Статья программы BILM (Bioelectric Integrity of Living Matter — «Биоэлектрическая целостность живой материи»)

Что такое «я»: биоэлектрическое определение — от бактерии до человека

Москвин С. Л., директор АНО ДО «Инноватор», Москва

Препринт, не проходил рецензирование · Версия 3 · CC BY 4.0 · Программа BILM

Предыдущие версии: v1 и v2 под названием «Критерии сознания» (общий DOI всех версий: 10.5281/zenodo.21779503).

Аннотация. Работа спрашивает не о субъективном переживании, а о том, почему живой организм есть кто-то, а не что-то, и отвечает определением.

Главное положение. Самость («я») живого организма есть его биологическое напряжение — полная электрохимическая разность ионов на его наружной границе и на замкнутых границах внутри неё, которую оплачивают белки самой границы: пока оплата идёт, разность держится, а когда оплату остановить, начинает спадать. Равновесная разность, не требующая работы, в счёт не идёт. Почему предмет назван именно так, сказано в начале Введения.

Два уровня живого. Живая клетка ведёт обмен веществ и сама восстанавливает свои части; напряжения от неё не требуется. Живой организм сверх того своими средствами оставляет потомство и удерживает своё напряжение (в покое — себя, см. ниже «Покой»). Поэтому живое бывает и без своего «я»: у зрелого эритроцита напряжение есть, а самости нет; клетка внутри тела своей самости не имеет, её напряжение входит в самость тела.

Покой. Покоящаяся спора, сухое семя и обезвоженная тихоходка — живые организмы в покое: они удерживают себя без текущей оплаты (запретом): напряжение в покое не оплачивается и напряжением не считается, но сохраняется всё нужное, чтобы организм сам его возобновил при пробуждении. Самость в покое прерывается и возвращается вместе с оплатой; жизнь при этом не прерывается.

Чем это проверяется. Определение опытом не опровергается; проверяются его следствия. Главное из них: при утрате напряжения прекращается направленное движение, а рост и деление продолжаются, пока среда даёт готовое. Следствие ложно, если бактерия с ионным жгутиком, у которой ни по одному иону не осталось оплаченной разности, продолжает двигаться направленно. Полной утраты напряжения по нашей проверке пока не наблюдалось ни в одном опыте.

Ключевые слова: самость, «я», биологическое напряжение, эпителиальная оболочка, мембранный потенциал, прокариот, протон-движущая сила, доживание самости, правило части

Как читать работу. Читателю, далёкому от биоэнергетики, достаточно: аннотации, Введения, начала раздела 2.2 (три понятия и таблица), определения в разделе 2.3 (пункт третий), раздела 3.5 (покоящаяся спора), раздела 6 (возражения) и Выводов. Остальное — проверки, оговорки и разбор частных случаев; к ним обращаются по ссылкам из этих мест.

Введение

О слове «сознание». В первых двух версиях этой записи, вышедших под названием «Критерии сознания», автор обозначал предмет работы словом сознание. В настоящей версии это слово как название предмета не употребляется, и причина не формальная. Слово «сознание» ясного и общепринятого объяснения не имеет: им пользуются и в психологии, и в науке о мозге, и в философии, и даже в толкованиях физики — в разных смыслах, не сводимых друг к другу. Связывают его, сверх того, со словом переживание, которое, по мнению автора, ясного объяснения не имеет тоже. Строить на таких словах измеримое утверждение, по нашему мнению, нельзя.

Поэтому работа говорит о самости («я») и о том, чему она присуща. И говорит прямо: если читатель считает, что наличие «я» и есть сознание, то настоящая работа есть работа о сознании и о том, кому оно присуще. Сами мы, однако, считаем, что это разные вещи. О человеке в коме говорят «без сознания», хотя напряжение в его теле есть, а признаков мыслительного процесса не обнаруживается; значит, по нашему мнению, это слово стоит ближе к переживанию, чем к наличию «я»; переживания настоящая работа не касается.

С чего следует начинать и почему не с себя. Спрошенный, что такое «я», читатель почти неизбежно прикладывает вопрос к себе, находит у себя мышление — думает о близких, помнит прошлое, рассуждает о будущем — и заключает, что для «я» нужен мозг. Это заключение закрывает работу прежде, чем она начата. Поэтому мы просим читателя на время от такого примеривания воздержаться.

Начинать следует не с самого сложного случая, а с самого простого, где предмет виден без примесей. У прокариота нет ни мозга, ни нервной системы, и тело его не состоит из многих клеток. И при этом за ним измерено следующее.

Он различает, что вокруг него происходит, — причём не положение дел, а его изменение. Клетка сравнивает нынешнюю концентрацию вещества с той, что была около четырёх секунд назад, и движется не туда, где густо, а туда, где становится гуще. У мутантов, лишённых способности менять настройку своих рецепторов, таких сравнений во времени не обнаруживается [1].

Он сам выбирает направление движения. Устройство для этого известно подробно: рецепторы в мембране, сигнальная цепь внутри клетки и переключатель направления вращения жгутика [2].

Он движется к пище и уходит от негодных условий, судя не только о веществах вокруг, но и о своём энергетическом положении. Два белка, отвечающие за движение к кислороду и по окислительной обстановке, считывают внутреннее состояние клетки, а не наружную среду. Клетка, лишённая обоих, теряет движение к кислороду, по окислительной обстановке и к глицерину. Что эти белки считывают силу или окислительное состояние, авторы предполагают; измерен фенотип двойного мутанта [3].

Ничто из этого не требует мозга. Поведение не спорно: оно измерено, причём первое (различение изменения) и второе (выбор направления) из перечисленных свойств — независимо более одного раза. Спорно другое: как это называть и что делает такую клетку тем, о ком вообще можно спрашивать, есть ли у неё «я». Настоящая работа занимается вторым.

Ответ сразу, в два шага. Первый, простыми словами: «я» живого организма есть разность заряженных частиц по две стороны его границы, которую он сам постоянно поддерживает. Второй, точно: «я» есть полная электрохимическая разность сопрягающих ионов на наружной границе живого организма и на замкнутых границах внутри неё, не равная нулю хотя бы у одного из них и оплачиваемая белками самой границы: она держится, пока оплата идёт, и начинает спадать, когда оплату остановить.

Откуда энергия и как называется разность. Откуда взята энергия — из пищи, света или запасов хозяина, — безразлично. Такую разность у любой системы мы называем биологическим напряжением, а ту же разность у живого организма — клетки или многоклеточного тела, способного оставить потомство за пределами себя, — самостью. Ответ этот есть определение, а не гипотеза: он говорит, что́ мы будем называть словом «я», и тем делает предмет измеримым.

Чем самость не является. Она есть сама разность, а не способность различать, выбирать или действовать. Из трёх свойств, перечисленных выше, у бактерии напряжение питает одно — исполнение движения в выбранном направлении. Сам выбор делает цепь, работающая на АТФ; он сохраняется даже у миниклеток без хромосомы (раздел 2.4). У нейтрофила сигнальная цепь, по-видимому, отвечает и на местное изменение мембранного потенциала (раздел 2.2). Замечать среду и переносить вещество внутрь клетка умеет и без напряжения, на других источниках; самостью это не называется. Все три свойства перечислены потому, что вместе они делают осмысленным вопрос о «я» прокариота. Самостью же ни одно из трёх не объясняется, и это мы признаём прямо (раздел 2.4).

Проверке подлежат следствия. Главное из них записано перечнем по пунктам: отними напряжение — и прекратятся направленное движение, перенос на протон-движущей силе и удержание внутренней среды против неблагоприятной наружной; слабость этого списка разобрана в разделе 3.5. А расти, делиться и копировать ДНК клетка будет по-прежнему, пока среда даёт готовым то, что она иначе добывала бы сама. Вторая половина этого следствия измерена дважды — при снятой протон-движущей силе, а не при полной утрате напряжения, и одна работа оспорена; первая на тех же организмах в тех же опытах — ни разу.

Работа не утверждает, что бактерия думает, помнит в том смысле, в каком помнит человек, или испытывает что-либо. О мышлении бактерии речи нет вовсе. Речь о том, что у простейшего живого есть сторона, обращённая к миру, — оно различает, выбирает и движется по своему выбору, — и о том, чем эта сторона держится. Читатель, считающий своё «я» чем-то большим, прав: всё «я» человека мы не описываем. Мы считаем, что начинать надо снизу и что снизу видно то, чего сверху не разглядеть.

О двух словах, от которых работа отказывается, и о причинах отказа.

Первое — слово, которым предмет назывался в первых двух версиях записи (см. абзац «О слове» выше). Причин отказа три.

Первая: в психологии и науке о мозге это слово означает другое — отчётное переживание и бодрствование. Вторая: у него в литературе уже есть прибор — индекс пертурбационной сложности (PCI; он показывает, насколько сложен ответ мозга на магнитный импульс по записи ЭЭГ), — и рассматриваемой здесь величине ожидаемого знака он не даёт (раздел 5.2). Третья, для нас решающая: взяв это слово, работа переносит разговор с объяснения на защиту названия. Записи, объясняющей процессы, это вредит.

Положение, что рассматриваемое свойство присуще живой клетке как таковой и не появилось вместе с мозгом, выдвинуто и развивается независимо от нас [4, 5]. Притязаний на первенство мы не выдвигаем и считаем наличие такого направления обстоятельством благоприятным. Расхождение одно, но существенное. Названные авторы определяют предмет через переживание и объявляют его не подлежащим внешнему измерению по определению, не предлагая ни одной меры [6]. Мы определяем предмет через величины, которые измеряются. Построение названных авторов в клеточной биологии публично оспорено [7]; ответ на это возражение дан в разделе 4.

Второе — «переживание». Этим словом мы предмет не называем и о переживании ничего не утверждаем. В литературе у него несовместимые смыслы — от мыслительного процесса до всякого отклика на вредное и полезное, — и утверждения о нём несопоставимы. Мы не подтверждаем и не отрицаем, что вопрос «каково это — быть прокариотом» имеет ответ. Если кто-либо покажет, что переживание есть отдельное обстоятельство, нашим изложением не покрытое, он укажет границу настоящей работы, а не опровергнет её.

Далее употребляются слова самость и, как её называет обыденный язык, «я» — в кавычках. Это требование точности: под словом, занятым другими смыслами, обсуждение сбивается на спор о переживании, которого мы не касаемся.

Что в работе нового, по нашему мнению. Предшественники названы в разделе 8; на первенство мы не претендуем. 1. Самость определена через измеримую величину — напряжение организма. Заранее названа проверка его утраты: ни у одного сопрягающего иона (того, на перепаде которого работают белки границы) не должно остаться оплачиваемой полной разности, а предел обнаружения указывается числом (раздел 2.3). Ни одного случая утраты по этой проверке пока нет (раздел 9). 2. Живое без «я». Разведены живая клетка и живой организм: клетка может жить, но самости не иметь. Чистый случай — зрелый эритроцит (раздел 2.2). Возможным случаем того же у организма со своим воспроизводством мы считаем опыты 1977 и 1984 годов: по словам авторов, бактерия росла и делилась при снятой протон-движущей силе (полной электрохимической разности по протону). Сами авторы объясняют результат иначе, чем мы. Утрата напряжения в них по нашей полной проверке не установлена, а вывод опыта 1984 года оспорен другим измерением [8]. Сверку опыта 1984 года с работой Rubino et al. мы считаем главной проверкой, которой требует работа (раздел 3.4). 3. Одно «я» на тело. У тела одна самость — всё напряжение его клеток внутри наружной эпителиальной оболочки и на ней; в неё вложены самости доживания не связанных с соседями клеток, сами выбирающих путь. На напряжении самой оболочки работает её собственный белок — клаудин-16, образующий поры между клетками почечного канальца. Нейроны передают сигналы изменениями напряжения, поэтому мышление, если принять наше определение, опирается на одну из частей этой самости — на напряжение мембран нейронов (раздел 2.2, таблица). 4. Доживание самости. Своя самость есть у клетки или кусочка клетки, не связанных с соседями и самостоятельно выбирающих путь: у безъядерных фрагментов нейтрофилов и кератоцитов (клеток кожи рыб), у нейтрофилов и тромбоцитов (для тромбоцитов проверка нашим условием не найдена; по учебным данным — и у лимфоцитов), у миниклеток бактерий (мелких клеток без хромосомы, отделившихся при неправильном делении); у безъядерной амёбы — если она сама выбирает путь (не проверено). Всякая самость происходит от организма, способного оставить потомство (раздел 2.2). 5. Прерывистая самость при непрерывной жизни. Покоящаяся спора, сухое семя и обезвоженная тихоходка — живые организмы в покое: они удерживают себя запретом, без текущей оплаты (напряжение в покое не оплачивается и напряжением не считается, но сохраняется всё нужное, чтобы организм сам его возобновил, когда условия возвращаются) [9]. В покое оплаты нет, поэтому самости нет; самость возвращается при пробуждении вместе с оплатой напряжения. Жизнь при этом не прерывается: цепь поколений проходит через организмы в покое (разделы 3.5, 3.6; для обезвоженных состояний это рассуждение, измерений напряжения нет). 6. Чего напряжение не делает. Новым мы считаем то, что это разграничение вписано в само определение; сами факты известны: у бактерии направление выбирает сигнальная цепь, сигнал в которой, по данным авторов, передаётся не через колебания мембранного потенциала [10], а напряжение питает мотор [11] (раздел 4).

О жанре. Это запись исследовательской программы BILM (Bioelectric Integrity of Living Matter — «Биоэлектрическая целостность живой материи»), не притязание на приоритет.

Место в программе. Возникновение живого программа разбирает отдельно, по пяти звеньям: обособленный объём, поддерживаемый перепад на его границе, замыкание автокаталитической петли, информационный полимер и его сопряжение с катализом [12]. Самость, предмет настоящей работы, связана со вторым звеном в узком смысле — с переходом от системы, которая сидит в чужом перепаде, данном средой, к системе, которая держит собственный. Порядок звеньев во времени не установлен: по одному прочтению собственный перепад появился раньше копирующегося полимера, по другому — позже [12, раздел 2]; в разделе 3.4а этот вопрос оставлен развилкой. Изменчивость и отбор отдельным звеном не ставятся: отбор не требует ни напряжения, ни самости и идёт всюду, где есть копирование с наследуемыми различиями и ограниченный материал [13]; откуда берутся сами наследственные изменения, разобрано в [14]. Настоящая запись занимается одним звеном — тем, на котором появляется собственное напряжение, — и ничего не утверждает ни о предшествующих, ни о следующих.

Работы программы цитируются так: 2026b — как жизненный опыт организма становится изменчивостью; 2026c — саморепликация как условие эволюции; 2026d — от колонии к организму; 2026e — возникновение живого; 2026f — что такое жизнь (сводная работа программы). Настоящая работа — 2026a. Выходные данные и общие DOI — в списке литературы.

1. Что требуется объяснить и почему напрашивающаяся постановка неполна

Требуется объяснить не переживание, не мышление и не отчёт о себе, а более простое и общее: почему организм есть кто-то, а не что-то.

Различие это видно и без человека: бактерия с работающим напряжением плывёт, различает и выбирает (Введение). Отсюда напрашивается мысленный опыт: снять напряжение — и останется химически целая клетка, все молекулы на месте, а плыть и различать будет некому. Вещество то же; никого нет.

Этот мысленный опыт неполон. На это указывают измерения, дважды и на разных организмах, — при снятой протон-движущей силе, а не при полной утрате напряжения; одно из них оспорено [8]. Неполон, а не ложен: одна его половина угадана верно.

У бродильщика, который в работе 1977 года назван Streptococcus faecalis ATCC 9790, а по нынешней систематике относится к виду Enterococcus hirae [15, 16] (в самой старой литературе тот же штамм называют и S. faecalis, и S. faecium), токи протона, калия и натрия, по словам авторов, были шунтированы (замкнуты накоротко) грамицидином и иными ионофорами. Ни разности pH, ни разности потенциала на мембране не было. Бактерия при этом росла нормально: по словам авторов, циркуляция протона и калия не обязательна для биосинтетических функций, включая репликацию ДНК, деление и сборку структурного каркаса клетки. К задачам протонной циркуляции авторы относят удержание внутреннего pH и пулов ионов и обменных веществ [17]. Падение пулов при снятии силы авторы предполагают, а не измеряют: в доступном нам изложении измерены лишь отсутствие обеих разностей и продолжение роста.

Через семь лет то же показано независимо на Escherichia coli: при 50 мкМ разобщителя CCCP у растущих клеток не обнаруживалось ни мембранного потенциала, ни разности pH, и клетки росли — если источником энергии служила глюкоза, а pH среды составлял 7,5 [18]. Две оговорки. Первая: «не обнаруживалось» означает «не обнаруживалось при чувствительности применённого метода», а не нуль; метод — распределение липофильного катиона, у которого вблизи нуля поправка на связывание сравнима с сигналом (раздел 2.3, пункт восьмой). Вторая: перепады натрия и калия там не измерены (калий у E. coli по правилу раздела 2.1, по-видимому, тоже сопрягающий, а разобщитель, в отличие от грамицидина, калий не шунтирует; при нулевом потенциале полная разность калия сводится к его концентрационной части и равна нулю, лишь если внутренний калий сравнялся с наружным), и потому по нашей собственной проверке (раздел 2.3, пункт восьмой) утрата напряжения в этом опыте не установлена полностью. На другом штамме (TK1001) экспоненциальный рост с разобщителем начинался уже через 30 мин. На сукцинате и лактате, то есть при дыхании, роста с разобщителем не было.

Последнее уточнение существенно. Внутренний слой — процессы, идущие внутри клетки и границы не касающиеся (подробно — раздел 3.4), — обходится без напряжения лишь тогда, когда АТФ добывается брожением, а не через протон-движущую силу. При дыхании снятие силы снимает и АТФ, и останавливается всё. У бродильщика при разобщителе есть и обратная сторона: мембранная АТФ-синтаза, работая назад, по-видимому, продолжает тратить АТФ на выталкивание протонов, которые разобщитель тут же возвращает, — холостой цикл. Рост при снятой силе означает, что гликолиз покрывает, по-видимому, и эту трату; чище был бы опыт на мутанте без мембранной АТФ-азы. Это не возражение против слоёв, а связывающее их условие: внутренний слой требует АТФ, а не напряжения, и различие видно лишь там, где АТФ делается не из напряжения.

Верна в мысленном опыте половина о плавании и различении среды: ротор жгутика при падении протон-движущей силы действительно встаёт, это измерено прямо [19], а удержание внутренней среды прекращается. Неверно молчаливое допущение, что вместе с этим остановится и всё остальное. Не остановилось.

По определениям разделов 2.2 и 2.3 ожидаемое таково: если напряжение утрачено полностью — что по нашей проверке не установлено (раздел 2.3), — то утрачена и самость; внутренний же слой работает, пока среда даёт готовым то, что организм иначе добывал бы сам.

Значит, «снимите напряжение — никого нет» неполно: снимите напряжение — и часть единицы остановится, а часть продолжит работать.

Точная постановка задачи. Вопрос в том, какая часть исчезает при утрате напряжения, а какая нет. Живая клетка, по-видимому, не однородна по тому, на чём она держится, и спрашивать надо не «что такое единица», а из каких слоёв она составлена и чем держится каждый.

Настоящая работа предлагает ответ на этот вопрос и условие, при котором он ложен.

2. Почему начинать следует с прокариота, а не с человека

Начинать обсуждение самости с человека — ошибка изложения. Мозг, нервная система и органы чувств человека — примеси, которые легко принять за существо дела: кажется, что «я» есть нечто, что делает мозг.

Прокариот сам есть одна клетка, без мозга и нервов, и при этом делает то, что требуется объяснить (Введение). Значит, объяснение должно работать на нём; человек — поздний, усложнённый случай того же.

2.1. Величины и понятия, о которых идёт речь, и что каждое означает

Раздел для читателя, биоэнергетикой не занимающегося: без этих величин и понятий дальнейшее читается наугад. Групп три: величины на мембране, понятия о живом, приёмы прочтения опытов. Знакомый с ними читатель может раздел пропустить.

Первая группа — величины на мембране. В литературе они употребляются как сами собой понятные, но от различения между ними зависит почти всё в разделах 3 и 4, а смешение ведёт к ошибке.

Протон. Атом водорода, потерявший свой единственный электрон. В воде он не существует сам по себе: он связан с молекулами воды и перемещается не как свободная частица, а передачей по цепочке водородных связей от молекулы к молекуле [20]. Поэтому по воде протон переносится быстрее других ионов: его подвижность примерно в пять раз выше, чем у иона калия (справочная величина; раздел 3.1). Концентрацией свободных, не связанных буфером ионов водорода (точнее, их активностью) определяется, кислая вода или щелочная.

pH. Принятая мера этой концентрации, устроенная обратным образом: чем протонов больше, тем число меньше. Шаг на единицу pH отвечает изменению концентрации свободных протонов в десять раз. Нейтральная вода — около 7; pH 2 — сильно кислая среда, какая бывает вокруг ацидофильных бактерий; pH около 8 — слабощелочная, какая была в опыте 1977 года. Слово «кислотность» мы в этой работе не употребляем: оно меняет смысл на противоположный в зависимости от того, говорят о количестве протонов или о величине pH.

Мембрана. Оболочка из двух слоёв жировых молекул между клеткой и средой. Протоны и ионы проходят её почти только через встроенные белки. Поэтому все величины ниже — разности между её сторонами, а не свойства содержимого клетки.

Мембранный потенциал (Δψ). Разность электрического потенциала между внутренностью клетки и наружной средой. Величина эта всегда относительная: одна сторона мембраны против другой, а не против внешнего нуля. У Streptococcus faecalis внутренность измерена отрицательной относительно среды, порядка 150–200 мВ [21]. Тот же знак принят для большинства изученных бактерий; это обобщение мы делаем без ссылки на обзор и считаем несверенным. У клетки таких размеров напряжение измеряют не электродом, а косвенно; оговорки о способах измерения — в разделе 5.3.

Разность pH (ΔpH). Вторая разность на той же мембране: протоны внутри против протонов снаружи.

Протон-движущая сила (Δp). Сумма двух предыдущих: электрическая разность плюс разность pH, пересчитанная в те же милливольты (около 59 мВ на единицу pH при 25 °C, около 61 мВ при 37 °C). Это работа на единицу перенесённого заряда, поэтому «сила» измеряется в милливольтах. Знаки в этой работе: потенциал внутренности берётся относительно наружной среды, а сила записывается отрицательной, когда протону выгодно входить в клетку (у E. coli около −160 мВ); у ацидофила электрическое слагаемое положительно и уменьшает силу по модулю.

Главное следствие, нужное нам постоянно: один и тот же итог набирается по-разному. У дышащей бактерии в нейтральной среде основную часть несёт электрическое слагаемое. У ацидофила Acidithiobacillus ferrooxidans при наружном pH 2 электрическое слагаемое обращено и вычитается, а вся сумма набирается разностью pH [22]. Поэтому утверждение о «напряжении» и утверждение о «протон-движущей силе» — разные утверждения, и одна из формулировок раздела 5.4 не выдерживает проверки именно из-за их смешения.

Чем эта сила создаётся и на что расходуется. Направления два. У дышащей клетки электроны, снятые с пищи, передаются по цепочке мембранных белков, и на некоторых из этих передач белок выталкивает протоны наружу; АТФ делается после, обратным током протонов через АТФ-синтазу. У бродильщика порядок обратный: АТФ добывается расщеплением сахара внутри клетки, а АТФ-синтаза работает назад — тратит АТФ и выталкивает протоны. Значит, ни сила, ни АТФ не первичны для всех организмов: что первично, зависит от организма. Опыты, на которые мы опираемся в разделе 3, поставлены на бродильщиках; это разбирается в разделах 3.4а и 7.2.

Вторая группа — понятия о живом.

Обмен веществ. Совокупность превращений вещества внутри системы, которыми она добывает составные части и энергию и строит из них себя. Каждое превращение ведётся ферментом внутри её границы. «Своё» здесь значит «лежащее внутри границы»; в признаке своего воспроизводства «своё» значит иное — «записанное в собственной наследственной записи системы», и это два разных требования.

Саморепликация. Способность системы произвести из доступного ей материала ещё одну систему того же устройства, включая средства, которыми та будет себя строить. Копирование наследственного полимера — лишь часть её: копии нужны ещё оболочка, обмен и средства собственного копирования.

Своё воспроизводство. Так мы называем условие, более сильное, чем деление, и именно его берём разграничителем (раздел 2.2). Воспроизводство у системы своё, если средства её воспроизводства принадлежат ей самой и лежат внутри её собственной границы, а не внутри границы другой такой же системы, и потомство выходит за пределы самой системы. Клетка кожи делится, и средства воспроизводства у неё свои: наследственная запись полная и лежит внутри её границы. Но её потомство выходит за пределы тела только через воспроизводство целого, поэтому своего воспроизводства в нашем смысле у неё нет, а самости нет по правилу части (раздел 2.2). Вирусная частица воспроизводится средствами чужой клетки, и воспроизводство у неё по тому же признаку не своё.

АТФ. Аденозинтрифосфат — молекула-переносчик свободной энергии в клетке на короткие расстояния. Для нас существенно одно: АТФ делается двумя независимыми путями — из протон-движущей силы (АТФ-синтазой на мембране) и без неё, прямыми превращениями сахара. Второй путь и позволяет развести требование АТФ и требование напряжения.

Брожение и дыхание. Два способа добывать энергию из пищи. При брожении сахар расщепляется внутри клетки без участия мембраны, и АТФ получается прямо в ходе расщепления. При дыхании электроны передаются по мембранной цепи кислороду или другому принимающему веществу, и АТФ делается из протон-движущей силы (см. выше). Различение это опорное: клетку без напряжения можно наблюдать растущей, только когда АТФ делается в растворе, гликолизом.

Гликолиз. Расщепление глюкозы до более простых веществ, основной путь брожения. Идёт в растворе, мембраны не касаясь, и потому принадлежит внутреннему слою.

Фосфотрансферазная система. Устройство, которым бактерия переносит сахар внутрь, присоединяя к нему фосфатную группу фосфоенолпирувата. Целиком в мембране оно не стоит: первые его белки цитоплазматические, в мембране лишь компонент, переносящий сахар через неё. Для нас существенно: шаг переноса мембранный, и торможение поступления сахара есть остановка процесса слоя границы, а не внутреннего. Протон-движущая сила системе не нужна, и в слабощелочной среде поступления сахара при снятой силе она не теряет (оговорка о кислой среде — ниже).

Слой границы и работа на напряжении — два разных объёма, смешивать их нельзя. Слой границы — всё, что имеет дело с самой границей: подвижность, перенос веществ через неё, удержание внутренней среды отличной от внешней, сборка материала оболочки.

Работа на напряжении. Это лишь часть слоя границы — то, что питается биологическим напряжением: вращение жгутика и направленное движение; перенос вещества через границу на протон-движущей силе; удержание внутренней среды отличной от неблагоприятной наружной. Относить сюда то, что напряжения не требует, нельзя. Напряжения не требуют по устройству своего шага и к работе на напряжении не относятся, хотя к слою границы относятся: поступление сахара через фосфотрансферазную систему; накопление вещества АТФ-зависимыми переносчиками, стоящими в мембране; считывание изменений среды двухкомпонентными системами, которые фосфорилируют себя из АТФ. Продолжение любого из трёх при снятой силе о самости ничего не говорит.

Но «не требует по устройству шага» не значит «продолжается в опыте»: «все три продолжаются» неверно трижды.

Накопление АТФ-зависимыми переносчиками продолжается не для всякого вещества. У грамотрицательных бактерий железо в составе сидерофоров и витамин B12 проходят внутрь в два шага: через наружную мембрану — особым устройством, через внутреннюю — АТФ-зависимым переносчиком. Первый шаг питается протон-движущей силой внутренней мембраны: у наружной мембраны своего источника энергии нет. Для этих веществ накопление при снятой силе встаёт, хотя переносчик внутренней мембраны работает на АТФ.

Считывание среды бывает двух родов, и о втором роде источник говорит осторожнее, чем кажется. Считывание по веществу — наличия привлекающего или отталкивающего вещества — силы не требует. О считывании собственного энергетического положения источник говорит так: каждое из трёх поведений — движение к кислороду, по окислительной обстановке и к глицерину — требует для передачи сигнала протон-движущей силы и/или системы переноса электронов, а сами белки, по предположению авторов, считывают либо силу, либо окислительное состояние клетки [3].

Условие разделительное, и вывести из него, что такое считывание без напряжения не идёт, нельзя: при снятой силе перенос электронов не прекращается, а идёт свободнее, и считывание по окислительной ветви может сохраниться. Источник называет две возможные опоры сигнала и между ними не выбирает. Разводящего измерения — считывания энергетического положения при снятой силе и работающей дыхательной цепи — мы не нашли.

Поступление сахара продолжается не при всяком pH среды. При наружном pH 5,5 и ниже ионофор подавляет поступление через фосфотрансферазную систему; измерено это на 2-дезоксиглюкозе, несбраживаемом подобии глюкозы, а не на сахаре вообще [23]. Наружный pH мы сами назвали параметром утверждения (раздел 7), и здесь он стоит с тем же правом: поступление сахара при снятой силе продолжается при слабощелочном pH, а не при любом.

Хемотаксис. Направленное движение по перепаду вещества — к лучшему и от худшего. Части у бактерии три: рецептор, сигнальная цепь (она сравнивает нынешнее с бывшим и решает, куда поворачивать) и ротор (Введение). Части эти измеримы отдельно: сигнальную цепь можно проверять, даже когда ротор стоит.

Пептидогликан. Сетчатый полимер стенки бактериальной клетки снаружи мембраны; держит форму клетки против внутреннего давления.

Тургор. Внутреннее давление клетки: растворённого вещества внутри больше, чем снаружи, и вода идёт внутрь; стенка его сдерживает.

Ангидробионт. Организм, способный почти полностью высохнуть и ожить в воде: тихоходка, сухое семя, высушенная личинка.

Третья группа — приёмы и понятия, нужные при прочтении опытов.

Сопрягающий ион. Ион, на перепаде которого работают белки, встроенные в данную границу, — будь система организмом или нет. Понятие взято из биоэнергетики; положение, что протон в этой роли не единственный и её играет и натрий, развил В. П. Скулачёв [24]. Мы расширяем понятие на каналы (ниже). Одной возможности обратного хода насоса для этого мало: нужно, чтобы перепад иона служил источником работы или переноса, выполняющего функцию системы. Признак не круговой: у организма ион считается сопрягающим, если у него есть белки, работающие на перепаде этого иона, — сопряжённые с ним переносчики, роторы на нём, обратимые насосы, а также избирательные каналы, перенос через которые идёт за счёт перепада, выполняет функцию системы и прекращается при нуле перепада. Расширение это мы принимаем с его последствием: сопрягающими оказывается больше ионов, и установить утрату напряжения труднее. Практически, по нашей оценке, это значит, что у клетки с работающим насосом разность хотя бы одного иона почти всегда не равна нулю; случаев, где утрату напряжения можно проверять, немного, и на них держится вся эмпирическая часть работы (разделы 3.4, 3.5). Ионы и в роторе, и в канале идут по перепаду; различаются белки лишь тем, куда уходит энергия: в роторе — во вращение; в канале она рассеивается в теплоту, а функцию выполняет сам перенос. У Escherichia coli сопрягающими являются протон и натрий, а по нашему правилу, по-видимому, и калий: обменники калия на протон KefB и KefC, когда они включены, работают на его перепаде: выпуская калий, они, по-видимому, вводят протоны и закисляют цитоплазму (калиевый канал Kch активности у неё не показал); у морских вибрионов натрий несёт полярный жгутик, а протон — боковые [25]. Перечень этих белков берётся из генома и протеома, то есть устанавливается до измерения перепадов, а не после. На нём и стоит проверка пункта восьмого: измерять следует перепады всех ионов, для которых такие белки у данного организма есть.

Ограничение существенное. У организма опыта 1977 года ионофоры и ингибитор мембранной АТФ-азы, не дающие установиться протонной силе, блокируют накопление тиометилгалактозида и треонина, но не фосфата и арсената; накопление аспартата и глутамата тоже требует АТФ, но не протонной силы [26]. Фосфат, аспартат и глутамат — заряженные вещества, и их перепад держится тратой АТФ из глюкозы. Считай мы напряжением разность любых заряженных веществ, при снятой протонной силе оно не было бы утрачено, и опыт 1977 года не годился бы как случай жизни без него. Поэтому определение и говорит о сопрягающих ионах. Фосфат авторы предполагают накапливаемым электронейтральным обменом на гидроксил, который движет АТФ или его производное; электрического слагаемого такой обмен не создаёт (если переносится однозарядный H₂PO₄⁻; при pH около 8 преобладает двухзарядный HPO₄²⁻, и обмен его на один гидроксил был бы электрогенным). Химически обмен на гидроксил сцеплен с разностью pH: шёл бы он без АТФ, на нём работал бы протонный перепад — ион, уже учтённый. Но если у этого организма есть переносчики, работающие на перепаде фосфата, фосфат по нашему же правилу станет сопрягающим, и опора 1977 года ослабнет. Есть ли такие переносчики в геноме E. hirae, мы не проверили; этот факт решил бы развилку.

Разобщитель и ионофор. Разобщитель (в наших ссылках — CCCP) делает мембрану проницаемой для протонов, и протон-движущая сила как сумма стремится к нулю — тем ближе, чем больше утечка через разобщитель превосходит накачку. Порознь же слагаемые в нуль обращаются не всегда — они могут взаимно сокращаться, оставаясь каждое отличным от нуля. То, что в опыте 1984 года не обнаружены оба, мы считаем, по-видимому, следствием состава среды (наружный pH 7,5 близок к внутреннему, и разность pH мала уже сама по себе; высокий калий), а не свойством разобщителя. Ионофор — переносчик или канал для своего иона (валиномицин — калий, грамицидин — одновалентные катионы); он снимает разность по этому иону. В опыте 1977 года применён ионофор [17], в опыте 1984 года — разобщитель [18].

Постоянная длины. Расстояние, на котором стационарное местное изменение напряжения вдоль клетки спадает в e ≈ 2,7 раза; для цилиндрической клетки радиусом a оно равно √(Rₘ·a/(2Rᵢ)), где Rₘ — сопротивление единицы площади мембраны, Rᵢ — удельное сопротивление цитоплазмы. Её вычисляют из сопротивления мембраны и содержимого, а не измеряют, и это ограничивает силу вывода (раздел 3.1).

Электротоническая компактность. Если клетка много меньше своей постоянной длины, напряжение по всей её границе практически одинаково; такую клетку называют электротонически компактной. Для бактерии она принята по расчётной оценке (раздел 3.1), а не измерена. Она позволяет говорить о работе на напряжении как о свойстве всей клетки. У клетки размером с постоянную длины или больше её нет — см. гигантские бактерии в разделе 3.7.

Нернстовский краситель. Краситель или иной проникающий заряженный зонд (например, липофильный катион), распределяющийся между клеткой и средой по напряжению; вблизи нуля накопление мало, и поправка на связывание зонда сравнима с сигналом; по его накоплению напряжение и считают. Краситель способен влиять на измеряемое (раздел 5.3), поэтому ряд опубликованных результатов мы опорой не считаем.

Доннановская разность. Разность потенциала у слоя с неподвижными заряженными группами, возникающая без участия каких-либо насосов — просто потому, что подвижные ионы распределяются вокруг неподвижных зарядов неравномерно. У грамотрицательных бактерий такая разность измерена на наружной мембране [по обзору 27]. Значит, заряженных поверхностей у клетки больше одной, и на этом не выдерживает проверки четвёртая из формулировок раздела 5.4.

2.2. Два уровня живого: на этом различии стоит работа

Итог раздела. Живая клетка ведёт обмен и сама восстанавливает свои части; напряжения от неё не требуется. Живой организм сверх того может оставить потомство своими средствами и удерживает своё напряжение потоком, а в покое — себя запретом (напряжения тогда нет, но хранится всё нужное для его возобновления). Самость — всё напряжение организма внутри его границы и на ней. Клетка внутри тела своей самости не имеет (правило части); исключение — отделившиеся части, которые сами выбирают путь (доживание самости).

Начнём с трёх понятий, на различии которых держится работа: живая клетка, живой организм и самость. Без этого различения по определению напряжения (раздел 2.3) самостью обладали бы и эритроцит, и пузырёк с помпой; с ним определение согласуется и с измерениями, и с принятым в биологии употреблением слов. Само напряжение здесь понимается так: полная электрохимическая разность сопрягающих ионов на замкнутой границе, не равная нулю хотя бы у одного из них; подробно — в разделе 2.3. Раздел длинный. При первом чтении достаточно: определений (начало раздела), правила части, абзаца о границе тела («Где граница целого…»), подраздела «Сколько «я» в теле человека» и таблицы (в ней достаточно строк о вольноживущей бактерии, эритроците, гепатоците, нейтрофиле, споре, пузырьке с помпой и вирусной частице). Остальное — разбор частных случаев (отделившиеся части, нейтрофил, растения, симбионты, кожная батарея), который можно читать выборочно.

Живая клетка. Ведёт обмен веществ (в покое — хранит всё для его возобновления, раздел 3.5), то есть работает против выравнивания за счёт добытого извне, и своими катализаторами восстанавливает собственные части. Требования напряжения в это определение мы не вносим: клетка со снятой протон-движущей силой, по-видимому, остаётся живой клеткой, пока идёт обмен. Такой случай наблюдался, хотя по нашей полной проверке утрата напряжения в нём не установлена (разделы 1 и 3.4).

Восстанавливать собственные части значит своими катализаторами возвращать в рабочее состояние то, что повреждается в ходе существования. Зрелый эритроцит этому удовлетворяет: окисленные жирные кислоты фосфолипидов его мембраны непрерывно заменяются его собственными ферментами [28], а окисленный гемоглобин восстанавливается его же цитохром-b5-редуктазой [29]. Пузырёк со светозависимой помпой против выравнивания работает, но собственных частей не восстанавливает, и живой клеткой не является. Покоящаяся спора обмена в покое не ведёт. Мы считаем её живой клеткой в покое: средства обмена и восстановления у неё свои, они пережили остановку внутри её границы, и обмен она возобновляет сама (раздел 3.5).

Живая единица. Понятие сводной работы программы [9]: система с замкнутой границей (клетка или органелла), которая ведёт обмен, держит биологическое напряжение (или, в покое, хранит всё для возобновления обмена и напряжения), возникает только делением себе подобной (или происходит из линии, возникающей делением) и клеткой из частей заново не собирается. Живая единица может не быть клеткой (митохондрия) и может не быть организмом (зрелый эритроцит). Удерживать себя она может потоком — непрерывно оплачивая напряжение — или запретом — без текущей оплаты, когда распад замедлен на много порядков. Запретом удерживают себя покоящаяся спора, сухое семя и обезвоженная тихоходка (микроскопическое водное животное), но по-разному: у сухого семени и обезвоженной тихоходки цитоплазма стеклуется и молекулам и ионам почти некуда двигаться; у споры стекла нет, вода в её сердцевине подвижна, большинство белков вращательно неподвижны, а причину покоя авторы измерений предполагают в изменении ферментов при обезвоживании [30] (разделы 3.5, 3.6).

