Читать онлайн «Фундаментальная проблема магнитобиологии»

Фундаментальная проблема магнитобиологии В. Н. Бинги,a А. Б. Рубинb a Институт общей физики им. А. М. Прохорова РАН, Москва 119991, ул. Вавилова, 38 b Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, 119899 Моск- ва, Воробьевы горы Аннотация Всемирная организация здравоохранения рассматривает электромаг- нитный фон на рабочих местах и в жилых помещениях как фактор стресса для организма человека. Однако физическая причина биоло- гического действия слабых магнитных полей во многом остается неяс- ной. В работе обсуждены общие вопросы теории нетепловых биологи- ческих эффектов электромагнитных полей. Рассмотрена формулиров- ка, содержание и следствия так называемой проблемы кТ. Проблема указывает на парадокс биологического действия слабых низкочастот- ных магнитных полей. В то же время традиционная формулировка про- блемы содержит ряд скрытых и не всегда верных предположений. В частности, физические условия, в которых могут функционировать мо- лекулярные мишени магнитного поля в биологических тканях, несов- местимы с этими предположениями. Рассмотрены конкретные приме- ры взаимодействия слабых магнитных полей с магнитными наночасти- цами и молекулярными мишенями. Показано, что взаимодействия маг- нитных полей с наночастицами, с квантовыми состояниями молекуляр- ных биофизических структур и со спиновыми магнитными моментами протонов жидкой воды перспективны для объяснения магнитобиоло- гических эффектов. Ключевые слова: биологические эффекты ЭМП, проблема кТ, магни- торецепция, теоретические модели, магнитные наночастицы, интерфе- ренция квантовых состояний, обменное взаимодействие протонов 1 Введение Природа биологических эффектов слабых электромагнитных полей остается неяс- ной, несмотря на большой объем фактического материала. Трудность объяснения этих эффектов обычно связывают с тем фактом, что квант электромагнитного по- ля (ЭМП) низкой частоты существенно меньше характерной энергии химических превращений порядка kB T . Распространено мнение, что этот факт указывает на парадокс или даже служит доказательством невозможности магнитобиологиче- ских эффектов. Данный тезис получил в литературе специальное название «про- блема кТ». Уточним, что речь идет о магнитных полях (МП) порядка геомагнитного поля и частотах от единиц до сотен герц. Такие поля не вызывают сколько-нибудь суще- ственного индукционного нагрева, поэтому биологические эффекты от их воздей- ствия называют нетепловыми эффектами. Следует подчеркнуть разницу между химическим и физическим детектирова- нием слабого магнитного сигнала. В физике проблемы кТ в столь острой форме не существует. В общем понятно, как слабое МП влияет на тот или иной физический процесс. Как правило, детектирование слабого МП происходит с преобразовани- ем его в электрический сигнал при помощи какого-либо физического процесса или устройства. Таких устройств много: рамочная антенна, феррозонд, магнитооптиче- ский преобразователь, сквид и т. п.