему «производителя» и «потребителя» энергии. Добавим к этому, источник механической энергии – миокард - также составляет 37% от общего объема сердца [194]. Золотое соотношение объемов является общим правилом. Установлено [26], что

Рис. 4.8. Сопряжение кривых насыщения гемоглобина и миоглобина. Величина 50 мкм мм рт. ст. соответствует рО₂ на артериальном конце сердечного капилляра

 

реализацию энергетических потребностей организма обеспечивает «золотая» доля его объема (38%); этот показатель сохраняется для различных представителей животного мира, включая и человека. Необходимо добавить к этому, «энергетический заряд» системы АТФ – АДФ – АМФ, характеризующий долю энергии, непосредственно используемой на исполнение биохимических процессов в кардиомиоците, равен 0,611, т.е. близок к числу j=0,618 [199]. Это означает, что «противоположные» мощности в системе АТФ – АДФ – АМФ соотносятся по золотой пропорции.

Важнейшим показателем эффективности деятельности клетки является отношение ее боковой поверхности к объему. Величина этого отношения характеризует уровень обмена клетки с окружающей средой. Кардиомиоцит можно представить в виде кругового цилиндра, где отношение боковой поверхности к объему S/V=4/d (d – диаметр мышечной клетки). Очевидно, чем меньше диаметр клетки, тем большая поверхность приходится на единичный объем и тем выше уровень обмена с окружающей средой. Покажем, что отношение S/V для кардиомиоцита имеет максимальное значение. С этой целью рассмотрим особенности пространственной организации субклеточных структур. Саркомеры являются «силовой» частью миоцитов. В плоскости, перпендикулярной к длине саркомеров, сечения миозиновых нитей располагаются по вершинам равносторонних треугольников, а актиновые - в их центре [273] (см. рис. 4.9). Такой способ упаковки соответствует наиболее плотному равномерному расположению на заданной площади множества одинаковых элементов [170]. Очевидно, что за счет снижения количества саркомеров, как было показано выше, и максимальной плотности их упаковки диаметр кардиомиоцита значительно уменьшается.

Эффективно используют пространство кардиомиоцита и энергопроизводящие структуры кардиомиоцита. В сердечной клетке митохондрии располагаются между миофибриллами, а также под сарколеммой и у полюсов ядер [45]. Количество «сильных» саркомеров в клетке равно минимально возможной величине. Очевидно, что и количество митохондрий, «работающих» к тому же с максимальной скоростью, минимально. За счет экономии митохондрий имеет место дополнительное уменьшение диаметра кардиомицитов.

Рис. 4.9. Взаимное расположение актиновых и миозиновых нитей в поперечном сечении кардиомиоцита. l - миозиновые нити, · - актиновые нити [ 140 ].

 

Отметим «золотые» особенности пространственной организации ядра клетки. Установлено [149], что в поперечном сечении двойная спираль ДНК - правильный пятиугольник. Отношение диаметра и шага спирали ДНК равно 1,602, т. е. практически совпадает с золотым числом 1,618 [34]. Молекула ДНК представляет собой вращающийся куб. При повороте куба последовательно на 72^о по определенной модели получается икосаэдр, который составляет пару додекаэдру, затем опять икосаэдр и т. д. (Заметим, кстати, что структура молекулы миоглобина также имеет форму икосаэдра [89].) Правильные многогранники (куб, икосаэдр, додекаэдр) взаимосвязаны и каждый из них может быть получен путем прямого или косвенного перехода с использованием золотого числа Ф=1,618 [90]. Таким образом,пространственная структура ДНК, так или иначе, связана с платоновыми телами и золотым числом 1,618! К этому следует добавить, что расположение линейных полимеров ДНК по двойной спирали позволяет осуществить их наиболее плотную упаковку и свести к минимуму объем ядра.

В дополнение к вышесказанному, следует указать на «золотые» особенности генетического кода [163]. В 1990 г. французский исследователь Jean-Claude Perez открыл математический закон, управляющий самоорганизацией нуклеотидов Т (тимин), С (цитозин), А (аденин), G (гуанин) внутри ДНК. Он обнаружил, что последовательные множества нуклеотидов ДНК организованы в структуры, называемые резонансами. Резонанс представляет собой особую пропорцию, обеспечивающую разделение молекул ДНК в соответствии с числами Фибоначчи (1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, ...) и названную SUPRA-кодом ДНК. По мнению автора открытия, SUPRA-код ДНК является универсальным биоматематическим законом, который указывает на высочайший уровень самоорганизации нуклеотидов в ДНК согласно принципу золотого сечения. Добавим к этому, что все молекулы, входящие в двойную спираль ДНК, имеют «левую» диссимметрию, что в наибольшей степени удовлетворяет требованиям кодирования, хранения и передачи информации.

