В статье формулируется гипотеза о возможности унифицированного решения двух фундаментальных проблем биологии на основе участия в процессах эволюции Оже эффекта в качестве фильтра; это - а) неоднородность элементного состава живых систем по атомному весу (существование «лидеров» и «аутсайдеров») и б) уникальная устойчивость гомохиральных биополимеров по отношению к флуктуациям локусов противоположной симметрии. Нами показано, что оба парадоксальных явления могут быть объяснены на основе одного и того же радиационного процесса - Оже-каскада после образования вакансии в K-оболочке с последующим «кулоновским взрывом» в биополимере, чему однако препятствует электронная нейтрализация - «заливание» из остальной неповреждённой цепи биополимера. Выяснено, что большая повреждаемость связана с наличием дополнительных электронных оболочек, а также с существованием хиральной деформации биополимера. Эти два обстоятельства позволяют разрешать парадоксы как качественно, так и количественно. В частности, предложенная гипотеза объясняет существование углеродной жизни и невозможность кремниевой жизни. Кроме того, усиление деструкции от Оже-каскада по мере увеличения хирального угла выявило особые точки повреждения хирального биополимера - области контактов двух доменов с различной хиральностью, которые «вымываются» ионизирующей радиацией с повышенной вероятностью, препятствуя образованию гетерохиральных полимеров. Отмечено, что процессы, лежащие в основе этих двух парадоксов, видимо, являются хорошими примерами общей концепции «complexity». Указано, что Оже-каскад - лишь один из типов процессов подпороговой радиационной физики, которые способны объяснить целый ряд низкотемпературных явлений в биологии.
биополимеры, парадоксы в биологии, элементный состав, хиральность, радиация, Оже-каскад, «кулоновский взрыв», электронная нейтрализация, «заливание»
1. Чернавский Д.С. Синергетика и информация: Динамическая теория информации. КД Либроком, 2016, 300 с. @@Chernavsky D.C. Synergetics and Information: Dynamic Information Theory. KD Librokom, 2016, 300 p. (In Russ.)
2. Синай Я.Г. Динамические системы с упругими отражениями. УМН, 1970, т. 2, с. 141-192. @@Sinai Ya.G. Dynamical Systems with Elastic Reflections. UMN, 1970, vol. 2, pp. 141-192. (In Russ.)
3. Кун Т. Структура научных революций. 1969, М.: Прогресс, 1977, 300 с. @@Kuhn T. The structure of scientific revolutions. 1969, Moscow: Progress, 1977, 300 p. (In Russ.)
4. Холтон Дж. Тематический анализ науки. М.: Прогресс, 1981, 384 с. @@Holton J. Thematic analysis of science. M.: Progress, 1981, 384 p. (In Russ.)
5. Гольданский В.И., Кузьмин В.В. Спонтанное нарушение зеркальной симметрии в природе и происхождение жизни. УФН, 1989, т. 157, с. 3-50. DOI:https://doi.org/10.3367/UFNr.0157.198901a.0003. @@Gol'dansky V.I., Kuzmin V.V. Spontaneous breaking of mirror symmetry in nature and the origin of life. UFN, 1989, vol. 157, pp. 3-50. (In Russ.)
6. Твердислов В.А., Малышко Е.В. О закономерностях спонтанного формирования структурных иерархий в хиральных системах неживой и живой природы. УФН, 2019, т. 189, № 4, с. 375-385. DOI:https://doi.org/10.3367/UFNr.2018.08.038401. @@Tverdislov V.A., Malyshko E.V. Regularities of spontaneous formation of structural hierarchies in chiral systems of inanimate and living nature. UFN, 2019, vol. 189, no. 4, pp. 375-385. (In Russ.)
7. Иваницкий Г.Р. XXI век: Что такое жизнь с точки зрения физики. УФН, 2010, т. 180, № 4, с. 337-369. DOI:https://doi.org/10.3367/UFNr.0180.201004a.0337. @@Ivanitsky G.R. XXI century: What is life from the point of view of physics. UFN, 2010, vol. 180, no. 4, pp. 337-369. (In Russ.)