Живой организм. Живая клетка или многоклеточное тело, которое может оставить потомство за пределами самого себя — своими средствами воспроизводства, копирующими наследственную запись и лежащими внутри его собственной границы, — и которое удерживает собственное биологическое напряжение на своей наружной границе или на границах внутри неё: потоком, оплачивая его, а в покое удерживает себя запретом — напряжение тогда не оплачивается и как биологическое напряжение не считается, но сохраняется всё, что нужно, чтобы самому его возобновить; при пробуждении организм возобновляет напряжение сам. Способность оставлять потомство своими средствами мы ниже называем коротко своим воспроизводством. Клетка внутри многоклеточного тела, потомство которой выходит за пределы тела только через воспроизводство целого (через половые клетки, почкование, отделяющиеся части тела), своего воспроизводства в этом смысле не имеет: она часть тела, а не организм. Оцениваем мы свойство по устройству вида или типа клетки, а не по тому, срабатывает ли оно у данного экземпляра (ниже, о муле). Покой организма не лишает: покоящаяся спора, сухое семя и обезвоженная тихоходка — живые организмы в покое (раздел 3.5). Самость же берётся в данный момент, как свойство текущего состояния: в покое она прервана и возвращается при пробуждении, вместе с оплатой напряжения.

Самость («я»). Биологическое напряжение живого организма в смысле раздела 2.3 — всё напряжение внутри его наружной границы и на ней. Граница показывает, где организм кончается, то есть чьё это «я». У одиночной клетки это мембрана, у многоклеточного животного — наружная эпителиальная оболочка тела (ниже). Самость же — всё биологическое напряжение внутри этой границы, принадлежащее клеткам самого организма: на самой оболочке, на мембранах клеток тела, нейронов, митохондрий. Напряжение бактерий, паразитов и других организмов внутри оболочки в самость тела не входит. Самость тела — не одно число, а набор разностей на многих границах, и не общее электрическое поле тела. Внутренняя среда — хороший проводник, основную часть сопротивления тела при низких напряжениях даёт кожа [31], и разности на границах замыкаются местными токами. Поля, которые эти токи создают в среде (их записывают как ЭКГ и ЭЭГ), — следствие разностей, а не их сумма; обратное действие таких полей на соседние нейроны (его называют эфаптическим) слабое и местное: потенциал нейрона оно сдвигает обычно меньше чем на 0,5 мВ (в срезах коры крысы) [32]. У живой клетки, своего воспроизводства не имеющей и траекторию самостоятельно не выбирающей, своей самости нет; внутри организма её напряжение входит в самость организма.

Отделившиеся части и доживание самости. Самость есть и у системы, которая своего воспроизводства не имеет, но не связана с соседними клетками проводящими контактами и самостоятельно выбирает траекторию движения. Отделённость мы понимаем именно так — как отсутствие связи с соседями, а не как выход в кровь или в среду. Самостоятельным выбором мы называем смену направления, которой управляют рецептор и сигнальная цепь внутри самой системы по сигналу среды; движение, направление которого задаёт сторонняя сила или физика градиента, выбором не является. Проверяется это так: если при блокаде рецептора или сигнальной цепи поворот исчезает, а движение остаётся, это выбор.

Таковы безъядерные фрагменты нейтрофилов, многократно отвечающие направленным движением на разрушенный лазером эритроцит [33]; безъядерные фрагменты кератоцитов рыб, которые в электрическом поле идут к аноду (целые клетки — к катоду) и разворачиваются при смене полярности поля [34]; тромбоциты, активно мигрирующие [35] и ползущие по градиенту прикрепляющего вещества [36] (проверки нашим условием — исчезает ли поворот при блокаде рецептора при сохранённом движении — для тромбоцитов мы не нашли); миниклетки кишечной палочки без хромосомы, полученные от сконструированного штамма [37]. Происхождение у этих частей разное: фрагменты нейтрофилов и кератоцитов получены в опыте, тромбоцит — обычный продукт организма, миниклетка — продукт неправильного деления бактерии.

Отделившись, такая часть уносит с собой участок мембраны клетки, от которой отделилась, вместе с напряжением на нём — и пользуется им без копирования наследственной записи; тромбоцит может даже разделиться, но делит готовое, а записи, по которой строил бы себя заново, не копирует [38]. Такое существование мы называем доживанием самости; это не срок жизни, а существование без своего воспроизводства. Половая клетка несёт потомство тела, а не своё; если она сама выбирает путь, у неё тоже доживание самости (ниже, о сперматозоиде). По определению самость без своего воспроизводства бывает только у частей, отделившихся от организма или от его клеток: всякая самость происходит от организма, способного оставить потомство. Самость и здесь остаётся напряжением, а не способностью выбирать (раздел 2.4): для отделившейся части самостоятельный выбор траектории есть условие, по которому мы относим её к несущим самость, — так же, как для организма своё воспроизводство; ни то, ни другое самостью не является.

Два пограничных случая называем сразу. Кончик растущего отростка нейрона (конус роста) сам выбирает путь по сигналам через рецепторы, но, пока он часть нейрона, своей самости не имеет: у нейрона одна граница, и иначе у одной клетки с несколькими кончиками оказалось бы несколько самостей. Отрезанный кончик живёт отдельно: конусы роста, хирургически отделённые от нейронов пресноводной улитки-катушки Helisoma, генерируют потенциалы действия [39]. Если такой кончик сам выбирает путь, у него доживание самости, как у безъядерного фрагмента нейтрофила; в той работе выбор пути не проверяли, но проверили в другой: конусы роста аксонов сетчатки, отрезанные от тела клетки, живут на субстрате и поворачивают в градиенте нетрина-1 и семафорина 3A, а при блокаде синтеза белка поворачивать сразу перестают [40]. Что отрезанные конусы при этом сами ползут, подтверждено лишь косвенно.

Клетка кожи, ползущая в рану, перед движением ослабляет связи с соседями. Через несколько часов после повреждения на самом краю раны снижены все три изученных белка щелевых контактов кожи — коннексины 26, 31.1 и 43; повышен коннексин 26 лишь в клетках позади края, и перенос красителя в живой коже изменился согласованно с этим [41]. Подавление коннексина 43 на ране ускоряет миграцию кератиноцитов и фибробластов [42], блокада щелевых контактов пептидами — тоже [43]. По этим данным клетки самого края, по-видимому, от соседей отрываются и на время движения у них доживание самости; клетки позади края остаются связанными, и их напряжение — часть самости тела. Снижение белка ещё не есть нуль связи; решил бы дело перенос красителя из отдельной клетки самого края, измеренный с указанным пределом обнаружения.

Положение об отделившихся частях объясняет меньше, чем определение для организмов. Для организма самость и есть напряжение; для отделившейся части признак — выбор траектории, а связь выбора с напряжением у самой части не показана. Поворот и движение у безъядерных фрагментов клеток животных и у тромбоцитов обеспечивают актин и миозин на АТФ. Напряжение на их наружной границе тоже производно от АТФ: на ней работает натрий-калиевый насос, и он держит перепады ионов, на которых стоит напряжение. У целого нейтрофила АТФ даёт в основном гликолиз [44]; у тромбоцита в покое — гликолиз и дыхание собственных митохондрий, при активации преимущественно гликолиз [45]. Обратный путь, от напряжения к АТФ, у клеток животных идёт на внутренней мембране митохондрий, у бактерий — на самой границе клетки. Само по себе это ещё не связывает выбор с напряжением.

Связь видна в опытах на целых нейтрофилах. По данным авторов, вклад в потенциал покоя вносит калиевый канал внутреннего выпрямления Kir7.1. Его блокировали у нейтрофилоподобных клеток человека веществом VU590 (оно действует не только на этот канал: соседний канал Kir1.1 подавляет даже сильнее). Потенциал этих клеток измеряли прямым отведением микропипеткой — около −30 мВ в покое и около нуля после блокатора или повышения наружного калия; у рыбки данио брали нейтрофилы с недействующей формой канала. В обоих случаях клетки теряли направление к привлекающему веществу, но не скорость.

Опыт со светом. Местная деполяризация (сдвиг мембранного потенциала к нулю) светом — через светочувствительный канал, пропускающий в основном натрий, — у нейтрофилов данио смещает место, где клетка выпустит ведущую ложноножку; потенциал у данио регистрировали встроенным белковым датчиком в относительных единицах, не в милливольтах [46]. Сдвигался при этом только мембранный потенциал — электрическая часть напряжения. Перепады ионов, которые держит насос, оставались, и полная разность не снималась; у калия при деполяризации она даже растёт.

Данные допускают два прочтения, и мы называем оба. По первому, сигнальная цепь у нейтрофила отвечает на мембранный потенциал. По второму, это не общее свойство: у рыбок с полностью выключенным геном канала хемотаксис не нарушен (авторы допускают, что работу взяли на себя другие каналы того же семейства), а у нейтрофилов мыши VU590 на хемотаксис не влиял, неселективный же блокатор — хлорид бария — подавлял и само движение [46]. Опровергнуть первое прочтение мог бы опыт, где потенциал сдвинут надёжно и измерен, а поворот сохранился.

Ещё три оговорки. Опыт поставлен на целых клетках; на безъядерных фрагментах его, насколько нам известно, не ставили, и для них связь выбора с мембранным потенциалом остаётся предположением. Связь эта не всеобщая: у кишечной палочки решение в хемотаксисе принимает сигнальная цепь, работающая на АТФ (разделы 2.4 и 4), а у амёб Dictyostelium, по работам, на которые ссылаются те же авторы, мембранный потенциал на хемотаксис не влияет. Но у тех и других есть своё воспроизводство, и их самость от этого не зависит. Наконец, по нашему же правилу «необходимое не есть управляющее» (раздел 4) участие мембранного потенциала в повороте нейтрофила само по себе не делает его тем, что выбирает. Ложноножка при местной деполяризации появлялась только при работающей сигнальной цепи клетки (её звена — G-белка, Gα) [46]. Поэтому мы считаем, что местное изменение потенциала для сигнальной цепи — входной сигнал того же рода, что и привлекающее вещество; само напряжение направления не выбирает. Это положение было бы ложным, если бы местная деполяризация задавала место ложноножки и при выключенной сигнальной цепи; по данным тех же авторов, при выключенной цепи ложноножка не появлялась.

Отсюда проверяемое следствие для отделившихся частей. У безъядерного фрагмента нейтрофила сдвиг мембранного потенциала к нулю при сохранённой АТФ должен убрать поворот и оставить движение. АТФ и сам потенциал при этом нужно измерять в том же опыте. Если пропадут и поворот, и движение, опыт ничего не решит. Если пропадёт только поворот, это покажет, что мембранный потенциал для поворота необходим, но не то, что он выбирает. Если поворот останется при надёжно сдвинутом потенциале, связь выбора с ним у отделившихся частей мы будем считать неподтверждённой. Отнесение таких частей к несущим самость тогда будет держаться только на условии выбора.

У положения есть и внешние границы. Искусственные хемотаксические пузырьки движутся по градиенту, но ориентация их случайна из-за теплового вращения, а дрейф возникает оттого, что тяга зависит от ориентации; механизма восприятия сигнала авторы не описывают, и мы считаем, что сигнальной цепи у них нет [47]. Ни от какого организма они не отделялись. Самости у них нет. Нет её и у зрелого эритроцита: он ни с кем не соединён, но траекторию сам не выбирает. Органеллу, движущуюся внутри клетки, мы не рассматриваем: от клетки она не отделена. Систему из готовых белков, которая сама выбирала бы траекторию, определение относит к лишённым самости: ни от какого организма она не отделялась. Верно ли так проводить границу, мы оставляем открытым.

Ещё два случая ложатся на правило доживания. Амёба без ядра. Безъядерная цитоплазма Amoeba proteus остаётся жизнеспособной: около 70 % таких цитоплазм на шестые сутки после удаления ядра возобновляли движение, питание и деление, когда ядро возвращали [48]; сама безъядерная амёба ползёт, выпускает ложноножки и заглатывает добычу [препринт: 49]. Делиться без ядра она не может. По нашему правилу у неё доживание самости, если она сама выбирает путь; выбор пути по сигналу в этих работах прямо не проверяли. Сперматозоид. Он не связан с соседями, сам не делится и отвечает на пептид яйцеклетки сдвигом напряжения на своей мембране: у морского ежа пептид даже в ничтожной концентрации (менее 2,5 пикомоля на литр) вызывает устойчивую гиперполяризацию — сдвиг мембранного потенциала дальше от нуля; опыт ставили на сперматозоидах, набухших в разбавленном растворе [50]. Если он по этому сигналу выбирает путь, у него доживание самости; потомство же за пределами тела оставляет не он сам, а тело, половой клеткой которого он является.

Определение организма проверяется и на случае, придуманном не нами. Комочки из зародышевых клеток лягушки — так называемые ксеноботы — плавают за счёт ресничек и сгребают свободные клетки в кучки, из которых вырастают новые такие же комочки; получено, по данным авторов, до четырёх поколений (у «родителей» формы, подобранной вычислительно) [51]. Потомство за пределами себя здесь есть, но наследственную запись комочек своими средствами не копирует: он собирает готовые чужие клетки. По нашему определению своего воспроизводства у него поэтому нет, и организмом он не является. Выбора пути по сигналу авторы не описывают: движение идёт по спирали и случайно. Своей самости у ксенобота, по нашему правилу, нет; живыми клетками его клетки остаются. Если бы выбор пути по сигналу у него нашёлся, он нёс бы доживание самости как часть, отделённая от зародыша.

Правило части. Клетка внутри многоклеточного тела своей самости не имеет: она живая клетка, а самость принадлежит телу как целому. Это верно для клеток и соединённых с соседями, и не соединённых, если они не выбирают путь сами: потомство тех и других выходит за пределы тела только через воспроизводство целого. Исключений два. Первое — клетка или её кусочек, не связанные с соседями проводящими контактами и сами выбирающие путь: у них самость есть по правилу доживания (выше). Второе: клетка, отделённая от тела и сохранившая устройство воспроизводства, — клетка листа на питательной среде, линия HeLa, бластомер, давший близнеца, передающаяся опухоль, — становится живым организмом со своей самостью: её потомство теперь выходит за пределы прежнего тела.

Где граница целого, мы решаем так: граница многоклеточного животного — его наружная эпителиальная оболочка: кожа, эпителий кишки, дыхательных путей, канальцев и протоков почки. Она отделяет общую внутреннюю среду тела — межклеточную жидкость и кровь — от внешней. Внутреннюю среду мы, следовательно, считаем частью организма, а не средой: она лежит внутри его наружной границы, и состав её держит сам организм. Замыкают оболочку плотные контакты между клетками эпителия. Напряжение на ней распределено и одного значения не имеет: на коже человека — десятки милливольт, наружная сторона отрицательна [52]; на слизистой прямой кишки у здоровых людей — в среднем −26 ± 5 мВ, а наибольшие значения по каждому обследованному — в среднем −45 ± 11 мВ [53], в носу — от −4 до −30 мВ в зависимости от участка [54] (знак — просвет относительно внутренней среды; электрод сравнения в таких измерениях обычно ставят под кожу). Все эти числа — электрическая часть; полной разности каждого иона через оболочку они ещё не дают: для неё нужны концентрации по обе стороны. Знак по оболочке не везде одинаков: в почечном канальце просвет положителен (ниже).

Когда самость тела есть и когда утрачена. Самость у тела есть, если полная разность сопрягающих ионов не равна нулю хотя бы на одной из его границ — на оболочке или внутри неё, — и утрачена, если равна нулю на всех. На коже, обращённой к воздуху, разность измеряют с раствором на поверхности; поэтому проверка утраты напряжения целым телом — нулевой разности на всей оболочке — на опыте почти недостижима (раздел 9).

Белок самой оболочки работает на этой разности: в толстом восходящем отделе петли Генле кальций и магний всасываются обратно межклеточным путём, через поры из клаудина-16 [55], и движет их в основном разность потенциалов через эпителий, со стороны просвета плюс (в опыте около +9 мВ); при обращении знака этой разности магний и кальций идут в обратную сторону, в просвет [56 — изолированный каналец кролика; белок поры тогда ещё не был известен]. Часть этой разности создают сами поры: натрий они пропускают лучше хлорида, соли в просвете меньше, чем в межклеточной жидкости, и натрий, утекая в просвет, заряжает его положительно. Другую часть дают сами клетки: калий выходит через их каналы в просвет, а хлорид — через противоположную сторону в межклеточную жидкость. У людей с поломкой гена этого белка магний и кальций теряются с мочой [55]; при подавлении клаудина-16 у мышей избирательность пор и эта часть разности падают [57]. Канал этот пассивный, и по нашему определению он сопрягающий белок: ионы и в роторе, и в канале идут по перепаду, а различаются белки лишь тем, куда уходит энергия (раздел 2.1).

Оболочка у губки и отсеки внутри тела. Замкнутая оболочка с напряжением есть и у пресноводной губки: её эпителий не пропускает внутрь метку и держит разность около 3 мВ; по записи авторов, нижняя камера (под культурой) отрицательна относительно верхней; считать нижнюю камеру внутренней средой (мезохилом), а верхнюю — водой — наше допущение, прямо авторы этого не пишут. При таком допущении в записи, принятой выше для кишки и носа (просвет относительно внутренней среды), это около +3 мВ, то есть знак обратный; измерено на культуре губки, выращенной на пористом фильтре [58]. Внутри тела есть отсеки со своим напряжением — эндолимфа внутреннего уха держит около +80 мВ относительно остальной внутренней среды [59]; их напряжение входит в самость тела, но границей тела они не служат: граница — наружная оболочка.

Для растения два варианта, и мы называем оба. По первому граница целого — наружный покров (эпидермис с кутикулой, в корне — эндодерма с поясками Каспари), а стенки клеток и сосуды — его внутренняя среда, как кровь у животного. По второму граница — наружная мембрана сети клеток, соединённых плазмодесмами. Первый вариант подтвердился бы, если бы нашёлся белок покрова, работающий на разности через покров межклеточным путём.

Ранний зародыш до замыкания наружного эпителия оболочки не имеет, и целое здесь задаёт соединённость: где общей оболочки нет, решают проводящие контакты (правило части). Вариантов два. По первому бластомеры зародыша связаны проводящими контактами, и зародыш — одно целое с одной самостью. По второму, пока такой связи нет, каждый бластомер есть организм, а зародыш — их скопление. Различает их факт, и он, по-видимому, есть: у мыши на стадиях двух и четырёх клеток связи через щелевые контакты между бластомерами не обнаружено (краситель переходил лишь между сёстрами, по-видимому через остаточный мостик деления), а со стадии восьми клеток, при уплотнении, такая связь выявляется стабильно [60]. Тогда граница проходит не по числу клеток, а по моменту, когда соседние клетки соединились проводящими контактами: до этого момента верен второй вариант, после — первый. У мыши этот момент приходится на стадию восьми клеток; у морской звезды Asterias rubens бластомеры связаны электрически уже на стадии двух клеток [61], так что у разных видов он приходится на разное число клеток. Оговорка: по другой работе на стадиях четырёх и восьми клеток часть бластомеров связана остаточными мостиками от делений [62], а насколько обширна эта связь, оспорено [63] (ниже, о бластомере). Прерыванием самости этот случай не служит: обмен и напряжение у зародыша идут, а прерывистость самости (раздел 3.5) связана с остановкой оплаты напряжения в покое.

Соединённость клеток проводящими контактами — щелевыми у животных, плазмодесмами у растений, цитоплазматическими мостиками — решает там, где общей оболочки нет: у растений, у скоплений одноклеточных, у слизевиков. Электрическая связь через межклеточную среду, как калиевая волна в биоплёнке [64], соединением не считается. Соединение частичное и регулируемое: напряжения соседей сближаются в меру проводимости контактов, но не совпадают [65 — на клетках элодеи; 66 — о регулируемости контактов]. Порога мы не вводим: клетка входит в целое при любой силе связи, если связь есть; граница соединённости сдвигается с чувствительностью метода. У многоклеточного животного единство тела задаёт не соединённость: щелевые контакты, насколько нам удалось установить, связывают клетки одной ткани и обрываются на её границах — в совместных культурах связи гепатоцитов с клетками других типов (эпителиальными клетками печени, звёздчатыми клетками, фибробластами), по данным обзора, не наблюдалось [67]; исключения — стенка сосуда, где эндотелий соединён с гладкими мышцами [68], предсердно-желудочковый узел сердца, где с клетками сердечной мышцы щелевыми контактами соединены макрофаги [69], и воспаление или повреждение, когда связи строятся заново.

Происхождение при этом безразлично. Химера из двух зародышей, пересаженный орган, привой на подвое: если они вошли в одно тело и их потомство выходит за его пределы только через воспроизводство целого, самость одна. Общая среда сама по себе одного организма не делает: у колониальной асцидии Botryllus сросшиеся колонии разного происхождения делят общую кровь, но половые клетки одной колонии вытесняют половые клетки другой [70]; по нашему признаку это два организма в одной среде, пока одна линия половых клеток не вытеснила другую. Бактерии в биоплёнке сохраняют каждая свою самость: потомство каждой выходит за пределы биоплёнки. Для многоклеточной стадии Dictyostelium (псевдоплазмодия, или «слизня») два варианта. Без электрической непрерывности между клетками у каждой амёбы своя самость. Но у этих амёб описаны туннельные нанотрубки с непрерывной мембраной между клетками, внутри которых видны митохондрии и пероксисомы; открытость трубок авторы предполагают, а перенос растворимого красителя или тока не проверяли [71]. Если трубки открыты цитоплазматически, связанные ими амёбы — части целого. Решил бы дело перенос тока или растворимого красителя между соседними клетками слизня через нанотрубки.

Лимфоцит крови своего воспроизводства в нашем смысле не имеет: делится он внутри тела, и потомство его за пределы тела не выходит. Но он не связан с соседними клетками и сам выбирает путь: его рецепторы к сигнальным веществам, которые выделяют клетки тела, через сигнальную цепь направляют его движение, и при выключении рецептора или цепи он перестаёт находить цель, продолжая двигаться (учебные данные; первоисточник по этому случаю мы не сверяли). По правилу доживания самость у него есть. Пока Т-лимфоцит распознаёт антиген на дендритной клетке, между ними собираются щелевые контакты, пропускающие краситель [72]; на это время своя самость лимфоцита, по нашему правилу, прерывается, а его напряжение остаётся в самости тела. Собственное «я» клетки здесь включает и выключает не напряжение, а связь с соседями. Это случай, когда самость меняется при неизменном напряжении: в нашем построении самость не есть свойство одного напряжения (вывод 3). Опухолевые клетки внутри тела — часть тела, пока их потомство не выходит за его пределы; клетка опухоли, отделившаяся и сама выбирающая путь, получает самость по тому же правилу доживания.

Колонию от многоклеточного организма по нашему признаку отличает общее будущее потомства: у многоклеточного потомство клетки выходит за пределы тела только через воспроизводство целого, у колонии каждая клетка уходит своим путём.

Орган, вынутый для пересадки, — живые клетки без своей самости.

Сколько «я» в теле человека. У тела — одна самость. Кроме неё, внутри тела есть самости доживания у отделившихся клеток крови (выше). Многоклеточное тело — один живой организм: его клетки происходят от одной оплодотворённой клетки, а у химеры — от двух, создавших одно тело, и потомство любой из них выходит за пределы тела только через воспроизводство целого. Сети клеток внутри тела — печень, сердечная мышца — и нейроны своей самости не имеют: напряжение на их мембранах входит в самость тела. Своя самость есть лишь у клеток, не связанных с соседями и сами выбирающих путь: у нейтрофилов и тромбоцитов; у лимфоцитов — по учебным данным. Их самость вложена в самость тела: их напряжение входит и в неё. Что оболочка подпадает под наше определение, мы основываем на одном факте: в почечном канальце ионы проходят межклеточным путём, через поры белка клаудина-16, а не через мембрану одной клетки. Белок работает на разности через весь пласт, и потому эта разность есть свойство пласта, а не сумма свойств клеток. Создают эту разность сами клетки эпителия. То, что самость тела одна, держится не на клаудине, а на правиле части и на выборе наружной границы, которая задаёт, где тело кончается: такие же межклеточные поры есть и на внутренних эпителиях, например в сосудистом сплетении мозга (по общепринятому описанию; первоисточник не сверяли). Опровергло бы положение то, что перенос через межклеточную пору сводится к мембранам отдельных клеток.

Нейроны передают сигнал вдоль себя изменениями напряжения мембраны; для нервного волокна это количественно описано ещё в 1952 году [73]. Между собой они связаны в основном химическими синапсами, которые срабатывают от этих изменений, а часть нейронов — также электрическими синапсами, то есть щелевыми контактами (тормозные интернейроны коры, нейроны нижней оливы, сетчатка) [74]. Значит, если принять наше определение, мышление опирается на одну из частей самости тела — на напряжение мембран нейронов. Как из работы нейронов складывается мыслительный процесс, к теме настоящей работы не относится: наше определение его не объясняет и не обязано — у бактерии самость есть без всякого мышления.

Кома, смерть мозга и первые часы после остановки кровообращения. Тело в коме самость по нашему определению сохраняет: напряжение внутри его оболочки есть, в том числе на мембранах нейронов; утрачены бодрствование и ответ на окружающее, а их настоящая работа не касается. Тело при смерти мозга, пока остальные клетки живы при искусственной вентиляции, самость по нашему определению тоже сохраняет. По принятым медицинским критериям утрачены при этом все функции мозга, включая самостоятельное дыхание, и по медицинским и правовым критериям человек мёртв. То же относится к телу в первые часы после остановки кровообращения: пока его клетки держат напряжение, самость тела, по нашему определению, ещё есть — а значит, тело в эти часы по нашему определению ещё живой организм, хотя по медицинским критериям мертво. В обоих случаях это расхождение с принятым словоупотреблением, и мы называем его сами. Угасает самость постепенно, граница за границей; это следствие мы принимаем. Нейроны теряют мембранный потенциал, по-видимому, одними из первых: у умирающих больных с тяжёлым повреждением мозга после снятия поддержки по коре мозга проходит волна стойкой деполяризации — в медиане через 3,9 минуты (межквартильный размах 2,6–6,3) после окончательного падения кровотока, — при которой ионные перепады на мембранах нейронов резко и нелинейно спадают [75]; полную разность каждого иона при этом не измеряли. В опытах на животных такая волна потенциально обратима при возвращении кровотока; у больных обращения не наблюдали. Значит, при смерти мозга с прекращённым в нём кровотоком самость тела, по-видимому, держится уже без напряжения нейронов головного мозга — на остальных его границах.

Нужно ли вводить в признак требование «средства воспроизводства достаточны без вмешательства извне»? Разбираем этот вопрос подробно. Обычная клетка листа, не повреждённая и не состарившаяся, способна дать целое растение: с неё растворяют стенку или берут кусочек тканей, кладут на среду с сахаром, солями и двумя растительными гормонами; она делится и даёт каллус, а тот при смене соотношения гормонов — корень и побег. Растение наследственно тождественно исходной клетке. Клетка эта — нормальный экземпляр своего типа, и под правило о повреждённом экземпляре (раздел 8) она не подпадает. Без такого требования всякая клетка растения оказалась бы живым организмом со своей самостью, а дерево — миллиардами самостей. Случай этот к тому же не растительный, а общий: ядро обычной клетки тела животного, пересаженное в яйцеклетку, даёт целое животное, и самость по тому же счёту получала бы каждая клетка тела любого многоклеточного. Правило части это снимает: пока клетка листа соединена с соседями плазмодесмами, она часть целого и своей самости не имеет; отдельно, на среде, она становится живым организмом.

Исходя из наших разборов, мы считаем, что требование «средства достаточны без вмешательства извне» тем не менее негодно, по трём основаниям. Первое. Утверждение, что клетка тела сама по себе целого организма не даёт, ложно как общее, а только на нём это требование и держалось бы.

У Kalanchoe daigremontiana в выемках края неповреждённого листа живого растения непрерывно образуются дочерние растения. Они отделяются, лишь отрастив корень, падают и растут сами — без среды, гормонов и растворения стенки извне [76, 77]. Авторы называют их соматическими зародышами, образуемыми вне среды семени.

Решающее для нас — чего здесь не установлено. Происхождение примордия у K. daigremontiana — из дифференцированных клеток выемки или из заранее заложенной недифференцированной зоны — в литературе не решено: есть лишь постулат авторов о соматическом эмбриогенезе, подкреплённый работой генов зародыша, а не прослеживанием клеточных линий. У родственного вида K. pinnata заложенность показана прямо: почки существуют в зубчиках листа до его отделения и остаются в покое, пока лист не отделится или не будет сильно повреждён [78]. Два вида рода могут вести себя противоположно, а могут одинаково; мы называем оба варианта. Факт, который опроверг бы один из них: прослеживание клеточных линий в выемке листа K. daigremontiana с самой ранней стадии. Такой работы мы не нашли.

Цитрусовые, у которых зародыши образуются без оплодотворения из соматических клеток нуцеллуса и дают потомство материнского наследственного состава [79, 80], случаем самодостаточного воспроизводства не являются: зрелым такой зародыш без полового оплодотворения не становится. Ему нужен питающий эндосперм, а тот образуется только двойным оплодотворением; материнские зародыши этот эндосперм и используют [79]. Случай каланхоэ показательнее.

Планария при бесполом делении достраивает из куска тела целое животное за счёт рассеянных по телу стволовых клеток — случай животного ряда, хотя и не из дифференцированной клетки.

Значит, требование разводит не устройство, а виды: обычная клетка листа отличается от клетки края листа каланхоэ лишь тем, обходится ли вид без лабораторных условий. Это перечень видовых особенностей, а не признак устройства.

Второе. Требование расходится с тремя строками таблицы ниже. Buchnera в следующее поколение переносит хозяин; линии клеток нужны питательная среда и человек, который их пересевает; передающейся опухоли — акт передачи между особями. По такому требованию своего воспроизводства нет ни у одной из трёх, а в таблице у всех трёх стоит «есть».

Третье, и это тяжелее всего. Требование противоречит пункту девятому раздела 2.3. Там источник разности объявлен безразличным, и самость признана за клеткой, разность на границе которой держит прибор. Здесь же решало бы, кто ведёт восстановление, и самость отнималась бы у того, кому нужен прибор. Внешнее участие выходит несущественным для напряжения и решающим для воспроизводства, а основания для такой разницы у нас нет. Защита потребовала бы различения «естественная помощь — искусственная помощь», но оно не физическое, а человеческое, и в других местах работы мы его прямо отвергаем.

Признак поэтому остаётся прежним, без третьего требования: средства воспроизводства принадлежат самой системе и лежат внутри её собственной границы, а потомство выходит за её пределы. Самость получают отделившееся и растущее само дочернее растение с края листа каланхоэ, отделившийся бластомер, давший близнеца, и линия HeLa. Клетки в составе тела её не получают — по правилу части, соединены они с соседями или нет.

Эти три случая таблицы — Buchnera, линия клеток и передающаяся опухоль — различаются не тем, нужно ли им внешнее участие (нужно всем трём, и эта ось ничего не различает), а тем, что́ именно подаётся снаружи. Это измеримо, и ступеней выходит три.

Первая — только акт переноса. Передающаяся опухоль собак живёт в носителе сама, а к следующему носителю её живые клетки переносит поведение собак [81]. Ни вещества, ни наследственных сведений извне она не получает.

Вторая — акт переноса, условия и вещества, но ни одного гена. Линии клеток в сосуде нужны чужая сыворотка, заданная температура, смена среды несколько раз в неделю и ферментативный пересев — подача условий и материала и механическое разделение, и ничего более.

Третья — акт переноса, условия, вещества и часть наследственных сведений. Buchnera стоит на границе второй и третьей ступеней: поступления записанных у хозяина белков у неё не обнаружено (ниже), но переход в следующее поколение насекомого совершает хозяин, и совершает активно и избирательно: материнская клетка выводит симбионта наружу, а зародыш хозяина поглощает его обратно [82].

Крайний случай третьей ступени. Это Tremblaya princeps: у неё не обнаружено ни одной работающей аминоацил-тРНК-синтетазы, работающих генов транспортных РНК лишь восемь, и, по заключению авторов из отсутствия генов, синтез белка ей должен обеспечивать вложенный в неё второй симбионт, Moranella [83]. Генов синтеза пептидогликана у Tremblaya нет вовсе. Стенку Moranella строят белки, записанные в геноме насекомого (по предсказанию авторов, главным образом цитоплазматические шаги), и её собственные белки (шаги у внутренней мембраны и в периплазме) [84]. Один белок насекомого внутри клетки Moranella показан иммунофлуоресцентным окрашиванием срезов с контролем, а не только предсказан; но авторы допускают, что переносится не белок, а его РНК, и сильнее этого говорить нельзя. Итак, средства воспроизводства клетки Tremblaya распределены по меньшей мере по двум наследственным записям, а клетки Moranella — по её собственной записи и геному насекомого.

Отсюда два следствия. Первое: непрерывный ряд между внутриклеточным симбионтом и митохондрией, исходя из разобранных случаев, мы считаем существующим; идёт он не по зависимости в обмене и не по поступлению белков у Buchnera, а по числу видов того, что подаётся извне, и крайняя его точка — Tremblaya, а не Buchnera. Второе: по этой оси признак различает: симбионты, которым часть наследственных сведений даётся извне (Tremblaya, Moranella), своего воспроизводства не имеют; у линии клеток и опухоли оно есть; у Buchnera — развилка по оболочке (ниже).

Чего эта ось не решает. Клетка печени не получает извне ничего из трёх видов: наследственная запись у неё полная, своя, внутри своей границы. Исключает её не эта ось, а правило части: клетка печени есть часть тела.

Почему разграничитель — своё воспроизводство, а не саморепликация вообще? Саморепликация вообще выдала бы самость каждой делящейся клетке тела: печень восстанавливается в основном делением зрелых гепатоцитов и других зрелых клеток печени, а не выделенной стволовой подгруппой [85]; делятся и стволовые клетки крипт, и базальные клетки кожи, и кроветворные предшественники. Эти случаи снимает правило части. Митохондрия имеет свою ДНК, постоянно делится и сливается [86] и держит биологическое напряжение на своей внутренней мембране; своего воспроизводства её лишает не правило части, а то, что средства её воспроизводства не её: подавляющее большинство её белков записано в ядерном геноме [86]. По тому же основанию в разделе 3.6 своего воспроизводства лишена вирусная частица.

Что в этом различении наше, а что принятое. Различение клетки и организма в биологии принято, и мы его берём; границу между ними проводим своим признаком. Есть и другие предложения: Квеллер и Штрассманн определяют организм почти единогласной кооперацией частей и почти полным отсутствием конфликта между ними, а физическую непрерывность, клональность, развитие из одной клетки и разделение на сому и зародышевый путь считают несущественными [87]. Это их предложение, а не принятая в биологии практика, — как и наше. Следствия из нашего признака поэтому наши, а не принятые.

Что получается по ступеням. Сводим в таблицу. Слова «не обнаружено», «измерений не найдено» и «нет» в ней значат разное; пояснение — сразу под таблицей.

Как читать в таблице слова об отсутствии. Смешивать их нельзя. «Не обнаружено» — измеряли и не нашли при чувствительности применённого метода; нуля никто не измерял. «Измерений не найдено» — не измеряли вовсе; у сухого объекта напряжение, по нашему мнению, измерить нельзя в принципе: оно определено относительно внешнего раствора, а внешнего раствора нет. «Нет» без оговорки — величины нет по устройству случая: у липидного пузырька обмена веществ нет потому, что собран он из готовых частей.

Оговорка ко всей таблице. Столбец «биологическое напряжение» заполнен рассуждением от устройства, а не измерением по нашей проверке: если у случая есть насос, работающий на добытом извне, мы считаем, что полная разность сопрягающих ионов не равна нулю. Проверка раздела 2.3 (пункт восьмой) ни к одной строке таблицы не применялась: ни утрата, ни наличие напряжения ею не установлены; наличие в таблице выведено из устройства, а не измерено.

Несколько строк требуют оговорки, чтобы таблица не оказалась строже основного текста. В строках споры и обезвоженного ангидробионта в графе «живой организм» стоит «да, в покое»: организм удерживает своё напряжение потоком, а в покое — себя запретом (напряжение тогда не оплачивается и не считается, но хранится всё нужное для его возобновления) и при пробуждении возобновляет его сам; в графе «самость» — «в покое нет», потому что самость есть оплачиваемое напряжение, а в покое оплаты нет (раздел 3.5). У растущей клетки при снятой силе стоит «не установлено», а не «нет»: проверка раздела 2.3 требует, чтобы полная электрохимическая разность ни одного сопрягающего иона не отличалась от нуля, а перепады натрия и калия в том опыте не измерялись (разделы 1, 3.5). Строки нейрона, нейтрофила и лимфоцита заполнены по правилу части: внутри тела ни одна из этих клеток своего воспроизводства не имеет. Нейтрофил и лимфоцит самость всё же несут — по правилу доживания: они не связаны с соседями и сами выбирают путь. Тело зрелого нейрона не перемещается; своей самости у него нет, а его напряжение входит в самость тела. Пограничный случай, как и конус роста, — молодой нейрон во время миграции: он движется по сигналам. В местах контакта с волокном радиальной глии у мигрирующих нейронов коры собраны белки щелевых контактов (коннексины 26 и 43), но для миграции, по данным авторов, нужна их роль в сцеплении клеток, а не проводящая пора [88]; ионной связи с соседями при миграции, по-видимому, нет. Решил бы дело перенос красителя или тока между мигрирующим нейроном и глиальным волокном. У зрелого эритроцита ядра нет, и траекторию он сам не выбирает; самости у него нет.

Прочерк в графах «живая клетка» и «живой организм» означает, что понятие к случаю не прикладывается: ни митохондрия, ни целый многоклеточный организм клеткой не являются. Строка целого организма внесена нарочно: граница целого в ней — наружная эпителиальная оболочка; разбор дан выше и ниже.

Что это различение даёт. Прежде всего оно снимает возражение, которое иначе было бы самым тяжёлым: что по нашему определению неживыми оказываются человеческие клетки. Не оказываются: эритроцит жив, а самости у него нет, и это разные утверждения. Переписывать принятое употребление слова «живой» для клеток человека не требуется; для тела в целом расхождение с медицинским употреблением остаётся, и мы называем его сами (о коме и смерти мозга — выше).

Признак должен высказываться и о случаях, на которых он не строился. Берём четыре таких случая и показываем, что признак говорит о каждом, — включая неудобные нам ответы.