Итак, максимально плотная упаковка саркомеров, митохондрий, ядра, и, по-видимому, других структур клетки позволяет свести диаметр кардиомиоцита к минимуму. При этом обеспечивается максимум отношения поверхности к объему (S/V=4/d). Добавим, аналогичная картина имеет место и для сердечного капилляра, где отношение S/V также равно максимальной величине.

Аналогия «минимальности» S/ V обеспечивает максимальный уровень метаболизма с внешней средой как для крови, так и мышечной ткани. По-видимому, что это отношение отражает оптимальный характер метаболизма между мышечными волокнами и сетью капилляров. Энергооптимальная гармония сопряжения «противоположностей» в параметрах системы «Кардиомиоцит» обеспечивает, с одной стороны, минимум потребления энергии, минимальный объем строительного материала, минимальное потребление кислорода, с другой стороны, максимальный уровень метаболизма. Как следствие, имеет место оптимальное сопряжение «противоположностей»: снабжающей системы «Капилляр» и потребляющей системы «Кардиомиоцит». Добавим, что эта гармония обеспечивается в результате оптимального сопряжения архитектонических, гемодинамических, кислородных параметров капилляров и субклеточных параметров кардиомиоцитов. В конечном счете, вследствие оптимального сопряжения этих факторов объем мышечной массы и плотность капиллярной сети сердца достигают минимально возможной величины.

Заключение

 

Формально всякая сердечная система, как и любая другая система организма, может иметь множество вариантов конструктивных решений, каждое из которых позволяет этой системе адекватно исполнять заданную ей функцию. Нами показано, любая кардиосистема имеет конструкцию, которая позволяет ей исполнять свою функцию оптимальным образом (с минимальным привлечением энергии и вещества). Можно сделать общее заключение: функции и сложность сердечных систем различны, но принцип их оптимальной энерго- и вещественной организации постоянен. Таким образом, получен ответ на важнейший вопрос: «Почему существует такой тип сопряжения «простых» систем в «сложной» системе, а не какой-либо другой?». Ответ состоит в том, что оптимальный тип сопряжения обеспечивает наиболее «дешевую» работу как отдельных кардиосистем, так и всего органа в целом. Принцип оптимального вхождения утверждает приоритет экономии энергии и вещества, воплощенныйв структуре и организации всех сердечных и, по-видимому, других систем организма. Феномен экономии энергии и вещества является общим правилом для кардиосистем всех млекопитающих.

Читатель имел возможность убедиться: во многих сердечных объектах «противоположности» и целое объединяет уникальное математическое выражение - пропорция золотого сечения. Золотым «противоположностям» в структуре важнейших параметров деятельности сердца неизменно сопутствует максимально возможная экономия энергии и вещества. Выявленный феномен экономии позволяет снять давний покров загадочности и таинственности, с которым обычно связывают присутствие золотой пропорции в живой природе. Все очень «просто»: за «удивительными», «загадочными», «таинственными» проявлениями этой пропорции в системах сердца неизменно «скрывается» внутренняя взаимосвязь между золотой гармонией «противоположностей» и минимальным расходом энергии и вещества. Отметим, поиск режима минимальных затрат энергии и вещества для всех систем сердца является приоритетным. Гармония «противоположностей» является своего рода математическим «показателем» оптимальности достигнутого результата.