8. Sherrington D. Physics and Complexity. Phil. Trans. R. Soc. A, 2010, vol. 368, pp. 1175-1189. DOI:https://doi.org/10.1098/rsta.2009.0208.
9. Milan Randi, Dejan Plav. On the Concept of Molecular Complexity. CROATICA CHEMICA ACTA, CCACAA, 2002, vol. 75, no. 1, pp. 107-116.
10. Mazzocchi F.Complexity in biology. Exceeding the limits of reductionism and determinism using complexity. EMBO Reports, 2008, vol. 9, no. 1, pp.10-4. DOI:https://doi.org/10.1038/sj.embor.7401147.
11. Мигдал А.Б. Поиски истины. М.: Молодая гвардия, 1983, 239 с. @@Migdal A.B. The search for truth. Moscow: Molodaya gvardiya, 1983, 239 p. (In Russ.)
12. Иваницкий Г.Р. Запоминание случайного выбора уничтожает альтернативы (ответ на комментарий к статье “XXI век: что такое жизнь с точки зрения физики”). УФН, 2011, т. 181, № 4, с. 451-454. @@Ivanitsky G.R. Memorizing a random choice destroys alternatives (response to the commentary to the article “XXI century: what is life from the point of view of physics). UFN, 2011, vol. 181, no. 4, pp. 451-454. (In Russ.)
13. Кист А.А. Феноменология биогеохимии и биоорганической химии. Ташкент: Фан, 1987. @@Kist A.A. Phenomenology of biogeochemistry and bio-organic chemistry. Tashkent: Fan, 1987. (In Russ.)
14. Parilis E.S., Turaev N.Yu. et. al. Atomic Collisions on Solid Surfaces. Amsterdam-London-New York-Tokyo: North-Holland, 1993, vol. 93, no. 3, 382 p. DOI: 10. 1016/0168-583X(94)95492-5.
15. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика в 10 томах. Том 3. Квантовая механика (нерелятивистская теория). М.: Наука, 1989, 768 с. @@Landau L.D., Lifshits E.M. Theoretical physics in 10 volumes. Volume 3. Quantum mechanics (nonrelativistic theory). Moscow: Nauka, 1989, 768 p. (In Russ.)
16. Мигдал А.Б. Качественные методы в квантовой теории. М.: Наука, 1975, 336 с. @@Migdal A.B. Qualitative methods in quantum theory. Moscow: Nauka, 1975, 336 p. (In Russ.)
17. Varley J.A. Mechanism for the Displacement of Ions in an Ionic Lattice. Nature, 1954, vol. 174, pp. 886-887. DOI:https://doi.org/10.1038/174886a0.
18. Dexter D.L. Varley Mechanism for Defect Formation in Alkali Halides. Physical Review, 1960, vol. 118, p. 934.
19. Вавилов В.С., Кив А.Е., Ниязова О.Р. Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках.М.: Наука, 1981, 368 с. @@Vavilov V.S., Kiv A.E., Niyazova O.R. Mechanisms of the formation and migration of defects in semiconductors : Nauka, 1981, 368 p. (In Russ.)
20. Оксенгендлер Б.Л., Тураева Н.Н. Радиационная физика конденсированных сред. Концепции. Ташкент: Фан, 2006, т. 1, 136 с. @@Oksengendler B.L., Turaeva N.N. Radiation physics of condensed media. Concepts. Tashkent: Fan, 2006, vol. 1, 136 p. (In Russ.)
21. Пастер Л. Избранные труды в двух томах. М.: АН СССР, 1960, 836 с. @@Pasteur L. Selected Works in Two Volumes. Moscow: AN SSSR, 1960, 836 p. (In Russ.)
22. Вант-Гофф Я.Г. Избранные труды по химии М: Наука, 1984, 544 с. @@Van't Hoff Ya.G. Selected works in chemistry. Moscow: Nauka, 1984, 544 p. (In Russ.)