Линия HeLa. Воспроизводится с 1951 года неограниченно, своими средствами внутри своей границы, со своим набором хромосом. По нашему признаку это живой организм, и самость у него есть. Появилась она, когда клетка вышла из тела и её потомство пошло своим путём. Возражение очевидно: если самость есть состояние, распределённое по границе, и величина его на границе измерима, то включаться от смены обстоятельств она не должна. Отвечаем: меняется не напряжение, а то, входит ли клетка в тело; по правилу части самость получает и HeLa, и отделённый смертный фибробласт — с момента отделения, когда их потомство вышло за пределы тела. Значит, самость не есть функция одного состояния границы: на границе измерима величина напряжения, а есть ли самость вообще, по одной границе установить нельзя — нужно знать ещё, может ли система оставить потомство за пределами себя, — этого мы прямо не измеряем. Это одно из двух мест, где признак представляется нам самим слабым; второе — слова «устройство» и «исправный» мы не умеем определить так, чтобы их можно было проверить измерением (ниже).

Бластомер раннего зародыша. Отдельный бластомер раннего зародыша млекопитающего способен дать целый организм — так возникают однояйцевые близнецы; значит, средства для этого у каждого свои и лежат внутри его собственной границы. По правилу части бластомер в составе зародыша своей самости не имеет; отделившийся и давший близнеца — живой организм со своей самостью. Соединённость зависит от стадии, и измерения есть. У мыши на стадиях четырёх и восьми клеток бластомеры связаны контактами, пропускающими и крупные молекулы, — по предположению авторов, остаточными мостиками от первых делений; щелевые контакты, пропускающие лишь малые молекулы, появляются через 2–5 ч после третьего деления [62]; ионная связь и перенос красителя по всему зародышу описаны после начала уплотнения на стадии восьми клеток [60]. Сколько клеток связывают мостики, читается двояко. По работе 1984 года в первые часы стадии восьми клеток связаны в основном пары бластомеров, по-видимому сестринских, позже — группы по три-четыре клетки, изредка больше; авторы предполагают, что большинство зародышей состоит из двух групп синцитиально связанных клеток, примерно по половине зародыша, и что синцитиальная сеть обширнее, чем считалось [62]. По позднейшей работе другой группы обширной связи до появления щелевых контактов мостики не дают [63]. Для нашего признака это различие не решающее: пока бластомеры в составе одного зародыша, потомство каждого выходит за его пределы только вместе с остальными, и зародыш — одно целое; отдельным организмом бластомер становится, отделившись.

Облигатный внутриклеточный симбионт. Распространённое представление, будто значительная часть нужных Buchnera белков записана в геноме насекомого-хозяина, литературой не подтверждается, и это в пользу признака: крупномасштабного поступления записанных у хозяина белков в Buchnera не обнаруживается, а пути связаны на уровне обменных веществ — синтез незаменимых аминокислот поделён между хозяином и симбионтом [89]. Рибосомная и транспортные РНК, РНК-полимераза и начало копирования записаны в её собственном геноме [90].

По признаку в части копирования и синтеза белка своё воспроизводство у Buchnera, следовательно, есть.

Но тот же источник открывает развилку: генов синтеза фосфолипидов у Buchnera почти нет, как нет и генов получения составных частей клеточной поверхности [90]. Оболочку новой клетке она, значит, собирает не из своего: липиды берёт у хозяина. А оболочка входит в средства воспроизводства по нашему же определению саморепликации (раздел 2.1: нужно ещё, чтобы копия получила оболочку). Отсюда два прочтения, и выбрать мы не можем. Первое: воспроизводство своё, поскольку своими являются средства копирования и синтеза белка. Второе: воспроизводство не своё, поскольку материал оболочки берётся у хозяина. Дело решил бы показанный у Buchnera собственный путь синтеза фосфолипидов оболочки либо прямое измерение их поступления от хозяина. Зависимость в обмене признака не затрагивает: он спрашивает о принадлежности средств воспроизводства. А то, что делает митохондрию несамостоятельной, — поступление подавляющего большинства её белков извне при немногих, записанных в её собственном геноме [89], — у Buchnera отсутствует.

Две оговорки, обе против силы этого вывода. Первая: поступление не обнаружено, но отсутствие его не доказано. Разбор белкового состава охватил лишь около двух тысяч из тридцати с лишним тысяч предсказанных белков хозяина (шесть-семь процентов), и место для незамеченного поступления остаётся; это оговаривают и сами авторы обзора [89]. Есть и единичный кандидат: белок в цитоплазме Buchnera, записанный в геноме хозяина и попавший туда переносом от другой бактерии, не являющейся Buchnera; как он проходит бактериальную оболочку, неизвестно. Решил бы дело разбор белкового состава с охватом, сравнимым с числом предсказанных белков хозяина.

Вторая: у Buchnera сильно урезана починка ДНК, ключевых её генов нет [90]; но признак спрашивает о воспроизводстве, а не о починке, и для него это безразлично.

Опухоль внутри организма. Пока потомство опухолевых клеток не выходит за пределы тела, они часть тела и своей самости не имеют; клетка опухоли, отделившаяся и сама выбирающая путь, получает самость по правилу доживания. Передающиеся опухоли живут уже вне организма, в котором возникли, и по нашему признаку суть живые организмы со своей самостью: у собак известна линия возрастом, по оценке, около одиннадцати тысяч лет [81], у тасманийских дьяволов — по меньшей мере две, возникшие независимо [91].

Что эти четыре случая показывают вместе. Симбионта признак разбирает развилкой, бластомер и опухоль — правилом части, а один ответ неудобен нам самим — линия HeLa. Приводим все: перечень без неудобных ответов о признаке ничего не говорит.

Что из этого следует неудобного. Во-первых, определений становится два, и граница между ними проводится по признаку, а не по усмотрению; признак мы назвали — своё воспроизводство, способность оставить потомство за пределами себя. Во-вторых, у вольноживущего одноклеточного живая клетка и живой организм совпадают, и различение работает на многоклеточных, клетках тела и особых случаях вроде пузырька, а не везде. В-третьих, признак не измерен прямо: о принадлежности средств воспроизводства системе мы судим по тому, где они записаны и внутри чьей границы собираются.

Различение ставит и вопрос: если самость многоклеточного принадлежит целому, а не клеткам, что есть биологическое напряжение целого, когда границ у него много? Ответ, который мы принимаем, дан выше: граница целого — наружная эпителиальная оболочка. Ниже разобрано, что о ней измерено.

Трансэпителиальная разность на покрове многоклеточного существует и измерена на живом человеке. У семнадцати здоровых добровольцев показаны напряжения «кожной батареи», сравнимые по величине с опубликованными прежде для кожи амфибий и млекопитающих [52]; обычно приводимый для эпидермиса человека диапазон 10–60 мВ, по-видимому, цитируется по этой работе (по её полному тексту мы его не сверяли). Измерения на предплечье здорового человека пористыми микроиглами дают десятки милливольт, держащиеся свыше четырёх часов с колебаниями в несколько милливольт [92]. Набрана разность главным образом натрием: амилорид, перекрывающий эпителиальный натриевый канал, резко снижает и токи, и напряжения [93 — на морской свинке]; у млекопитающих она составляет 20–50 мВ, внутри плюс, и держится натрий-калиевым насосом [94].

Оговорка об источнике, на который обычно опираются, приводя этот диапазон: в работе [95] он пересказан, а не измерен. Приводимые в ней измерения той же группы (по-видимому, воспроизведённые из [96]) — 22,6 ± 3,4 мВ на восьмой день после ранения в ране на выращенной в пробирке тканеинженерной человеческой коже (на девятый — 8,7 ± 2,4 мВ; падение авторы связывают с ростом сопротивления рогового слоя) и 25–40 мВ в ранах свиньи. На живом человеке там не измеряли.

Вопрос отсюда раздваивается, и мы называем обе ветви. Первая: разность эта есть биологическое напряжение целого организма, то есть его самость, — и тогда прокариот и человек описываются одним понятием. Вторая: это напряжение не целого, а суммы однотипных клеток покрова, каждая из которых держит свой участок тем же натрий-калиевым насосом, что и эритроцит; тогда к целому оно не относится. Мы принимаем первую ветвь: на разности через оболочку на одном её участке, межклеточным путём, работает белок самой оболочки — клаудин-16 в почечном канальце (выше), — и под наше определение она подпадает. Вторая ветвь остаётся опровергающей: если окажется, что ни один белок не работает на разности через оболочку как целое, а работа клаудина сводится к мембранам отдельных клеток, самость тела на оболочке не держится.

Факт, который опроверг бы одну из ветвей, — держится ли разность на препарате, отделённом от организма. Измерения есть, но расходятся; приводим все — и против нас, и за.

За то, что держится вне организма. Тканеинженерная человеческая кожа без кровотока и системной регуляции сама развивает и восстанавливает эту разность; её наблюдали четырнадцать суток [95, 96]. Иссечённая свиная кожа в растворе Рингера даёт, по данным авторов, от семи с половиной до одиннадцати милливольт (среднее за 60 секунд записи; четырёхчасовая запись в этой работе сделана на предплечье человека) [92], хранившаяся до семи суток — от четырёх до восемнадцати милливольт [97]. И классика: изолированная кожа лягушки в камере Уссинга, полностью отделённая от животного, часами держит разность и активный перенос натрия [98]. Тот же опыт показывает, что нулевая разность через эпителий ещё не утрата напряжения: при коротком замыкании прибор держит её равной нулю, а активный перенос натрия идёт и измеряется током короткого замыкания [98]; перепады ионов на мембранах клеток пласта при этом сохраняются.

Против. На иссечённой коже кролика полной толщины после тридцати минут в растворе Рингера без всякого энергетического субстрата и при комнатной температуре разность составила около минус четверти милливольта — практически нуль, на два порядка ниже «кожной батареи» живого организма [99].

Выбрать между двумя прочтениями этого разброса оснований у нас нет; называем оба. По первому батарея держится вне организма, пока клетки живы и получают субстрат, а почти нулевые значения на кроличьем лоскуте — следствие условий: ни глюкозы, ни нужной температуры, полная толщина вместо эпидермиса. По второму полной величине нужно что-то, что иссечение убирает, — перфузия, целость дермы, состав подкожной жидкости, — а культивируемая кожа набирает её заново своим механизмом, а не сохраняет организменную.

Факт, который опроверг бы одно из прочтений: измерение разности на одном и том же человеческом лоскуте до и после иссечения, кривой по времени, с глюкозой в растворе. Такого измерения мы не нашли.

Для выбора границы целого эта развилка существенна, и вопрос о природе кожной батареи открыт: на живом человеке измерение есть [52], а на препаратах измерения расходятся. Перенос с прокариота на многоклеточное из измеренного не следует (раздел 3.3); настоящий раздел лишь указывает, где именно пробел.

Чем различение опровергается. Если обнаружится система, которая сама выбирает траекторию и имеет биологическое напряжение, но ни от какого организма не отделялась, то положение «всякая самость происходит от организма, способного оставить потомство» неверно, и границу между двумя уровнями придётся проводить иначе. Ближе всего к такому случаю была бы система, собранная из готовых белков; такой мы не знаем. Зрелый эритроцит не имеет ни своего воспроизводства, ни выбора траектории и под условие не подходит.

Сразу о возражении, которое здесь предъявят. Мула мы признаём живым организмом, хотя потомства он не оставит (раздел 8). Ответ: устройство воспроизводства у мула есть, но не срабатывает из-за несовпадения хромосом родителей; своё воспроизводство мы оцениваем по наличию устройства, а не по его срабатыванию у данной особи. Устройство это есть и у клеток тела: из ядер зрелых обонятельных нейронов мыши получены клонированные мыши [100]; но внутри тела потомство клетки за его пределы не выходит, и своего воспроизводства в нашем смысле у неё нет. Следствие, которое мы называем сами: нейрон, отделённый от тела и выращиваемый в культуре, хотя и не делится, по этому признаку оказался бы организмом со своей самостью; насколько такой ответ приемлем, мы оставляем открытым.

И о способе оценки, чтобы не применять признаки выборочно. Своё воспроизводство мы оцениваем как свойство устройства, сохраняющегося и при остановке; обмен и напряжение — как свойства текущего состояния экземпляра: это процессы, которые идут или не идут. Поэтому самость прерывиста, а способность к воспроизводству — нет.

Слабость этого разведения та же, что у всего признака, и мы её назвали: слова «устройство» и «исправный» мы не умеем определить так, чтобы их можно было проверить измерением.

2.3. Что мы называем биологическим напряжением

Раздел 2.1 перечислил измеряемые величины. Здесь сказано, какую из них и в каком смысле мы называем биологическим напряжением. От этого зависят определения и условия ложности (раздел 2.4), поэтому разбираем по частям.

Первое: величина определена на границе, а не в объёме. Все эти разности существуют только между сторонами мембраны. Величина эта не находится «в клетке»: она распределена по поверхности, отделяющей клетку от среды.

Второе: «держит» не то же, что «имеет». Любая разность на мембране сама убывает: ионы просачиваются обратно, стороны выравниваются. Держать разность — значит непрерывно работать против выравнивания за счёт добытого извне, то есть оплачивать её. Эта оплата входит в определение напряжения в виде проверки (третий пункт): разность, которую ничто не оплачивает, напряжением не считается, даже если она велика и держится долго.

Третье: определение.

Биологическое напряжение есть полная электрохимическая разность сопрягающих ионов на замкнутой границе системы, не равная нулю хотя бы у одного из них, которая держится, пока оплата идёт, и начинает спадать, когда оплату остановить — лишить систему источника энергии или подавить насосы самой границы. Самость есть всё биологическое напряжение живого организма — на его наружной границе и на замкнутых границах внутри неё, принадлежащих его собственным клеткам, — а также биологическое напряжение клетки или её части, не связанной с соседями проводящими контактами и самостоятельно выбирающей траекторию (такую часть мы называем отделившейся, раздел 2.2); далее, говоря о самости организма, мы везде имеем в виду и этот случай, если не сказано иное.

Проще говоря, напряжение — это поддерживаемая работой клетки разность по заряженным частицам между двумя сторонами её границы. Полная — значит электрическая часть вместе с концентрационной, взятые со своими знаками (пункт восьмой), для каждого иона отдельно, в милливольтах: Δμ̃ᵢ/(zᵢF) = Δψ + (RT/(zᵢF))·ln(aᵢ внутри / aᵢ снаружи), где a — активность иона, а не концентрация. Замена активности концентрацией при ионной силе цитоплазмы около 0,2 М и среды около 0,1 М даёт для одновалентного иона ошибку порядка нескольких милливольт, то есть сравнимую с пределом метода из пункта восьмого (наша оценка). Разности разных ионов между собой не складываются: напряжение системы — их набор. Работа на единицу заряда ещё не энергия (раздел 3.8). Сопрягающие — значит те ионы, на перепаде которых работают белки, встроенные в саму эту границу, будь система организмом или нет (раздел 2.1).

Почему в определение входит проверка оплатой. Ненулевой разности одной мало, и причин три. Первая. Ненулевую разность долго держат и системы, которые ничего не оплачивают: пузырёк, в который при сборке налили калий, только что умершая клетка с целой мембраной, покоящаяся спора с запертой асимметрией (пункт четвёртый). Вторая. Ненулевая разность бывает и вовсе без оплаты: если ион проходит границу только в паре с другим веществом, которое само выйти не может, перепад этого вещества держит и перепад иона. Третья. Доннановская разность для свободно проникающих ионов исключена уже словом «полная»: при доннановском равновесии полная разность каждого такого иона равна нулю — слагаемые не нулевые, но уравновешивают друг друга; разность эта возникает оттого, что малые ионы свободно пересекают наружную мембрану, и активные насосы для неё не нужны [по обзору 27]. Для ионов, идущих через переносчик, её отсекает проверка оплатой.

Признак — не скорость спада, а то, что остановка оплаты меняет ход разности по сравнению с ходом при работающей оплате, причём при неизменной проницаемости границы. Если остановка оплаты заодно открывает каналы (например, при падении АТФ), ускоренный спад ещё не показывает, что разность держалась оплатой; поэтому проницаемость измеряют отдельно или сравнивают с контролем, где насос остановлен, а проводимость не тронута. Различить это можно, лишь наблюдая дольше времени, за которое расходуется запас (у клетки с большим внутренним запасом — часы и сутки); если за всё достижимое время ход не изменился, разность мы относим к запертой и называем срок наблюдения. Оплаченная разность после остановки может спадать медленно, у некоторых клеток часами; у запертой или медленно утекающей разности остановка оплаты ничего не меняет — она спадает так же, как спадала. Перепад, ход которого не меняется при подавлении белков самой границы, не собственный: так отделяется и система, сидящая в чужом перепаде [9, раздел 2]. Та же проверка принята в сводной работе программы [9].

Белкам границы проверка безразлична: они, по-видимому, откликаются на саму разность, а не на то, чем она держится. Скорость ротора жгутика пропорциональна протон-движущей силе во всём доступном диапазоне; силу в той работе считывали по скорости второго мотора на той же клетке, то есть по относительной шкале, а не по абсолютным милливольтам [19]. Поток протонов через мотор пропорционален скорости вращения [101]. Проверка оплатой говорит не о том, на что откликается белок, а о том, чьё это напряжение: оплачивает ли разность сама система.

Четвёртое: виды разности на границе и какие из них — напряжение.

Доннановское равновесие. Полная разность подвижных ионов равна нулю, работы не требуется, при остановке обмена разность остаётся. Напряжением по определению она не является. У грамотрицательных бактерий она измерена на наружной мембране; собственных измерений обзор не содержит, первоисточники в нём названы [по обзору 27].

Вес этого случая убавляет следующее. Доннановская разность сильно зависит от ионной силы среды. У Escherichia coli она падает по величине с 96 до 7 мВ при росте хлорида натрия с 2 до 300 мМ и с 48 до 3,5 мВ при росте калия с 10 до 500 мМ; периплазма во всех случаях отрицательна. Обычной величиной обзор называет сорок — восемьдесят милливольт [по обзору 27]. В солёных средах это единицы милливольт, и ни одно из значений нельзя приводить как общее. Логически различение не страдает, но эмпирический его вес зависит от среды.

Относить эту оговорку к опорному опыту 1977 года, по нашему мнению, нельзя. Доннановская разность здесь определена на наружной мембране грамотрицательных бактерий. Организм опыта 1977 года — Enterococcus hirae, грамположительный, наружной мембраны у него нет вовсе. Случай относится к другой поверхности: у грамположительных доннановское равновесие описывают на стенке, где неподвижный отрицательный заряд несут тейхоевые кислоты. Величину его у грамположительных мы не сверяли и числа не приводим.

Асимметрия, работой не оплачиваемая. Отклонение от равновесия есть, но держится не текущей работой. Подвидов два. Утекающий запас: проход открыт, разность гаснет, восстановить её некому. Запертая асимметрия: выравниваться практически нечем: проницаемость оболочки для этих частиц так мала, что время спада без оплаты много больше времени покоя. Для шара радиуса r это время порядка r/(3P), где P — проницаемость (см/с); для споры радиусом около 0,4 мкм и покоя в тысячу лет получается P порядка 10⁻¹⁶ см/с и меньше (наша оценка). Значений проницаемости внутренней мембраны споры для ионов в таком диапазоне мы не нашли, и в этом состоит проверка: если измеренная проницаемость выше, асимметрия не «заперта», а утекает, и без возобновления оплаты её нет. Таково, по-видимому, состояние покоящейся споры. Авторы измерений заключают о сильном барьере проницаемости, прорываемом очень рано при прорастании [102]. По модели других авторов, опирающейся на косвенный признак, запасённая асимметрия при разряде участвует в создании первого напряжения прорастания — если выходу катионов не сопутствует встречное движение заряда; эту оговорку авторы делают сами [103]. Напряжением по определению такая асимметрия не является, даже если полная разность ненулевая: оплаты нет, и остановка оплаты её хода не меняет. Покоящаяся спора при этом жива: она удерживает себя запретом и сама возобновит напряжение при прорастании; самости в покое у неё нет (раздел 3.5).

Разность, поддерживаемая текущей работой. Таково напряжение растущей клетки и пузырька со светозависимой помпой на свету. Разность непрерывно восстанавливается, а при остановке оплаты — подавлении насосов, снятии света или пищи — начинает спадать. Только такая разность и есть биологическое напряжение.

Так же решается случай клетки на внутреннем запасе: она живая, обмен идёт, только источник — запас, а не подача извне. Голодающая кишечная палочка долго выживает, тратя основную часть энергии на ионный гомеостаз, связанный с плазмолизом; деполяризация у неё, по словам авторов, обратима, если длится не слишком долго (подпись к расширенному рисунку 4) [104]. Лишить её энергии ограничением питания трудно именно из-за внутренних запасов [105]. Самость у такой клетки, по нашему определению, есть, пока она живая и её разность оплачивается — из запаса, пока он не исчерпан.

Пятое: что для этого названия безразлично. Безразличен ион: ту же работу может делать протон или натрий. Один организм способен держать оба перепада и пользоваться ими для разных дел. У морских вибрионов полярный жгутик приводится натриевой силой, а боковые — протонной [25]. У алкалифильного Bacillus потенциал-зависимый натриевый канал участвует в подвижности, хемотаксисе и удержании внутреннего pH [106]. Безразлична пропорция: разность набирается перекосом заряда, разностью pH или тем и другим в любом соотношении. Но измерения это безразличие ограничивают. Для ротора жгутика при малой нагрузке электрическое слагаемое и ионный перепад оказались не равноценны — показано на химерном натриевом моторе в E. coli [107]. Второй случай — перенос предшественника оболочки у Escherichia coli: там нужно именно электрическое слагаемое [8]. Поэтому безразличие пропорции мы утверждаем о разности как величине, а не о всяком процессе, который ею питается, и признаём это сужение. Безразличен знак электрического слагаемого: у ацидофилов оно обращено и вычитается из суммы [22]. Существенно одно — полная разность не равна нулю.

Шестое: граница бывает не одна. Считается замкнутая граница, на которой работают сопрягающие белки системы. У грамотрицательных бактерий заряженных поверхностей две, и требование одной поверхности этого не выдерживает (раздел 5.4). Затруднение решается само: на наружной мембране держится доннановская разность (пункт четвёртый), и к напряжению она не относится.

Седьмое: слово «электричество» здесь употреблено с натяжкой. Говорим об этом сами. Когда разность набрана в основном разностью pH, это перекос не заряда, а количества протонов, и называть его электричеством, строго говоря, неточно. Защита у нас одна: носитель во всех случаях заряжен. Протон и натрий — заряженные частицы; чем бы ни была набрана разность, обе её части — электрическая и концентрационная — выражаются одной мерой, работой на перенос единицы заряда, в милливольтах, и в балансе иона складываются. Концентрационная часть электрической работой, строго говоря, не является; напряжением сумму мы называем по мере, а не по природе. Определение пункта третьего от этого не меняется. Квантовые явления в клетке (например, туннелирование электронов по белкам дыхательной цепи) определяют скорость отдельных шагов, а не усреднённую величину, которую мы называем напряжением; в определение они не входят. Это касается и малых чисел: в клетке объёмом около 1 мкм³ свободных протонов порядка двадцати (раздел 3.8), мгновенное число колеблется примерно на ±4–5, то есть около ±0,1 единицы pH, и потому pH такой клетки мы понимаем как среднее за время, большее времени обмена протонов с буфером.

Восьмое: что считается отсутствием напряжения. Условия ложности опираются на утрату напряжения, и проверку надо назвать заранее, иначе неудобный случай можно списать на остаточную разность, не замеченную измерением. Требований два.

По ионам — всем, а не только протону, и по полной разности каждого, а не по её слагаемым. Напряжение считается утраченным, если у каждого иона, которым организм, насколько известно, пользуется как сопрягающим, обращается в нуль его полная электрохимическая разность — электрическая часть вместе с концентрационной, со своими знаками, — либо остающаяся разность не меняет хода при остановке оплаты (пункт третий). Для протона это значит: в нуль должна обратиться вся протон-движущая сила, а не по отдельности электрическое слагаемое и разность pH. Различие измерено. У обязательного ацидофила деятельные клетки держат разность pH около 1,9 при электрическом слагаемом около нуля. У голодающих разность pH остаётся около 1,7, но электрическое слагаемое поднимается до +80…+100 мВ, и полная сила падает почти до нуля — вместе с дыханием, запасом АТФ и жизнеспособностью. Авторы прямо пишут, что такие клетки пришли к электрохимическому равновесию по протону [108]. Проверка по слагаемым объявила бы у этой гибнущей клетки напряжение сохранённым — по разности pH. У организмов с натриевым сопряжением то же требуется для натрия, а где сопрягающим оказывается калий — и для калия. Учитывать все сопрягающие ионы вынуждает пункт пятый, где ион объявлен безразличным: иначе клетка с нулевой протонной силой и живым натриевым перепадом считалась бы утратившей напряжение — та самая лазейка, которую проверка должна закрыть.

По числу. Здесь пять шагов. Шаг 1. Нуль показывают числом. Коротко: нуль надо показывать измерением с названным пределом, а не словами «не обнаружено». Предел обнаружения метода должен быть указан числом; утрата признаётся лишь ниже этого предела. Иначе «не отличается от нуля» позволяет и объявить нулём грубое измерение, и потребовать тоньше.

Шаг 2. Какой метод не годится. Метод не должен опираться на накопление нернстовского зонда — красителя или липофильного катиона: вблизи нуля поправка на связывание зонда с мембранами сравнима с самим сигналом. Возможные методы и их нынешняя точность названы ниже в этом пункте. Граница утраты сдвигается с чувствительностью метода; это мы считаем условием измеримости, а не свойством предмета.

Шаг 3. Как это видно на опыте 1984 года. Разности не обнаружены (предел обнаружения не указан) в работе [18] на штамме AS1 — мутанте acrA с изменённой оболочкой, проницаемом для липофильных катионов. Пригодность таких мутантов для этого измерения показала другая группа [109], и эта работа стоит в библиографии работы 1984 года. Метод этот нернстовский по принципу и нашей проверке не удовлетворяет. Мутант снимает барьер проницаемости наружной мембраны для катиона, но не поправку на его связывание с мембранами и содержимым клетки; эту поправку обычно находят по клеткам, лишённым энергии, нередко тем же разобщителем, и тогда «нет потенциала у клеток с разобщителем» отчасти задано способом вычитания. Как вычитали связывание в работе 1984 года, мы по полному тексту не сверяли.

Шаг 4. Какой предел достижим сегодня. Выполнима ли полная проверка, по нашей оценке. Электрическую часть у бактерии можно измерить без накопления зонда — белковым датчиком, если откалибровать его у той же бактерии, или красителем по времени жизни флуоресценции (раздел 5.3; нынешняя точность порядка 10–20 мВ, причём шкалу в милливольтах пока строят отчасти по нернстовскому зонду); нулевую точку прибора в принципе можно проверить прямым отведением микропипеткой на гигантских сферопластах, хотя сферопласт — уже не растущая клетка. Разность pH измеряется встроенным белковым pH-датчиком с точностью около 0,05–0,1 единицы, то есть 3–6 мВ. Внутренний натрий и калий — быстрым отделением клеток от среды с поправкой на захваченную среду; ошибка в 20 % в отношении концентраций даёт около 5 мВ. Погрешности частей складываются.

Итог шага. Поэтому, исходя из наших оценок, достижимый сегодня предел для полной разности каждого иона у бактерии — порядка 10–20 мВ, и «утрата» в этой работе означает «ниже такого предела», а не нуль. Ротор жгутика измеряет протонную или натриевую силу как сумму и без зонда, но при малой силе статоры покидают мотор (раздел 7.2), и остановка ротора ещё не нуль силы.

Шаг 5. Опыт 1977 года. То же, по-видимому, и в работе 1977 года. В соседней работе той же лаборатории её результат приведён как «все приблизительно нули», а потенциал и разность pH там измеряли распределением липофильных катионов. Полного текста работы 1977 года мы не читали, и это заключение косвенное. Главная наша опора не проходит нашу же проверку, и прятать это в оговорку было бы нечестно: ни одного случая утраты напряжения, установленной по нашей полной проверке, у нас нет.

Девятое: откуда взята энергия — безразлично; кто оплачивает разность — нет.

Энергию на оплату разности клетка может брать из пищи, из света через собственную светозависимую помпу или из запасов хозяина: об источнике энергии определение ничего не говорит. Но оплачивать разность должны белки самой границы. Разность, которую держит прибор — ток через микропипетку, — или которая вытекает из запаса без оплаты, по проверке третьего пункта собственным напряжением системы не является. Белку, работающему на разности, это безразлично: ротор вращается и на чужой разности (ниже).

Исходя из наших рассуждений, мы считаем: по нашему определению самость есть состояние вещества, а не особая сущность; если её можно поддержать, подавая энергию извне, отдельной от физики сути в ней, по-видимому, нет. Человек тут такой же живой организм, как прокариот, и ничего сверх перечисленного в нём не предполагается; но измерения, на которые работа опирается, сделаны у бактерий, и перенос на многоклеточное из них не следует (раздел 3.3).

У голодного подвижного стрептококка валиномицин в среде без калия даёт краткий период энергичного кувыркания, то есть работы жгутика, «без существенного итогового прироста АТФ» [11]. Валиномицин энергии не подводит: он открывает проход, и запасённый калий вытекает. Ненулевая разность при этом есть, и ротор на ней работает; но это утекающий запас, а не оплачиваемая разность, и биологическим напряжением по определению он не является. Вспышка показывает другое: ротору безразлично, чем держится разность. У этого стрептококка нет внутренних запасов энергии, и голодом его можно довести до полного отсутствия метаболической протон-движущей силы [101]. Если у клетки в момент вспышки идёт обмен и какой-то перепад оплачивается, самость есть, но держит её этот перепад, а не вспышка; если обмена нет, самости нет. Решило бы дело измерение собственного обмена этих клеток — дыхания или оборота АТФ — в момент вспышки.

То же с медицинским разрядом при фибрилляции сердца. Разряд прерывает нарушение ритма у клеток, которые остаются живыми. Клетки сердца соединены щелевыми контактами, и своей самости у них по правилу части нет (раздел 2.2); разряд этого не меняет.

Прорастание споры — тем же правилом. У покоящейся споры оплаты, а значит, и самости в покое нет, какой бы ни была её запертая асимметрия (пункт четвёртый); живым организмом в покое она при этом остаётся (раздел 3.5). При прорастании спора сама возобновляет обмен и оплату перепада, и самость возобновляется. Различие — наличие оплаты, и оно измеряется, а не выводится.

Проверяемое утверждение, которое мы отсюда выставляем: энергию на оплату напряжения можно подавать снаружи, и напряжение остаётся собственным, пока разность оплачивают белки самой границы. Половину опыта уже поставили. В клетку Escherichia coli встраивали светозависимую протонную помпу, дыхание подавляли, клетки держали без глюкозы и давали зелёный свет — то есть подавали энергию извне непрерывно, а разность оплачивал белок самой клетки. При дыхании, подавленном продувкой азотом, свет поднимал угловую скорость роторов жгутика на 45 ± 25 %. При подавлении азидом в наибольшей концентрации средняя скорость клеток выросла на 70 %. У клеток без помпы отклика не было вовсе [105]. Два способа подавления ставились раздельно. Опыт Мэнсона с соавторами 1977 года этого не показывает: там была вспышка, а не подача [11].

В той же работе есть и довод против постановки — по-видимому, главное её затруднение. Разобщитель устранил подвижность целиком, и авторы заключают, что клетки, не способные держать протон-движущую силу, оживить нельзя [105]. Причина физическая: после разобщителя мембрана проницаема, и разность извне не навести ни прибором, ни помпой. Значит, в одном опыте снять напряжение по полной проверке и затем подать его извне нельзя: снимать приходится голоданием или азидом, а тогда полная проверка не достигается. В известной нам постановке опыт в полном виде физически невыполним, и предсказание проверено лишь наполовину — для подачи извне, но не для нулевой силы.

Опровергло бы утверждение вот что: если при разности, наведённой извне непрерывно и не равной нулю по полной проверке, ни одна составляющая работы на напряжении не возобновляется, тогда как при собственном напряжении той же величины возобновляются все.

Сюда не годится опыт с подачей напряжения через микропипетку, хотя его можно прочитать так, будто клеток «лишили энергии». В источнике этого нет: там брали нитевидные клетки, втягивали в микропипетку и делали участок мембраны внутри пипетки проницаемым для ионов, чтобы получить электрический доступ; о голодании или отравлении не говорится [110]. Сведение о проницаемом участке взято из описания метода, не из аннотации; полного текста мы не сверяли.

Кроме того, граница там нарушена нарочно. Для работы, где самость — состояние на замкнутой границе, это новый род случая: не пузырёк с замкнутой границей, а живая клетка с незамкнутой. Что говорит о ней наш признак, мы не знаем, и называем это открытым местом. Опыт 1995 года остаётся у нас лишь как довод, что наведённая извне разность вращает ротор; собственным напряжением клетки такая разность по проверке третьего пункта не является.

Есть и измерение против. Клетки Escherichia coli, лишённые энергии арсенатом, при искусственно наведённой протон-движущей силе вращали мотор почти исключительно против часовой стрелки. Моторы отвечали на оба знака силы, но разные знаки вращали разные подгруппы клеток [111]. Сами авторы допускают, что дело в действии арсената на самый мотор, и к системе хемотаксиса причину не относят. Для нашего предсказания это предупреждение: на чужой силе исполнение может возобновиться без переключения направления.

Десятое: что означает слово «биологическое» в этом названии. Оно историческое: так названа разность, впервые описанная на границе живых систем. Ни происхождения разности, ни класса объекта оно не указывает: оплачивать её может и система, собранная человеком, — в разделе 6 мы признаём её за липидным пузырьком со светозависимой помпой, к живым не относящимся. Оговорка нужна: иначе слово читается как «произведённое живым», а это противоречило бы девятому пункту и вернуло бы в определение оговорку о родословной, от которой мы отказываемся (раздел 3.6а).

Опыт, который проверил бы, что белок откликается на саму разность. Определение измерением не опровергается (аннотация, раздел 2.4). Опровергнуть можно довод, на который опираются разделы 3.5 и 7.1: белок слоя границы откликается на саму разность, а не на то, чем она держится. Проверил бы его такой опыт. На голодном стрептококке без внутренних запасов сравнить скорость вращения мотора при разности, наведённой вспышкой под валиномицином, и при разности той же полной величины и того же состава — при равных электрическом слагаемом и разности pH, — которую держит глюкоза. Переключение направления в сравнение не входит. Сигнальная цепь работает на АТФ (раздел 4), которого у голодной клетки нет, и переключение разошлось бы при любом источнике разности; сравниваются участки вращения в одну сторону. Сила должна быть ниже насыщения: при силе по модулю больше примерно 100 мВ скорость, по данным на сенной палочке, выходит на плато [112]. И при выровненном числе статоров: при падении силы статоры покидают мотор (раздел 7.2), и скорость отражала бы историю мотора, а не источник разности. Валиномицин нужен в обеих сериях опыта. Тогда и у клеток на глюкозе электрическое слагаемое задаётся наружным калием и рассчитывается по его распределению; внутренний калий измеряется по времени, разность pH — отдельно, и скорости сравниваются в моменты равенства обоих слагаемых. Расчёт по калию тоже нернстовский, но пункт восьмой относится к измерению около нуля; для сравнения ненулевых величин расчёт годится. Сравнивается работа мотора, а не самость: живая ли голодная клетка в момент вспышки, решает измерение её обмена (пункт девятый). Если при равной разности того же состава мотор вращается иначе, довод ложен: белок откликается и на способ, которым держится разность, и выводы разделов 3.5 и 7.1, опирающиеся на безразличие ротора к источнику разности, придётся пересмотреть. Определения напряжения это не меняет: проверка оплатой в нём уже есть (пункт третий).

Что об этом уже известно. Пропорциональность скорости мотора кишечной палочки силе (пункт третий) [19] при большой нагрузке оспорена: по измерениям группы Пилизоты, при высоком моменте зависимость нелинейна, а расхождение с работой 2003 года авторы объясняют устройством той постановки [113, препринт]. У голодных привязанных клеток стрептококка, заряженных искусственно — калиевым диффузионным потенциалом под валиномицином или разностью pH, — угловая скорость в обоих случаях линейна по протон-движущей силе, а порог вращения, по оценке авторов, близок к нулю. У клеток на глюкозе авторы измеряли зависимость скорости от вязкости среды [114] (по аннотации не сверено). Ближе всего к нужному работа на сенной палочке. У клеток на обмене веществ при наружном pH от 5 до 8 электрическое слагаемое и разность pH меняются местами, а скорость плавания при pH 6–7,7 постоянна. У клеток с валиномицином скорость не меняется, пока протон-движущая сила по модулю не упадёт примерно до 100 мВ, затем падает линейно и около 30 мВ становится почти нулевой [112]. Обе ветви описываются одной зависимостью от суммарной силы, но точек двух способов зарядки при равной силе на одном графике мы не видели. У стрептококка в аннотации два рода клеток при равной силе на одну прямую не сведены, а полного текста работы 1980 года мы не читали; сравнения при равной силе у нас нет.

Наблюдение против довода. У голодного стрептококка с наведённой силой, без источника обмена, поток протонов внутрь затухал вдесятеро за 44 ± 2 с, тогда как около 81 % клеток энергично плыли всю первую минуту, а скорость привязанных клеток за эту минуту упала лишь на 20 %; скорость мотора плавающих клеток между 22-й и 48-й секундой упала примерно на 35 %, параллельно потоку протонов. По словам авторов, заметная протон-движущая сила сохранялась и после практического прекращения движения протонов, по неизвестной причине [101]. Заранее фиксируем: расхождение скоростей при равной полной разности того же состава мы признаём доводом против безразличия ротора к источнику разности, а объяснение расхождением местной и общей разности принимаем лишь при прямом измерении местной разности.

Что из определения следует прямо. Где напряжения нет, самости нет, даже если обмен и копирование идут. Есть ли живая клетка со своим воспроизводством, но без напряжения, — вопрос факта, а не определения. Ближайший случай — опыт Гарольда и Ван Брунта 1977 года: клетки нормально растут с грамицидином, когда нет ни разности pH, ни электрического потенциала, а токи протона, калия и натрия шунтированы [17]. Кальций и фосфат у этого организма, по-видимому, не сопрягающие: кальций, по-видимому, выводится насосом на самом АТФ [115], фосфат накапливается обменом, движимым АТФ, а не протонной силой [26]. Но по правилу раздела 2.1 кальций станет сопрягающим, если у E. hirae есть избирательный канал, пропускающий его внутрь по перепаду; этого мы не проверили. Потенциал в опыте 1977 года, по-видимому, измерен распределением липофильных катионов (заключение косвенное, пункт восьмой), без предела обнаружения числом (пункт восьмой). Натриевый перепад не измерялся, хотя токи натрия, по словам авторов, шунтированы; поэтому в таблице раздела 2.2 случай стоит как «не установлено».