Следует отметить другие достоинства золотой пропорции. Было показано [217], что в сложных системах, имеющих в основе структуру золотой пропорции, возникает состояние, близкое к резонансу. Подобная связь для сердца теоретически представлена в работе В.Н. Трифанова [172]. Достоинством резонансного режима является минимальный расход энергии, необходимый для поддержания синхронной работы множества связанных систем. При отклонении систем от резонанса нарушается равновесие, возникает необходимость в дополнительных затратах энергии для поддержания устойчивости систем. Резонанс, возникший на уровне «золотой» гармонии «противоположностей», позволяет поддерживать синхронизацию сердечных процессов с минимальными затратами энергии. Можно сказать, сопряжение золотой гармонии «противоположностей» и резонанса – это результат поиска наиболее «дешевого» энерго-вещественного и наиболее устойчивого режима деятельности сердца. Отметим еще одно преимущество, которое обеспечивается золотой гармонией «противоположностей». В статье В.Л. Владимирова и А.П. Стахова [36] представлена связь золотого сечения с информационной энтропией. При этом показано, что именно в точке золотого сечения имеет место максимальная энтропия информации, что обеспечивает системе максимальные информационные возможности. Установлено [74], чем ближе соотношение «противоположностей» к золотому сечению, тем больше появляется свойств у целого, несводимых к свойствам частей. Таким образом, «использование» Природой золотой пропорции позволило создать не только предельно экономный, но и устойчивый орган - сердце, обладающий, к тому же, и большей совокупностью свойств, чем при любой другой, «незолотой», структуре «противоположностей». Можно сказать, золотая пропорция – это гениально простое математическое решение, найденное Природой для наиболее эффективной реализации важнейших требований, предъявляемых к различным аспектам деятельности сердца и, по-видимому, многих других систем организма. «Золотое» сопряжение функции, структуры и организации сердца является ярчайшим примером гармонии живой природы.

Выявление взаимосвязи между гармонией «противоположностей» и принципом оптимального вхождения является, по нашему мнению, еще одним шагом на пути к пониманию проблемы эволюции, одной из сложнейших в биологии. Принцип оптимального вхождения по своему определению («простое» оптимальным образом включается в «сложное») указывает направление эволюции организмов. Механизмом, определяющим сущность эволюции, как нам представляется, является элементарный механизм движения материи (ЭМД), выдвинутый генетиком В.В. Петрашовым [117]. Организм, как убедительно показал Петрашов, в ответ на длительное изменение условий внешней среды стремится к новому состоянию, которое оптимальным образом соответствует изменившимся обстоятельствам. В.И. Коробко [90] установлены многочисленные проявления золотой пропорции в деятельности организма человека: его физиологических ритмах, эргономических параметрах «вхождения» в окружающую среду. По нашему мнению, «золотое» деление допустимых интервалов этих параметров происходит за счет оптимизации «противоположностей» и в «простых», и в «сложных» системах. Совместный процесс эволюции любой «сложной» и образующих ее «простых» систем продолжается вплоть до достижения каждой из них полного энерго-вещественного совершенства.

Представленная нами в 3 и 4 главах книги последовательная «сборка» кислороднесущих и кислородпотребляющих систем сердца является, по нашему мнению, убедительным подтверждением энергооптимальной взаимосвязи принципа оптимального вхождения и элементарного механизма движения материи.

Полученные нами результаты заставляют вспомнить о «мире идей» - учении величайшего философа древности Платона (427-347 до н.э.). Согласно Платону материальный мир, который нас окружает и который мы познаем своими чувствами, является лишь «тенью» и произведен от «мира идей». Идея представляет собой предельное совершенство любой вещи и, как идеал, она оказывается первичной по сущности. Платон был пифагорейцем, его «идеальный» мир основан на математике. Произведенный нами анализ «мира экспериментального» (по Платону - мира вещей) с привлечением «мира математического» (по Платону - мира «идей») позволяет утверждать следующее: Золотая Гармония является «математической идеей» предельного совершенства, воплощенной Природой в сердечных и во многих других биосистемах.

В книге показано, что кровоснабжение сердца в покое основано на золотом сечении. Из житейской практики каждому известно, что после прекращения физической нагрузки кровоснабжение организма и режим работы сердца через некоторое время возвращается в режим физиологического покоя. В покое сердце работает в самом экономичном, «золотом» режиме. Отметим, состояние покоя является преобладающим в жизни даже самых активных животных. Таким образом, в течение большей части жизни кровоснабжение сердца и организма обеспечивается при наиболее экономной, золотой гармонии «противоположностей»! Сопряжение «противоположностей» при внешнем «возмущении» организма (в нашем случае при мышечной нагрузке) связано с отклонениями последних от золотых чисел 0,382 и 0,618. Нами показано, что «отклонение» от золотого сечения при некотором уровне нагрузки соответствует деятельности сердца, наиболее экономной для этого уровня. Таким образом, в пределах нагрузки наряду с классическим золотым сечением отклонения от золотых «противоположностей» составляют «математическую» базу оптимальных режимов работы сердца. Математической основой, представляющей эти соотношения, является выражение:

0,382 +0,618/ @1.

