МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ. ЭРГОНОМИКА И ...

12.4. ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЖИВЫХ СИСТЕМ:СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД В БИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕКотолупов В.А., Яковенко Л.В. 1«Котолупов д. о. о. Випава», Словения;1 Физический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова,119992 Москва, РоссияКак научное направление системный подход сложился после возникновения общей теориисистем в середине ХХ в. Однако, несмотря на значительные достижения в области теории,существенных практических результатов он в то время не дал, поскольку тогда не существовалодля этого соответствующей материальной основы. В настоящее время, после расшифровки геномачеловека и других организмов и появления мощных современных компьютеров, пониманиефункционирования живых систем на системном уровне впервые представляется реализуемым.После 2000 г. наблюдается быстрый рост количества публикаций, появились новые журналы иорганизации, непосредственно связанные с работами в области системной биологии.Общие закономерности функционирования и развития всех сложных систем одни и те же иопределяются особенностями решений описывающих их уравнений. Это являетсяметодологическим обоснованием использования аналогий между живыми и неживыми сложнымисистемами.Количество внешних стимулов, действующих на биосистему, значительно превосходитколичество возможных адаптивных реакций, поэтому выбор вида реакции определяется однимили небольшим числом управляющих параметров. Точно так же, для описания состояния системыиспользуют не перечень состояний всех ее элементов, а обобщенные интегральныехарактеристики – параметры состояния. В медицине давно используют такие параметрысостояния, как температура тела, кровяное давление, частота пульса. Однако эти параметрысостояния не дают полного описания состояния системы. Более информативными являютсяраспределения параметров, хотя для их определения требуется более сложное оборудование.Возможность достаточно точного описания системы с помощью набора параметровсостояния позволяет ввести количественные характеристики различных состояний, поэтомусистемный подход позволит уточнить и, в принципе, дать количественные характеристики такимпонятиям, как «болезнь», «гомеостаз», «адаптация» и т.п.Параметры состояния организма в большой мере определяются на генетическом уровне.Однако реализация информации, содержащейся в геноме, зависит не только от внутренних, но иот внешних факторов. Поэтому организмы, имеющие одинаковые геномы, могут иметь разныезначения параметров состояния, которые зависят от истории жизни организма.Параметры состояния не являются независимыми переменными, т.е. их нельзя изменятьпроизвольно в допустимых для данного организма пределах: при изменении условий жизни ониизменяются в определенной последовательности, согласованно. Динамика изменений параметровсостояния зависит от характера компенсаторных процессов и во многих случаях определяетсядоступностью энергетических ресурсов. Доступность энергетических ресурсов включает в себя нетолько наличие источников энергии, но и эффективных механизмов ее использования и, в своюочередь, зависит от характера и интенсивности информационных процессов и приоритетныхфизиологических функций биосистемы в данный момент.Для полного описания сложной нелинейной открытой системы, какой является организм,требуется система многих нелинейных дифференциальных уравнений. Ее стационарнымирешениями обычно являются более или менее упорядоченный состояния – диссипативныеструктуры. Переходы между стационарными состояниями происходят через состоянияхаотические. Существуют теоретические методы, позволяющие предсказать смену состояниясистемы на основе анализа флуктуаций ее параметров состояния.543