Старением называют конечную стадию существования материального тела, которая предшествует его окончательному разрушению и исчезновению как единого целого. Иногда старение называют процессом («процесс старения»), но такая характеристика старения неверна. Под понятием «процесс» подразумевается вполне определенное явление, которое характеризуется стадийностью: начало, кульминация и завершение. Процессом можно назвать само существование материального тела, так как оно стадийно: тело возникает, оно существует и, наконец, завершает свое существование. Старение соответствует третьей стадии процесса существования, которая имеет определенную временную протяженность. Процесс существования имеет графическое изображение в виде холмообразной кривой. Старению соответствует нисходящий склон этой кривой. Но что такое сама эта кривая, какие события она представляет? Интерпретировать кривую можно в терминах, используемых для описания системы и структуры. Современный системный подход оперирует определением системы, данном Л. фон Берталанфи, “система - это совокупность разнообразных элементов, которые находятся в определенных связях между собой и реагируют на изменение окружающей среды только как целое» [1]. Понятие структуры формулируется как производное от понятие системы, так как рассматривается структура системы.
Отсутствие отдельного представления о структуре позволяет заключить, что структура - это одно из состояний системы. «Под структурой системы понимают отношения или связи между элементами, позволяющие четко выделить и отграничить ее от окружающей среды, т.е. это множество существенных свойств, связанных с типами взаимодействия между ее элементами» [2]. При сопоставлении двух понятий трудно вычленить существенные различия между системой и структурой. Данные определения в неявной форме утверждают их тождественность. Между тем, если рассматривать систему и структуру в рамках процесса, то становится очевидным, что структура - это этап эволюции системы, ее кульминационная точка, когда связи между элементами обретают законченную конфигурацию. Эволюцию системы к структуре следует описывать в терминах самоорганизации. При этом необходимо различать два типа систем - системы как совокупности, объединяющие конечное число уже имеющихся в наличии элементов, и системы, самостоятельно продуцирующие свои элементы. Определение Берталанфи подходит к первому типу систем, так как здесь совокупность объединяет случайное количество случайно распределенных элементов, причем эти элементы разнообразны, т.е. отсутствует какое либо сродство между ними.
К таким системам относятся рукотворные (искусственные) образования. Системы второго типа представляют собой совокупности однородных элементов, которые могут производиться самой системой. К этому типу принадлежат каталитические системы. По нашему мнению все природные системы принадлежат и тому, и к другому типу, но они отличаются от искусственных систем тем, что все их элементы однородны, т.е. имеют один и тот же план строения. Системы можно разделить также на функциональные и нефункциональные. Функциональными могут быть и искусственные образования, например автоматы. В то же время такие природные системы, как кристаллы не функционируют.
Согласно определению Берталанфи, система образована элементами, находящимися в определенных связях между собой. Эти связи могут быть жесткими, энергетическими или лабильными, функциональными. Система - это совокупность элементов и связей, а структура - это фиксированное число элементов, скрепленных связями в определенную композицию.
Система эволюционирует к структуре путем установления числа элементов и определения характера связей между ними. Функциональность системы определяется двумя параметрами: первое - она сама производит свои элементы, второе - она затрачивает энергию на образование и поддержание межэлементных связей. В первом случае система перестает функционировать как только она достигнет стадии структуры, т.е. как только число элементов будет составлять некую величину. Во втором случае функциональной становится и структура, которая потребляет энергию для поддержания межэлементных связей, т.е. для сохранения своей структурной целостности. В связи с тем, что структура - это кульминационный этап эволюции системы (вершина холмообразной кривой), стареет не система, а ее структура. Распад структуры предусматривает разрушение как элемента, так и связи - двух ее основных компонентов.
Холмообразная кривая, таким образом, является графическим изображением процесса эволюции системы в структуру и разрушения (старения) структуры. Это графическое описание соотносится либо с элементом, либо со связями, либо с энергией, которая расходуется на образование структуры и выделяется при ее распаде. Рассмотрим все три варианта. Первый вариант - кривая описывает систему, продуцирующую элементы: их число возрастает, пока не достигает плато (стадия структуры), затем (спуск кривой ) число элементов снижается, они разрушаются, наконец структура утрачивает свою целостность. Если система состоит из разнородных элементов, то среди них всегда найдутся такие, которые подвержены разрушению в большей степени, чем другие. Именно они определяют скорость старения и продолжительность существования структуры (величину плато).
Если система состоит из однородных элементов, то необходимо иметь в виду, что такие элементы варьируют по ряду признаков (статистический вариационный ряд), среди которых находится и такой признак как чувствительность к разрушительному воздействию среды. Надо принимать во внимание, что элемент сам является структурой и все описанные закономерности относятся и к нему тоже. При реализации этого варианта старение начинается непосредственно сразу после образования структуры, когда система больше не производит элементы. Второй вариант - кривая описывает образование и разрушение связей.