 

Этот закон является универсальным основанием гармонии «противоположностей» для всех параметров «пространств» (2.28), (2.72) и (2.78). Он же представляет изоморфию ритмики различных сердечных параметров при любом уровне нагрузки и, по-видимому, при других вариантах градуированных внешних «возмущений». Отметим, представленное соотношение является общим для различных видов млекопитающих и не зависит от веса и размера животных (относительные пределы нагрузки для всех животных опосредованы приблизительно одним и тем же диапазоном безразмерных чисел d=1-4).

Ранее нами было показано [194], что «пространства» (2.28), (2.72) и (2.78) некоторой особи с использованием установленных законов преобразования могут быть «пересчитаны» в аналогичные «пространства» других животных. Операции подобного рода указывают на связь аспектов гармонии и симметрии для различных видов млекопитающих. За счет симметрийных преобразований совместно с золотыми «противоположностями» от одного вида животных к другому происходит «перенос» таких аспектов как высокая экономичность и устойчивость. Золотая гармония «противоположностей», экономичность и устойчивость как бы «тиражируются» на различные виды млекопитающих.

В соответствии с системным подходом Ю.А. Урманцева «пространства» (2.28), (2.72) и (2.78) являются «простыми» элементами сложной системы – «пространства» ССЦ млекопитающих. В свою очередь, это «пространство» в качестве «простого» элемента может входить в еще более сложную систему - «пространство» ССЦ позвоночных. Эта система включает в себя «пространства» ССЦ рыб, земноводных, рептилий, птиц и млекопитающих. Со значительной степенью вероятности можно предположить, что и в «пространствах» ССЦ птиц, рептилий, земноводных и рыб также присутствует энергооптимальная гармония «противоположностей», построенная на золотой пропорции. Как нам представляется, должны существовать законы симметрийного преобразования «сердечных пространств» позвоночных друг в друга. Установление таких законов имело бы большое значение для выявления некоторых новых особенностей систематизации всего сообщества позвоночных. К сожаленью, из-за ограниченности и «мозаичности» экспериментальных данных установление законов композиции и законов преобразования «пространств» ССЦ позвоночных является, по-видимому, делом отдаленного будущего.

Рассмотрим преимущества «использования» золотого сечения для гармоничной связи между сердцем и внешней средой. Нами показано, что сердце - предельно экономный орган как по затратам энергии на обеспечение его функции, так и по объему материала, необходимого для строительства органа и возобновления его структур. Пища, поступающая в организм из внешней среды, является тем источником, из которого клетки сердца и других органов получают энергию и строительный материал. Очевидно, что адекватная жизнедеятельность сердца при «золотой» конструкции последнего обеспечивается минимальной массой пищевых компонентов. При всех других, «незолотых», конструкциях сердца потребление пищи из окружающей среды для аналогичной работы было бы значительно больше. Добавим к этому, сердце не является единственной энергооптимальной системой организма. Многие системы организма человека и животных скомпонованы оптимальным образом по отношению к своей функции [113]. Нами было также показано экономное потребление сердечной мышцей важнейших абиотических веществ (вода, кислород), извлекаемых организмом из внешней среды. Таким образом, конечная «цель» Природы, по нашему мнению, это обеспечить адекватное функционирование организма при минимальном потреблении пищевых и других ресурсов из внешней среды. Можно сказать, «слепая» природа показывает «разумному» человечеству пример экономного использования имеющихся в его распоряжении природных ресурсов! Именно к этому призывает выдающийся философ нашего времени Дарио Салас Соммэр: «Если мы хотим жить в соответствии с высшими моральными правилами, то должны умерить свои запросы» [148, с. 423]. У человечества нет более важной задачи, чтобы сохранить то совершенное, что создала для нас Природа. Истинный гуманизм немыслим без единства человека и природы.

Необходимо отметить еще один аспект золотой гармонии - эстетический. По мнению Г.А. Голицына [48, с. 283], «Золотое сечение является оптимальным…в том смысле, что при восприятии доставляет наблюдателю максимум информации при наименьшей затрате ресурсов. А значит - обеспечивает и максимум эстетического наслаждения». Глаз является частью мозга, вынесенной на периферию. В пределах ясного зрения глазное дно пронизано пропорциями золотого сечения [83, 29]. Отсюда следует вывод, что глаз готовит информацию для мозга в пропорциях и ритмах золотого сечения. Как считает Ф.В. Ковалев, «синхронная их работа, при восприятии и переживании прекрасного и дает человеку ощущение гармонии» [83, с. 36]. Форма, организуемая при помощи пропорции золотого сечения, вызывает впечатление красоты, соразмерности, гармоничности. По мнению И.И. Свентицкого [143], благоприятное эстетическое восприятие (красота) структур и процессов, организованных в пространстве и во времени по золотому сечению, обусловлено их резонансом с сердечной ритмикой. Благодаря положительному эстетическому восприятию происходит неосознанный отбор всего того, что является энергоэкономным, т.е. ощущение гармонии соответствует минимальному расходу энергии. Тем самым, крылатое выражение Ф.М. Достоевского — «Красота спасет мир» — получает энергооптимальное обоснование.