Чего это определение не даёт. Оно не говорит, почему самость есть именно эта величина, а не другая; оно говорит лишь, какая величина имеется в виду и как узнать, что её нет. Положительная часть довода дана в разделах 4 и 6, и там же названо, чего в ней недостаёт.

Числом. Слова «начинает спадать» мы уточняем правилом, которое записывают до опыта. Разность по иону считается оплачиваемой, если скорость её изменения после остановки оплаты превышает скорость до остановки на величину, втрое большую погрешности измерения. Окно наблюдения при этом не длиннее десятой доли характерного времени единицы (для делящейся — времени поколения). Рядом ставят контроль: убитый образец с целой границей. Если разность спадает так медленно, что за окно её спад не прочесть (так, по нашему расчёту, обстоит дело с концентрационной частью калия у кишечной палочки), оплату читают по потокам: меченым ионом измеряют поток через насосы границы, который при остановке оплаты исчезает. Оценки для кишечной палочки, эритроцита, пузырька и споры и расчёт того, сколько стоит держать напряжение, — в сводной работе программы [9, раздел 6]. Опыты 1977 и 1984 годов с кишечной палочкой без протон-движущей силы это правило не проверяли: ни время спада, ни потоки натрия и калия в них не измерены.

2.4. Что следует из определений и чем каждое следствие опровергается

Определения разделов 2.2 и 2.3 мы вводим как соглашения: измерением они не опровергаются, но могут оказаться негодными, если дают в разобранных случаях внутренне противоречивый ответ или расходятся с принятым употреблением слов; такие случаи названы в разделе 2.2. Проверяются следствия из определений живого организма и самости — их и перечисляет этот раздел. Условия раздела 7 — другие: они касаются деления единицы на слои и одностороннего следования, а не этих определений. Смешивать два перечня не следует.

Первое и второе условия касаются не определения, а того, ради чего оно введено, — связи самости с тем, что прокариот различает среду и отвечает на неё. Определение от них не пострадает — самость у нас есть напряжение по определению, — пострадает утверждение, что самость имеет отношение к «кому-то».

Первое. Если у системы с нормальным напряжением и своим воспроизводством набор направленных ответов на среду окажется пустым — она растёт и делится, но ни одного изменения среды не различает и ни на одно не отвечает, — то самость без «кого-то» возможна. Ответом на среду мы называем любой ответ, различающий изменение среды, а не только движение: включение генов при появлении сахара — тоже ответ. Поэтому неподвижная бактерия под это условие не подпадает: ответы на среду (например, включение генов) у неё есть. Наш опорный организм Enterococcus hirae жгутика не имеет, но у близкого вида E. faecalis описано семнадцать двухкомпонентных систем ответа на среду [116]; у самого E. hirae мы их не пересчитывали. По нашему признаку «кого-то» у организма выделяет своё воспроизводство, а у отделившихся частей — самостоятельный выбор траектории (раздел 2.2); это условие проверяет другое — стоит ли за этим признаком хоть какой-то ответ на среду, ради которого слово «кто-то» и введено. Кандидаты для проверки: внутриклеточные симбионты с сильно сокращённым геномом и минимальные искусственные клетки, утратившие системы ответа при сохранённой мембранной энергетике. Проверки этой мы не ставили.

Второе. Если обнаружится система, которая напряжения на границе никогда не имела — ни наведённого извне, ни производимого самой, — и при этом различает перепады в среде и отвечает на них направленно, то «кто-то» возможен без самости. Напрашивающийся сюда известный случай условия не исполняет — напряжение у него есть. Миниклетки кишечной палочки лишены хромосомной ДНК и не размножаются, но хемотаксический ответ у них сохранён и устроен по той же стратегии, что у родительских клеток, хотя направленность несколько слабее [37; миниклетки получены от сконструированных штаммов]. Своего воспроизводства у них нет. По нашему определению самость у них есть как у части, отделившейся от организма и самостоятельно выбирающей траекторию, — это доживание самости (раздел 2.2). Различение среды и выбор направления самостью не объясняются, мы это признаём: сигнальная цепь работает на АТФ (раздел 4), а самость у нас есть не способность различать и выбирать, а напряжение живого организма или отделившейся части (разделы 2.2 и 3.5).

Третье. Если у живой клетки со своим воспроизводством, у которой полная электрохимическая разность ни одного сопрягающего иона не отличается от нуля при названном числом пределе обнаружения (полная проверка — раздел 2.3, пункт восьмой), сохранится направленное движение, то следствие ложно. Условие относится к бактериям с ионным жгутиком: в общем виде член (а) мы считаем вероятно ложным (археи, раздел 3.5).

Речь о полной разности всех сопрягающих ионов, включая натрий, а не только о протонной силе, и о движении, а не о выборе направления: у бактерии сигнальная цепь работает на АТФ, а прекращается исполнение (раздел 3.5).

Оговорка, без которой условие сработало бы против нас по недосмотру: зависимость роста от состава среды под него не подпадает. При снятой силе клетка растёт на глюкозе и не растёт на дыхательных субстратах [18], то есть состояние по среде меняет (это нам известно, раздел 1). Но условие говорит только о движении по перепаду.

Ближе всего к этим условиям подходит, но под них не попадает, покоящаяся спора: разность на границе у неё, возможно, есть, а оплаты нет. Разбор раздела 3.5: спора — живой организм в покое, удерживающий себя запретом [9, раздел 4.5]; запертая разность не оплачивается и биологическим напряжением по определению не является (раздел 2.3, пункт четвёртый), поэтому в покое самости у споры нет. Исключение опирается на измеряемый признак — необнаруживаемость обмена, а значит, и оплаты, — а не на рассуждение от устройства. «Не обнаружено» здесь, как и в разделе 2.3, не равно нулю: граница между «запретом» и очень медленным «потоком» сдвигается вместе с чувствительностью метода (³¹P-ЯМР). Самость возобновляется в начале прорастания, когда спора сама возобновляет обмен и оплату перепада.

Значит, самость есть величина прерывистая: гаснет и зажигается, тогда как жизнь через покой не прерывается. Это не выбор ради удобства, а следствие определения и измеренного; чем это было бы опровергнуто — в разделе 3.5.

3. Что делает напряжение

Для чего нужен этот раздел. По определениям раздела 2.3 самость есть биологическое напряжение живого организма. Число самостей в организме задаётся не тем, одинаково ли напряжение по границе, а тем, где организм кончается: такая граница одна — мембрана клетки или наружная оболочка тела (раздел 2.2); само же напряжение лежит на многих границах внутри неё и распределено неравномерно. Раздел проверяет по измерениям другое: как напряжение распределено по границе одной клетки и связаны ли его участки, и разбирает, что из этого следует, а что нет.

3.1. Что именно измерено

Локальное возмущение протон-движущей силы у одиночной бактерии расходится по всей клетке. Его создавали светозависимой протонной помпой под лазерным пятном около 8 мкм, а отклик считывали по скорости ротора жгутика, без красителей. У вытянутых клеток роторы на расстоянии до 20 мкм от освещённого полюса отвечали без различимой задержки при разрешении 2 мс. Разнос идёт быстрее диффузии протонов и описывается той же кабельной теорией, что растекание потенциала в пассивном нейроне. Расчётная постоянная длины для бактерии — миллиметрового порядка, то есть клетка этих размеров электротонически компактна [117].

Четыре оговорки, без которых измерение прочитывается сильнее, чем оно есть.

Первая — о временах: здесь две разные величины, которые легко смешать. Коротко: мембрана заряжается за десятки миллисекунд (измерено), а напряжение по клетке выравнивается за десятки микросекунд (расчёт).

Измеренные 92 мс на зарядку и 36 мс на разрядку — постоянная времени клетки (произведение ёмкости на сопротивление) в этом состоянии, со встроенной помпой; сопротивление задано белковыми системами клетки, а не одной липидной мембраной (раздел 2.3). Так быстро меняется напряжение всей мембраны при включении помпы; заряжается мембрана медленнее, чем разряжается; у линейной цепи из ёмкости и сопротивления эти времена совпадали бы, так что проводимость клетки зависит от её состояния. Авторы объясняют различие ветвью цепи, которую добавляет включённая помпа; возможно и другое прочтение — утечка протонов растёт с напряжением быстрее линейного. Между двумя прочтениями измерение не выбирает.

Время, за которое возмущение становится общим по пространству, много меньше: в кабельном описании оно падает как квадрат отношения расстояния к постоянной длины и при двадцати микрометрах против миллиметра с небольшим составляет десятки микросекунд. Это ниже разрешения измерения (потому задержки и не видно) и в сотни раз быстрее оборота ротора жгутика — десяти миллисекунд при сотне оборотов в секунду; элементарного шага ротора (около 0,4 мс, раздел 3.8) — примерно в десять раз, а с учётом неопределённости расчёта — в несколько раз и более.

По времени самой мембраны утверждать, что единица обращена наружу как целое, было бы нельзя: 92 мс медленнее оборота ротора жгутика и АТФ-синтазы. Компактность следует из пространственного выравнивания, и по нему разница — два-три порядка.

Но пространственная оценка расчётна. Постоянную длины авторы получили при сопротивлении мембраны, выведенном из всего диапазона измеренных времён (30–100 мс) и справочных значений ёмкости и внутреннего сопротивления. От сопротивления мембраны зависит сама постоянная длины, и на нём стоит вывод о компактности клетки в установившемся состоянии. Время же пространственного выравнивания, по нашему расчёту, от сопротивления мембраны не зависит: в кабельном описании его задают сопротивление цитоплазмы, ёмкость единицы площади мембраны и радиус клетки: по порядку величины t ≈ 2·Rᵢ·Cₘ·L²/a, где Rᵢ — удельное сопротивление цитоплазмы, Cₘ — ёмкость единицы площади мембраны, a — радиус клетки, L — расстояние. При Rᵢ = 100 Ом·см, Cₘ = 1 мкФ/см², a = 0,5 мкм и L = 20 мкм это около 16 мкс; при сопротивлении цитоплазмы в пять раз выше — около 80 мкс (наш расчёт). Общими у двух утверждений остаются допущение о пассивной линейной мембране и справочное сопротивление цитоплазмы.

Вторая — о количестве: это два разных набора данных, сводить их не следует. Временны́е измерения выполнены на двенадцати роторах жгутиков, пространственные — на семи нитевидных клетках, по два ротора на клетку.

Третья — об объекте. Клетки были нитевидные, искусственно удлинённые и неделящиеся: обычная палочка слишком коротка, чтобы перепад вдоль неё мог проявиться. Это обоюдоостро: вывод о компактности усиливается (даже на двадцати микрометрах перепада нет), но измерена не клетка дикого типа в обычном состоянии.

Четвёртая — о том, какая величина оказалась общей по пространству. Протон-движущая сила складывается из электрического слагаемого — разности напряжения через мембрану — и химического, разности pH. Убедительно измерено пространственное единство первого; второе не обязано быть ровным и ровным не является (разделы 3.3 и 3.8). Но не следует, что слой границы держится на одном электрическом слагаемом: он держится на сумме (разделы 3.7 и 3.8), а измерение говорит лишь, что одно из слагаемых по клетке выровнено.

3.2. Где это состояние кончается

Если самость есть биологическое напряжение живого организма (раздел 2.3), то наружная граница самости совпадает с наружной границей организма, а само напряжение самости лежит и на границах внутри неё (раздел 2.2). Измерения показывают, что состояние на мембране одной клетки без проводящего пути к соседу не переходит.

Избыток протон-движущей силы на одной мембране не питает ротор жгутика соседней клетки — даже когда клетки ближе 8 мкм или перекрываются [117]. Отсутствие перетока у авторов — наблюдение; оговорка о нужде в более прямом доказательстве относится к их объяснению — распространению силы вдоль поверхности мембраны.

Чего отсюда не следует. Между двумя бактериями лежат две липидные мембраны, периплазма и клеточная стенка: проводящего пути нет. Отсутствие перетока здесь предскажет любой физик, и о живом оно само по себе ничего не говорит. Измеренное говорит меньшее: простого прилегания мембран для переноса состояния недостаточно.

Назовём сами и известный обратный случай. Где проводящий путь есть, состояние на границе клетки не останавливается: щелевые контакты у животных, плазмодесмы у растений, а у самих бактерий — калиевые волны в биоплёнке, переносящие изменение мембранного потенциала от клетки к клетке [64]. Значит, «останавливается на границе» — свойство наличия или отсутствия соединения, а не живого как такового. Для прокариота без контактов это верно; группа соединённых клеток — предмет отдельной работы [118]. У многоклеточного животного границу самости задаёт не то, докуда доходит состояние, а наружная оболочка (раздел 2.2).

3.3. Чего утверждать нельзя: внутренность не однородна

Напрашивается утверждение, что внутри клетки перепадов нет и внутренность — одно состояние на весь объём. Мы его не делаем: оно трижды опровергается измерениями.

У самого прокариота pH по объёму не ровен: у Salmonella enterica у плазматической мембраны он примерно на 0,2 единицы выше, чем в основной массе цитоплазмы [119]. Это около 12 мВ в единицах протон-движущей силы, но перепад этот внутренний, а не слагаемое трансмембранной силы.

У клетки с органеллами мембранных напряжений много: каждая митохондрия держит своё, и внутри одной клетки они разнородны по потенциалу, и отдельные митохондрии деполяризуются независимо друг от друга (кратковременные спады, по данным авторов, вызваны освещением лазером и красителем) [120].

У нейрона с развитым дендритным деревом компактности нет: на разделении дендритов и шипиков на участки с разным состоянием основаны вычисления такого нейрона. Но «у нейрона вовсе» было бы шире оснований: малые нейроны — зернистые клетки мозжечка, часть интернейронов — компактны. Решают размер и ветвление, а не то, нейрон это или нет.

Отсюда оговорка по разделу 2: переход от прокариота к человеку из измеренного не следует. Клетки, чьё электрическое состояние хотелось бы назвать «моим», — как раз клетки с самыми выраженными внутренними перепадами. Перенос утверждения на эукариота и тем более на нервную систему мы здесь не совершаем и считаем отдельной задачей, а не следствием.

3.4. Два слоя живой клетки: что здесь чужое и что наше

Само деление процессов по отношению к границе нам не принадлежит: это принятое в биоэнергетике различение векторного и скалярного обмена, введённое Питером Митчеллом задолго до 1979 года; позднее обобщённое изложение — [121]; обзор его применения к системам переноса — у Сайера [122]. Проверке оно не подлежит и в ней не нуждается.

Наших утверждений здесь два, и проверяются только они: одностороннее следование («держится на протон-движущей силе — значит принадлежит слою границы», но не наоборот) и разделимость слоёв.

О втором точнее: «независимость слоёв» была бы шире измеренного. Слои разделимы искусственно: мы развели их разобщителем, которого у этой клетки в природе нет. Значит, разойтись они могут, но не значит, что в природе живут раздельно. Процесса, идущего без напряжения в естественных условиях, никто не описал. Разница не словесная: «независимы» — утверждение об устройстве живого, «разделимы искусственно» — о том, что удалось сделать нам. Условия ложности раздела 7 относятся к этим двум утверждениям, а не к самому делению.

По определениям раздела 2.3 самость есть биологическое напряжение живого организма; этот раздел отвечает на вопрос, чем именно в единице оно распоряжается. Ответ: слоем границы, но не внутренним слоем. Отсюда же — почему при утрате напряжения самость прекращается, а внутренний слой работает дальше.

Что измерено по обе стороны. При снятой протон-движущей силе продолжаются репликация ДНК, деление и сборка клеточной оболочки — у тех организмов и в тех условиях, где это измерено (ограничение по организмам — раздел 3.7); прекращаются поддержание внутреннего pH и пулов ионов и обменных веществ [17]. То же независимо показано на E. coli с разобщителем, причём у растущих клеток там измеряли, а не выводили, и напряжение, и разность pH — и ни того, ни другого не обнаружили при чувствительности метода (раздел 2.3, пункт восьмой) [18].

Условия были особые: в 1977 году — богатая среда, слабощелочная реакция и высокий наружный калий; на E. coli — глюкоза при pH 7,5, на которой АТФ делается гликолизом (на сукцинате и лактате роста не было). Среда сама поставляла то, что иначе клетка концентрировала бы насосами, а АТФ добывался в обход протон-движущей силы.

Подвижности в перечне нет: в доступном нам изложении работы 1977 года она не названа. Остановка ротора жгутика при падении силы измерена отдельно и прямо: скорость ротора пропорциональна силе во всём доступном диапазоне, от нуля до двухсот семидесяти оборотов в секунду [19] (при большой нагрузке линейность оспорена, раздел 2.3), а разобщитель устраняет подвижность целиком [105]; на это мы и ссылаемся.

Утверждение.

По разобранному выше мы считаем, что живая клетка составлена по меньшей мере из двух слоёв, и делятся они по отношению к границе, а не по виду топлива.

Слой границы — это всё, что имеет дело с самой границей: подвижность, перенос веществ через неё в любую сторону, удержание внутренней среды отличной от внешней, встройка и сборка материала оболочки.

Внутренний слой — это всё, что идёт целиком внутри и границы не касается: копирование наследственного полимера, превращения обменных веществ, синтез белков.

И далее — утверждение, у которого одно направление, а не два: всё, что держится на протон-движущей силе, принадлежит слою границы; но не всё, что принадлежит слою границы, держится на протон-движущей силе.

Почему направление одно. Утверждать оба направления — что слой границы держится на протон-движущей силе, а внутренний на АТФ — нельзя: обратное опровергается материалом учебника. ABC-переносчики стоят в самой мембране, концентрируют вещества против их перепада и расходуют АТФ напрямую, минуя протон-движущую силу [123]: слой границы, не нуждающийся в протон-движущей силе. Сборка структурного каркаса клетки в опыте 1977 года, по выводу авторов, тоже шла при снятой силе [17], а это работа на границе. Поэтому «граница — значит сила протона» ложно.

Здесь сталкиваются две наши опоры: если перенос предшественника оболочки без напряжения не идёт, как оболочка собиралась при снятой силе в 1977 году? Разрешается это, по нашему мнению, организмом: опыт 1977 года ставился на грамположительной Enterococcus hirae, а требование показано на грамотрицательной Escherichia coli. У грамположительных этот путь переноса не единственный: у Bacillus subtilis удаление всех известных гомологов того переносчика роста не нарушает — есть другой путь, Amj, основатель отдельного семейства; смертельна лишь утрата обоих [124]. Но это оспорено в печати: двойной мутант гибнет не из-за незаменимости этих белков для переброски предшественника, а от нехватки липидного переносчика, на котором предшественник собирается, — избыточный синтез дающего его фермента рост восстанавливает. Авторы заключают, что переносчик MurJ (он переносит предшественник стенки через мембрану) и Amj — не единственные белки такого переноса, и предлагают ещё один путь через белки семейства SEDS (ферменты сборки стенки) [125]. Для нас это обоюдоостро: разрешение «по организмам» уже не держится на одной сенной палочке — другой путь, по-видимому, общий, — но ссылаться на Amj как на второй путь нельзя. Есть и слабость: гомолог того переносчика у Enterococcus hirae есть (назван в геномных описаниях вида), а Amj-подобного пути у энтерококков не описано ни в ту, ни в другую сторону; на нашем организме это не проверено. У грамотрицательных второго пути тоже не описано. Два измерения совместимы лишь потому, что относятся к разным организмам, и подавать требование напряжения как общее правило нельзя.

Столкновение с главной опорой — прямое.

Разрешение по организмам годится для опыта 1977 года. Но наша главная опора, опыт 1984 года, поставлена на Escherichia coli, и Рубино с соавторами работали на той же Escherichia coli. Главным протонофором у них был TCS (100 мкМ), но применяли они и тот же CCCP, что в 1984 году. Валиномицин эффект давал, нигерицин — нет, откуда авторы заключают, что нужен именно мембранный потенциал — электрическое слагаемое, а не разность pH; это их вывод усиливает. Перенос предшественника стенки за десять минут вставал, а после отмывки протонофора рост восстанавливался [8]. Оговорки по полному тексту: штамм сконструированный, с изменённым переносчиком, среда минимальная, окно — минуты, а не часы; сами авторы допускают, что потеря потенциала действует на переносчик, возможно, косвенно.

Итак, на одном организме с одним разобщителем два измерения говорят противоположное: в 1984 году клетки росли на глюкозе с 50 мкМ CCCP [18], а у Рубино перенос предшественника оболочки встал, а с ним и рост. Другим путём переноса это пока не разводится: путь через белки семейства SEDS предложен для сенной палочки [125], а есть ли он у Escherichia coli, не установлено.

Называем все три возможности; доказанной не считаем ни одну. Первая: условия разнятся — в 1984 году взяты два особых штамма (мутанты по переносу калия и по проницаемости для катионов), и главные разобщители разные: CCCP 50 мкМ против TCS 100 мкМ. Вторая — время (по-видимому, именно оно разводит два измерения): штамм AS1 у Киношиты рос лишь после трёхчасовой лаг-фазы, а окно у Рубино — десять минут. При пересеве в свежую среду с разобщителем запаздывания уже не было: произошла адаптация, и клетка могла восстановить часть напряжения. У штамма TK1001, правда, задержка была около получаса, и довод поэтому слабее. Третья, самая неприятная для нас: напряжения оставалось достаточно для работы переносчика, и «не обнаруживалось» было пределом метода, а не близостью к нулю.

Разводящее измерение — главный опыт, которого требует работа: поставить опыт 1984 года и опыт Рубино в одних условиях (один штамм, одна концентрация разобщителя, одна среда) и посмотреть, растёт ли клетка. Пока его нет, мы обязаны считать опору 1984 года оспоренной прямым измерением на том же организме, а не только ограниченной по проверке.

Прямое же направление — «сила протона — значит граница» — ни одним известным нам случаем не опровергнуто, и несколько случаев ему не противоречат. Самый ясный — тот же перенос предшественника пептидогликана у Escherichia coli (один белок-переносчик [8]): ему нужно именно электрическое слагаемое напряжения, а не сумма. Это второй, помимо [107], измеренный случай, где пропорция слагаемых не безразлична (раздел 2.3, пункт пятый). Это сборка оболочки, то есть при делении по отношению к границе процесс слоя границы: подтверждение, а не возражение. Сходные случаи, по-видимому, есть среди мембранных переносов белка — Tat-переноса у бактерий и поступления в митохондрию, — но первичных источников по ним мы не сверяли и на них не ссылаемся.

Чем утверждение не тривиально. Протон-движущая сила определена на мембране, и «сила протона — значит граница» может показаться определением, а не утверждением о природе. Это не так. Протон-движущей силой держится и внутренний pH, разлитый по всей цитоплазме. Процесс, идущий целиком внутри, может зависеть от силы протона через внутреннюю среду: сила упала — внутренний pH сместился — фермент в глубине клетки замедлился. Если судьба внутреннего слоя в опытах 1977 и 1984 годов определяется не тем, что среда поставляет вещества, а сдвигом внутреннего pH, то единица делится не по границе, а по внутренней среде, и наше утверждение неверно. Это проверяемо: надо развести две вещи, которые в этих опытах шли вместе, — богатство среды и удержание внутреннего pH.

Для вопроса о возникновении: если слоёв два и они разделимы, они могли появиться не одновременно, и осмыслен вопрос, какой был первым. Если слой на напряжении — живое началось с того, что некоторый объём стал удерживать внутри состояние, отличное от внешнего. Если слой на АТФ — с самокопирования, а работа на напряжении прибавилась позже. Вопрос разбирается в отдельной работе программы; здесь мы его только ставим: деление на слои делает его осмысленным, а не риторическим.

3.4а. Два прочтения этого утверждения и чем опровергается каждое

Развилка касается утверждения о слоях, а не определений раздела 2.3: самость определена там через биологическое напряжение, какое бы из двух прочтений ни было верно.

Какое верно, мы не знаем. Поэтому называем оба и для каждого — наблюдение, которое его опровергло бы.

Первое прочтение: порог живого. Деление по границе верно, и сверх того: способ добывать энергию, при котором единица живёт на напоре протонов, и есть черта, за которой начинается живое. Тогда оговорка «речь о прокариоте, добывающем энергию через протон-движущую силу» — не ограничение применимости, а определение предмета: переход от неживого к живому завершается появлением слоя границы, работающего на перепаде, который на заре мог быть дан средой, а не произведён [126].

Первое прочтение сильно теснит следующее, хотя буквы его условия и не выполняет. У архей движение ведёт не бактериальный жгутик, а археллум, и, по выводу авторов, вращение его зависит от АТФ: мотор приводится либо самим АТФ, либо ионным перепадом, созданным за счёт АТФ и прямо не связанным с протонным [127]; выбрать между этими двумя прочтениями по этой работе нельзя. Позднейшие работы склоняют к первому: вращение археллума наблюдали прямо, а паузы в нём через 36° или 60° авторы предположительно считают шагами [128], и его крутящий момент, по-видимому, соответствует гидролизу АТФ [129]. Хемо- и фототаксис галоархеи ведёт система Che, родственная бактериальной. И у бактерий есть второй способ направленного движения — на пилях четвёртого типа: выдвижение и втягивание их ведут АТФазы, а направление задаёт отдельная хемосенсорная система [по обзору 130].

Буква условия не нарушена: архея протон-движущую силу создаёт, и свободноживущего существа без неё мы не предъявили. Но дух его нарушен, и мы говорим это сами: самый показательный процесс слоя границы — направленное движение по перепаду — у целого домена жизни идёт на АТФ, а не на напоре протонов. Здесь два варианта. Если АТФ у этих архей делается из протон-движущей силы, их движение в конечном счёте стоит на напоре протонов, и первое прочтение не задето. Если движение идёт на АТФ, добытом без силы (например, брожением аргинина, на которое способна, по-видимому, Halobacterium salinarum), первое прочтение следует сузить до бактерий, а притязание его на «порог живого вообще» снять. Это сужение сделано после найденного случая, и так мы его и помечаем (ср. раздел 3.5).

Что опровергло бы это прочтение. Свободноживущий организм, не создающий протон-движущей силы ни одним из известных путей. Либо показанное старшинство АТФ-ного пути переноса над протонным: если ABC-переносчики окажутся не позднейшим приобретением, а равными по древности или древнее, «началось с напора» теряет опору. По сравнительной геномике предок роторных АТФаз, возможно, переносил натрий, а не протон [131]; тогда «протонный путь» точнее назвать ионным.

Второе прочтение: только деление по границе. Утверждение говорит об отношении к границе, а о топливе и о пороге живого не говорит ничего.

Что опровергло бы это прочтение. Процесс, идущий целиком внутри и ни одной мембраны не касающийся, который при снятой силе останавливается, хотя среда поставляет всё нужное. Такого случая мы не знаем, но и не искали систематически, — поэтому условие объявляем, а выполненной проверкой не считаем.

Где прочтения расходятся в предсказании. Первое требует, чтобы протонный путь переноса был старше АТФ-ного; второе не требует. Развести их можно не рассуждением, а сравнением древности переносчиков двух типов по распределению их семейств на дереве жизни. Этого сравнения мы не делали.

Чего развилка не решает: слои разделимы не всегда. У бродильщика протон-движущая сила создаётся из АТФ обратным ходом АТФ-синтазы (раздел 7.2): слой границы питается продуктом внутреннего, и слои выстроены последовательно, а не независимы. У дышащей клетки наоборот: сила набирается прямо на пище, а АТФ делается из силы. Поэтому независимость слоёв, на которую опирается вопрос о происхождении, — свойство не живой клетки вообще, а организмов, у которых два пути не сцеплены одним ферментом. Первое прочтение это ограничивает сильнее второго, и мы отмечаем это как довод против него, а не в его пользу.

Почему мы оставляем оба. Выбирать между прочтениями сейчас, по нашему мнению, значило бы выбирать без оснований. Развилка с двумя условиями ложности полезнее, чем одно прочтение, выбранное по вкусу и поданное как установленное.

3.5. Покоящаяся спора и растущая клетка без протонной силы: где прерывается самость

Итог раздела: у покоящейся споры нет текущей оплаты напряжения, поэтому самости в покое нет; спора при этом — живой организм в покое, потому что сама возобновляет напряжение при прорастании. Покоящуюся спору легко принять за пример, где слой границы работает от конечного запаса. Мы считаем иначе: спора удерживает себя не запасом, который тратит, а запретом — распадом, замедленным на много порядков без текущей оплаты (стекла в ней нет, ниже).

Что такое спора. У некоторых бактерий при исчерпании питания клетка строит внутри себя плотное обезвоженное тело, затем разрушается и выпускает его. Как правило, это не размножение: одна клетка — одна спора. Исключения известны: у Metabacterium polyspora из кишечника морской свинки в одной клетке созревает несколько спор, и споруляция там служит способом размножения [132]. Из споры прорастёт клетка её же наследственной записи и её же средствами.

Что у неё измерено. Обмена низкомолекулярных фосфорилированных соединений в покоящейся споре методом ³¹P-ЯМР не обнаружено [133]. Состояние описано как энергетически истощённое: адениновые нуклеотиды преимущественно в виде АДФ и АМФ, переносчики электронов окислены [103]. Стекла в сердцевине споры, по измерениям подвижности воды, нет; покой споры, по выводу авторов, стеклом не объясняется: вода в сердцевине подвижна (время вращательной корреляции около 50 пс), хотя большинство белков вращательно неподвижны; причину покоя авторы предполагают в изменении ферментов при обезвоживании [30]. Ионная асимметрия состава есть и измерена надёжно: внутренний pH ядра отличается от среды, при проращивании выбрасывается более восьмидесяти процентов калия и натрия, и калий затем закачивается обратно энергозависимым процессом [102].

Хранит ли покоящаяся спора застывший перепад: два прочтения. Прямых измерений электрической разности на мембране покоящейся споры мы не нашли; по косвенным данным, существенное напряжение появляется лишь в начале прорастания [103]. Полная разность сопрягающих ионов не измерялась. По первому прочтению спора хранит застывший калиевый перепад: у покоящейся споры Bacillus subtilis наблюдали ступенчатые изменения свечения красителя тиофлавина-Т в ответ на короткие импульсы питательного сигнала, и авторы истолковали их как расход запасённого перепада без синтеза АТФ [134]. По второму прочтению этот вывод не обоснован: тиофлавин-Т, по данным другой группы, о мембранном потенциале покоящейся и прорастающей споры не сообщает [135], а его свечение, по третьим авторам, скорее всего артефакт связывания с оболочкой споры [103] (о том же красителе — раздел 5.3). Решило бы дело измерение абсолютного мембранного потенциала покоящейся споры методом, который заведомо проникает в спору. Для нашего вывода исход этого разногласия неважен: застывший перепад, если он есть, сейчас не оплачивается и биологическим напряжением по определению не является (раздел 2.3, пункт четвёртый). Решение «спора живая» от исхода этого разногласия тоже не зависит.

Существенное напряжение, по данным тех же авторов, устанавливается в начале прорастания — выбросом запасённых катионов и сразу же протонной накачкой на веществе, поступившем извне [103]. Три оговорки.

Первая. Совпадение сигнала и источника энергии в одном веществе показано для Bacillus megaterium; у Bacillus subtilis те же авторы роли разводят: сигнал — аланин, источник энергии — глюкоза. Это не общее правило, и шире источника утверждать нельзя.

Вторая. Напряжения авторы не измеряли: они измеряли окисленность гемов дыхательной цепи, а о напряжении судят по накоплению промежуточного состояния оксидазы и сами называют это доказательство косвенным. Истощённость нуклеотидных пулов стоит у них во введении, со ссылками на раннюю литературу, а не в собственных измерениях.

Третья. «Не обнаружено» не равно нулю.

Что отсюда следует для определений раздела 2.3. Обмена веществ у покоящейся споры не обнаруживается, и её разность сейчас не оплачивается. Что такое её ионная асимметрия — доннановское равновесие (полная разность проникающих ионов равна нулю) или запертая асимметрия (не равна нулю), — из доступных измерений не следует; развело бы их измерение проводимости оболочки покоящейся споры. За запертый случай — два непрямых основания: авторы измерений заключают о сильном барьере проницаемости [102]; и при разряде асимметрия, по модели авторов, опирающейся на косвенный признак (накопление промежуточной формы оксидазы aa3), и с их же оговоркой о встречном движении заряда [103], участвует в создании первого напряжения прорастания. В обоих случаях биологического напряжения в покое нет: доннановская разность в счёт не идёт, а запертая не оплачивается (раздел 2.3, пункты третий и четвёртый).

Живым организмом спора от этого быть не перестаёт. По решению программы спора — живой организм в покое: она удерживает себя запретом, а не потоком, — хранит всё необходимое без текущей оплаты, — и сама возобновляет обмен и напряжение, когда условия возвращаются [9, раздел 4.5]. Живой организм держит себя одним из двух способов — потоком (оплачивает своё напряжение) или запретом (удержание себя без текущей оплаты: напряжения в покое нет, сохранено всё для его возобновления) — и сама между ними переключается; у споры это запрет без стекла. Живое от мёртвого в покое отделяет признак по устройству, оцениваемый без оживления: мембрана, способная восстановить целостность и затем держать перепад, исправные насосы и аппарат синтеза АТФ, целое копируемое описание — всё, чтобы обмен и напряжение возобновились своими средствами. Признак этот пока не измеряется прямо: спора, убитая без видимых разрушений, по внешнему строению могла бы не отличаться от живой, и отличить их без проращивания мы не умеем. Поэтому границу между живым организмом в покое и мёртвым мы проводим по устройству в принципе, а не по измерению, и считаем это слабым местом. Своё воспроизводство у споры есть: из неё прорастёт клетка её же наследственной записи и её же средствами.

На языке неравновесной физики мы полагаем так: «поток» — стационарное состояние, поддерживаемое непрерывным притоком энергии (при его остановке разность спадает); «запрет» — состояние, которое сохраняется без притока, потому что выход из него закрыт высоким кинетическим барьером, пока сигнал среды барьер не снимет. Прорастание — пороговое переключение из второго состояния в первое.

Самость у покоящейся споры, по нашему утверждению, прервана: в покое оплаты нет, а самость есть биологическое напряжение. Возобновляется она в начале прорастания, когда спора сама возобновляет обмен и оплату перепада.

Три класса, которые отсюда получаются, и ни один из них под случай не подогнан:

1. Живой организм в потоке — обмен идёт, своё воспроизводство есть, напряжение оплачивается; самость есть.
2. Живой организм в покое — обмена и оплаты сейчас нет, но средства воспроизводства и возобновления свои и пережили остановку внутри собственной границы: покоящаяся спора, сухое семя, обезвоженный ангидробионт (раздел 3.6). Самость прервана и возвращается при пробуждении, когда организм сам возобновляет напряжение.
3. Частица с чужими средствами воспроизводства — обмена нет, и средства воспроизводства чужие: вирусная частица (раздел 3.6). Живой единицей она не является: возобновить своими средствами ей нечего. Различие не в том, берёт ли единица что-то из среды (спора берёт воду, сигнал и источник энергии — глюкозу [103]), а в том, чьи аппарат синтеза и наследственная запись запускаются.

Растущая клетка без протонной силы. Теперь о растущей клетке без протонной силы: на вид это затруднение, на деле оно с построением согласуется. В опыте 1984 года клетка при снятой силе растёт экспоненциально (время удвоения около 70 мин), а значит, по-видимому, делится и копирует ДНК, а ни мембранного напряжения, ни разности pH у растущих клеток не обнаруживается [18]. Вывод «саморепликация есть, напряжения нет, значит, это не живой организм» кажется нелепым.

Нелепости нет, если развести два уровня живого (раздел 2.2). Живая клетка определена без требования напряжения: ведёт обмен и себя поддерживает. Клетка 1984 года расщепляет глюкозу и, следовательно, остаётся живой клеткой. Протонной силы на её границе не обнаружено, натрий и калий не измерялись; живой ли это организм в нашем смысле и есть ли самость, не установлено.

Исходя из разобранного, мы читаем опыт так: авторы сняли протонную силу — убрана ли самость, по нашей проверке не установлено, — и клетка жить не перестала. Это согласуется с утверждением о слоях (раздел 3.4); определение живой клетки такой исход допускает по построению и подтверждением ему не служит.

Три оговорки.

Первая: нуля там не измерено. Измерено «не обнаруживается при чувствительности применённого метода», а это не нуль, по нашему же правилу (раздел 2.3, пункт восьмой). Чувствительность метода нам неизвестна. Отсюда и «не установлено».

Вторая: проверка 1984 года не полна по нашим же требованиям. По протону оба слагаемых — потенциал и разность pH — не обнаружены, а значит, не обнаружена и сумма; но метод основан на накоплении зонда, предел числом не указан, и нашей проверке он не удовлетворяет (раздел 2.3, пункт восьмой). Перепады натрия, который пункт пятый объявляет равноправным сопрягающим, и калия (раздел 2.1) не измерены вовсе. Строго по нашей проверке утрата напряжения поэтому не установлена. Возражение, будто измерение и рост относятся к разным штаммам, не годится: ни потенциала, ни разности pH, по прямым словам работы, не обнаруживалось у растущих клеток того штамма, который рос. Верно лишь, что у штамма TK1001 экспоненциальный рост начинался через тридцать минут, у AS1 — после задержки около трёх часов, а то, что обе разности не обнаружены, измерено только у AS1.

У организма опыта 1977 года выброс натрия требует АТФ и от протонной силы не зависит: накопление натрия в мембранных пузырьках устойчиво к средствам, снимающим протонную силу, а натрий-стимулируемая АТФ-аза отлична от обычной мембранной [136]. Натриевый перепад, значит, может держаться АТФ напрямую. По-видимому, он и работает: у того же организма при сниженной протонной силе необходим оперон ntp — натриевая АТФ-аза вместе с частью переносчика калия KtrII; без него не идут накопление калия и рост, и авторы заключают, что переносчику калия нужен натриевый перепад, созданный этой АТФ-азой [137]. Если так, натрий у E. hirae по правилу раздела 2.1 сопрягающий, и как раз при низкой протонной силе. Работа поставлена с протонофором CCCP, а не с грамицидином. С грамицидином токи натрия, по словам авторов, шунтированы. Довод в нашу пользу здесь термодинамический: грамицидин пропускает протон, калий и натрий одним каналом, и пока проводимость, внесённая грамицидином, много больше проводимости, эквивалентной работе насосов, отношения концентраций всех трёх ионов подчиняются одному электрическому слагаемому; остаточная полная разность натрия в милливольтах примерно равна току натриевого насоса, делённому на проводимость грамицидиновых каналов (оценка по порядку величины), и при нулевых потенциале и разности pH она тоже близка к нулю. Но насос на АТФ может держать натриевый перепад против утечки, поэтому это довод, а не измерение, и закрыта ли лазейка, не установлено (раздел 2.3, конец); с иными ионофорами — тем более. Отдельного измерения натриевого перепада в доступном нам изложении нет.