23. Аветисов В.А., Гольданский В.И. Физические аспекты нарушения зеркальной симметрии биоорганического мира. УФН, 1996, т. 166, № 8, с. 873-891. @@Avetisov V.A., Gol'dansky V.I. Physical aspects of breaking the mirror symmetry of the bioorganic world. UFN, 1996, vol. 166, no. 8, pp. 873-891. (In Russ.)
24. Твердислов В.А, Яковенко Л.В., Жаворонков А.А. Хиральность как проблема биохимической физики. Рос.хим.ж., 2007, т. 51, № 1, с. 13-22. @@Tverdislov V.A., Yakovenko L.V., Zhavoronkov A.A. Chirality as a problem in biochemical physics. Ros.khim. zh., 2007, vol. 51, no. 1, pp. 13-22. (In Russ.)
25. Твердислов В.А., Малышко Е.В. Хиральный дуализм как системный фактор иерархического структурообразования в молекулярно биологической эволюции. Сложность. Разум. Постнеклассика, 2016, № 1, с. 78-83. DOI:https://doi.org/10.12737/18816. @@Tverdislov V.A., Malyshko E.V. Chiral dualism as a systemic factor of hierarchical structure formation in molecular biological evolution.Complexity. Mind. Postneklassika, 2016, no. 1, pp. 78-83. (In Russ.)
26. Косевич A.M. Физическая механика реальных кристаллов. Киев: Наукова Думка, 1981, 328 с. @@Kosevich A.M. Physical mechanics of real crystals. Kiev: Naukova Dumka, 1981, 328 p. (In Russ.)
27. Roberts J. Notes on Molecular Orbital Calculations. London. Amsterdam Don Mills, Ontario. Sydney. Tokyo: the benjamin cummimgs publlshing company, INC., 1962, 156 p.
28. Волькенштейн М.В. Общая биофизика. М.: Наука, 1978, 592 с. @@Volkenstein M.V. General biophysics. M.: Nauka, 1978, 592 p. (In Russ.)
29. Юнусов М.С., Оксенгендлер Б.Л. и др. Подпороговые радиационные эффекты в полупроводниках. Ташкент: Фан, 1987, 222 с. @@Yunusov M.S., Oksengendler B.L. et al. Subthreshold radiation effects in semiconductors. Tashkent: Fan, 1987, 222 p. (In Russ.)
30. Гольданский В.И., Трахтенберг Л.И., Флеров В.Н. Туннельные явления в химической физике. Москва: Наука, 1986, 296 с. @@Gol'dansky V.I., Trakhtenberg L.I., Flerov V.N. Tunneling phenomena in chemical physics. Moscow: Nauka, 1986, 296 p. (In Russ.)
31. Оксенгендлер Б.Л. The inverson--a new type of defecton. JETP Letters, 1976, vol. 24, no. 1, pp. 9-11.
32. Oksengendler B.L, Turaeva N.N. Periodic Landau-Zener problem in long-range migration. Journal of Experimental and Theoretical Physics, 2006, vol. 103, no. 3, pp. 411-414.
33. Оксенгендлер Б.Л., Тураева Н.Н., Зацепин А.Ф. и др. Селективное радиационное воздействие на нанополимеры и его применение к деградации актуальных вирусов. Международная конференция « Радиационная физика твердого тела», Севастополь, 2020. ( в печати) @@Oksengendler B.L., Turaeva N.N., Zatsepin A.F. et al. Selective radiation action on nanopolymers and its application to the degradation of actual viruses.International conference “Radiation Physics of Solids”, Sevastopol, 2020. (in press) (In Russ.)
34. Оксенгендлер Б.Л., Тураева Н.Н.,Сулейманов С.Х. и др. Радиационная деструкция квазиодномерных молекулярных объектов: особенности и применение. ДАН АН РУз, 2020. (в печати) @@Oksengendler B.L., Turaeva N.N., Suleimanov S.Kh. et al. Radiation destruction of quasi-one-dimensional molecular objects: features and applications. DAN AN RUz, 2020. (in press) (In Russ.)