В заключение о Гармонии и Норме, сочетании весьма важном в медицине. В наши дни медицина насчитывает множество разделов и направлений. При этом отсутствуют общие теоретические основы медицинских знаний, которые логически концептуально объединяли бы все частные отрасли медицины. Это в первую очередь относится к понятию «Норма». «Норма» - одно из наиболее общих понятий медицины, тесно связанное с понятием гармонии. Нормой обычно принято считать совокупность среднестатистических значений параметров, которые, как установлено из практики, соответствуют здоровому организму. Большая медицинская энциклопедия определяет норму как «условное обозначение равновесия организма, отдельных его органов и функций в условиях внешней среды» [17, т. 21, с. 138]. В этом определении в общей форме представлена гармония равновесия между организмом и окружающей средой. В более позднем издании БМЭ высказывается представление о норме как «оптимуме функционирования и развития человека» [18, т. 17, с. 196]. При этом под оптимальным функционированием подразумевается гармоническое протекание всех процессов в системе с наиболее возможной слаженностью и эффективностью. По определению академика В.П. Казначеева, «Норма есть биологический оптимум живой системы (Отмечено нами. В.Ц.), т. е. интервал оптимального функционирования живой системы. Этот интервал имеет живые границы, в рамках которых сохраняется оптимальная связь со средой, а также согласованность всех функций организма» [75, с. 102]. Исходя из наших исследований, в согласии с этой дефиницией, мы можем предложить следующее определение нормы: «Норма – это гармония оптимальных значений всех параметров жизнедеятельности организма в покое и допустимых пределах внешних «возмущений».

Исходя из проведенного нами исследования, нормальная деятельность сердца в своей основе имеет гармоническое (оптимальное) сопряжение следующих аспектов:

1) функция сердца как мышечного насоса исполняется с привлечением минимального количества энергии;

2) функция сердца осуществляется при использовании минимального объема крови, мышечного и сосудистого материала;

3) геометрическая и пространственная конструкция гемососудистой системы и мышечной ткани сердца обеспечивает максимальный уровень метаболизма между кровью и кардиомиоцитами.

Читатель мог убедиться, роль золотого сечения и чисел Фибоначчи в организации деятельности сердца исключительно велика. Золотая гармония «противоположностей» в покое и оптимальные преобразования «золотых» отношений при внешнем «возмущении» являются своего рода гарантами нормального функционирования здорового сердца и всей системы кровоснабжения организма. Поистине можно сказать, что золотая гармония составляет основу здоровья человека и млекопитающих! Как нам представляется, при конструировании искусственного сердца необходимо учитывать «золотые» соотношения во временной, механической и объемной структурах сердечных циклов. Такое конструктивное решение позволит в максимально возможной степени приблизиться к естественному кровоснабжению организма.

По нашему глубокому убеждению, золотая гармония «противоположностей» представляет собою один из важнейших, если не самый главный, «математический рецепт» оптимизации живых систем. Интенсивность научного поиска в этом направлении позволяет сделать предположение, что в недалеком будущем будут установлены новые золотые «противоположности» во многих системах организма человека и млекопитающих. Однако уже сейчас можно сказать, «золотая» гармония «противоположностей» является важнейшим фактором оптимального функционирования не только сердечно-сосудистой системы, но и всего организма в целом.

Литература

 

1. Александр Александрович Любищев. Л., Наука, 1982.

2. Аракелян Г.Б. Фундаментальные безразмерные величины. - Ереван, Изд. АН Арм. ССР, 1981. 157 с. 

3. Аракелян Г.Б. Фундаментальная теория ЛМФ. – Ереван, 2007.

4. Аристотель. О частях животных. М.: Биомедгиз, 1937.

5. Ассеев И.А. Экстремальные принципы в естествознании и их философское содержание. Л., Изд-во ЛГУ, 1977.

6. Бабский Е.Б. Методика и некоторые результаты исследования механических процессов сердечной деятельности человека в норме и патологии //Био­физика. 1957. Т. 2. № 1. C. 20-23. 