О натрии у Escherichia coli данные расходятся, и выбрать между двумя прочтениями нам не на чем. Против нас: у клеток, выращенных при низкой протон-движущей силе (щелочная реакция или разобщитель), в вывернутых мембранных пузырьках сохраняется устойчивый к разобщителю синтез АТФ, а перенос натрия разобщитель даже усиливает. У мутанта без мембранной АТФ-азы этого нет; по осторожному выводу авторов, натрий в таких условиях может переносить сама АТФ-аза [138]. Под разобщителем, значит, может оставаться живым натриевый контур — та самая лазейка, которую проверка должна закрыть. Оговорка: это пузырьки, не живые клетки, и одна лаборатория. Если результат верен, перечень сопрягающих ионов зависит от условий роста, а не только от генома. За нас: в лаборатории опоры 1984 года штамм без натриевого антипортёра при щелочной реакции натрия практически не выбрасывает — и в щелочной среде с низким натрием растёт нормально; в щелочной среде с разобщителем CCCP он, по данным авторов, растёт и при пренебрежимо малой протон-движущей силе [139]. И ещё за нас: у обычно выращенных дышащих клеток после разобщителя CCCP (150 мкМ) натрий входит по перепаду, пока концентрации внутри и снаружи не станут почти равны, — обычно за 40–50 минут; до того внутри было около 4,3 ммоль/л при 95 ммоль/л снаружи [140]. Существенно: эти клетки выращены при обычной силе. Первичный натриевый насос у кишечной палочки ранние работы не находили; позднее о нём сообщалось (по-видимому, у клеток, выращенных при низкой протонной силе), но часть этих сообщений обзор считает неподтверждёнными [по обзору 141]. А у штамма AS1 в 1984 году приспособление было — трёхчасовая задержка роста. Поэтому измерение 1986 года опыта 1984 года не закрывает.

Одно из двух прочтений опровергло бы измерение перепада натрия на живых растущих клетках того самого штамма под теми самыми 50 мкМ разобщителя. Его мы не нашли.

Третья: вторая половина предсказания в этом опыте не проверялась, а на опорном организме 1977 года её проверить и нельзя. По следствию клетка не только продолжит жить, но и утратит направленное движение. Прекращается не выбор — сигнальная цепь работает на АТФ и напряжения не требует (раздел 4), — а исполнение: ротор жгутика без силы встаёт. Направленное движение при снятой силе ни в 1977, ни в 1984 году не измеряли.

Организм опыта 1977 года — Enterococcus hirae ATCC 9790 — неподвижен, и не по описанию вида, а по геному: в аннотации его генома нет ни одного структурного гена жгутика и ни одного гена хемотаксиса (к карте KEGG «сборка жгутика» отнесены лишь два общих сигма-фактора РНК-полимеразы) [по базе KEGG, https://www.kegg.jp, организм ehr, геном CP003504; 16]. Вторую половину предсказания на нём проверить невозможно в принципе; опыт 1977 года годится только для первой. Для второй нужен новый опыт на подвижном организме.

Напрашивается условие ложности: если у клетки с напряжением, снятым по полной проверке, сохранится выбор направления, то самость не есть биологическое напряжение. Мы его не ставим: оно негодно по нашему же определению.

Самость у нас есть биологическое напряжение живого организма или отделившейся части — не способность различать, выбирать или действовать. Продолжение того, что напряжения не требует, о самости ничего не говорит. Клетка при снятой силе продолжает втаскивать сахар, накапливать вещества АТФ-зависимыми переносчиками и считывать изменения среды, но ничто из этого у нас не самость. Не самость и сигнальная цепь в хемотаксисе (раздел 4), и её сохранность нас не опровергает.

Чем же работа опровергается? Определение опровержению не подлежит (аннотация, раздел 2.4); проверке подлежат следствия.

Писать следствие по классу нельзя: «процессы, которые мы относим к работе на напряжении, при утрате напряжения прекращаются». Так оно пусто по построению: работа на напряжении у нас и определена как то, что без напряжения не идёт. Найденный против него случай опровергал бы не утверждение, а отнесение процесса к классу — процесс просто вычеркнули бы из списка.

Поэтому следствие пишем по списку, перечисляя члены по одному. При утрате биологического напряжения по полной проверке прекращаются: (а) направленное движение; (б) перенос вещества через границу против его собственного перепада, идущий на протон-движущей силе; (в) удержание внутренней среды отличной от неблагоприятной наружной.

Все три члена слабее, чем хотелось бы.

Член (а) при одном из двух прочтений опровергнут источником из нашей же библиографии. У архей движение ведёт археллум; его вращение, по выводу авторов, зависит от АТФ — либо прямо, либо через ионный перепад, созданный за счёт АТФ и не связанный прямо с протонным [127]. При первом прочтении у целого домена жизни движение при нулевой протонной силе не прекратится; при втором оно идёт на перепаде иного иона и члену (а) не противоречит. Оценки крутящего момента археллума, по-видимому, уже склоняют к первому прочтению [128, 129]. Сужать область после найденного опровержения — то же, что прибавлять член, и выдавать это за уточнение мы не вправе. Поэтому член (а) в общем виде мы считаем вероятно ложным (у архей при нулевом напряжении движение прямо не измеряли). Опровержением это станет лишь у археи, у которой АТФ при снятой силе добывается не из неё, например брожением; у археи, делающей АТФ из протон-движущей силы, снятие силы снимет и АТФ, и остановка археллума члену (а) не противоречила бы (ср. раздел 1 о дыхании). Для бактерий с ионным жгутиком (но не для движения на пилях, работающего на АТФ) мы выставляем его как отдельное, более узкое следствие, записанное после этого опровержения. Следствие (а) тем самым есть следствие о бактериях; определение самости от этого не сужается.

Член (б) аналитичен. Перенос, определённый как идущий на протон-движущей силе, при нулевой протон-движущей силе не идёт по смыслу слов, а не по измерению. Проверять нечего; содержательным мы его не считаем.

Член (в) не измерен и допускает два прочтения. Единственная опора — опыт 1977 года, где падение пулов авторы предполагают, а не измеряют. Если член значит «внутренняя среда отличается от наружной», он опровергнут: у голодающего ацидофила внутренний pH отличается от наружного на 1,7 единицы при почти нулевой полной силе [108], и так же у всякого доннановского объекта. Если он значит «отличие удерживается работой против выравнивания», он аналитичен, как (б). Содержательного прочтения у члена (в), исходя из этого, нет.

Итог против нас: содержательным остаётся один член, да и тот при одном из двух прочтений источника и лишь для части бактерий.

«Утрата» здесь значит одно: полная разность каждого сопрягающего иона обратилась в нуль. Ротору и переносчику безразлично, откуда разность, — им нужна она сама (раздел 2.3, пункт девятый; проверяющий опыт назван в конце того же раздела). Если при всех сопрягающих перепадах ниже названного числом предела обнаружения сохранится любой из трёх членов, следствие ложно и список составлен неверно. При нынешнем пределе (порядка 10–20 мВ, раздел 2.3) условие может сработать на остаточном вращении: у стрептококка порог вращения, по оценке авторов, близок к нулю [114] (по аннотации не сверено), у сенной палочки плавание почти прекращается около 30 мВ [112]. Заранее фиксируем: движение при всех перепадах ниже предела засчитывается против члена (а). Список закрыт: прибавлять к нему члены после опыта мы себе запрещаем, иначе условие снова станет пустым.

Вторая половина следствия не пуста и остаётся в силе: процессы внутреннего слоя продолжаются, пока среда даёт готовым то, что организм иначе добывал бы сам. Опровергло бы её: процесс внутреннего слоя встаёт при снятой силе, хотя среда даёт ему всё готовым.

Следствие, которое мы обязаны назвать сами. Цепь поколений проходит и через звенья, где самость прерывается: у голодающей клетки самость ещё есть, у покоящейся споры она прервана, у проросшей клетки возобновилась, — а наследственная запись и преемственность одни. То же с обезвоженным ангидробионтом. Жизнь при этом не прерывается: линия проходит через живые организмы в покое, пока те способны оживить себя. «Запрет» не абсолютен: повреждения накапливаются, и вероятность самостоятельного оживления со временем падает. Срок, после которого организм в покое перестаёт быть живым, определяет опыт, а не определение; для разных видов и условий он разный, и одного числа мы не называем. Прерывается самость: она гаснет с остановкой оплаты и возобновляется, когда организм сам возобновляет напряжение.

Что на это можно возразить. Скажут: бактерия, пролежавшая в споре тысячу лет, всё это время была жива, — откуда же у неё прерванная самость? Отвечаем: жизнь и самость у нас — разные утверждения. Жизнь покоящейся споры опирается на признак по устройству и на её способность самой возобновить обмен и напряжение; самость есть оплачиваемое напряжение, а в покое оплаты нет. Прочтение покоя как живого состояния давнее: обратимую остановку обмена Кейлин назвал криптобиозом, «скрытой жизнью», — особым состоянием организма [142, 143]. Возразить можно и с другой стороны: застывший перепад калия, если он в споре есть [134], и есть её самость. Тогда пришлось бы считать напряжением неоплачиваемую разность, то есть отказаться от проверки оплатой; этого мы не делаем (раздел 2.3).

Чем это ложно. Если у покоящейся споры обнаружат обмен веществ, от которого зависит её перепад, — пусть медленный, но измеренный, — спора держит себя потоком, а не запретом, и самость у неё в покое есть; утверждение о прерывании самости тогда неверно. Если же окажется, что спора сама возобновить обмен и напряжение не способна и прорастание целиком задаёт среда, неверно уже отнесение её к живым организмам в покое. Оба условия мы считаем открытыми. Возможен и промежуточный исход: обмен и оплата не равны нулю, но ничтожны (так, по обзорам, живут клетки в глубоких осадках при крайней нехватке энергии [144, 145]). Граница между потоком и запретом по скорости обмена тогда не порог, а ряд; критерий у нас один — оплачивается ли перепад (остановка оплаты меняет его ход) — и он применим при любой скорости обмена, если хватает времени наблюдения.

3.6. Обезвоженные состояния: чем они отличаются от вирусной частицы

Раздел продолжает 3.5 и относится ко второму и третьему из трёх классов раздела 3.5: к живым организмам в покое и к частицам с чужими средствами воспроизводства (вирусной частице). Случай этот для нас существен, а измерен хуже прочих.

Обезвоженный ангидробионт — тихоходка, высушенная личинка, сухое семя — удерживает себя запретом другого рода, чем спора: при потере воды цитоплазма стеклуется, и подвижность молекул падает. Стеклование измерено калориметрией у личинки комара Polypedilum vanderplanki (только у медленно обезвоженных личинок, которые затем оживают) [146], у тихоходки [147] и в сухих зародышах кукурузы [148]; то, что выживание обеспечивает именно стекло, из этих измерений прямо не следует. Измерений электрической разности или сохранённой ионной асимметрии у ангидробионта мы не нашли. Требовать здесь измерения напряжения, по нашему мнению, значит требовать невозможного, и не из-за приборов: напряжение определено относительно внешнего раствора, а у сухого объекта его нет.

Что измерено. Для сухого состояния у нас есть только калориметрические данные о стекловании (выше). Сведений о восстановлении клеток после обводнения, о целости митохондрий в сухом зародыше и о подвижности и переносе малых ионов в сухом стекле, подтверждённых источниками, мы не приводим и опорой их не считаем.

Отсюда различение, которое мы предлагаем:

Обезвоженный ангидробионт и вирусная частица отличаются не наличием запаса в данный момент, а тем, чем запас восстанавливается при возвращении условий. Ангидробионт восстанавливает его средствами, которые принадлежат ему самому и пережили остановку внутри его собственной границы. Вирусная частица не восстанавливает ничего своего — она пользуется средствами хозяина.

Что против этого различения. У артемии при возвращении кислорода обмен восстанавливается раньше запаса, а запас строится заново. Если так же у тихоходки, слова «восстанавливает запас» ничего не различают, и вся сила ложится на слово «своими». Кроме того, у семян ранний выброс протонов при набухании приписывают пассивной диффузии из мёртвых покровов — протонный поток в первые минуты может вовсе не быть признаком живого. (Источников для этих двух возражений мы не приводим: читать их надо как предположения, а не как опору.)

Условие ложности этого различения. Если у обводняемого ангидробионта восстановление ионного запаса не снимается ни ингибиторами его собственных насосов, ни блокадой его энергообеспечения — то есть идёт пассивно, за счёт химии среды и строения мембраны, — различение падает, и граница между тихоходкой и вирусной частицей по этому признаку исчезает.

3.6а. Самореплицирующаяся машина

Этот случай нам справедливо предъявят; называем его сами. Машина, которая сама себя воспроизводит и держит напряжение, — живой ли это организм с самостью по нашему определению?

Оговорок «созданный естественным образом» или «возникший эволюцией» в определении нет. Они говорят о происхождении: две физически одинаковые системы различались бы самостью по родословной, а пункт девятый раздела 2.3 объявляет происхождение состояния безразличным. Определение наше об устройстве, а не о родословной, и это мы считаем сильной стороной, а не упущением. Если такую машину построят и она удовлетворит определению живой клетки раздела 2.2 — замкнутая граница, обмен, восстановление своих частей своими катализаторами, — по нашему определению она будет искусственным живым организмом с самостью; слово «клетка» в определении организма мы тогда читаем по устройству, а не по происхождению.

Машину наш признак не исключает и исключать не обязан. Довод, будто обычная машина исключается «по физике» — питание у неё внутри, а не на границе, — опровергается нашей же таблицей: искусственный пузырёк со светозависимой помпой собран человеком из готовых частей, и биологическое напряжение у него, по разделу 6, есть. Рукотворность признак не различает.

Обычную машину отводит не напряжение, а отсутствие своего воспроизводства — самой слабой, прямо не измеряемой части определения; самореплицирующуюся не отводит ничто; на своём воспроизводстве у нас и так держатся линия клеток, отделившиеся бластомер и клетка листа. Лучше признать это, чем приписать признаку чужую силу.

Разность на собственной границе от машины мы всё же требуем, как от клетки: перепад на границе со средой, а не на внутренней перегородке, и работа против выравнивания за счёт добытого извне, как требует определение живой клетки. Этим исключаются топливный и гальванический элементы: их мембрана есть внутренняя перегородка. Исключается и случай, на вид проходящий: рукотворные частицы, у которых топливо из среды превращается на собственной обшивке, а ток приводит их в направленное движение. Биметаллический стержень из платины и золота в водном растворе перекиси водорода идёт платиновым концом вперёд со скоростью до десяти длин тела в секунду [149]; механизм — ток ионов в растворе от платины к золоту и ток электронов по металлу, замыкающий цепь [150, 151]. Нашему признаку эта частица не удовлетворяет. Разность у неё стоит между двумя участками одной и той же наружной поверхности, а внутренности, относительно которой определена разность на границе, нет вовсе — это ближе к перепаду на внутренней перегородке, чем к напряжению на замкнутой границе. Ценно другое: направленное движение на токе достижимо и без замкнутой границы.

Отсюда предсказание. Система, воспроизводящая себя своими средствами внутри своей границы, работающая против выравнивания за счёт добытого извне и имеющая на этой границе ненулевой перепад сопрягающих ионов, по нашему определению будет иметь самость. Опровергло бы это следствие: такая система построена, а свойств, которые по нашему построению следуют из напряжения, — работы на напряжении и прекращения её при утрате напряжения (единство ответа сюда не входит: его объём, по-видимому, задаёт цитоплазма, раздел 4), — у неё нет, тогда как у клетки с теми же измеренными величинами они есть. Тогда признак выбран неверно, и дело не в разности на границе.

3.7. Прокариоты необычного устройства: что утверждению о слоях не противоречит и что противоречит

Требование одной энергопреобразующей мембраны на границе цитоплазмы отвело бы целый ряд прокариот. Утверждение о слоях его не содержит, и эти случаи не исключения. Перечисляем их, чтобы был виден объём проверки.

Перестали быть исключениями.

Цианобактерии с тилакоидами. Энергизованы, по-видимому, обе мембраны; поле на мембране тилакоида измерено [152]. Дыхательная цепь цитоплазматической мембраны, по-видимому, неполна: в ней у Synechocystis не найдено ни комплекса b6f, ни цитохром-c-оксидазы [153]. Требование одной мембраны опровергнуто; утверждению о слоях это безразлично: слой границы держится на протон-движущей силе плазматической мембраны, а где делается АТФ, неважно.

Ацидофилы. У Acidithiobacillus ferrooxidans при наружном pH 2 электрическая разность обращена: внутри положительно, около десяти милливольт, а полная протон-движущая сила около двухсот пятидесяти шести милливольт по модулю (в записи знаков раздела 2.1 — около −256 мВ) набирается почти целиком разностью pH [22; знаки даны в записи раздела 2.1, в первоисточнике они записаны противоположно — учитывать при сверке]. Это опровергает утверждение, будто основную часть силы несёт электрическое слагаемое, но не утверждение о слоях: слой границы держится на полной силе, как бы она ни была набрана, а положительный внутри потенциал — часть того же удержания внутренней среды.

Прокариоты с двумя мембранами. У грамотрицательных бактерий на наружной из двух мембран измерена доннановская разность: обычно, по обзору, сорок — восемьдесят милливольт, но она сильно падает с ионной силой среды — от 96 мВ при 2 мМ хлорида натрия до 7 мВ при 300 мМ [по обзору 27]. У археи Ignicoccus hospitalis АТФ-синтаза вообще находится в наружной мембране [154]. Требованию одной поверхности оба случая противоречат; утверждение о слоях поверхностей не считает.

Анаммокс-бактерии, метанотрофы, пурпурные бактерии с внутренней мембраной. Трудны для требования одной мембраны: где сидит АТФ-синтаза и связна ли внутренняя мембрана с границей. У анаммокс-бактерий клетка поделена на три отсека, и анаммоксосому прямо называют прокариотической органеллой [155]. У метанотрофов связность внутрицитоплазматической мембраны с цитоплазматической авторы называют нерешённым вопросом [156]. У пурпурных бактерий энергопреобразующая мембрана топологически продолжает границу, но геометрически лежит внутри [157]. Для утверждения о слоях это несущественно. Planctomycetes, долго описывавшиеся как имеющие отдельные внутренние отсеки, контрпримером не оказались: по крио-электронной томографии и делециям отчётливо изолированных отсеков у них нет [158].

Два случая разберём отдельно. Деления на слои ни один не опровергает, но первый его уточняет, второй ограничивает.

L-форма, лишённая клеточной стенки. У устойчивой L-формы E. coli NC7 рост полностью останавливается разобщителем в 10 мкМ, а родительский штамм в тех же условиях — те же осмотические стабилизаторы, та же глюкоза — растёт экспоненциально [159]. Возражение «её растили на дыхательном субстрате» не проходит: по доступному изложению субстрат — глюкоза, АТФ делается гликолизом, и наша опора на работу 1984 года требует, чтобы рост с разобщителем шёл.

Но сами авторы силу не измеряли. Сопряжение с протон-движущей силой они вывели через кальций: L-форме этой серии для оптимального роста нужен кальций, транспорт кальция у E. coli ведётся протон-движущей силой, а разобщитель удваивал накопление метки кальция. Честная формулировка их находки, исходя из разобранного: рост L-формы сцеплен с силой через поддержание кальция, а не «деление L-формы требует напряжения». Поддержание же ионного состава, по нашему утверждению, есть часть слоя границы. У формы без стенки слой границы, по-видимому, расширяется: в него попадают поддержание кальциевого гомеостаза и обмен натрия на протон, нужный ей для роста в щелочной среде: ввозя протоны, он не даёт цитоплазме защелачиваться и внутренний pH держится около 7,8–8,0 и при наружном 7,2, и при 8,2 [160]; обмен натрия на протон отвечает за щелочную сторону этого диапазона: при наружном 7,2 цитоплазма щелочнее среды, и это уже не его работа.

Само деление L-формы на напряжении, по-видимому, не держится: она делится не перегородкой, а выпячиванием за счёт избыточного синтеза мембраны, независимо от обычной машины деления [161]. Механической величиной внутреннего слоя у неё оказывается не тургор стенки, а избыток поверхности мембраны, и формулировка «внутренний слой держится на АТФ и на некоторой механической величине» выполняется буквально.

Оговорка против нашего прочтения. По парной работе той же группы рост родительского штамма с разобщителем условен по солевому режиму: при соли выше примерно 200 мМ он резко подавляется, а в опыте 1988 года соль была осмотическим стабилизатором. Полного текста работы 1988 года мы не читали: не проверено, чем измеряли рост, аэрировали ли культуру, каков точный состав среды.

Напряжение и размещение машины деления. Эту работу называем сами, поскольку её предъявят против нас. Трансмембранное напряжение влияет на расположение в клетке нескольких белков деления и белка цитоскелета; для одного из них показано, что напряжение способствует связыванию его амфипатической спирали с мембраной [162]. Авторы заключают, что мембранный потенциал важен для деления, так работа и названа. Исходя из разобранного нами, механизм касается размещения белков, а деление при снятой силе идёт, и это измерено [17, 18]. Это расхождение в прочтении, а не ярлык. Внутренний слой, по нашему прочтению, работает без напряжения, но его пространственная упорядоченность от напряжения отчасти зависит. Это ограничение нашего утверждения, и мы его признаём.

Одно осталось исключением. И оно существенно.

Гигантские бактерии. Если требовать, чтобы слой границы у клетки был один, напряжение должно быть одним по всей границе, то есть клетка мала по сравнению с постоянной длины. У Thiomargarita magnifica одиночная прокариотическая клетка достигает длины сантиметра и более, и в ней описаны мембранно-ограниченные отсеки с ДНК [163]; у Thiomargarita namibiensis клетка достигает 750 мкм [164], а вакуоль, по-видимому, занимает около 98 % объёма (по справочным изложениям; по аннотации не сверено). Постоянная длины для палочки радиусом около полмикрометра — миллиметрового порядка (раздел 3.1), и клетка в 750 мкм по этой оценке не длиннее её; но цитоплазма там — тонкий слой вокруг вакуоли, что может сильно повысить осевое сопротивление и сократить постоянную длины, и такого расчёта мы не делали. Сантиметровая T. magnifica заведомо длиннее. Слоёв границы у таких бактерий может оказаться много, и на них не распространяется вывод раздела 3.1 о работе на напряжении как свойстве всей клетки. Самость у такой клетки по нашему определению остаётся одна: граница, задающая, где организм кончается, одна.

Кабельные бактерии. Нить кабельных бактерий достигает сантиметра и состоит из более чем двух тысяч клеток с общей периплазмой, по которой электроны идут от клеток, окисляющих сульфид, к клеткам, восстанавливающим кислород; проводимость волокон — до 79 См/см [165, 166]. Здесь связь между клетками задана электронным, а не ионным путём, и напряжения на границах разных клеток нити, по-видимому, различны. По правилу части (раздел 2.2) нить, видимо, одно тело, а её самость — набор разностей на многих границах; как проверять в такой нити утрату напряжения, мы не знаем, и перенос заряда электронами на такие расстояния определение, сформулированное для ионов, не описывает.

Алкалифилы. Их положение оставляем незакрытым. У Bacillus pseudofirmus разность pH обращена примерно на две единицы. Предлагаемое в литературе решение их энергетической загадки — местное движение протонов у поверхности мембраны с запаздывающим выравниванием: ферменты получают протоны, идущие вдоль поверхности мембраны, прежде чем те выровняются с объёмом среды [167]. Тогда и у алкалифила слой границы может оказаться не единым, и подпоркой нам эта группа быть не может.

3.8. Какие ещё величины определены на границе и какие слои держатся на них

На единственность величины, задающей границу, мы не притязаем, и перебор кандидатов становится таблицей: какие величины определены на границе и какая часть единицы на какой держится. Такой таблицы мы в литературе не нашли и считаем её самостоятельно полезной.

Электрическая разность на цитоплазматической мембране. Определена только как разность внутреннего и внешнего: без границы не разбавляется, а исчезает. По границе малой клетки выравнивается, по расчёту, за десятки микросекунд, а самый быстрый из питаемых ею процессов — ротор жгутика — делает 26 шагов на оборот [168]; разрешаются шаги лишь при скорости ниже примерно десяти оборотов в секунду [169]; при ста оборотах в секунду шаг занимает, по нашему расчёту, около 0,4 мс. Держит, по нашему утверждению, слой границы: подвижность, вторичный транспорт, удержание внутреннего pH.

Разность pH через мембрану. Второе слагаемое той же протон-движущей силы; самостоятельная физическая величина. Доля её в полной силе меняется со средой от малой до преобладающей: у E. coli при наружном pH около семи электрическое слагаемое составляет около −140 мВ из полной силы около −160 мВ при дыхании и около −105 из −117 при брожении [170], а у ацидофила преобладает разность pH. Делить слои по слагаемым нельзя: слой границы держится на сумме.

Разность давления через границу — тургор, и натяжение оболочки как его следствие. Определены только через границу и выравниваются ещё быстрее напряжения: давление в замкнутом объёме однородно по построению. Величины тургора у бактерий расходятся между методами более чем на порядок: у E. coli около 29 ± 3 кПа, а прежние оценки дают от десяти тысяч до трёхсот тысяч паскалей [171].

Затруднение: от тургора, по-видимому, зависит видимое удлинение клетки — часть второго слоя. При гиперосмотическом ударе у E. coli видимый рост замедляется, а синтез оболочки, по выводу авторов, от давления не зависит [172; сверено по аннотации]. Значит, внутренний слой держится на АТФ и на тургоре. Утверждения о слоях (раздел 3.4) это не затрагивает: о топливе внутреннего слоя мы ничего не утверждаем, слои делим по отношению к границе. Но тургор определён на пептидогликановом мешке, то есть на границе, и деление здесь не так чисто, как хотелось бы: расширение оболочки есть работа на границе, а удлинение клетки — нет.

Доннановская разность на наружной мембране грамотрицательных (раздел 3.7). Задаётся непроникающими периплазматическими зарядами [по обзору 27]. Какой слой на ней держится, нам неизвестно; графу оставляем пустой.

Оговорка об однородности по поверхности. Протон-движущая сила по мембране не вполне однородна. Перенос протона от помпы к АТФ-синтазе работает на расстоянии не более восьмидесяти нанометров, и синтез тем быстрее, чем они ближе [173 — реконструкция в липосомах, не живая клетка]; в митохондриях живой клетки измерен боковой перепад pH между протонными насосами и АТФ-синтазой [174]. Существенно, что местные пулы живут в химическом слагаемом. Неизменность электрического слагаемого вдоль мембраны при высокой ионной силе у этих авторов — допущение модели в обсуждении, а не измерение, и так мы её и передаём.

Поверхностный заряд и дипольный потенциал бислоя. Свойства мембраны, без неё бессмысленные. Потребителей, работающих от них, назвать не можем; графу оставляем пустой. Величину дипольного потенциала первоисточником не подтвердили.

Различение родов электрической разности и то, что оно даёт. Роды разности через границу — накачиваемое стационарное состояние, пропадающее при остановке насосов; доннановское равновесие, задаваемое непроникающим зарядом внутри и сохраняющееся при остановке обмена; асимметрия, работой не оплачиваемая (раздел 2.3, пункт четвёртый). Различает их без слова «живое» полная разность: при доннановском равновесии полная электрохимическая разность каждого проникающего иона равна нулю, при накачиваемом состоянии — нет (измерение — по пункту восьмому раздела 2.3).

Этим различением зрелый эритроцит иногда исключают; мы считаем это ложным. Он держит разности натрия и калия насосом на АТФ из глюкозы, взятой извне: полная разность у него не равна нулю, это накачиваемое стационарное состояние. Что ион здесь натрий, а не протон, не спасает: пункт пятый раздела 2.3 объявляет ион безразличным. Биологическое напряжение у зрелого эритроцита есть.

Исключают его два основания вместе: своего воспроизводства у него нет, и траекторию он сам не выбирает. Ядра и ядерной ДНК он лишён, делиться не будет, а потомство за пределами тела оставляет организм, из которого он вышел. Живой клеткой он остаётся — обмен ведёт и себя поддерживает. Ради этого случая и разделены два уровня: живая клетка с биологическим напряжением и без своей самости; внутри тела его напряжение входит в самость тела.

Вирусная частица с заряженным геномом держит доннановскую разность: полная разность проникающих ионов равна нулю, биологического напряжения нет. Отнести её к живым не позволяет и отсутствие своих средств воспроизводства (раздел 3.6).

Чего в таблице нет: запаса АТФ. Он общий для объёма и питает все процессы, но границей не задан: это вещество, которое граница удерживает, и при исчезновении мембраны оно расплывается, а не перестаёт существовать. Поэтому места в таблице ему нет, хотя внутренний слой на нём и держится. Перепад калия, напротив, задан границей, как всякая разность сторон; сопрягающим он становится там, где на нём работают белки.

Почему о напряжении не говорится «запас». Исходя из наших расчётов (ёмкость мембраны около 1 мкФ/см², поверхность палочки шесть-одиннадцать квадратных микрометров, измеренное напряжение около −140 мВ), для зарядки мембраны надо перенести порядка пятидесяти — ста тысяч элементарных зарядов. Один оборот ротора жгутика пропускает около тысячи двухсот протонов [101; измерено на Streptococcus, и перенос этого числа на E. coli мы отмечаем как допущение]. Вся ёмкость мембраны — приблизительно сорок — восемьдесят оборотов одного ротора, около половины секунды работы одного ротора при ста оборотах в секунду; при нескольких роторах — меньше. С измеренной постоянной разрядки (36 мс, раздел 3.1) это согласуется: за это время ёмкость разряжают все потребители и утечка вместе, а один ротор берёт из этого потока несколько процентов. Расчёт этот относится только к электрической части. Концентрационная часть — разность pH, которую держит буферная ёмкость цитоплазмы, и перепады калия и натрия — хранит, по-видимому, во много раз больше и гаснет медленнее (по нашей грубой оценке, при объёме клетки около 1 мкм³ и pH 7,5 свободных ионов водорода в ней лишь около двадцати; но при буферной ёмкости порядка 50 мМ на единицу pH сдвиг на 0,1 единицы требует около трёх миллионов протонов, а калия при 200 мМ в клетке порядка ста миллионов ионов). Поэтому электрическое слагаемое напряжения работающей клетки есть не запас, а стационарное состояние, держащееся непрерывной накачкой; концентрационные перепады — запас, но и он без накачки исчерпывается. В определение напряжения не входит ни то, ни другое: напряжение есть работа на единицу заряда, а запас — то, сколько зарядов можно перенести при этой разности; энергия запаса — сумма работ по мере убывания разности; для ёмкости мембраны это половина произведения заряда на напряжение, потому что по мере разряда напряжение падает. Для электрической части, по нашей грубой оценке, это несколько тысяч электрон-вольт — порядка десяти тысяч молекул АТФ, тогда как запас АТФ в клетке — порядка миллиона молекул. У покоящейся споры положение иное (раздел 3.5).

4. Чего напряжение не делает

Положение раздела 3 надо отграничить от более сильного, которого мы не утверждаем. По определениям раздела 2.3 самость есть биологическое напряжение живого организма. Утверждения, что напряжение выбирает за единицу, в определении нет, и делать его нельзя.

Напряжение не выбирает направление. Поведением бактерии управляют подробно известные механизмы: рецепторы на мембране, химический каскад внутри и переключатель вращения жгутика. Решение распределено по самой сигнальной цепи, отдельного решателя в ней нет. Вопрос «кто же тогда решает» предполагает внутри малого решателя, а его нет ни у бактерии, ни у человека.

Отсюда ответ на возражение 2024 года против клеточных построений, из двух частей разной силы.

Часть отрицательная, и она работает. Возражение: одиночная бактериальная клетка выбора не делает, её поведение жёстко прошито механизмом, поскольку решающей инстанции внутри него не обнаружено [7]. Но из отсутствия решающей части не следует отсутствие решателя: свойство целого не обязано находиться в какой-либо части. Довод «вскрыли механизм, решателя не нашли» доказывает слишком много: во вскрытом мозге решающей части тоже нет, там нейроны, и пришлось бы заключить, что не решает и человек. Образец этого довода не наш: приписывание частям свойства существа целиком в аналитической философии называют мереологической ошибкой, и довод известен давно. Мы его воспроизводим, а не изобретаем. Обычно довод связывают с книгой Беннетта и Хакера [175].

Часть положительная, и её у нас нет. Отведя заключение, мы не дали объяснения взамен. Из того, что решающей части нет, не следует ни «решает целое», ни «не решает никто»: довод между этими исходами нейтрален. Какая величина делает целое решающим, работа не устанавливает. Отведённые величины перечислены в разделе 3.8, непрошедшие формулировки — в разделе 5.4.

И одна оговорка о заимствованном доводе. Образец его взят из разбора высших животных и человека. На прокариота его переносим мы, и авторы такого переноса, по-видимому, не приняли бы. Поэтому мы не числим их согласными с нашим выводом: у них взята форма довода, а не вывод.

Но «напряжение не производит поведения» было бы перегибом в другую сторону: местами изменение напряжения прямо запускает или останавливает поведение. Ротор жгутика останавливается при падении протон-движущей силы — это измерено прямо [19]. Калиевая волна в биоплёнке вовлекает в ответ соседние клетки [64]. Точная форма утверждения — направления оно не выбирает. У нейтрофила сигнальная цепь, по-видимому, отвечает на местное изменение мембранного потенциала, но выбирает цепь, а не напряжение (раздел 2.2).

Итак, напряжение питает ротор и необходимо для действия. Но необходимое не есть управляющее, и смешение их мы считаем главной опасностью для программы. У кишечной палочки решение в хемотаксисе принимает цитоплазматическая цепочка на АТФ, а напряжение питает только исполнителя — ротор.

Поэтому мы не употребляем формулировку «напряжение решает, куда двигаться», хотя она привлекательнее. Не употребляем и «напряжение производит того, кто решает»: за ней нет ничего сверх того, что выполняет искусственный липидный пузырёк с наведённым градиентом. Употребляем сказанное в разделе 3.4: напряжение держит слой границы — тот, которым единица обращена наружу, — и не держит второго.

Есть измерение, которое говорит против нас. Биоплёнка выбрасывает калий волнами, и далёкие подвижные клетки идут направленно вверх по калиевому перепаду [176]. Авторы заключают, что взаимодействие это физической природы и требует не рецепторов к веществу, а лишь работающего аппарата движения. При этом падение частоты кувырков стоит у них в расчёте, а измеренная частота кувырков по мере приближения к биоплёнке растёт.

Если это прочтение верно, наше «направления напряжение не выбирает» неверно: направление задаёт перепад, считываемый как изменение потенциала, а не рецептором. Сверено вот что. Перепад калия подтверждён прямым окрашиванием. Искусственный источник калия вдали от биоплёнки отвлекал клетки на себя, после его снятия притяжение восстанавливалось. Привлечение оказалось межвидовым. Неподвижные клетки, лишённые жгутика, не притягивались вовсе.

Две оговорки. Первая: потенциал подвижных клеток они измеряли тиофлавином. О нём мы в разделе 3.5 приводим печатное заключение, что прежнее измерение напряжения у споры было «скорее всего артефактом» его связывания. По нашей же проверке на эту часть их работы мы не опираемся.

Вторая, и она против нас: авторы ставили мутанта по переносу калия внутрь (ΔktrA). Потенциал у него оказался на 57 ± 6 % отрицательнее (два опыта), чем у исходных клеток, а притяжение выросло более чем вдвое — на 239 ± 25 % [176]. Это измерение, и оно за то, что дело именно в потенциале.

Разрешение у этого столкновения, по-видимому, найдено позже. У Escherichia coli притяжение к калию идёт через цепь хемотаксиса, а не через потенциал. При добавлении калия скорость ротора, а значит, и протон-движущая сила, не меняется; меняется лишь смещение вращения. Добавленный калий деполяризует мембрану, то есть уменьшает электрическое слагаемое по модулю; при неизменной силе разность pH в ответ растёт, и внутренний pH повышается (измерено белковым датчиком), и рецептор читает именно этот сдвиг. Половинный отклик — 0,33 ± 0,06 мМ после поправки на внутренний pH и 0,64 ± 0,12 мМ без неё. Вывод авторов: считывание достигается изменениями внутреннего pH [177]. Расчётное запаздывание того же порядка, что у биоплёнок, — но это сходство масштабов времени, а не воспроизведение.

Значит, «направления напряжение не выбирает» стоит: направление задаёт рецептор, читающий внутреннюю среду. Но оговорка существенна: организмы разные — у биоплёнок сенная палочка и псевдомонада, здесь кишечная, — и модель первой работы вторая прямо не проверяла. Поэтому вопрос решён предположительно, а не закрыт.

А вот измерение за нас, и оно прямое. Мембранный потенциал фиксировали валиномицином с калием, не давая ему колебаться. Хемотаксис сохранялся: и у Escherichia coli, и у Bacillus subtilis клетки при фиксированном потенциале оставались возбудимыми и способными приспосабливаться. Вывод авторов дословный: передача сигнала на этапах возбуждения и приспособления в хемотаксисе идёт не через колебания мембранного потенциала [10].

К этой работе напечатано исправление [178]. Текст его нам получить не удалось, и чего оно касается — числа, рисунка или утверждения, — мы не знаем. Мы опираемся на работу, не прочтя исправления к ней.

За нас: у бактерий сигнальная цепь от колебаний электрического слагаемого не зависит, значит, напряжение направления там не выбирает — это измерено, а не выведено нами. Измерены возбудимость и приспособление, то есть работа сигнальной цепи. О направленном движении при фиксированном потенциале в доступном нам изложении не сказано, и писать «хемотаксис и движение идут» мы не вправе.

Чем это существенно по нашему признаку. Валиномицин с калием фиксирует лишь электрическое слагаемое. Дыхание идёт, полная протонная сила держится текущей оплатой, только больше за счёт разности pH. Возбудимость и приспособление читают по работе моторов, а работающий мотор означает ненулевую силу. Биологическое напряжение по нашему признаку там, следовательно, есть. Опыт за нас лишь в том, что колебания электрического слагаемого сигнальной цепи не нужны; случаем без напряжения он не является. Член (а) нашего закрытого списка — направленное движение — им не затронут: движения не измеряли.

Против нас остаётся одно, и оно существенно. Нельзя утверждать, будто зависимость направленного ответа от напряжения не измерялась ни разу: для фиксированного потенциала она измерена прямо, хотя фиксация не есть снятие. Незакрытым остаётся более узкое — случай нулевой силы по полной проверке. У одиночной клетки объём единства решения задаётся, по-видимому, не напряжением, а единой цитоплазмой. Напряжение задаёт объём работы на напряжении, и смешивать эти объёмы нельзя.

5. Что было испробовано и почему это не работает

Опровержение с названной причиной показывает, какое ограничение было настоящим. В разделах 5.1–5.3 — испробованное автором, в разделе 5.4 — напрашивающиеся формулировки, которые проверки не выдерживают.

