Есть три основные биофизики: биофизика молекул, биофизика клетки и биофизика организма. Молекулярная биофизика исследует возникновение из множества кирпичиков-нуклеотидов гораздо более сложных ДНК и РНК, а также изучает последующий синтез белков, стройматериала клеток. Это очень продвинутая в математическом смысле область науки – это, по существу, химия, которая исследует предельно сложные, но в принципе точно считаемые химические связи.
Биофизика организма тоже математически активно осваивается – именно на уровне многоклеточных систем реально развивается и математически изучается морфогенетическая неустойчивость Тьюринга.
У меня создалось впечатление (если это не так – поправьте), что самой математически отсталой областью биофизики оказалась биофизика клетки – пространство от отдельных молекул до одной клетки. Детальное описание в учебниках внутренней жизни самой клетки - всех этих аппаратов Гольджи, митохондрий и т.д. - напоминает какой-то головачёвский роман, в котором земляне попадают в инопланетный город и тщательно описывают его функционирование, совершенно не понимая механизмов этого функционирования (см. также «Улитку на склоне»). «И тут, сестры, произошло одержание, и из зеленого болота полезли розовые щенки». Даже догадавшись о функциях розовых щенков, все равно остается непонятным – а чего они полезли-то?
Максима о том, что гены определяют любые физиологические процессы на уровне клетки, должна сопровождаться объяснением механизм этого определения. Сами по себе гены лишь генерируют набор белков, которые потом должны САМООРГАНИЗОВЫВАТЬСЯ в различные клеточные структуры. Самоорганизация миллионов молекул во внутриклеточные структуры, не имеющие кристаллического характера – это процесс, который очевидно связан с коллективными неустойчивостями. Так, в биофизике организма появление некоего белка-фермента, производство которого управляется генами, порождает пространственную неустойчивость макромасштаба – вроде полос на шкуре тигра.
Возьмем эндоцитоз на клеточном уровне (картинка из Вики):
Для любопытствующих поясню, что эндоцитоз – это процесс, лежащий в основе, например, распространения и размножения всех вирусов, от гриппа до СПИДа.
Только у меня есть устойчивое ощущение, что эндоцитоз – это прямой аналог неустойчивости Релея-Тейлора? Вот картинка из Википедии:
Даже в самых свежих западных работах, которые я нашел за последний месяц, процессы в клеточных мембранах исследуют с помощью уравнений Ходжкина-Хаксли, описывающих с помощью обыкновенных дифференциальных уравнений динамику токов и потоков поперек мембраны. Известны ли кому уравнения в частных производных – обобщения Ходжкина-Хаксли, которые бы включали описание динамики пространственных процессов вдоль клеточной мембраны (вроде латеральной диффузии липидов и движения крупных молекул-«айсбергов» в «липидном море»)? Известно ли кому математическое моделирование формирования периодической структуры на аксонах (перехваты Ранвье)?
В своей библиотеке я отыскал книгу: Белинцев Б. Н. «Физические основы биологического формообразования». Наука, 1991. В этой замечательной книге, кроме обычных многоклеточных моделей Тьюринга, есть приложение-статья, написанная вместе с М.Барановым «Динамика рельефа клеточной поверхности», где рассматриваются коллективные пространственные неустойчивости на мембране клетки. К сожалению, блестящий инициатор этих исследований, доктор ф-м наук Белинцев умер в 35 лет, в 1988 году. Книга вышла после его смерти, поэтому содержит в качестве приложений неопубликованные в журналах статьи. Продолжались ли дальше исследования по нестабильностям мембран в России? Что случилось с М.Барановым?
Это не праздное любопытство, а профессиональная заинтересованность. Поэтому за любую полезную информацию буду очень благодарен. Если не вы сами, а ваши знакомые знают – то, пожалуйста, расспросите, это важно для меня. Спасибо.
Эх, потратил бы последние золотые монеты своей жизни на математическое моделирование клетки. Да где найти умных дураков, которые за это заплатят?