7. Бабский Е.Б., Карпман В.Л. Динамокардиография. – М., Медгиз, 1963. 168 c. 

8. Бабский Е.Б., Ульянинский Л.С. Электрическая стимуляция сердца. М., Изд-во АН СССР, 1961. 160 c.

9. Балакшин О.Б. Гармония саморазвития в природе и обществе. Подобие и аналогии. М., Изд-во ЛКИ, 2008. 344 с.

10. Баранцев Р.Г., Калинин О.М. Математика в научной деятельности А.А. Любищева //В кн.: Александр Александрович Любищев. Л.: Наука, 1982. С. 65-81.

11. Барбашина Н.Е., Голубь А.С., Шошенко К.А. Принцип оптимальности в кровеносной системе и данные эксперимента //Математическая конференция биологических процессов (тезисы докладов I конференции). Калининград, 1976. С. 212.

12. Белов Н.В. Очерки по структурной кристаллографии//XIII Минерал. сб. Львов. геол. об-ва, № 16, 1967, с 41.

13. Белянин В.С., Романова Е. Жизнь, молекула воды и золотая пропорция //Наука и жизнь. 2004. № 10.

14. Берестецкий Б.Б., Лифшиц Е.М., Питаевский Л.П. Теоретическая физика. Т. IV. Квантовая электродинамика. М., Наука, 1980.

15. Берталанфи Л. фон. Общая теория систем - критический обзор //Исследования по общей теории систем. - М., Прогресс, 1969. С. 23-82. 

16. Блюменфельд Л.А. Проблемы биологической физики. - М., Наука, 1977. 336с. 

17. БМЭ. Т. 13. С. 138. М., Сов. энц., 1961.

18. БМЭ. Т. 17. С. 196. М., Сов. энц., 1981.

19. Богданов А.А. Всеобщая организационная наука (тектология) Ч. 1. – Л., Книга, 1925.

20. Боднар О.Я. Геометрия филлотаксиса//Доклады АН Украины. 1992. № 9.

C. 9-14. 

21. Боднар О.Я. Золотое сечение и неевклидова геометрия в природе и искусстве. Львов, Изд. «Свит», 1994.

22. Борн М. Физика в жизни моего поколения. М., Изд. иностр. лит., 1963. 535 с.

23. Бочков В.Г. Принцип оптимальности как основа исследования живых систем и некоторые вопросы их математического описания//Особенности современного научного познания. - Свердловск: УНЦ АН СССР, 1974. С. 161-178.

24. БСЭ. Т. 6. С. 128. М., Сов. энц., 1971.

25. БСЭ. Т. 13. С. 1381. М., Сов. энц., 1973.

26. Бурдаков В.П. Жизнь и старение организмов – комплексный анализ //Вестник РАН. 2001. Т. 71. № 1. С. 32-38.

27. Бутусов К.П. «Золотое сечение» в Солнечной системе//Тр. ВАГО «Проблемы исследования Вселенной, - Л., 1978. Вып. 7. С. 475-499. 

28. Варден Б.Л. ван дер. Пробуждающаяся наука. - М., Гос. изд-во Ф-МЛ, 1959. 146 с. 

29. Варин В.К., Иванов В.В., Иванов С.В. Золотое сечение как критерий нормы в морфологии человека //Вопросы морфологии XXI века. 2009. Вып. 2. С. 202-203.

30. Васютинский Н. Золотая пропорция. - М., Молодая гвардия, 1990. 238 с.

31. Веденеев Б., Харитонов А. Макроэкономическая индикация экономики по «золотому сечению»//Правила игры. 1995. № 2. С. 58-63.

32. Вейль Г. Симметрия. М., Наука, 1968. 191 с.

33. Вигнер Е. Этюды о симметрии. М., Мир, 1971. 318 с.

34. Виленчик М.М. Биологические основы старения и долголетия. – М., Знание, 1987. 224 с.

35. Винер Н. Динамические системы физики и биологии//Вестн. АН СССР. 1964. № 7. С. 43-45 (перевод статьи в New Scientist, № 375. 1964).

36. Владимиров В.Л., Стахов А.П. Энтропия золотого сечения (раскрыта еще одна тайна золотого сечения) //«Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ. 16643. 14.07.2011.

37. Вовенко Е.П., Иванов К.П. Перепад напряжения кислорода внутри капилляров скелетной мышцы // ДАН СССР. 1990. Т. 312. № 3. С. 755-758.

38. Вовенко Е.П., Иванов К.П. Продольный градиент напряжения кислорода внутр