5.1. Доля общей изменчивости как мера самости

Напрашивается мера: взять множество процессов в теле и счесть, какая доля всей их изменчивости приходится на один общий множитель. Чем выше доля, тем сильнее единство.

Мера не нова, родословных у неё по меньшей мере три: общий фактор в психометрике, разложение изменчивости на собственную и внешнюю в работах по стохастике экспрессии генов, доля первой главной компоненты в многомерном анализе.

Она не годится. Причин две.

Первая: это сводка, а не механизм. Величина сообщает, насколько согласованно колеблются процессы, но не то, что эту согласованность создаёт. «Общая компонента» звучит как часть организма, а это число из измерений. Проверим примером. У клеток в общей колбе доля будет высокой, поскольку температура и питание меняются для всех сразу, а связи между клетками нет никакой. Высокая общность без сопряжения. И наоборот: в организме связь есть, а доля может быть умеренной, поскольку части делают разное.

Вторая: выбор нулевой гипотезы для этой меры неочевиден. Естественное «если процессов N и они независимы, на каждый приходится 1/N» неверно при конечном числе наблюдений. Но и корректные нули расходятся: при сорока процессах и сотне наблюдений наивное значение даёт 2,5 %, край распределения Марченко — Пастура 6,7 %, модель разломанной палки 10,7 %. Эти три числа — наши значения, вычисленные по критериям [179] и [180], а не величины из названных работ. Выбор между ними задаётся порождающей моделью данных. Для автокоррелированных рядов, а биологические ряды таковы почти всегда, годятся только суррогаты, сохраняющие временную структуру. Проверено расчётом: сорок независимых процессов с автокорреляцией 0,5 дают наблюдаемую долю 7,9 % при нулевом распределении после независимого перемешивания 6,2 % — ложное открытие общего множителя во всех выполненных нами прогонах, числом сорок.

Оснований утверждать, что кто-либо указывает нуль неверно, у нас нет: корректные нули опубликованы давно и являются нормой в прикладной статистике, экологии и популяционной генетике. Эту меру рассматривали мы сами и сами показываем её непригодность.

5.2. Та же величина применительно к мозгу: ожидаемое направление не измерено

Применение к мозгу — отдельно: первые две версии этой записи связывали рассматриваемое свойство с тем, что отличает бодрствующего человека от человека в глубоком наркозе.

Доля изменчивости на общем множителе максимальна при высокой согласованности процессов. Высокая согласованность в мозге — это медленноволновой сон, вспышка-подавление при углублении наркоза, генерализованный припадок, то есть состояния, где отчётного переживания и ответа на обращение по преимуществу нет. Бодрствованию отвечает рассогласованная активность: низкоамплитудная, быстрая и разнообразная. Мера, следовательно, максимальна там, где бодрствования нет.

Оговорка. Прямого измерения «доля первой главной компоненты как функция уровня бодрствования» нам найти не удалось; опора только косвенная. И косвенные данные расходятся по направлению, так что подтверждением их считать нельзя. За ожидаемое: сокращение набора состояний мозга под пропофолом [181] и стабилизация корковой активности при утрате ответа на обращение под наркозом [182]. Против: работа, по которой пропофол корковую динамику, напротив, дестабилизирует [183].

Слабее, чем принято считать, и сама посылка: «медленноволновой сон есть состояние высокой согласованности» — это вид на электроэнцефалограмме со скальпа. Внутричерепная запись показывает, что медленные волны в человеческом сне по преимуществу местные, а не общие для мозга [184]; местные дельта-волны описаны и в быстром сне [185]. При вспышке-подавлении промежутки почти безмолвны, а сами вспышки, по внутричерепной записи, не одновременны по коре: в разных её участках они возникают и кончаются в разное время, и само состояние может охватывать лишь часть коры [186], — единого лада нет и там.

Итак, ожидаемое направление не измерено, косвенные данные расходятся; сказать, что мера ошибается знаком, было бы сильнее, чем позволяют данные.

Различение, без которого утверждение читается неверно: под глубоким наркозом растут и амплитуда медленных волн, и сосредоточение изменчивости на одном множителе. Это разные утверждения, и нам требуется второе.

Чем в клинических исследованиях отличают бодрствование от его утраты. Дифференцированной интегрированностью: система должна быть одновременно неразложимой (части влияют друг на друга) и разнообразной (части делают разное). Чистая согласованность даёт первое без второго (беспамятство), чистая разобщённость — второе без первого. Мерой служит индекс пертурбационной сложности (PCI): кору возмущают магнитным импульсом и оценивают сложность отклика. Значения по состояниям: 0,44–0,67 в бодрствовании, 0,51–0,62 при синдроме запертости, 0,32–0,49 у больных, которые лишь изредка и непостоянно отвечают на обращение (в клинике это состояние выделяют особо), 0,18–0,28 в глубоком сне, 0,23–0,31 под мидазоламом, 0,13–0,30 под пропофолом, 0,12–0,31 под ксеноном, 0,19–0,31 при вегетативном состоянии [187]. Эмпирический порог установлен не здесь, а позже, на независимой выборке [188]. В первой работе 0,31 — наибольшее значение, наблюдённое в состояниях без ответа и без переживания, а 0,44 — наименьшее при ясном бодрствовании, и порогом авторы этот промежуток не называют. Мидазолам давали до утраты ответа, и индекс при нём в той же зоне, что под пропофолом и ксеноном. Диапазон изредка отвечающих больных, 0,32–0,49, перекрывает промежуток 0,31–0,44. Под кетамином, когда человек не отвечает, но видит сновидения, индекс высок и сопоставим с бодрствованием [189].

Вывод, который следует сформулировать прямо: единство организма и бодрствование — разные вопросы, и поведение величин при наркозе противоположно. Тело в глубоком наркозе физиологически едино: один кровоток, одна гормональная регуляция, один водно-солевой баланс, ответ на кровопотерю как целое. По нашему признаку тело и под наркозом — один организм с одной самостью тела, то есть со всем напряжением внутри наружной оболочки и на ней. Утрачены бодрствование и ответ на окружающее, а не единство.

Положения «доля общей изменчивости отличает бодрствование от его утраты», насколько нам удалось установить, в литературе никто не занимал. Мы не опровергаем чужого утверждения, а снимаем своё, высказанное в первых двух версиях записи.

5.3. Предсказательная сила напряжения: опора слабее ожидаемой

Если самость есть биологическое напряжение живого организма, естественно ожидать связи напряжения отдельной клетки с её дальнейшей судьбой. (Более сильного требования — что напряжение производит единицу целиком — мы не ставим; такие требования и их опровержения перечислены в разделе 5.4.)

Различия напряжения между генетически одинаковыми клетками показаны без накопления нернстовских красителей, по меньшей мере двумя независимыми способами. Первый — встроенный белковый датчик напряжения на основе протеородопсина, выявивший электрические всплески у одиночных клеток [190]; датчик этот относительный: в милливольтах у самой бактерии он не калиброван и для установления нуля непригоден. Второй — краситель, отвечающий на напряжение не накоплением, а изменением времени жизни флуоресценции, у Bacillus subtilis: около −65 мВ в одной среде и около −127 мВ в другой при разбросе в популяции 6–10 мВ [191]. Шкалу в милливольтах авторы, по аннотации, построили, задавая перепады калия с помощью ионофора, то есть с опорой на уравнение Нернста для калия, так что от этого принципа метод независим лишь отчасти; деполяризованные клетки дали около −14 мВ, расхождение между днями — около ±20 мВ (это число по аннотации не сверено). Эта точность и задаёт нынешний предел проверки нуля (раздел 2.3, пункт восьмой) — порядка 10–20 мВ; тоньше пока нельзя.

Связь напряжения с поведением показана в основном на спорном показателе — красителе тиофлавин-Т, который, по имеющимся работам, сам влияет на клетку (выходные данные мы приводим для одной из них; для двух остальных подтвердить их не удалось). Он сильнее накапливается в гиперполяризованных клетках, и рост, по предположению авторов, может замедлять повышенная концентрация красителя в клетке, а не изменение потенциала [192]. Его действие легко принять за действие напряжения. Этому есть физическое объяснение: тиофлавин-Т — «молекулярный ротор», его свечение усиливается, когда внутреннее вращение между двумя частями молекулы затруднено (связывание с белками и мембранами, вязкость среды), и от электрического поля как такового оно не зависит [193]. А у покоящихся и прорастающих спор он сообщает не о напряжении, а о выбросе иного вещества.

Но отказ от всех результатов на этом красителе был бы шире оснований, и мы его сужаем. Авторы работы о замедлении роста делают вывод более узкий: краситель пригоден как конечная точка, опасны лишь постановки, где рост измеряют, пользуясь им же как показателем напряжения. Результат по спорам относится к спорам, а не к растущим клеткам. Поэтому работа, где торможение роста задано независимыми средствами, а показателем служит направление отклика на внешнее воздействие за время порядка минуты [194], под эту претензию не подпадает. Мы оставляем её как опору слабую, но не опровергнутую.

Судьба клетки предсказана по запасу АТФ, а не по напряжению. В микрофлюидике просмотрено более девяноста тысяч клеточных линий; выжило шестнадцать, и у выживших запас АТФ был низким ещё до начала действия антибиотика; семьсот семьдесят шесть обычных клеток взяты для сравнения [195]. Для напряжения такой опыт не выполнен, но есть относящееся к делу измерение.

Работа 2016 года, на которую тут ссылаются, напряжения не измеряла вовсе: она об эволюции устойчивости при ежедневных циклах антибиотика [196]. Измерили его позже на тех же эволюционировавших линиях. У мутантов первого комплекса дыхательной цепи электрический потенциал оказался ниже, чем у дикого типа. Измеряли красителем, распределяющимся по напряжению, — средством того класса, который наш пункт восьмой для установления утраты напряжения не допускает. Но сами авторы заключают, что снижение это слишком мало, чтобы объяснить повышенную выживаемость, и приписывают её закислению цитоплазмы и замедлению синтеза белка [197].

Исходя из разобранного, мы считаем, что результат скорее за нас, чем против: падение потенциала наблюдалось, но предсказательной силы не имело — повышенную выживаемость объясняет не оно. Напряжение и здесь оказывается необходимым, но не управляющим (раздел 4). Прямым отрицательным результатом это не является.

Довод «но АТФ производится из градиента, значит, в основе всё равно напряжение» мы не употребляем: он сводит к напряжению всё, что делает клетка, и утверждение перестаёт что-либо запрещать.

5.4. Напрашивающиеся формулировки, которые не выдерживают проверки

Пять формулировок напрашиваются и не выдерживают проверки. Перечень показывает, какие утверждения здесь не работают, и это, по-видимому, наиболее надёжный результат работы.

Первая. «Напряжение производит того, чьим это решение является». Не выдерживает проверки на искусственном липидном пузырьке с калиевым градиентом и переносчиком: у него есть единое напряжение на замкнутой границе, и операциональное содержание утверждения он выполняет дословно.

Вторая. «Единственная величина, общая для всей клетки, ограниченная её границей, расходуемая всеми процессами из одного запаса». Не выдерживает проверки трижды. На том же пузырьке с одним встроенным переносчиком выполняется и третий признак. «Запаса» в электрической части нет: ёмкость мембраны отвечает примерно сорока — восьмидесяти оборотам одного ротора жгутика, то есть это стационарное состояние, а не резервуар. Концентрационные перепады запасают больше (раздел 3.8), но единой величиной, которую расходуют все процессы, не являются и они. Тургор проходит первые два признака не хуже напряжения.

Третья. «Электрическая разность несёт основную часть протон-движущей силы, и потому её исчезновение останавливает сразу всё». Не выдерживает проверки дважды. У ацидофилов электрическая разность обращена и вычитается из полной силы [22]. И прямо: при снятой силе бродильщик растёт, делится и строит оболочку [17].

Четвёртая. «Эта мембрана есть единственная поверхность, на которой определены величины, задающие границу». Не выдерживает проверки: у грамотрицательных бактерий поверхностей две, и на наружной измерена доннановская разность [по обзору 27]; сверх того есть пептидогликановый мешок, на котором определены тургор и натяжение.

Пятая. «Слой, обращённый наружу, держится на протон-движущей силе, а внутренний слой — на АТФ». Ей противоречат хорошо известные данные: ABC-переносчики обращены наружу и работают на АТФ напрямую [123], а сборка структурного каркаса клетки, по выводу авторов, шла при снятой силе [17]. Наша формулировка удерживает одно направление из двух и делит слои по отношению к границе, а не по виду топлива (раздел 3.4).

Общее у первых четырёх. Каждая искала привилегированную величину у замкнутой поверхности. Таких величин там несколько, они не независимы, и порядок между ними зависит от выбранной проверки. Отсюда, как нам представляется, следует, что вопрос «какая одна величина делает живую клетку единым целым» поставлен неудачно; наше утверждение его не ставит. Пятая искала не одну величину, а взаимно однозначное соответствие слоя и топлива. Общий урок всех пяти, по нашему мнению: взаимная однозначность здесь не выполняется ни в каком виде, и утверждения приходится делать односторонними.

6. Возражения, которые встретят первыми

«Воспринимать и действовать умеет и неживое устройство». Возражение стандартное; ответ «устройство не живое» есть круг. Ответ по существу троякий. Первое: устройство собрано снаружи и не тратит себя на собственное существование. Бактерия изготовила свои рецепторы и мембрану и поддерживает их за счёт потребляемого извне; перестанет — рассыплется. Второе: устройство при выключении ничего не теряет, а бактерия теряет себя саму. Третье: у простого устройства нет памяти о собственном недавнем состоянии. Бактерия сравнивает нынешнюю концентрацию с бывшей несколько секунд назад и идёт не «туда, где густо», а «туда, где становится гуще». Сравнение это измерено, окно его — порядка четырёх секунд [1].

По общепринятому объяснению хемотаксиса память о недавнем состоянии записана в степени метилирования рецепторов, то есть в состоянии определённой части клетки [2]; с этим согласуется опыт на мутантах без перенастройки рецепторов (Введение). Поэтому мы считаем, что опорой вида «у целого есть то, чего нет ни у одной части» она не служит. Она показывает меньшее: у бактерии, в отличие от простого устройства, есть собственное недавнее состояние, изготовленное ею самой. Поэтому третий ответ самостоятельным не является: он сводится к первому.

По определениям раздела 2.3 и аннотации возражение снимается и независимо от этих трёх: устройство себя не копирует и под определение живого организма не подпадает вовсе.

«Напряжение есть, а никого нет». Пример — зрелый эритроцит: напряжение держит, а ничего не считывает. Без различения двух уровней живого оно тяжёлое: пришлось бы отвечать, что напряжение необходимо, но не достаточно. По определениям раздела 2.3 оно снимается, и оснований два: своё воспроизводство, а у отделившихся частей — самостоятельный выбор траектории.

Сначала случай искусственный. Липидный пузырёк со встроенными светозависимой протонной помпой и митохондриальной АТФазой закачивает протоны на свету, и на этой наведённой силе идёт образование АТФ [198]. Источник здесь — свет, то есть добытое извне; прекратится свет — прекратится и закачка. Биологическое напряжение в смысле раздела 2.3 у пузырька, следовательно, есть, а самости нет: своего воспроизводства у него нет. (Полного текста работы мы не читали, сверены выходные данные. Из названия и аннотации взяты три утверждения: пузырьки собраны с пурпурной мембраной и митохондриальной АТФазой, на свету идёт закачка протонов, на этой силе образуется АТФ. Четвёртое — что без света закачка прекращается — в аннотации тоже есть: в темноте поглощённые протоны выходят обратно.)

Зрелый эритроцит разделиться не может: ядра и наследственного полимера у него нет. Своей самости у него нет; внутри тела его напряжение входит в самость тела. Чистый случай «напряжение есть, никого нет» — эритроцит в пакете донорской крови: он вне тела, траекторию не выбирает и своего воспроизводства не имеет. Самость определена не через напряжение как таковое, а через напряжение системы со своим воспроизводством или части, отделившейся от такой системы и самостоятельно выбирающей траекторию. Эритроцит траекторию сам не выбирает. Живой клеткой он при этом является и жив около ста двадцати суток; различение живой клетки и живого организма дано в разделе 2.2.

Напрашивающийся другой ответ не проходит. Можно было бы сказать: потенциал покоя эритроцита — по существу доннановское равновесие на непроникающем заряде гемоглобина, то есть не биологическое напряжение. По нашему же определению это не проходит: пункт пятый раздела 2.3 объявляет ион и пропорцию безразличными. А эритроцит держит перепады натрия и калия насосом, расходующим АТФ из глюкозы, взятой извне; прекратится оплата — перепады уйдут. Полная разность натрия и калия у него ненулевая: это биологическое напряжение — в полных разностях натрия и калия, а не в одном мембранном потенциале. Доннановская составляющая его потенциала, по-видимому, значительна, но определение спрашивает о полной разности сопрягающих ионов.

Отсюда вывод, неприятный и важный: биологическое напряжение само по себе никого не выделяет. Выделяет своё воспроизводство вместе с правилом части, а у отделившихся частей — самостоятельный выбор траектории, и потому самость определена через напряжение живого организма. То же показывает искусственный пузырёк 1974 года: напряжение есть, своего воспроизводства нет, самости нет.

«Напряжения нет, а кто-то есть». Обратное возражение. Без разбора ниже оно было бы для работы решающим.

Измерено: при снятой протон-движущей силе бродильщик продолжает копировать ДНК, делиться и строить оболочку [17]. У Escherichia coli у растущих клеток ни мембранного напряжения, ни разности pH распределением зондов не обнаружено, предел обнаружения не указан [18]. Утверждай мы, что напряжение производит живую клетку целиком, это нас опровергло бы.

Мы утверждаем иное. По определениям раздела 2.2 самость есть биологическое напряжение живого организма, взятого целиком. При утрате напряжения прекращается самость, а внутренний слой работает, пока среда даёт готовым то, что организм иначе добывал бы сам. Условия этих опытов были именно такими: богатая среда, слабощелочная реакция, высокий наружный калий, гликолиз как источник АТФ. Точная форма ответа: протонной силы там нет, а внутренний слой ещё работает; есть ли там самость, решит измерение всех сопрягающих перепадов, включая натрий и калий, с пределом, указанным числом. Возражение сливает эти две вещи.

Чего в этих опытах не измерено? Измерены рост, деление, копирование ДНК и сборка оболочки — та половина утверждения, которая говорит о продолжении работы. Направленный ответ на среду при снятой силе там не проверялся вовсе. Проверены лишь три соседних случая — фиксированный потенциал [10], разность, наведённая извне у голодных клеток [11], и непрерывная подача светозависимой помпой при отравленном дыхании [105]; ни один не есть нулевая сила. Значит, первая половина — о прекращении работы на напряжении — не проверена. Требуемый опыт: измерить хемотаксис или иной направленный ответ, различающий перепад, в тех же условиях, в которых измерен рост. Приоритета предсказания мы не удерживаем: результат опубликован в 1977 и 1984 годах, формулировка наша — позже.

«Напряжение лишнее: для живого хватит обмена веществ и копирования». Для этой работы возражение важнее, чем для определения жизни: если напряжение — лишь спутник обмена, то и самость можно было бы описывать через обмен. Мы отвечаем так. Самость — то, у чего есть граница: где кончается этот организм и начинаются среда, симбионт, соседняя клетка или вирус в его цитоплазме. Обмен веществ сам такой границы не проводит: вещества приходят из среды и уходят в неё, ферменты симбионта и вируса работают в той же цитоплазме, что и ферменты хозяина. Оплачиваемая разность ионов лежит на определённой границе и принадлежит тому, кто её оплачивает; её можно измерить у этого организма, а не у соседнего, и остановкой оплаты проверить, что она его. Поэтому мы называем самостью именно её, а не обмен. Остаётся вопрос, независимо ли напряжение от обмена или следует из него; по нашему мнению, член о напряжении не лишний при обоих прочтениях, а рассудит их система, которая растёт, копирует себя и делится без единой оплачиваемой разности на границе. Такой системы не получено; разбор — в сводной работе программы [9, раздел 3а].

«Согласование бывает и без электричества». Верно. Слизевик Dictyostelium достигает согласованного морфогенеза, позиционной дифференцировки и пропорциональной регуляции главным образом диффузной химической сигнализацией, и электрической непрерывности между клетками для этого, по-видимому, не нужно, хотя туннельные нанотрубки между амёбами описаны [71] (раздел 2.2). В диффузной сигнализации сообщение передаётся количеством молекул, а не энергией: получатель не заряжается от сигнального вещества, а узнаёт его рецептором и тратит на ответ свой запас. Энергия и сообщение там разнесены. В отдельной живой клетке энергию к исполнителям, работающим на напряжении, по всей границе разносит одна величина — напряжение (АТФ-зависимые переносчики питаются иначе, раздел 3.4); сообщение же о среде у бактерии передаёт сигнальная цепь на АТФ (раздел 4). Поэтому положение раздела 3 отнесено к отдельной единице, а не к группе: согласование между единицами может идти и химически, обратного мы не утверждаем. Подробнее в [118].

7. Операциональное содержание и условие ложности

Условия раздела 2.4 относятся к следствиям из определений живого организма и самости. Условия этого раздела — к делению единицы на слои и к одностороннему следованию между топливом и границей. Опровержение одних не влечёт опровержения других.

Что утверждается проверяемым образом. Живая клетка составлена по меньшей мере из двух слоёв, разделённых по отношению к границе. Слой границы — всё, что имеет дело с самой границей; внутренний слой — всё, что идёт целиком внутри. Утверждение о топливе однонаправленное: всё, что держится на протон-движущей силе, принадлежит слою границы, но не всё в слое границы держится на ней. Два прочтения этого утверждения и условия ложности каждого названы в разделе 3.4а.

Условий ложности три, и они разной силы: содержательность утверждения держится на втором, а первое почти пусто по построению, и мы это признаём.

Первое — найти процесс, который держится на протон-движущей силе и при этом границы не касается. Если превращение, идущее целиком в глубине клетки без участия мембран, при снятой силе останавливается, хотя среда поставляет всё нужное, — однонаправленное утверждение неверно. Обратное условие — «найти процесс на границе, работающий без напряжения» — не выдвигаем: оно заведомо выполнено. ABC-переносчики концентрируют вещества против перепада, стоя в мембране и расходуя АТФ напрямую [123], а сборка структурного каркаса клетки, по выводу авторов, шла при снятой силе [17]. Поэтому двусторонняя формулировка не выдерживает проверки (раздел 3.4).

О слабости этого условия скажем сами. Протон-движущая сила определена как разность через мембрану, и всё, что питается ею напрямую, обязано иметь мембранное звено. Поэтому условие почти пусто, и систематического поиска такого процесса мы не вели. Ближайший известный нам кандидат — переход цитоплазмы в стеклоподобное состояние при действии разобщителя, когда крупные частицы в ней перестают двигаться [199]. Это свойство всего объёма, мембраны не касающееся. Но авторы внутренний pH не измеряли и о протон-движущей силе не говорят, так что случай относится к графе «нет данных», а не к подтверждению или опровержению.

Второе — показать, что внутренний слой держится не поставкой веществ, а внутренним pH. В опыте 1977 года, поставленном в особых условиях (раздел 6), богатство среды и удержание внутреннего pH шли вместе и не разведены. Если, разведя их, увидеть, что внутренний слой встаёт по внутреннему pH, а не по поставке веществ, — единица делится по внутренней среде, а не по границе, и наше деление неверно.

Это условие один раз уже проверялось. Приводим разбор целиком. У Streptococcus mutans грамицидином задавали внутренний pH и измеряли гликолиз: наибольшая скорость при внутреннем pH 7,0, при снижении до 5,0 гликолиз останавливается [200]. Гликолиз идёт в цитоплазме, мембраны, казалось бы, не касается — на первый взгляд условие выполнено против нас.

Но девятью годами раньше, на том же виде и тем же грамицидином, названо, что именно там останавливается. Грамицидин при наружном pH 5,5 и ниже подавляет поступление сахара и снижает уровни ранних промежуточных продуктов гликолиза; авторы связывают торможение именно с поступлением через фосфотрансферазную систему [23]. То есть сахар из среды внутрь не попадает. А фосфотрансферазная система стоит в мембране. Следовательно, останавливается шаг переноса, то есть процесс слоя границы. Условие не выполнено: требование «среда поставляет всё нужное» в этом опыте нарушено.

Мы склоняемся к тому, что случай этот наше утверждение не опровергает, а подтверждает, но требует назвать скрытые параметры.

У того же организма разность pH при наружном pH 5,0 составляет около 1,4 единицы, и удержание её зависит от наружного калия [200]. Опыт же 1977 года шёл при слабощелочном pH и высоком наружном калии — ровно в той точке, где снятие силы внутренний pH не смещает. Значит, наше деление по границе наблюдаемо при определённых наружных pH и калии, а не при любых. Эти две величины — параметры утверждения, а не «особые условия» опыта.

Третье — показать, что обезвоженный ангидробионт восстанавливает запас пассивно. Если восстановление ионного запаса при обводнении не снимают ни ингибиторы его насосов, ни блокада энергообеспечения, различение раздела 3.6 падает.

Чего мы не утверждаем. Здесь же — условия ложности, которые сработали. Поиск одной величины, задающей единицу целиком, ведёт в тупик: такое утверждение выдвигается четырьмя способами, и все четыре опровергаются. Перечень — в разделе 5.4. Наше утверждение одной величины не ищет и тех опровержений не наследует.

7.1. Опыт, который, по-видимому, никто не ставил

Сначала — о чём опыт не говорит. О самости — ничего: пузырёк своего воспроизводства не имеет, живым организмом по разделу 2.2 не является, и самости у него нет при любом исходе.

Касается он утверждения о слоях (раздел 3.4). Если оно верно, наведённое извне напряжение может включить слой границы в системе, где его не было (если в ней есть белки, работающие на напряжении), и не должно затрагивать внутренний слой. Деление на слои он опровергнуть не может: из односторонней связи «держится на протон-движущей силе — значит принадлежит слою границы» обратное предсказание «дать напряжение — включится слой границы» не следует, и у пузырька без встроенных переносчиков не включится ничего ни при каком верном утверждении. Различает он одно: верно ли одностороннее следование. Если наведённое напряжение запускает или ускоряет копирование, процесс внутреннего слоя держится на протон-движущей силе, и одностороннее следование неверно (первое условие раздела 7); разделимость, показанная снятием силы, этим не отменяется. Отрицательный исход не опровергает ничего.

Одностороннее следование выведено из опытов с отнятием протон-движущей силы у живой клетки. Само деление по отношению к границе есть принятое различение, а не наша находка (раздел 8). Обратный опыт отчасти уже поставлен. У голодного подвижного стрептококка наложенная разность возвращает деятельность жгутика без существенного итогового прироста АТФ [11]. Но электрическая её часть набрана выходом собственного калия клетки под валиномицином, извне задан лишь скачок pH — вспышка, а не непрерывная подача (раздел 2.3, пункт девятый). Непрерывная подача извне поставлена в другой работе: светозависимая помпа в клетке с подавленным дыханием поднимает работу роторов [105]. Это и есть обращение постановки: напряжение дано системе, которая его не производит, и включился слой границы.

Опыт [110] опорой не служит, хотя его можно прочесть так, будто клеток лишали энергии. Этого в источнике нет: там через микропипетку устанавливали электрический доступ к внутренности нитевидной клетки, нарочно нарушив границу, и подавали напряжение извне; ротор пошёл. Из-за нарушенной границы (раздел 2.3, пункт девятый) он лишь показывает, что наведённое извне напряжение ротор вращает. Верно более узкое утверждение, его мы и делаем: такого опыта никто, насколько нам удалось установить, не ставил на системе без своего воспроизводства, и никто не смотрел при этом на копирование.

Опыт в общем виде таков. Взять липидный пузырёк или протоклетку без напряжения, но с внутренним слоем или его частью — например, копированием полимера на готовых составляющих. Навести напряжение искусственно: калиевым градиентом с переносчиком или светозависимой протонной помпой. Посмотреть, появится ли что-то из слоя границы: накопление вещества против перепада, удержание внутренней среды отличной от внешней, направленное движение.

Что этот опыт различает. Если искусственное напряжение включает слой границы, но не трогает копирование, — это согласуется с делением на слои и с обратной стороны (опровергнуть его, как сказано выше, такой опыт не мог бы), на системе, в которой нет ничего живого — только составленные нами части. Обратный исход разобран выше.

Что известно, а что нет. Наведение напряжения калиевым градиентом с переносчиком в липидных пузырьках — приём обыкновенный. Им рутинно запускают перенос: накопление вещества реконструированными переносчиками против перепада. Им запускают синтез АТФ: светозависимая протонная помпа с АТФ-синтазой в липидных пузырьках даёт АТФ, вплоть до искусственной клетки, где такая световая «энергостанция» питает синтез белка. Показано, что искусственно наведённая протон-движущая сила производит АТФ [201], а на бродильщике, по данным группы Гарольда, искусственное калиевое напряжение поддерживало накопление аминокислот [21] (ссылка не сверена).

А копирования наведённым напряжением, насколько нам удалось установить, не запускал никто: кроме переноса и синтеза АТФ, так запускают заданные ферментативные последовательности, но не репликацию и не копирование полимеров. Направленного движения от наведённого напряжения мы тоже не нашли: в протоклетках оно показано, но от химической реакции.

Отсутствие таких работ не говорит ни за, ни против разделимости слоёв: вероятнее всего, повода не было, а ненаписанное ничего не доказывает. Само отсутствие — результат нашего поиска, а не установленный факт. Вопрос остаётся открытым.

7.2. Опыт, который напрашивается, и почему он негоден

Напрашивается другая постановка: на одиночных клетках измерять одновременно запас АТФ и напряжение, отбирать клетки с совпадающей энергетикой и разным напряжением и сравнивать их поведение. Пар таких измерений на одной клетке мы не нашли; пробел, по нашему мнению, настоящий. Но так поставленный опыт негоден по четырём причинам.

Показатель напряжения, которому мы вполне доверяем, — скорость ротора жгутика: красителя он не требует. Но в бродящей культуре опыты с бусинкой на роторе не удаются: при накоплении кислот бусинки прилипают. Так сообщают владеющие методикой [202].

Белковый датчик запаса АТФ QUEEN [203], по данным авторов, не зависит от скорости роста; как и у других флуоресцентных белков, созревание его флуоресцирующей группы требует кислорода, поэтому в бескислородных условиях он не светится (это общее свойство таких белков, в работе оно не исследовалось).

Число статорных единиц в моторе меняется с нагрузкой [204]; при падении протон-движущей силы статоры, по данным других авторов, мотор покидают (Lele et al. упоминают это в обсуждении). Для относительного сравнения на миллисекундах это безразлично, для сравнения клеток по уровню напряжения — нет.

И главное: у бродильщика напряжение создаётся из АТФ обратным ходом АТФ-синтазы. Отбор «равная энергетика, разное напряжение» идёт по состоянию одного фермента. Брожение величины не разводит, а сцепляет теснее, чем дыхание.

Сверх того, ротор служил бы здесь и показателем напряжения, и единственным процессом, чья остановка при утрате напряжения установлена, — измеряемое и измеряющее совпали бы. Опыт раздела 7.1 этого недостатка не имеет.

8. Родословная

Первым назовём Бауэра; его принципу у нас отвечают определение живой клетки (работа против выравнивания за счёт добытого извне) и проверка оплатой в определении напряжения. Принцип устойчивого неравновесия выдвинут Э. С. Бауэром в 1935 году; так называется первая глава его «Теоретической биологии». В предисловии сохранение неравновесия названо характеризующим свойством живых систем [205, с. 3]. «Характеризующее» слабее «определяющего», и выдавать одно за другое мы не вправе. Его формулировка — все и только живые системы никогда не бывают в равновесии и за счёт своей свободной энергии постоянно исполняют работу против равновесия [205, с. 32] — совпадает с нашим определением живой клетки; слово «постоянно» у Бауэра не оставляет места организмам в покое, и для них нам понадобилось различить удержание потоком и запретом (раздел 2.2). Он же показывал, что удержание неравной концентрации солей между клеткой и средой требует постоянной работы [205, с. 41].

Цитаты из Бауэра и номера страниц даны по книге [205].

Построение Бауэра основательно критиковали: принцип выведен дедуктивно, а постулат под ним — особое структурно-энергетическое состояние белков живой клетки — опытом не подтвердился; особой физики живого не нашлось. Урок: формула «все и только» имеет силу лишь при операциональной проверке неравновесия. У Бауэра её не было; у нас проверка утраты названа заранее (раздел 2.3, пункт восьмой). Работу против выравнивания, составлявшую у Бауэра сам принцип, мы вносим в определение живой клетки, где она узнаётся по обмену веществ обычными средствами. Работа против выравнивания входит у нас и в определение напряжения — как проверка оплатой (раздел 2.3, пункт третий): разность считается напряжением, только если держится, пока оплата идёт, и начинает спадать, когда оплату остановить. В этом наше отличие от построения 1935 года, и оно меньше, чем хотелось бы.

Различение, которым мы пользуемся во всей работе, принадлежит Питеру Митчеллу: процессы, направленные через мембрану, и процессы в объёме — векторный и скалярный обмен. Оно вошло в стандартную биоэнергетику; обзор его применения к системам переноса дан у Сайера [122]. Наши слой границы и внутренний слой — по существу то же различение, перенесённое с обмена на единицу целиком. Положение, что сопрягающим ионом бывает не только протон, но и натрий, обобщил и развил В. П. Скулачёв [24]; наше напряжение есть набор разностей таких ионов.

Само деление по границе не является нашей гипотезой и проверки не требует. Наше утверждение — только одностороннее следование («держится на протон-движущей силе — значит принадлежит слою границы») и разделимость слоёв при снятой силе; к ним, а не к делению, относятся условия ложности раздела 7. Зрелый Митчелл в учении о проводимости лигандов [121] доводил дело до положения, что всякий катализ в известном смысле векторен, — то есть сам размывал линию, по которой мы делим. Этот предшественник наше построение разом и предвосхищает, и подкапывает.

Мембранный потенциал как определяющий признак жизни или самости предлагался и до нас. Притязаний на первенство работа не выдвигает. Единство клетки, заданное границей, которую клетка сама строит и поддерживает, рассматривала теория аутопоэза [206]; многоклеточный организм Варела описал как сеть самостей без центра [207] — по-видимому, ближайший предшественник нашего вложения самостей. Мерой у них служит самопроизводство, а не напряжение.

Три работы стоят ближе других. По замыслу ближе всего М. Левин. «Я» предложено очерчивать границей того, что единица способна измерять и на что способна влиять. Клетки, соединённые щелевыми контактами, образуют частичный общий электрохимический пул; физиологическая связность названа механизмом возникновения более крупных единых «я», а утрата соединений сжимает «я» обратно до одной клетки [66]. Это мысль, что электрическая связность делает из многих клеток одну единицу, опубликованная за семь лет до настоящей записи; у нас она работает там, где общей оболочки нет (раздел 2.2), а единство тела животного мы задаём иначе — наружной оболочкой и правилом части.

По критерию ближе всего А. Де Лоф. Клетку предложено считать мёртвой с мгновения, когда разность напряжения на её плазматической мембране необратимо утрачена, и опознавать смерть по отсутствию разности потенциала, а не по исчезновению каких-либо веществ [208]. Это мысленный опыт раздела 1, высказанный как критерий; по нашему разведению (раздел 2.2) утрата напряжения означает утрату самости, а не смерть клетки: клетка без напряжения может оставаться живой. Предшественник этот частичный: сущность жизни автор помещает не в потенциал, а в общение, и слова «самость» не употребляет.

По частности внутреннего близки Миллер с соавторами: липидный бислой описан как создающий внутриклеточное пространство, лежащее в основе частного характера клеточной субъективности [5]; см. также [4].

Близка к нам и коллективная работа, где среди соавторов тот же Левин [209]. Ионным каналам и мембранному потенциалу у бактерий там посвящён целый раздел как пример, доказывающий подход, а среди механизмов базального познания прямо названо биоэлектричество; обмен веществ, такой как дыхание, авторы от познания отделяют. Поэтому она ближе к предшественнику, чем к соперничающему объяснению «без напряжения». Возразить можно так: обмен с подвижностью отделяет «кого-то» от «чего-то» не хуже нашего признака, и раздел 3 такому критерию не нужен. Исходя из разобранного нами, обмен с подвижностью описывает, чем занята единица, но не указывает, где она кончается. У двух клеток, соединённых проводящим путём, обмен остаётся у каждой своим, а напряжения сближаются через контакты; у одноклеточных и, возможно, у растений соединённость показывает, что единиц стало не две; у многоклеточного животного единство задаёт общая оболочка (раздел 2.2). Это рассуждение, а не измерение, и вопрос мы считаем открытым.

Ближе Бауэра к нашему определению стоит Кауффман. Автономного агента он определяет как самореплицирующуюся систему, способную исполнить по меньшей мере один термодинамический рабочий цикл, и, по-видимому, связывает агентность с системами, отклонёнными от равновесия [210]. Здесь налицо обе половины нашего определения живого организма, соединённые так же — через «и», а не через «или». Отличие двоякое, и не во всём в нашу пользу. В нашу пользу: у нас названа операциональная проверка отклонения (раздел 2.3, пункт восьмой), а «рабочий цикл» проверки не содержит; разграничитель клетки и организма у нас — своё воспроизводство вместе с правилом части, а не саморепликация, и это исключает делящиеся клетки тела и митохондрию (раздел 2.2). Не в нашу пользу: построение Кауффмана шире нашего — оно не привязано ни к мембране, ни к иону, а наше привязано, и перенос нашего с прокариота на многоклеточное из измеренного не следует (раздел 3.3).

Ближе всех к нашему ответу о воспроизводстве Тибор Ганти: он поставил тот же вопрос и ответил на него почти так же. Признаки живого он разделил на абсолютные и потенциальные. Абсолютные выполняются, по его словам, «у каждого живого существа в каждый момент его жизни, без исключения»; потенциальные, «не будучи необходимыми признаками живого состояния отдельных организмов, незаменимы с точки зрения выживания живого мира». Рост и размножение он отнёс ко вторым. Определения приводим по изложению [211], где примеры — покоящиеся семена, замороженная культура тканей и бесплодные животные; перечень случаев — бесплодные гибриды, организмы слишком старые или слишком молодые для размножения, животные после кастрации — по изложению [212]. Книги Ганти [213] мы не читали: его слова приводим по изложению авторов, назвавших страницы, и чьи это примеры — его или пересказчиков, — не проверили. Ганти, по общепринятому изложению, — предшественник и деления на слои: его минимальная живая система, хемотон, составлена из мембранной, обменной и матричной подсистем [214; три подсистемы — по изложениям его модели]; нашему слою границы отвечает первая, внутреннему — две другие.