Очевидно, что способность элемента вступать во взаимодействие с другим элементом - его особое свойство, которое определяется среди прочего и целостностью его собственной структуры. При построении структуры в системе происходит селекция элементов по способности к образованию связей. Среди отобранных могут встречаться и частично разрушенные элементы. Система, не продуцирующая элементы, не может заменять свои стареющие компоненты. Старение структуры в такой системе начинается прежде, чем она образовалась. Продолжительность существования структуры определяется количеством полифункциональных элементов, способных образовывать дополнительные связи и, тем самым, замещать выбывшие компоненты. Третий вариант - кривая описывает потребление энергии системой на разных стадиях ее существования. В период построения структуры система затрачивает энергию на синтез элементов и на энер-
гообеспечение межэлементных связей. В стационарном периоде структура обладает внутренней энергией, если она не функционирует, либо потребляет стабильное количество энергии, необходимое для поддержания ее структурной целостности. Снижение уровня потребления энергии свидетельствует о старении структуры.
Все материальные тела, искусственные и природные, подпадают под действие вышеописанных закономерностей. Рассмотрим три природных материальных тела - кристалл, звезду и живой организм. Кристалл самоорганизуется в системе - совокупности из готовых элементов, молекул, которые образуют структуру за счет межэлементных связей. При внешнем разрушительном воздействии (механическая, тепловая энергия), структура способна сохранять целостность до некой критической точки, при переходе которой она распадается. Межэлементные связи в кристалле разрушаются (при сохранении элемента), когда энергия внешнего воздействия превышает энергию связи. В отсутствие такого воздействия кристалл не стареет. Звезда представляет собой систему термоядерного реактора, в котором из трех ядер гелия синтезируется одно ядро углерода. Диссипативная энергия ядерного распада потребляется как энергия синтеза. Система продуцирует новые элементы - атомы углерода, из которых главным образом строится холодное тело звезды, т.е. ее структура. По мере построения структуры звезда гаснет. Угасание звезды называют ее старением. В самом деле, только часть энергии распада расходуется на синтез твердого тела, более значительное ее количество необратимо рассеивается в пространстве - звезда «испускает» энергию. Старение звезды обусловлено диссипацией внутренней энергии системы.
Живые организмы представляют два вида природных систем. Первая система - одноклеточный организм, ее однородными элементами являются биополимеры (полипептиды, полинуклеотиды, полисахариды). Вторая система - многоклеточный организм, ее однородными элементами являются соматические клетки. Система одноклеточного организма эволюционирует к структуре одноклеточной эукариоты; система многоклеточного организма - к структуре млекопитающих (зверей).
Таксономические единицы систематики организмов соответствуют различным промежуточным формам, этапам эволюции системы в структуру. Промежуточные этапы эволюции являются отдельными организмами, которые в своем онтогенезе достигают уровня структуры, организованной определенным образом. Онтогенез - это процесс, который начинается с образования системы и завершается гибелью структуры этой системы. Система живого организма начинается с одного (зигота) или нескольких элементов, которые она затем продуцирует в определенном количестве - в количестве, необходимом для построения структуры. Когда структура построена, она имеет фиксированный набор однородных элементов и связей и находится в стационарном режиме потребления и расходования энергии.
Основным повреждающим агентом внешней среды является кислород. В структуре одноклеточного организма происходит обновление биополимеров, в структуре многоклеточного организма - соматических клеток. По нашему мнению, старение живого организма происходит вследствие естественного разрушения элементов, темпы восстановления которых отстают от темпов распада. При достижении стадии структуры интенсивность продукции элементов системой снижается, так как отпадает необходимость в приросте их числа. В то время как обнов-
ление элементов в структуре находится на стабильном уровне, число разрушенных элементов неуклоннно растет. Система репарации поврежденных элементов не регулируется: не существует обратной связи между разрушением и обновлением элементов [3].
Окружающая среда не оказывает непосредственного влияния на энергетику межэлементных связей, поэтому основным фактором старения живых организмов, на наш взгляд, является разрушение элементов. Постепенное разрушение элементов сказывается на утрате структурой прежде всего функциональных, а не энергетических межэлементных связей, которые они осуществляют: в живом организме основная часть элементов функциональна. Организм стареет не как кристалл: старение организма - это угасание его функциональной активности, а материальное тело сохраняет свою целостность и после смерти. В связи с этим возникает аналогия со старением звезды, которая, проведя синтез структуры, угасает, оставляя «безжизненное» материальное тело (кристалл). Подобно звезде, живой организм сам вырабатывает энергию, расщепляя химические соединения (питательные вещества) для синтеза биополимеров и клеток (элементов), т.е. сам строит свое материальное тело (структуру). Старение организма есть превращение структуры с функциональными связями в структуру с энергетическими связями, в кристалл. Этим кристаллом может быть и известковый скелет одноклеточного организма, и скелет многоклеточных животных. Известно, что старение высших многоклеточных сопряжено с возрастанием соотношения жир/вода в соме. Жиры (триглицериды) образуют структуры жидких кристаллов.
Таким образом, старению может быть подвержена и система, если разрушаются ее элементы, и структура, если разрушаются межэлементные связи. Живой организм представляет собой функциональную структуру и ее старение представляет собой постепенное угасание ее функциональной активности, при этом структура как целостное образование , скрепленное энергетическими связями, сохраняется.
См. подраздел 
Литература.
Обсудить на форуме