Широко приводимая формулировка «старые животные, бесплодные животные и растения — все живые, но ни одно не способно размножаться» принадлежит не Ганти, а пересказывающему его Бедау [215, с. 457]; речь там о бесплодных животных и бесплодных растениях. Приписывать её Ганти нельзя.

Эти случаи мы читаем как обоснование нашего признака, а не как возражение. Все они — повреждённые или состарившиеся экземпляры типа, у которого средства воспроизводства есть. Старое животное воспроизводиться могло; у бесплодного устройство повреждено; у кастрированного средства отняли извне. Ни один случай не говорит, что средств нет у типа; каждый говорит, что у экземпляра они утрачены или не наступили.

Поэтому наш признак относится к устройству типа, а не к состоянию экземпляра: своё воспроизводство есть у системы, средства воспроизводства которой принадлежат ей самой и лежат внутри её собственной границы, — независимо от того, оставит ли данный экземпляр потомство. Исходя из разобранного, мы считаем, что Ганти своим делением сказал то же другими словами: воспроизводство выполняется не у каждого экземпляра в каждый момент и потому в абсолютные признаки не годится. Поэтому мы и берём не само деление, а устройство воспроизводства. Иное требование мы считаем ошибкой рассуждения: оно смешивает описание типа с перечнем состояний экземпляров. Признак типа повреждением экземпляра не опровергается, и кастрированное животное открытым местом работы не является.

Слабость ответа одна: тяжесть переносится на слово «устройство», которое мы операционально не измеряем. Принадлежат ли средства воспроизводства самой системе, мы судим по тому, где они записаны и внутри чьей границы собираются, а не по измерению. Случаи Ганти этой слабостью не пользуются: мул, старое и кастрированное животное разбираются одним способом, без отдельного основания для каждого. Ход Ганти критиковали по другому основанию: утверждение, будто потенциальные признаки необходимы для выживания жизни, названо ошибочным с эволюционной точки зрения [212].

Полностью работа расходится с электродинамической теорией жизни [216]: по ней электрическое поле организма задаёт его форму. Как конструкция «L-поля» она ушла из биологии, поскольку не указывала опровергающего наблюдения. Центральная её мысль — биоэлектрические градиенты как предпаттерн морфогенеза — по заключению [217] подтверждается современными методами; мы передаём это как его прочтение, не как установленное: провалился способ формулировать, а не предмет. Наше отличие — в разделах 5 и 7: там названо испробованное и отвергнутое и опыт с исходами, среди которых есть опровергающий.

9. Ограничения

Начнём с правила работы со ссылками: ошибку, которую оно предупреждает, проверка вывода не ловит — утверждение может быть верным, а опора не той. Ссылка не вносится по заглавию; где первоисточник прочитан лишь в аннотации, известен по обзору или по пересказу в другой работе либо не прочитан вовсе, это оговорено на месте.

Признак обязан высказываться о случаях, на которых не строился. Это проверка его последовательности, а не опыт: ответ в каждом случае задаёт само определение, и опровергнуть его может лишь внутреннее противоречие. Таких случаев пять: линия HeLa, бластомер раннего зародыша, облигатный внутриклеточный симбионт, опухоль внутри организма (раздел 2.2) и миниклетки без хромосомы (раздел 2.4; о них исход уже был известен, и признак прилагается к ним задним числом).

Что ограничивает нынешнее утверждение.

Оно опирается на две работы, 1977 и 1984 годов, — независимое повторение на другом организме. Но за сорок девять лет опыт современными средствами, по-видимому, не воспроизводился, круг цитирующих его работ узок, опора 1984 года оспорена измерением на том же организме [8], а сверка, которая развела бы эти два измерения, не сделана (раздел 3.4).

Как в работе 1977 года установлено отсутствие напряжения и разности pH, из доступного нам изложения не следует; в работе 1984 года у растущих клеток оба измеряли и не обнаружили. Поэтому для слоёв опорой мы считаем вторую, а первую — её предшественницей; для определения же ближе к случаю полной утраты первая, с грамицидином (раздел 2.3).

Оба опыта ставились в особых условиях: богатая среда, слабощелочная реакция и высокий наружный калий в 1977 году, глюкоза при pH 7,5 в 1984-м; источник АТФ в обоих — гликолиз. Насколько деление на слои зависит от этих условий, мы не знаем; от последнего, по-видимому, прямо: при дыхании снятие силы снимает и АТФ.

Случай L-формы (раздел 3.7) опровержением не является, но показывает, что состав слоёв зависит от устройства клетки: у формы без стенки в слой границы входит поддержание кальциевого гомеостаза, а механической величиной внутреннего слоя оказывается избыток поверхности мембраны, а не тургор. Полного текста той работы мы не читали; не проверены три обстоятельства: чем измеряли рост, аэрировали ли культуру, каков точный солевой состав среды.

Отдельное ограничение: трансмембранное напряжение влияет на расположение белков деления в клетке [162]. Деление без напряжения идёт, но его пространственная упорядоченность отчасти зависит от напряжения, и здесь внутренний слой не вполне независим.

Внутренний слой держится не на одном АТФ: тургор, по-видимому, держит видимое удлинение клетки (раздел 3.8). Утверждение о внутреннем слое следует читать как «не требует напряжения», а не «держится только на АТФ».

Вывод раздела 3.1 о единстве слоя границы не распространяется на гигантские бактерии, у которых клетка крупнее постоянной длины; положение алкалифилов мы оставляем незакрытым (раздел 3.7).

Утрату напряжения у целого многоклеточного животного по нашей проверке установить почти нельзя: нуль пришлось бы показать на всей наружной оболочке, а на коже, обращённой к воздуху, разность измеряют лишь с раствором на поверхности (раздел 2.2).

Для обезвоженных состояний нет ни одного измерения ионной асимметрии, и различение раздела 3.6 остаётся рассуждением, обеспеченным косвенно.

Доннановским доводом зрелый эритроцит можно отвести лишь без признака, различающего накачиваемое стационарное состояние и доннановское равновесие. Признак назван (раздел 2.3: при доннановском равновесии полная разность по каждому проникающему иону равна нулю), и по нему такое исключение ложно: у эритроцита полная разность натрия и калия ненулевая. Эритроцит исключается отсутствием своего воспроизводства и самостоятельного выбора траектории, вирусная частица — отсутствием своих средств воспроизводства; слой границы не исключает ни того, ни другого.

Часть остановки процессов при падении напряжения может идти не через напряжение, а через переход цитоплазмы в стеклообразное состояние при падении АТФ [199]. Разделить эти пути мы не можем.

Соотношение настоящего утверждения с условиями, принятыми в прочих работах серии [9], совместными измерениями на одних объектах не установлено.

Переход от прокариота к эукариоту и к нервной системе из измеренного не следует (раздел 3.3), и работа его не совершает. Переход к многоклеточному организму разобран отдельно [118]: он опирается на прямую межклеточную непрерывность, а не на общность величины; у многоклеточного животного единство тела в настоящей работе задаётся иначе — общим будущим потомства и наружной оболочкой (раздел 2.2).

Определение напряжения построено на знании земной жизни — на ионных перепадах и белках границы — и на классическом описании: перенос заряда электронами на расстояния, большие клетки (кабельные бактерии, раздел 3.7), и квантовые явления внутри клетки в него не входят. Жизни, которая обходилась бы без перепада на границе, мы не знаем; допускаем, однако, что в иной химии (другой растворитель, другие носители заряда) такой перепад мог бы создаваться иным веществом и слово «ион» пришлось бы читать шире. Решил бы вопрос только найденный образец такой жизни или собранная с нуля система, которая копируется на ином перепаде.

Замену предмета — самость вместо прежнего названия (абзац «О слове» в начале Введения) — мы считаем шагом к точности, но проверяемость от неё пострадала: у прежнего предмета был прибор — индекс пертурбационной сложности (PCI), состояния наркоза, числа, — а у самости собственного прибора нет: проверка её утраты есть проверка напряжения (раздел 2.3).

Опорное измерение раздела 3.1 выполнено на двух небольших наборах: временна́я картина на двенадцати роторах жгутиков, пространственная на семи искусственно удлинённых клетках. Постоянная длины в нём — расчёт при сопротивлении мембраны, принятом в пределах порядка величины, а не измерение; время пространственного выравнивания от этого сопротивления, по нашему расчёту, не зависит, но опирается на справочное сопротивление цитоплазмы (раздел 3.1).

Величина дипольного потенциала бислоя приведена без ссылки; мы помечаем это на месте.

Заключение

Шесть нерешённых вопросов, которыми работа кончается; главный из них первый.

Первый и главный — сверка двух измерений на кишечной палочке. Поставить опыт 1984 года и опыт Рубино с соавторами в одних условиях и развести их по времени: рост при снятой протон-движущей силе у штамма AS1 начинался после задержки около трёх часов, у штамма TK1001 — около получаса, а остановка переноса предшественника стенки у Рубино измерена за десять минут (раздел 3.4). В той же сверке надо измерить натрий и калий (калий у E. coli, по-видимому, тоже сопрягающий, раздел 2.1); натрий — особо: у клеток, приспособившихся к низкой протон-движущей силе, его может переносить сама АТФ-синтаза (раздел 3.5). Ближе к случаю полной утраты — опыт Гарольда и Ван Брунта 1977 года с грамицидином, где, по словам авторов, шунтированы токи протона, калия и натрия (раздел 2.3). Что при снятой силе прекращается направленное движение, измерено отдельно и на другом материале [19, 105], а в опытах 1977 и 1984 годов не проверялось; опорный организм 1977 года к тому же, судя по геному, неподвижен (раздел 3.5).

Второй — опыт об отклике белка на саму разность (раздел 2.3): одинаково ли вращаются моторы голодного стрептококка без внутренних запасов при разности, наведённой вспышкой под валиномицином, и при разности той же величины и того же состава, которую держит глюкоза. Если вращение различается, белок откликается не только на разность, и выводы разделов 3.5 и 7.1, опирающиеся на безразличие ротора к источнику разности, придётся пересмотреть; определение напряжения с проверкой оплатой от этого не меняется.

Третий — о делении на слои; он назван в разделе 7.1: включит ли искусственно наведённое напряжение слой границы в искусственном пузырьке, у которого напряжения не было, и не затронет ли при этом второй слой. Такого опыта, насколько нам удалось установить, никто не ставил. О самости этот опыт не говорит ничего: у пузырька нет своего воспроизводства, ни от какого организма он не отделялся, и самости у него нет при любом исходе. Различает этот опыт лишь одно — верно ли одностороннее следование, — и только положительным исходом; это то условие, которое в разделе 7 названо почти пустым. Пока такого опыта нет, одностороннее следование этим путём не проверено.

Четвёртый — библиографический, с проверкой: повторялась ли работа 1977 года. Этого мы установить не смогли. На этой работе держится приводимый нами пример живой клетки, у которой самость, возможно, утрачена; по нашей проверке это не установлено. Полную потерю напряжения в ней числом не измеряли: перепад натрия на мембране не определяли, хотя у этого организма есть натриевый насос на АТФ и переносчик калия, которому, по выводу авторов, нужен натриевый перепад [136, 137]. Повтор опыта с измерением натрия показал бы, исчезло ли напряжение целиком.

Пятый — предсказание об отделившихся частях (раздел 2.2). По первому из двух прочтений опытов на целых клетках мы предсказываем, что у безъядерного фрагмента нейтрофила выбор направления связан с мембранным потенциалом: если сдвинуть потенциал к нулю и сохранить АТФ (измеряя то и другое в том же опыте), поворот исчезнет, а движение останется. Если так и будет, мы будем считать, что потенциал для поворота фрагмента необходим; что он выбирает направление, этот исход не покажет. Если поворот останется, предсказание ложно: фрагмент выбирает путь без участия мембранного потенциала (перепады ионов, которые держит насос, этот опыт не снимает), и отнесение отделившихся частей к несущим самость держится только на признаке самостоятельного выбора. Если исчезнут и поворот, и движение, опыт ничего не решает. Определение самости этот опыт опровергнуть не может — ни для организмов, ни для частей; он проверяет только связь самости с выбором пути у частей.

Шестой — понятийный: есть ли самость у системы, собранной из готовых белков, если она сама выбирает траекторию. Своего воспроизводства у неё нет, ни от какого организма она не отделялась. По нашему определению самости у неё нет, поскольку всякая самость происходит от организма, способного оставить потомство; открыт вопрос, не узко ли так проведено определение (раздел 2.2).

Выводы

1. Вопрос и определение. Работа занимается вопросом, почему живой организм есть кто-то, а не что-то, и отвечает определением: самость («я») есть биологическое напряжение живого организма — полная электрохимическая разность сопрягающих ионов на самой наружной границе и на всех замкнутых границах внутри неё, не равная нулю хотя бы у одного иона и оплачиваемая: она держится, пока оплата идёт, и начинает спадать, когда оплату остановить; у многоклеточного животного наружная граница — эпителиальная оболочка (разделы 2.2, 2.3). Свою самость без своего воспроизводства несёт и клетка или её часть, не связанная с соседями и самостоятельно выбирающая путь (доживание самости). Где напряжения нет, самости нет.

   Три понятия, два уровня живого. Живая клетка ведёт обмен и своими катализаторами восстанавливает собственные части; напряжения от неё не требуется. Живой организм сверх того может оставить потомство за пределами себя и удерживает своё напряжение на наружной границе или внутри неё — потоком, а в покое удерживает себя запретом (напряжения тогда нет, но сохранено всё для его возобновления) и возобновляет напряжение при пробуждении сам. Самость — всё биологическое напряжение организма внутри этой границы и на ней; у животного граница — наружная эпителиальная оболочка, и на её напряжении работает её собственный белок (клаудин-16 в почке). Клетка внутри многоклеточного тела своей самости не имеет: её напряжение — часть самости тела. Клетка или её часть, не связанная с соседями и самостоятельно выбирающая траекторию, несёт свою самость без своего воспроизводства — это доживание самости (нейтрофилы и тромбоциты; о лимфоцитах см. раздел 2.2); всякая самость происходит от организма, способного оставить потомство (раздел 2.2, таблица).

   Напряжение само по себе никого не выделяет. У искусственного пузырька с помпой на свету и у зрелого эритроцита полная разность, судя по их устройству, ненулевая и оплачиваемая, но своей самости нет: нет ни своего воспроизводства, ни самостоятельного выбора траектории (раздел 2.2). В определение напряжения входит проверка оплатой: разность держится, пока оплата идёт, и начинает спадать, когда оплату остановить; так отсекаются равновесная, запертая и медленно утекающая разности (раздел 2.3).

   Проверяемое следствие и его слабость. При утрате напряжения должны прекратиться направленное движение, перенос вещества против перепада за счёт протон-движущей силы и удержание внутренней среды, а процессы внутри клетки — идти, пока среда даёт готовое. Вторая половина измерена в двух работах при снятой протон-движущей силе, а не при полной утрате напряжения, и одна из работ оспорена [8]; в опытах 1977 и 1984 годов направленное движение не измерялось, и случай нулевой силы не изучен. Из трёх названных прекращений, по нашей оценке, проверить опытом можно только первое, и то лишь для бактерий с ионным (протонным или натриевым) жгутиком; в общем виде, по нашей оценке, оно ложно (археи, раздел 3.5). Список закрыт: дополнять его после опыта мы себе запрещаем (разделы 2.4, 3.5).

   Два слоя и односторонность. Всё, что держится на протон-движущей силе, принадлежит слою границы, но не всё в слое границы держится на ней; исходя из разобранных опытов, мы считаем слои разделимыми при снятой силе, но лишь там, где АТФ даёт гликолиз; прямой проверки нет (разделы 3.4, 7.1). Утверждение допускает два прочтения — порог живого и отношение к границе, — и для каждого названо условие ложности (раздел 3.4а). Против нас: состав слоёв зависит от устройства клетки, а напряжение влияет на расположение белков деления (раздел 9). Пять простых формулировок, где одна величина объясняла бы всё или слой однозначно соответствовал бы топливу, проверки не выдерживают (раздел 5.4).

   Необходимое не есть управляющее. У кишечной палочки направление выбирает сигнальная цепь, работающая на АТФ, а напряжение питает мотор; измерено, что сигнальная цепь работает на АТФ и не зависит от колебаний электрического слагаемого. У нейтрофила сигнальная цепь, по-видимому, отвечает на местное изменение мембранного потенциала, но выбирает цепь, а не напряжение; это наше прочтение опытов, второе прочтение названо (разделы 2.2, 4).

   Самость прерывиста, жизнь — нет. Покоящаяся спора, сухое семя и обезвоженная тихоходка — живые организмы в покое: они удерживают себя запретом, без текущей оплаты, и сами возобновляют напряжение, когда условия возвращаются [9]. В покое оплаты нет, и самости нет; она возвращается при пробуждении вместе с оплатой напряжения. Цепь поколений проходит через организмы в покое (разделы 3.5, 3.6). Доля общей изменчивости как мера самости, по нашей проверке, непригодна (раздел 5.1); то же относится к её применению к мозгу (раздел 5.2).

   Предшественники и пределы. Притязаний на первенство работа не выдвигает: ближе всех к мысли о напряжении как основе «я» стоят М. Левин (2019) и А. Де Лоф (2016); принцип устойчивого неравновесия выдвинул Э. С. Бауэр (1935), автономного агента через рабочий цикл определил С. Кауффман (2003), деление обмена по отношению к границе принадлежит П. Митчеллу (раздел 8). Ни одного случая утраты напряжения по нашей полной проверке нет, и перенос с прокариота на многоклеточный организм из измеренного не следует (раздел 9).

Цитируемая литература

[1] Segall J.E., Block S.M., Berg H.C. Temporal comparisons in bacterial chemotaxis // Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 1986. Vol. 83, no. 23. P. 8987–8991. DOI: 10.1073/pnas.83.23.8987

[2] Parkinson J.S., Hazelbauer G.L., Falke J.J. Signaling and sensory adaptation in Escherichia coli chemoreceptors: 2015 update // Trends in Microbiology. 2015. Vol. 23, no. 5. P. 257–266. DOI: 10.1016/j.tim.2015.03.003

[3] Rebbapragada A., Johnson M.S., Harding G.P., Zuccarelli A.J., Fletcher H.M., Zhulin I.B., Taylor B.L. The Aer protein and the serine chemoreceptor Tsr independently sense intracellular energy levels and transduce oxygen, redox, and energy signals for Escherichia coli behavior // Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 1997. Vol. 94, no. 20. P. 10541–10546. DOI: 10.1073/pnas.94.20.10541

[4] Baluška F., Reber A.S. Sentience and consciousness in single cells: how the first minds emerged in unicellular species // BioEssays. 2019. Vol. 41, no. 3. Art. 1800229. DOI: 10.1002/bies.201800229

[5] Miller W.B., Baluška F., Slijepčević P., Reber A.S. Cellular sentience: biomembranes, bioelectric cytoskeleton, and charged biofields // Cognition-Based Biology. Springer, 2026. DOI: 10.1007/978-3-032-23779-8_2

[6] Reber A.S., Miller W.B. Jr., Slijepcevic P., Baluška F. The CBC theory and its entailments // EMBO Reports. 2024. Vol. 25, no. 1. P. 8–12. DOI: 10.1038/s44319-023-00004-6

[7] Robinson D.G., Mallatt J., Peer W.A., Sourjik V., Taiz L. Cell consciousness: a dissenting opinion // EMBO Reports. 2024. Vol. 25, no. 5. P. 2162–2167. DOI: 10.1038/s44319-024-00127-4

[8] Rubino F.A., Kumar S., Ruiz N., Walker S., Kahne D.E. Membrane potential is required for MurJ function // Journal of the American Chemical Society. 2018. Vol. 140, no. 13. P. 4481–4484. DOI: 10.1021/jacs.8b00942

[9] Москвин С. Л. Что такое жизнь? Проверяемое определение: саморепликация систем, которые сами держат свой мембранный потенциал. Версия 3. Zenodo, 2026. Общий DOI всех версий: 10.5281/zenodo.21779018

[10] Margolin Y., Eisenbach M. Voltage clamp effects on bacterial chemotaxis // Journal of Bacteriology. 1984. Vol. 159, no. 2. P. 605–610. DOI: 10.1128/jb.159.2.605-610.1984. PMCID PMC215686. (Проверено по дословной аннотации.)

[11] Manson M.D., Tedesco P., Berg H.C., Harold F.M., Van der Drift C. A protonmotive force drives bacterial flagella // Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 1977. Vol. 74, no. 7. P. 3060–3064. DOI: 10.1073/pnas.74.7.3060. PMID 19741. PMCID PMC431412. (Проверено по дословной аннотации; полного текста мы не читали.)

[12] Москвин С. Л. Происхождение жизни: пять ступеней от химии к первой клетке и что их на самом деле ограничивает. Версия 4. Zenodo, 2026. Общий DOI всех версий: 10.5281/zenodo.21761285

[13] Москвин С. Л. Саморепликация — условие эволюции: порог ошибок, парадокс Эйгена и нерешённые задачи. Zenodo, 2026 (в подготовке).

[14] Москвин С. Л. Может ли жизненный опыт менять мутации у потомков? Вопрос Ламарка, разобранный по звеньям. Zenodo, 2026 (в подготовке).

[15] Farrow J.A.E., Collins M.D. Enterococcus hirae, a new species that includes amino acid assay strain NCDO 1258 and strains causing growth depression in young chickens // International Journal of Systematic Bacteriology. 1985. Vol. 35, no. 1. P. 73–75. DOI: 10.1099/00207713-35-1-73

[16] Gaechter T., Wunderlin C., Schmidheini T., Solioz M. Genome sequence of Enterococcus hirae (Streptococcus faecalis) ATCC 9790, a model organism for the study of ion transport, bioenergetics, and copper homeostasis // Journal of Bacteriology. 2012. Vol. 194, no. 18. P. 5126–5127. DOI: 10.1128/JB.01075-12. PMID 22933757

[17] Harold F.M., Van Brunt J. Circulation of H+ and K+ across the plasma membrane is not obligatory for bacterial growth // Science. 1977. Vol. 197, no. 4301. P. 372–373. DOI: 10.1126/science.69317

[18] Kinoshita N., Unemoto T., Kobayashi H. Proton motive force is not obligatory for growth of Escherichia coli // Journal of Bacteriology. 1984. Vol. 160, no. 3. P. 1074–1077. DOI: 10.1128/jb.160.3.1074-1077.1984. PMID 6389506

[19] Gabel C.V., Berg H.C. The speed of the flagellar rotary motor of Escherichia coli varies linearly with protonmotive force // Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2003. Vol. 100, no. 15. P. 8748–8751. DOI: 10.1073/pnas.1533395100

[20] Agmon N. The Grotthuss mechanism // Chemical Physics Letters. 1995. Vol. 244, no. 5–6. P. 456–462. DOI: 10.1016/0009-2614(95)00905-J

[21] Harold F.M., Papineau D. Cation transport and electrogenesis by Streptococcus faecalis. I. The membrane potential // Journal of Membrane Biology. 1972. Vol. 8, no. 1. P. 27–44. DOI: 10.1007/BF01868093

[22] Cox J.C., Nicholls D.G., Ingledew W.J. Transmembrane electrical potential and transmembrane pH gradient in the acidophile Thiobacillus ferro-oxidans // Biochemical Journal. 1979. Vol. 178, no. 1. P. 195–200. DOI: 10.1042/bj1780195

[23] Thibodeau E.A., Marquis R.E. Acid sensitivity of glycolysis in normal and proton-permeable cells of Streptococcus mutans GS-5 // Journal of Dental Research. 1983. Vol. 62, no. 11. P. 1174–1178. DOI: 10.1177/00220345830620111701

[24] Skulachev V.P. Membrane-linked energy transductions. Bioenergetic functions of sodium: H+ is not unique as a coupling ion // European Journal of Biochemistry. 1985. Vol. 151, no. 2. P. 199–208. DOI: 10.1111/j.1432-1033.1985.tb09088.x

[25] McCarter L.L. Polar flagellar motility of the Vibrionaceae // Microbiology and Molecular Biology Reviews. 2001. Vol. 65, no. 3. P. 445–462. DOI: 10.1128/MMBR.65.3.445-462.2001

[26] Harold F.M., Spitz E. Accumulation of arsenate, phosphate, and aspartate by Streptococcus faecalis // Journal of Bacteriology. 1975. Vol. 122, no. 1. P. 266–277. DOI: 10.1128/jb.122.1.266-277.1975

[27] Alegun O., Pandeya A., Cui J., Ojo I., Wei Y. Donnan potential across the outer membrane of Gram-negative bacteria and its effect on the permeability of antibiotics // Antibiotics. 2021. Vol. 10, no. 6. Art. 701. DOI: 10.3390/antibiotics10060701

[28] Soupene E., Kuypers F.A. Phosphatidylcholine formation by LPCAT1 is regulated by Ca2+ and the redox status of the cell // BMC Biochemistry. 2012. Vol. 13. Art. 8. DOI: 10.1186/1471-2091-13-8

[29] Hultquist D.E., Passon P.G. Catalysis of methaemoglobin reduction by erythrocyte cytochrome b5 and cytochrome b5 reductase // Nature New Biology. 1971. Vol. 229. P. 252–254. DOI: 10.1038/newbio229252a0 (проверено по названию и выходным данным; полного текста мы не читали)

[30] Sunde E.P., Setlow P., Hederstedt L., Halle B. The physical state of water in bacterial spores // Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2009. Vol. 106, no. 46. P. 19334–19339. DOI: 10.1073/pnas.0908712106

[31] IEC 60479-1:2018. Effects of current on human beings and livestock. Part 1: General aspects. Geneva: International Electrotechnical Commission, 2018. (не сверено: издание 2018 г. подтвердить не удалось; по-видимому, имеется в виду IEC TS 60479-1:2005 с поправкой AMD1:2016)

[32] Anastassiou C.A., Perin R., Markram H., Koch C. Ephaptic coupling of cortical neurons // Nature Neuroscience. 2011. Vol. 14. P. 217–223. DOI: 10.1038/nn.2727

[33] Malawista S.E., de Boisfleury Chevance A. The cytokineplast: purified, stable, and functional motile machinery from human blood polymorphonuclear leukocytes // Journal of Cell Biology. 1982. Vol. 95, no. 3. P. 960–973. DOI: 10.1083/jcb.95.3.960

[34] Sun Y., Do H., Gao J., Zhao R., Zhao M., Mogilner A. Keratocyte fragments and cells utilize competing pathways to move in opposite directions in an electric field // Current Biology. 2013. Vol. 23, no. 7. P. 569–574. DOI: 10.1016/j.cub.2013.02.026

[35] Gaertner F., Ahmad Z., Rosenberger G. et al. Migrating platelets are mechano-scavengers that collect and bundle bacteria // Cell. 2017. Vol. 171, no. 6. P. 1368–1382.e23. DOI: 10.1016/j.cell.2017.11.001

[36] Nicolai L., Schiefelbein K., Lipsky S. et al. Vascular surveillance by haptotactic blood platelets in inflammation and infection // Nature Communications. 2020. Vol. 11. Art. 5778. DOI: 10.1038/s41467-020-19515-0

[37] Kalita I., Colin R., Hoch S., Baltaci S.F., Sitti M., Sourjik V. Motile and chemotactic minicells and minicell-driven biohybrids engineered for active cargo delivery // ACS Applied Materials & Interfaces. 2025. Vol. 17, no. 25. P. 36387–36399. DOI: 10.1021/acsami.5c04638

[38] Schwertz H., Köster S., Kahr W.H.A. et al. Anucleate platelets generate progeny // Blood. 2010. Vol. 115, no. 18. P. 3801–3809. DOI: 10.1182/blood-2009-08-239558

[39] Guthrie P.B., Lee R.E., Kater S.B. A comparison of neuronal growth cone and cell body membrane: electrophysiological and ultrastructural properties // Journal of Neuroscience. 1989. Vol. 9, no. 10. P. 3596–3605. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.09-10-03596.1989

[40] Campbell D.S., Holt C.E. Chemotropic responses of retinal growth cones mediated by rapid local protein synthesis and degradation // Neuron. 2001. Vol. 32, no. 6. P. 1013–1026. DOI: 10.1016/S0896-6273(01)00551-7

[41] Goliger J.A., Paul D.L. Wounding alters epidermal connexin expression and gap junction-mediated intercellular communication // Molecular Biology of the Cell. 1995. Vol. 6, no. 11. P. 1491–1501. DOI: 10.1091/mbc.6.11.1491

[42] Mori R., Power K.T., Wang C.M., Martin P., Becker D.L. Acute downregulation of connexin43 at wound sites leads to a reduced inflammatory response, enhanced keratinocyte proliferation and wound fibroblast migration // Journal of Cell Science. 2006. Vol. 119, no. 24. P. 5193–5203. DOI: 10.1242/jcs.03320

[43] Wright C.S., van Steensel M.A.M., Hodgins M.B., Martin P.E.M. Connexin mimetic peptides improve cell migration rates of human epidermal keratinocytes and dermal fibroblasts in vitro // Wound Repair and Regeneration. 2009. Vol. 17, no. 2. P. 240–249. DOI: 10.1111/j.1524-475X.2009.00471.x

[44] Borregaard N., Herlin T. Energy metabolism of human neutrophils during phagocytosis // Journal of Clinical Investigation. 1982. Vol. 70, no. 3. P. 550–557. DOI: 10.1172/JCI110647

[45] Aibibula M., Naseem K.M., Sturmey R.G. Glucose metabolism and metabolic flexibility in blood platelets // Journal of Thrombosis and Haemostasis. 2018. Vol. 16, no. 11. P. 2300–2314. DOI: 10.1111/jth.14274

[46] Wang T., Kim D.H., Ding C. et al. Inwardly rectifying potassium channels promote directional sensing during neutrophil chemotaxis // Journal of Cell Biology. 2026. Vol. 225, no. 1. Art. e202503037. DOI: 10.1083/jcb.202503037 (опубликовано онлайн 19.11.2025)

[47] Joseph A., Contini C., Cecchin D. et al. Chemotactic synthetic vesicles: design and applications in blood-brain barrier crossing // Science Advances. 2017. Vol. 3, no. 8. Art. e1700362. DOI: 10.1126/sciadv.1700362

[48] Ord M.J. The viability of the anucleate cytoplasm of Amoeba proteus // Journal of Cell Science. 1968. Vol. 3, no. 1. P. 81–88. DOI: 10.1242/jcs.3.1.81

[49] Bringas C., Malaina I., Pérez-Samartín A., Boyano M.D., Fedetz M., Pérez-Yarza G., Cortés J.M., Martínez de la Fuente I. Long-term memory in the migration movements of enucleated Amoeba proteus // bioRxiv. 2017. DOI: 10.1101/125054 (препринт, рецензирования не прошёл)

[50] Babcock D.F., Bosma M.M., Battaglia D.E., Darszon A. Early persistent activation of sperm K+ channels by the egg peptide speract // Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 1992. Vol. 89, no. 13. P. 6001–6005. DOI: 10.1073/pnas.89.13.6001

[51] Kriegman S., Blackiston D., Levin M., Bongard J. Kinematic self-replication in reconfigurable organisms // Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2021. Vol. 118, no. 49. Art. e2112672118. DOI: 10.1073/pnas.2112672118

[52] Foulds I.S., Barker A.T. Human skin battery potentials and their possible role in wound healing // British Journal of Dermatology. 1983. Vol. 109, no. 5. P. 515–522. DOI: 10.1111/j.1365-2133.1983.tb07673.x. (Измерение на семнадцати здоровых добровольцах. Полного текста мы не читали; милливольты в доступной нам аннотации не приведены.)

[53] Orlando R.C., Powell D.W., Croom R.D. III, Berschneider H.M., Boucher R.C., Knowles M.R. Colonic and esophageal transepithelial potential difference in cystic fibrosis // Gastroenterology. 1989. Vol. 96, no. 4. P. 1041–1048. DOI: 10.1016/0016-5085(89)91621-1

[54] Knowles M.R., Carson J.L., Collier A.M., Gatzy J.T., Boucher R.C. Measurements of nasal transepithelial electric potential differences in normal human subjects in vivo // American Review of Respiratory Disease. 1981. Vol. 124, no. 4. P. 484–490. DOI: 10.1164/arrd.1981.124.4.484

[55] Simon D.B., Lu Y., Choate K.A. et al. Paracellin-1, a renal tight junction protein required for paracellular Mg2+ resorption // Science. 1999. Vol. 285, no. 5424. P. 103–106. DOI: 10.1126/science.285.5424.103

[56] Shareghi G.R., Agus Z.S. Magnesium transport in the cortical thick ascending limb of Henle’s loop of the rabbit // Journal of Clinical Investigation. 1982. Vol. 69, no. 4. P. 759–769. DOI: 10.1172/JCI110514

[57] Himmerkus N., Shan Q., Goerke B., Hou J., Goodenough D.A., Bleich M. Salt and acid-base metabolism in claudin-16 knockdown mice: impact for the pathophysiology of FHHNC patients // American Journal of Physiology – Renal Physiology. 2008. Vol. 295, no. 6. P. F1641–F1647. DOI: 10.1152/ajprenal.90388.2008

[58] Adams E.D.M., Goss G.G., Leys S.P. Freshwater sponges have functional, sealing epithelia with high transepithelial resistance and negative transepithelial potential // PLoS ONE. 2010. Vol. 5, no. 11. Art. e15040. DOI: 10.1371/journal.pone.0015040

[59] Nin F., Hibino H., Doi K., Suzuki T., Hisa Y., Kurachi Y. The endocochlear potential depends on two K+ diffusion potentials and an electrical barrier in the stria vascularis of the inner ear // Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2008. Vol. 105, no. 5. P. 1751–1756. DOI: 10.1073/pnas.0711463105

[60] Lo C.W., Gilula N.B. Gap junctional communication in the preimplantation mouse embryo // Cell. 1979. Vol. 18, no. 2. P. 399–409. DOI: 10.1016/0092-8674(79)90059-x (приводим по пересказу в позднейшей литературе)

[61] Slivko-Koltchik G.A., Kuznetsov V.P., Panchin Yu.V. Are there gap junctions without connexins or pannexins? // BMC Evolutionary Biology. 2019. Vol. 19, suppl. 1. Art. 46. DOI: 10.1186/s12862-019-1369-4

[62] Goodall H., Johnson M.H. The nature of intercellular coupling within the preimplantation mouse embryo // Journal of Embryology and Experimental Morphology. 1984. Vol. 79. P. 53–76. DOI: 10.1242/dev.79.1.53

[63] Kidder G.M., Barron D.J., Olmsted J.B. Contribution of midbody channels to embryogenesis in the mouse: analysis by immunofluorescence // Roux’s Archives of Developmental Biology. 1988. Vol. 197, no. 2. P. 110–114. DOI: 10.1007/BF00375933 (приводим по выдержке из аннотации)

[64] Prindle A., Liu J., Asally M., Ly S., Garcia-Ojalvo J., Süel G.M. Ion channels enable electrical communication in bacterial communities // Nature. 2015. Vol. 527, no. 7576. P. 59–63. DOI: 10.1038/nature15709

[65] Spanswick R.M. Electrical coupling between cells of higher plants: a direct demonstration of intercellular communication // Planta. 1972. Vol. 102, no. 3. P. 215–227. DOI: 10.1007/BF00386892

[66] Levin M. The computational boundary of a “self”: developmental bioelectricity drives multicellularity and scale-free cognition // Frontiers in Psychology. 2019. Vol. 10. Art. 2688. DOI: 10.3389/fpsyg.2019.02688

[67] Maes M., Crespo Yanguas S., Willebrords J., Vinken M. Models and methods for in vitro testing of hepatic gap junctional communication // Toxicology in Vitro. 2015. Vol. 30, no. 1. P. 569–577. DOI: 10.1016/j.tiv.2015.09.024

[68] Sandow S.L., Hill C.E. Incidence of myoendothelial gap junctions in the proximal and distal mesenteric arteries of the rat is suggestive of a role in endothelium-derived hyperpolarizing factor-mediated responses // Circulation Research. 2000. Vol. 86, no. 3. P. 341–346. DOI: 10.1161/01.RES.86.3.341

[69] Hulsmans M., Clauss S., Xiao L. et al. Macrophages facilitate electrical conduction in the heart // Cell. 2017. Vol. 169, no. 3. P. 510–522. DOI: 10.1016/j.cell.2017.03.050

[70] Stoner D.S., Weissman I.L. Somatic and germ cell parasitism in a colonial ascidian: possible role for a highly polymorphic allorecognition system // Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 1996. Vol. 93, no. 26. P. 15254–15259. DOI: 10.1073/pnas.93.26.15254

[71] Suma H.R., Kay R.R., Eswarappa S.M., Stallforth P. Nanotubes enable intercellular communication in early-branching eukaryotes // PNAS Nexus. 2026. Vol. 5, no. 7. Art. pgag238. DOI: 10.1093/pnasnexus/pgag238

[72] Elgueta R., Tobar J.A., Shoji K.F., De Calisto J., Kalergis A.M., Bono M.R., Rosemblatt M., Sáez J.C. Gap junctions at the dendritic cell–T cell interface are key elements for antigen-dependent T cell activation // Journal of Immunology. 2009. Vol. 183, no. 1. P. 277–284. DOI: 10.4049/jimmunol.0801854 (приводим по аннотации)

[73] Hodgkin A.L., Huxley A.F. A quantitative description of membrane current and its application to conduction and excitation in nerve // Journal of Physiology. 1952. Vol. 117, no. 4. P. 500–544. DOI: 10.1113/jphysiol.1952.sp004764

[74] Connors B.W., Long M.A. Electrical synapses in the mammalian brain // Annual Review of Neuroscience. 2004. Vol. 27. P. 393–418. DOI: 10.1146/annurev.neuro.26.041002.131128

[75] Dreier J.P., Major S., Foreman B. et al. Terminal spreading depolarization and electrical silence in death of human cerebral cortex // Annals of Neurology. 2018. Vol. 83, no. 2. P. 295–310. DOI: 10.1002/ana.25147

[76] Garcês H.M.P., Sinha N.R. The «mother of thousands» (Kalanchoë daigremontiana): a plant model for asexual reproduction and CAM studies // Cold Spring Harbor Protocols. 2009. No. 10. Art. pdb.emo133. DOI: 10.1101/pdb.emo133

[77] Jácome-Blásquez F., Ooi J.P., Zeef L., Kim M. Comparative transcriptome analysis of two Kalanchoë species during plantlet formation // Plants. 2022. Vol. 11, no. 13. Art. 1643. DOI: 10.3390/plants11131643

[78] Jácome-Blásquez F., Kim M. Meristem genes are essential for the vegetative reproduction of Kalanchoë pinnata // Frontiers in Plant Science. 2023. Vol. 14. Art. 1157619. DOI: 10.3389/fpls.2023.1157619

[79] Wang N., Song X., Ye J. et al. Structural variation and parallel evolution of apomixis in citrus during domestication and diversification // National Science Review. 2022. Vol. 9, no. 10. Art. nwac114. DOI: 10.1093/nsr/nwac114

[80] Shimada T., Endo T., Fujii H. et al. MITE insertion-dependent expression of CitRKD1 with a RWP-RK domain regulates somatic embryogenesis in citrus nucellar tissues // BMC Plant Biology. 2018. Vol. 18. Art. 166. DOI: 10.1186/s12870-018-1369-3

[81] Strakova A., Murchison E.P. The cancer which survived: insights from the genome of an 11 000 year-old cancer // Current Opinion in Genetics & Development. 2015. Vol. 30. P. 49–55. DOI: 10.1016/j.gde.2015.03.005

[82] Koga R., Meng X.-Y., Tsuchida T., Fukatsu T. Cellular mechanism for selective vertical transmission of an obligate insect symbiont at the bacteriocyte-embryo interface // Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2012. Vol. 109, no. 20. P. E1230–E1237. DOI: 10.1073/pnas.1119212109

[83] López-Madrigal S., Latorre A., Porcar M., Moya A., Gil R. Complete genome sequence of «Candidatus Tremblaya princeps» strain PCVAL, an intriguing translational machine below the living-cell status // Journal of Bacteriology. 2011. Vol. 193, no. 19. P. 5587–5588. DOI: 10.1128/JB.05749-11

[84] Bublitz D.C., Chadwick G.L., Magyar J.S., Sandoz K.M., Brooks D.M., Mesnage S., Ladinsky M.S., Garber A.I., Bjorkman P.J., Orphan V.J., McCutcheon J.P. Peptidoglycan production by an insect-bacterial mosaic // Cell. 2019. Vol. 179, no. 3. P. 703–712. DOI: 10.1016/j.cell.2019.08.054

[85] Michalopoulos G.K. Liver regeneration // Journal of Cellular Physiology. 2007. Vol. 213, no. 2. P. 286–300. DOI: 10.1002/jcp.21172. PMCID PMC2701258

[86] Westermann B. Mitochondrial fusion and fission in cell life and death // Nature Reviews Molecular Cell Biology. 2010. Vol. 11, no. 12. P. 872–884. DOI: 10.1038/nrm3013. PMID 21102612

[87] Queller D.C., Strassmann J.E. Beyond society: the evolution of organismality // Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. 2009. Vol. 364, no. 1533. P. 3143–3155. DOI: 10.1098/rstb.2009.0095. PMID 19805423

[88] Elias L.A.B., Wang D.D., Kriegstein A.R. Gap junction adhesion is necessary for radial migration in the neocortex // Nature. 2007. Vol. 448, no. 7156. P. 901–907. DOI: 10.1038/nature06063

[89] Sørensen M.E.S., Stiller M., Kröninger L., Nowack E.C.M. Protein import into bacterial endosymbionts and evolving organelles // The FEBS Journal. 2025. Vol. 292, no. 12. P. 2992–3013. DOI: 10.1111/febs.17356. PMCID PMC12176269

[90] Shigenobu S., Watanabe H., Hattori M., Sakaki Y., Ishikawa H. Genome sequence of the endocellular bacterial symbiont of aphids Buchnera sp. APS // Nature. 2000. Vol. 407, no. 6800. P. 81–86. DOI: 10.1038/35024074. PMID 10993077

[91] Pye R.J., Pemberton D., Tovar C. et al. A second transmissible cancer in Tasmanian devils // PNAS. 2016. Vol. 113, no. 2. P. 374–379. DOI: 10.1073/pnas.1519691113

[92] Abe Y., Takizawa R., Kimura N., Konno H., Yoshida S., Nishizawa M. Porous microneedle-based wearable device for monitoring of transepidermal potential // Biomedical Engineering Advances. 2021. Vol. 1. Art. 100004. DOI: 10.1016/j.bea.2021.100004

[93] Barker A.T., Jaffe L.F., Vanable J.W. Jr. The glabrous epidermis of cavies contains a powerful battery // American Journal of Physiology. 1982. Vol. 242, no. 3. P. R358–R366. DOI: 10.1152/ajpregu.1982.242.3.R358. PMID 7065232. (Морская свинка, не человек. Числовые значения взяты нами по библиографической записи; полного текста мы не читали.)

[94] Nuccitelli R., Nuccitelli P., Ramlatchan S., Sanger R., Smith P.J.S. Imaging the electric field associated with mouse and human skin wounds // Wound Repair and Regeneration. 2008. Vol. 16, no. 3. P. 432–441. DOI: 10.1111/j.1524-475X.2008.00389.x

[95] Moulin V.J., Dubé J., Rochette-Drouin O., Lévesque P., Gauvin R., Roberge C.J., Auger F.A., Goulet D., Bourdages M., Plante M., Germain L. Electric potential across epidermis and its role during wound healing can be studied by using an in vitro reconstructed human skin // Advances in Wound Care. 2012. Vol. 1, no. 2. P. 81–87. DOI: 10.1089/wound.2011.0318. PMID 24527285

[96] Dubé J., Rochette-Drouin O., Lévesque P., Gauvin R., Roberge C.J., Auger F.A., Goulet D., Bourdages M., Plante M., Germain L., Moulin V.J. Restoration of the transepithelial potential within tissue-engineered human skin in vitro and during the wound healing process in vivo // Tissue Engineering Part A. 2010. Vol. 16, no. 10. P. 3055–3063. DOI: 10.1089/ten.tea.2010.0030. PMID 20486795. (Часть измерений in vivo выполнена на свинье, не на человеке.)

[97] Abe Y., Konno H., Yoshida S., Yamauchi T., Yamasaki K., Denda M., Nishizawa M. Red light-promoted skin barrier recovery: spatiotemporal evaluation by transepidermal potential // PLoS ONE. 2019. Vol. 14, no. 7. Art. e0219198. DOI: 10.1371/journal.pone.0219198

[98] Ussing H.H., Zerahn K. Active transport of sodium as the source of electric current in the short-circuited isolated frog skin // Acta Physiologica Scandinavica. 1951. Vol. 23, no. 2–3. P. 110–127. DOI: 10.1111/j.1748-1716.1951.tb00800.x. PMID 14888658

[99] Hołyńska-Iwan I., Szewczyk-Golec K. Analysis of changes in sodium and chloride ion transport in the skin // Scientific Reports. 2020. Vol. 10. Art. 18094. DOI: 10.1038/s41598-020-75275-3

[100] Eggan K., Baldwin K., Tackett M., Osborne J., Gogos J., Chess A., Axel R., Jaenisch R. Mice cloned from olfactory sensory neurons // Nature. 2004. Vol. 428, no. 6978. P. 44–49. DOI: 10.1038/nature02375

[101] Meister M., Lowe G., Berg H.C. The proton flux through the bacterial flagellar motor // Cell. 1987. Vol. 49, no. 5. P. 643–650. DOI: 10.1016/0092-8674(87)90540-X

[102] Swerdlow B.M., Setlow B., Setlow P. Levels of H+ and other monovalent cations in dormant and germinating spores of Bacillus megaterium // Journal of Bacteriology. 1981. Vol. 148, no. 1. P. 20–29. DOI: 10.1128/jb.148.1.20-29.1981

[103] Gupta P., Caldbeck R., Walters R.C., Wells E.C., Hardman B.L., Christie G., Springett R.J., Blaza J.N. Early activation of bioenergetic metabolism powers bacterial spore germination // Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2025. Vol. 122, no. 52. Art. e2510996122. DOI: 10.1073/pnas.2510996122

[104] Schink S., Polk M., Athaide E., Mukherjee A., Ammar C., Liu X., Oh S., Chang Y.-F., Basan M. Survival dynamics of starving bacteria are determined by ion homeostasis that maintains plasmolysis // Nature Physics. 2024. Vol. 20. P. 1332–1338. DOI: 10.1038/s41567-024-02511-2

[105] Walter J.M., Greenfield D., Bustamante C., Liphardt J. Light-powering Escherichia coli with proteorhodopsin // Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2007. Vol. 104, no. 7. P. 2408–2412. DOI: 10.1073/pnas.0611035104

[106] Ito M., Xu H., Guffanti A.A., Wei Y., Zvi L., Clapham D.E., Krulwich T.A. The voltage-gated Na+ channel NaVBP has a role in motility, chemotaxis, and pH homeostasis of an alkaliphilic Bacillus // Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2004. Vol. 101, no. 29. P. 10566–10571. DOI: 10.1073/pnas.0402692101

[107] Lo C.-J., Leake M.C., Pilizota T., Berry R.M. Nonequivalence of membrane voltage and ion-gradient as driving forces for the bacterial flagellar motor at low load // Biophysical Journal. 2007. Vol. 93, no. 1. P. 294–302. DOI: 10.1529/biophysj.106.095265. PMID 17416615

[108] Goulbourne E. Jr., Matin M., Zychlinsky E., Matin A. Mechanism of ΔpH maintenance in active and inactive cells of an obligately acidophilic bacterium // Journal of Bacteriology. 1986. Vol. 166, no. 1. P. 59–65. DOI: 10.1128/jb.166.1.59-65.1986

[109] Hirota N., Matsuura S., Mochizuki N., Mutoh N., Imae Y. Use of lipophilic cation-permeable mutants for measurement of transmembrane electrical potential in metabolizing cells of Escherichia coli // Journal of Bacteriology. 1981. Vol. 148, no. 2. P. 399–405. DOI: 10.1128/jb.148.2.399-405.1981

[110] Fung D.C., Berg H.C. Powering the flagellar motor of Escherichia coli with an external voltage source // Nature. 1995. Vol. 375, no. 6534. P. 809–812. DOI: 10.1038/375809a0. PMID 7541114

[111] Welch M., Margolin Y., Caplan S.R., Eisenbach M. Rotational asymmetry of Escherichia coli flagellar motor in the presence of arsenate // Biochimica et Biophysica Acta. 1995. Vol. 1268, no. 1. P. 81–87. DOI: 10.1016/0167-4889(95)00054-V. PMID 7626666. (Проверено по дословной аннотации.)

[112] Shioi J.-I., Matsuura S., Imae Y. Quantitative measurements of proton motive force and motility in Bacillus subtilis // Journal of Bacteriology. 1980. Vol. 144, no. 3. P. 891–897. DOI: 10.1128/jb.144.3.891-897.1980 (приводим по аннотации; полного текста мы не читали)

[113] Krasnopeeva E., Le Nagard L., Barboza-Perez U.E., Poon W.C.K., Lo C.-J., Pilizota T. Nonlinear dependency of the bacterial flagellar motor speed on proton motive force and its consequences for swimming // bioRxiv. 2024 (версия 2 — 2026). DOI: 10.1101/2024.10.07.617036 (препринт, рецензирования не прошёл)

[114] Manson M.D., Tedesco P.M., Berg H.C. Energetics of flagellar rotation in bacteria // Journal of Molecular Biology. 1980. Vol. 138, no. 3. P. 541–561. DOI: 10.1016/s0022-2836(80)80017-9 (проверено по дословной аннотации со страницы издателя; в PubMed аннотации нет; полного текста мы не читали)

[115] Kobayashi H., Van Brunt J., Harold F.M. ATP-linked calcium transport in cells and membrane vesicles of Streptococcus faecalis // Journal of Biological Chemistry. 1978. Vol. 253, no. 7. P. 2085–2092. DOI: 10.1016/S0021-9258(17)38043-2. PMID 416023 (выходные данные сверены; содержание приводим по аннотации в выдержке и по смежным работам)

[116] Hancock L.E., Perego M. Systematic inactivation and phenotypic characterization of two-component signal transduction systems of Enterococcus faecalis V583 // Journal of Bacteriology. 2004. Vol. 186, no. 23. P. 7951–7958. DOI: 10.1128/JB.186.23.7951-7958.2004

[117] Biquet-Bisquert A., Carrio B., Meyer N., Fernandes T.F.D., Abkarian M., Seduk F., Magalon A., Nord A.L., Pedaci F. Spatiotemporal dynamics of the proton motive force on single bacterial cells // Science Advances. 2024. Vol. 10, no. 21. Art. eadl5849. DOI: 10.1126/sciadv.adl5849

[118] Москвин С. Л. Эволюция многоклеточности: как биоэлектрическое сопряжение может распределять роли между клетками с одинаковыми генами. Версия 3. Zenodo, 2026. Общий DOI всех версий: 10.5281/zenodo.21772046

[119] Morimoto Y.V., Kami-ike N., Miyata T., Kawamoto A., Kato T., Namba K., Minamino T. High-resolution pH imaging of living bacterial cells to detect local pH differences // mBio. 2016. Vol. 7, no. 6. Art. e01911-16. DOI: 10.1128/mBio.01911-16

[120] Collins T.J., Berridge M.J., Lipp P., Bootman M.D. Mitochondria are morphologically and functionally heterogeneous within cells // EMBO Journal. 2002. Vol. 21, no. 7. P. 1616–1627. DOI: 10.1093/emboj/21.7.1616

[121] Mitchell P. Compartmentation and communication in living systems. Ligand conduction: a general catalytic principle in chemical, osmotic and chemiosmotic reaction systems // European Journal of Biochemistry. 1979. Vol. 95, no. 1. P. 1–20.

[122] Saier M.H. Jr. Vectorial metabolism and the evolution of transport systems // Journal of Bacteriology. 2000. Vol. 182, no. 18. P. 5029–5035. DOI: 10.1128/JB.182.18.5029-5035.2000

[123] Davidson A.L., Dassa E., Orelle C., Chen J. Structure, function, and evolution of bacterial ATP-binding cassette systems // Microbiology and Molecular Biology Reviews. 2008. Vol. 72, no. 2. P. 317–364. DOI: 10.1128/MMBR.00031-07

[124] Meeske A.J., Sham L.-T., Kimsey H., Koo B.-M., Gross C.A., Bernhardt T.G., Rudner D.Z. MurJ and a novel lipid II flippase are required for cell wall biogenesis in Bacillus subtilis // Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2015. Vol. 112, no. 20. P. 6437–6442. DOI: 10.1073/pnas.1504967112. PMID 25918422

[125] Englehart K., Dworkin J. Bacillus subtilis MurJ and Amj Lipid II flippases are not essential for growth // Journal of Bacteriology. 2025. Vol. 207, no. 5. Art. e00078-25. DOI: 10.1128/jb.00078-25. PMID 40183557

[126] Lane N., Martin W.F. The origin of membrane bioenergetics // Cell. 2012. Vol. 151, no. 7. P. 1406–1416. DOI: 10.1016/j.cell.2012.11.050

[127] Streif S., Staudinger W.F., Marwan W., Oesterhelt D. Flagellar rotation in the archaeon Halobacterium salinarum depends on ATP // Journal of Molecular Biology. 2008. Vol. 384, no. 1. P. 1–8. DOI: 10.1016/j.jmb.2008.08.057. PMID 18786541

[128] Kinosita Y., Uchida N., Nakane D., Nishizaka T. Direct observation of rotation and steps of the archaellum in the swimming halophilic archaeon Halobacterium salinarum // Nature Microbiology. 2016. Vol. 1. Art. 16148. DOI: 10.1038/nmicrobiol.2016.148

[129] Iwata S., Kinosita Y., Uchida N., Nakane D., Nishizaka T. Motor torque measurement of Halobacterium salinarum archaellar suggests a general model for ATP-driven rotary motors // Communications Biology. 2019. Vol. 2. Art. 199. DOI: 10.1038/s42003-019-0422-6

[130] Wall D., Kaiser D. Type IV pili and cell motility // Molecular Microbiology. 1999. Vol. 32, no. 1. P. 1–10. DOI: 10.1046/j.1365-2958.1999.01339.x. PMID 10216854

[131] Mulkidjanian A.Y., Galperin M.Y., Makarova K.S., Wolf Y.I., Koonin E.V. Evolutionary primacy of sodium bioenergetics // Biology Direct. 2008. Vol. 3. Art. 13. DOI: 10.1186/1745-6150-3-13

[132] Angert E.R., Losick R.M. Propagation by sporulation in the guinea pig symbiont Metabacterium polyspora // Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 1998. Vol. 95, no. 17. P. 10218–10223. DOI: 10.1073/pnas.95.17.10218

[133] Ghosh S., Korza G., Maciejewski M., Setlow P. Analysis of metabolism in dormant spores of Bacillus species by 31P nuclear magnetic resonance analysis of low-molecular-weight compounds // Journal of Bacteriology. 2015. Vol. 197, no. 5. P. 992–1001. DOI: 10.1128/JB.02520-14

[134] Kikuchi K., Galera-Laporta L., Weatherwax C., Lam J.Y., Moon E.C., Theodorakis E.A., Garcia-Ojalvo J., Süel G.M. Electrochemical potential enables dormant spores to integrate environmental signals // Science. 2022. Vol. 378, no. 6615. P. 43–49. DOI: 10.1126/science.abl7484

[135] Li Y.-Q., He L., Aryal M., Wicander J., Korza G., Setlow P. Thioflavin-T does not report on electrochemical potential and memory of dormant or germinating bacterial spores // mBio. 2023. Vol. 14, no. 5. Art. e02220-23. DOI: 10.1128/mbio.02220-23

[136] Heefner D.L., Harold F.M. ATP-driven sodium pump in Streptococcus faecalis // Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 1982. Vol. 79, no. 9. P. 2798–2802. DOI: 10.1073/pnas.79.9.2798

[137] Kawano M., Igarashi K., Kakinuma Y. The Na⁺-responsive ntp operon is indispensable for homeostasis of K⁺ and Na⁺ in Enterococcus hirae at limited proton potential // Journal of Bacteriology. 1998. Vol. 180, no. 18. P. 4942–4945. DOI: 10.1128/jb.180.18.4942-4945.1998

[138] Avetisyan A.V., Bogachev A.V., Murtasina R.A., Skulachev V.P. ATP-driven Na+ transport and Na+-dependent ATP synthesis in Escherichia coli grown at low Δμ̃H+ // FEBS Letters. 1993. Vol. 317, no. 3. P. 267–270. DOI: 10.1016/0014-5793(93)81290-G

[139] Ohyama T., Imaizumi R., Igarashi K., Kobayashi H. Escherichia coli is able to grow with negligible sodium ion extrusion activity at alkaline pH // Journal of Bacteriology. 1992. Vol. 174, no. 23. P. 7743–7749. DOI: 10.1128/jb.174.23.7743-7749.1992

[140] Castle A.M., Macnab R.M., Shulman R.G. Measurement of intracellular sodium concentration and sodium transport in Escherichia coli by 23Na nuclear magnetic resonance // Journal of Biological Chemistry. 1986. Vol. 261, no. 7. P. 3288–3294. DOI: 10.1016/S0021-9258(17)35780-0 (выходные данные сверены; полного текста мы не читали, числа приводим по выдержке из полного текста)

[141] Häse C.C., Fedorova N.D., Galperin M.Y., Dibrov P.A. Sodium ion cycle in bacterial pathogens: evidence from cross-genome comparisons // Microbiology and Molecular Biology Reviews. 2001. Vol. 65, no. 3. P. 353–370. DOI: 10.1128/MMBR.65.3.353-370.2001

[142] Keilin D. The problem of anabiosis or latent life: history and current concept // Proceedings of the Royal Society of London B. 1959. Vol. 150. P. 149–191. DOI: 10.1098/rspb.1959.0013

[143] Clegg J.S. Cryptobiosis — a peculiar state of biological organization // Comparative Biochemistry and Physiology B. 2001. Vol. 128, no. 4. P. 613–624. DOI: 10.1016/S1096-4959(01)00300-1

[144] Hoehler T.M., Jørgensen B.B. Microbial life under extreme energy limitation // Nature Reviews Microbiology. 2013. Vol. 11, no. 2. P. 83–94. DOI: 10.1038/nrmicro2939

[145] Lever M.A., Rogers K.L., Lloyd K.G., Overmann J., Schink B., Thauer R.K., Hoehler T.M., Jørgensen B.B. Life under extreme energy limitation: a synthesis of laboratory- and field-based investigations // FEMS Microbiology Reviews. 2015. Vol. 39, no. 5. P. 688–728. DOI: 10.1093/femsre/fuv020

[146] Sakurai M., Furuki T., Akao K. et al. Vitrification is essential for anhydrobiosis in an African chironomid, Polypedilum vanderplanki // Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2008. Vol. 105, no. 13. P. 5093–5098. DOI: 10.1073/pnas.0706197105

[147] Hengherr S., Worland M.R., Reuner A., Brümmer F., Schill R.O. High-temperature tolerance in anhydrobiotic tardigrades is limited by glass transition // Physiological and Biochemical Zoology. 2009. Vol. 82, no. 6. P. 749–755. DOI: 10.1086/605954

[148] Williams R.J., Leopold A.C. The glassy state in corn embryos // Plant Physiology. 1989. Vol. 89, no. 3. P. 977–981. DOI: 10.1104/pp.89.3.977

[149] Paxton W.F., Kistler K.C., Olmeda C.C., Sen A., St. Angelo S.K., Cao Y., Mallouk T.E., Lammert P.E., Crespi V.H. Catalytic nanomotors: autonomous movement of striped nanorods // Journal of the American Chemical Society. 2004. Vol. 126, no. 41. P. 13424–13431. DOI: 10.1021/ja047697z

[150] Paxton W.F., Baker P.T., Kline T.R., Wang Y., Mallouk T.E., Sen A. Catalytically induced electrokinetics for motors and micropumps // Journal of the American Chemical Society. 2006. Vol. 128, no. 46. P. 14881–14888. DOI: 10.1021/ja0643164

[151] Wang Y., Hernandez R.M., Bartlett D.J., Bingham J.M., Kline T.R., Sen A., Mallouk T.E. Bipolar electrochemical mechanism for the propulsion of catalytic nanomotors in hydrogen peroxide solutions // Langmuir. 2006. Vol. 22, no. 25. P. 10451–10456. DOI: 10.1021/la0615950

[152] Viola S., Bailleul B., Yu J., Nixon P., Sellés J., Joliot P., Wollman F.-A. Probing the electric field across thylakoid membranes in cyanobacteria // Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2019. Vol. 116, no. 43. P. 21900–21906. DOI: 10.1073/pnas.1913099116

[153] Schultze M., Forberich B., Rexroth S., Dyczmons N.G., Roegner M., Appel J. Localization of cytochrome b6f complexes implies an incomplete respiratory chain in cytoplasmic membranes of the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803 // Biochimica et Biophysica Acta. 2009. Vol. 1787, no. 12. P. 1479–1485. DOI: 10.1016/j.bbabio.2009.06.010

[154] Küper U., Meyer C., Müller V., Rachel R., Huber H. Energized outer membrane and spatial separation of metabolic processes in the hyperthermophilic archaeon Ignicoccus hospitalis // Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2010. Vol. 107, no. 7. P. 3152–3156. DOI: 10.1073/pnas.0911711107

[155] van Niftrik L., Jetten M.S.M. Anaerobic ammonium-oxidizing bacteria: unique microorganisms with exceptional properties // Microbiology and Molecular Biology Reviews. 2012. Vol. 76, no. 3. P. 585–596. DOI: 10.1128/MMBR.05025-11

[156] Whiddon K.T., Gudneppanavar R., Hammer T.J., West D.A., Konopka M.C. Fluorescence-based analysis of the intracytoplasmic membranes of type I methanotrophs // Microbial Biotechnology. 2019. Vol. 12, no. 5. P. 1024–1033. DOI: 10.1111/1751-7915.13458

[157] Verméglio A., Lavergne J., Rappaport F. Connectivity of the intracytoplasmic membrane of Rhodobacter sphaeroides: a functional approach // Photosynthesis Research. 2016. Vol. 127, no. 1. P. 13–24. DOI: 10.1007/s11120-015-0199-5

[158] Boedeker C., Schüler M., Reintjes G. et al. Determining the bacterial cell biology of Planctomycetes // Nature Communications. 2017. Vol. 8. Art. 14853. DOI: 10.1038/ncomms14853

[159] Onoda T., Oshima A. Effects of Ca2+ and a protonophore on growth of an Escherichia coli L-form // Journal of General Microbiology. 1988. Vol. 134, no. 11. P. 3071–3077. DOI: 10.1099/00221287-134-11-3071

[160] Onoda T., Oshima A., Fukunaga N., Nakatani A. Effect of Ca2+ and K+ on the intracellular pH of an Escherichia coli L-form // Journal of General Microbiology. 1992. Vol. 138, no. 6. P. 1265–1270. DOI: 10.1099/00221287-138-6-1265

[161] Mercier R., Kawai Y., Errington J. Excess membrane synthesis drives a primitive mode of cell proliferation // Cell. 2013. Vol. 152, no. 5. P. 997–1007. DOI: 10.1016/j.cell.2013.01.043

[162] Strahl H., Hamoen L.W. Membrane potential is important for bacterial cell division // Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2010. Vol. 107, no. 27. P. 12281–12286. DOI: 10.1073/pnas.1005485107

[163] Volland J.-M., Gonzalez-Rizzo S., Gros O. et al. A centimeter-long bacterium with DNA contained in metabolically active, membrane-bound organelles // Science. 2022. Vol. 376, no. 6600. P. 1453–1458. DOI: 10.1126/science.abb3634

[164] Schulz H.N., Brinkhoff T., Ferdelman T.G., Hernández Mariné M., Teske A., Jørgensen B.B. Dense populations of a giant sulfur bacterium in Namibian shelf sediments // Science. 1999. Vol. 284, no. 5413. P. 493–495. DOI: 10.1126/science.284.5413.493

[165] Pfeffer C., Larsen S., Song J. et al. Filamentous bacteria transport electrons over centimetre distances // Nature. 2012. Vol. 491, no. 7423. P. 218–221. DOI: 10.1038/nature11586

[166] Meysman F.J.R., Cornelissen R., Trashin S. et al. A highly conductive fibre network enables centimetre-scale electron transport in multicellular cable bacteria // Nature Communications. 2019. Vol. 10. Art. 4120. DOI: 10.1038/s41467-019-12115-7

[167] Preiss L., Hicks D.B., Suzuki S., Meier T., Krulwich T.A. Alkaliphilic bacteria with impact on industrial applications, concepts of early life forms, and bioenergetics of ATP synthesis // Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 2015. Vol. 3. Art. 75. DOI: 10.3389/fbioe.2015.00075

[168] Sowa Y., Rowe A.D., Leake M.C., Yakushi T., Homma M., Ishijima A., Berry R.M. Direct observation of steps in rotation of the bacterial flagellar motor // Nature. 2005. Vol. 437, no. 7060. P. 916–919. DOI: 10.1038/nature04003

[169] Sowa Y., Berry R.M. Bacterial flagellar motor // Quarterly Reviews of Biophysics. 2008. Vol. 41, no. 2. P. 103–132. DOI: 10.1017/S0033583508004691

[170] Tran Q.H., Unden G. Changes in the proton potential and the cellular energetics of Escherichia coli during growth by aerobic and anaerobic respiration or by fermentation // European Journal of Biochemistry. 1998. Vol. 251, no. 1–2. P. 538–543. DOI: 10.1046/j.1432-1327.1998.2510538.x

[171] Deng Y., Sun M., Shaevitz J.W. Direct measurement of cell wall stress stiffening and turgor pressure in live bacterial cells // Physical Review Letters. 2011. Vol. 107, no. 15. Art. 158101. DOI: 10.1103/PhysRevLett.107.158101

[172] Rojas E., Theriot J.A., Huang K.C. Response of Escherichia coli growth rate to osmotic shock // Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2014. Vol. 111, no. 21. P. 7807–7812. DOI: 10.1073/pnas.1402591111

[173] Sjöholm J., Bergstrand J., Nilsson T., Šachl R., Ballmoos C. von, Widengren J., Brzezinski P. The lateral distance between a proton pump and ATP synthase determines the ATP-synthesis rate // Scientific Reports. 2017. Vol. 7. Art. 2926. DOI: 10.1038/s41598-017-02836-4

[174] Rieger B., Junge W., Busch K.B. Lateral pH gradient between OXPHOS complex IV and F0F1 ATP-synthase in folded mitochondrial membranes // Nature Communications. 2014. Vol. 5. Art. 3103. DOI: 10.1038/ncomms4103

[175] Bennett M.R., Hacker P.M.S. Philosophical Foundations of Neuroscience. Oxford: Blackwell, 2003

[176] Humphries J., Xiong L., Liu J., Prindle A., Yuan F., Arjes H.A., Tsimring L., Süel G.M. Species-independent attraction to biofilms through electrical signaling // Cell. 2017. Vol. 168, no. 1–2. P. 200–209. DOI: 10.1016/j.cell.2016.12.014. PMID 28086091

[177] Zhang C., Zhang R., Yuan J. Potassium-mediated bacterial chemotactic response // eLife. 2024. Vol. 12. Art. RP91452. DOI: 10.7554/eLife.91452.4

[178] Erratum: Voltage clamp effects on bacterial chemotaxis // Journal of Bacteriology. 1985. Vol. 161, no. 2. P. 823. DOI: 10.1128/jb.161.2.823-823.1985 (текст нам недоступен)

[179] Марченко В.А., Пастур Л.А. Распределение собственных значений в некоторых ансамблях случайных матриц // Математический сборник. 1967. Т. 72 (114), № 4. С. 507–536.

[180] Frontier S. Étude de la décroissance des valeurs propres dans une analyse en composantes principales: comparaison avec le modèle du bâton brisé // Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 1976. Vol. 25, no. 1. P. 67–75. DOI: 10.1016/0022-0981(76)90076-9

[181] Hudetz A.G., Liu X., Pillay S. Dynamic repertoire of intrinsic brain states is reduced in propofol-induced unconsciousness // Brain Connectivity. 2015. Vol. 5, no. 1. P. 10–22. DOI: 10.1089/brain.2014.0230

[182] Solovey G., Alonso L.M., Yanagawa T., Fujii N., Magnasco M.O., Cecchi G.A., Proekt A. Loss of consciousness is associated with stabilization of cortical activity // Journal of Neuroscience. 2015. Vol. 35, no. 30. P. 10866–10877. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.4895-14.2015

[183] Eisen A.J., Kozachkov L., Bastos A.M., Donoghue J.A., Mahnke M.K., Brincat S.L., Chandra S., Tauber J., Brown E.N., Fiete I.R., Miller E.K. Propofol anesthesia destabilizes neural dynamics across cortex // Neuron. 2024. Vol. 112, no. 16. P. 2799–2813.e9. DOI: 10.1016/j.neuron.2024.06.011

[184] Nir Y., Staba R.J., Andrillon T., Vyazovskiy V.V., Cirelli C., Fried I., Tononi G. Regional slow waves and spindles in human sleep // Neuron. 2011. Vol. 70, no. 1. P. 153–169. DOI: 10.1016/j.neuron.2011.02.043

[185] Bernardi G., Betta M., Ricciardi E., Pietrini P., Tononi G., Siclari F. Regional delta waves in human rapid eye movement sleep // Journal of Neuroscience. 2019. Vol. 39, no. 14. P. 2686–2697. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.2298-18.2019

[186] Lewis L.D., Ching S., Weiner V.S., Peterfreund R.A., Eskandar E.N., Cash S.S., Brown E.N., Purdon P.L. Local cortical dynamics of burst suppression in the anaesthetized brain // Brain. 2013. Vol. 136, no. 9. P. 2727–2737. DOI: 10.1093/brain/awt174

[187] Casali A.G., Gosseries O., Rosanova M. et al. A theoretically based index of consciousness independent of sensory processing and behavior // Science Translational Medicine. 2013. Vol. 5, no. 198. Art. 198ra105. DOI: 10.1126/scitranslmed.3006294

[188] Casarotto S., Comanducci A., Rosanova M. et al. Stratification of unresponsive patients by an independently validated index of brain complexity // Annals of Neurology. 2016. Vol. 80, no. 5. P. 718–729. DOI: 10.1002/ana.24779

[189] Sarasso S., Boly M., Napolitani M. et al. Consciousness and complexity during unresponsiveness induced by propofol, xenon, and ketamine // Current Biology. 2015. Vol. 25, no. 23. P. 3099–3105. DOI: 10.1016/j.cub.2015.10.014

[190] Kralj J.M., Hochbaum D.R., Douglass A.D., Cohen A.E. Electrical spiking in Escherichia coli probed with a fluorescent voltage-indicating protein // Science. 2011. Vol. 333, no. 6040. P. 345–348. DOI: 10.1126/science.1204763

[191] Roy D., Michalet X., Miller E.W., Bharadwaj K., Weiss S. Toward measurements of absolute membrane potential in Bacillus subtilis using fluorescence lifetime // Biophysical Reports. 2025. Vol. 5, no. 1. Art. 100196. DOI: 10.1016/j.bpr.2025.100196

[192] Han X., Payne C.K. Effect of thioflavin T on the elongation rate of bacteria // Bioelectricity. 2022. Vol. 4, no. 1. P. 12–17. DOI: 10.1089/bioe.2021.0027

[193] Amdursky N., Erez Y., Huppert D. Molecular rotors: what lies behind the high sensitivity of the thioflavin-T fluorescent marker // Accounts of Chemical Research. 2012. Vol. 45, no. 9. P. 1548–1557. DOI: 10.1021/ar300053p

[194] Stratford J.P., Edwards C.L.A., Ghanshyam M.J., Malyshev D., Delise M.A., Hayashi Y., Asally M. Electrically induced bacterial membrane-potential dynamics correspond to cellular proliferation capacity // PNAS. 2019. Vol. 116, no. 19. P. 9552–9557. DOI: 10.1073/pnas.1901788116

[195] Manuse S., Shan Y., Canas-Duarte S.J. et al. Bacterial persisters are a stochastically formed subpopulation of low-energy cells // PLOS Biology. 2021. Vol. 19, no. 4. Art. e3001194. DOI: 10.1371/journal.pbio.3001194

[196] Van den Bergh B., Michiels J.E., Wenseleers T. et al. Frequency of antibiotic application drives rapid evolutionary adaptation of Escherichia coli persistence // Nature Microbiology. 2016. Vol. 1. Art. 16020. DOI: 10.1038/nmicrobiol.2016.20

[197] Van den Bergh B., Schramke H., Michiels J.E. et al. Mutations in respiratory complex I promote antibiotic persistence through alterations in intracellular acidity and protein synthesis // Nature Communications. 2022. Vol. 13. Art. 546. DOI: 10.1038/s41467-022-28141-x

[198] Racker E., Stoeckenius W. Reconstitution of purple membrane vesicles catalyzing light-driven proton uptake and adenosine triphosphate formation // Journal of Biological Chemistry. 1974. Vol. 249, no. 2. P. 662–663.

[199] Parry B.R., Surovtsev I.V., Cabeen M.T., O’Hern C.S., Dufresne E.R., Jacobs-Wagner C. The bacterial cytoplasm has glass-like properties and is fluidized by metabolic activity // Cell. 2014. Vol. 156, no. 1–2. P. 183–194. DOI: 10.1016/j.cell.2013.11.028

[200] Dashper S.G., Reynolds E.C. pH regulation by Streptococcus mutans // Journal of Dental Research. 1992. Vol. 71, no. 5. P. 1159–1165. DOI: 10.1177/00220345920710050601

[201] Maloney P.C., Kashket E.R., Wilson T.H. A protonmotive force drives ATP synthesis in bacteria // Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 1974. Vol. 71, no. 10. P. 3896–3900. DOI: 10.1073/pnas.71.10.3896

[202] Le Nagard L., Schwarz-Linek J., Krasnopeeva E., Douarche C., Arlt J., Dawson A., Martinez V.A., Poon W.C.K., Pilizota T. Metabolic feedback during bacterial fermentation is a motility brake // bioRxiv. 2026. DOI: 10.64898/2026.04.18.717966 (препринт, рецензирования не прошёл)

[203] Yaginuma H., Kawai S., Tabata K.V., Tomiyama K., Kakizuka A., Komatsuzaki T., Noji H., Imamura H. Diversity in ATP concentrations in a single bacterial cell population revealed by quantitative single-cell imaging // Scientific Reports. 2014. Vol. 4. Art. 6522. DOI: 10.1038/srep06522

[204] Lele P.P., Hosu B.G., Berg H.C. Dynamics of mechanosensing in the bacterial flagellar motor // Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2013. Vol. 110, no. 29. P. 11839–11844. DOI: 10.1073/pnas.1305885110

[205] Бауэр Э.С. Теоретическая биология. М.–Л.: Изд. Всесоюзного института экспериментальной медицины, 1935. Глава 1 — «Принцип устойчивого неравновесия».

[206] Maturana H.R., Varela F.J. Autopoiesis and Cognition: The Realization of the Living. Dordrecht: Reidel, 1980

[207] Varela F.J. Organism: a meshwork of selfless selves // Organism and the Origins of Self / ed. A.I. Tauber. Dordrecht: Kluwer, 1991

[208] De Loof A. The cell’s self-generated “electrome”: the biophysical essence of the immaterial dimension of life? // Communicative & Integrative Biology. 2016. Vol. 9, no. 5. Art. e1197446. DOI: 10.1080/19420889.2016.1197446

[209] Lyon P., Keijzer F., Arendt D., Levin M. Reframing cognition: getting down to biological basics // Philosophical Transactions of the Royal Society B. 2021. Vol. 376, no. 1820. Art. 20190750. DOI: 10.1098/rstb.2019.0750

[210] Kauffman S. Molecular autonomous agents // Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 2003. Vol. 361, no. 1807. P. 1089–1099. DOI: 10.1098/rsta.2003.1186. PMID 12816601

[211] Ruiz-Mirazo K., Peretó J., Moreno A. Defining life or bringing biology to life // Origins of Life and Evolution of Biospheres. 2010. Vol. 40, no. 2. P. 203–213. DOI: 10.1007/s11084-010-9201-6

[212] Chodasewicz K. Evolution, reproduction and definition of life // Theory in Biosciences. 2014. Vol. 133, no. 1. P. 39–45. DOI: 10.1007/s12064-013-0184-5

[213] Gánti T. The Principle of Life. Budapest: OMIKK, 1987. (Различение абсолютных и потенциальных признаков живого — с. 68–69. Полного текста мы не читали; слова Ганти приводим по изложению Ruiz-Mirazo et al., 2010.)

[214] Gánti T. Organization of chemical reactions into dividing and metabolizing units: the chemotons // Biosystems. 1975. Vol. 7, no. 1. P. 15–21. DOI: 10.1016/0303-2647(75)90038-6

[215] Bedau M.A. What is life? // Sarkar S., Plutynski A. (eds.) A Companion to the Philosophy of Biology. Malden, MA: Blackwell Publishing, 2008. Ch. 24. P. 455–471. DOI: 10.1002/9780470696590.ch24

[216] Burr H.S., Northrop F.S.C. The electro-dynamic theory of life // The Quarterly Review of Biology. 1935. Vol. 10, no. 3. P. 322–333. DOI: 10.1086/394488

[217] Levin M. Revisiting Burr and Northrop’s “The Electro-Dynamic Theory of Life” (1935) // Biological Theory. 2020. Vol. 15, no. 2. P. 83–90. DOI: 10.1007/s13752-020-00341-y