Ученые продолжают изучать проблемы равновесия веществ в воде

Обзор опубликован в журнале Биофизика.

Со второй половины 1970-х годов в научных журналах было выпущено множество работ, посвященных исследованию отклика биологических систем на широкий диапазон концентраций действующих веществ. Нередко аномальную (нелинейную) зависимость такого рода можно объяснить действием различных катализаторов. Однако предложенный обзор касается случаев, в которых аномалии обусловлены другими факторами.

Российский ученый В.И. Лобышев из Московского государственного университета занимается исследованиями водных растворов активных веществ в малых и сверхмалых концентрациях. По мнению исследователя, именно в таких растворах влияние внешних физических воздействий на неравновесное состояние воды становится наиболее явным. Этой теме и посвящен данный обзор.

Существует целый набор факторов, определяющих свойства воды. Наличие ионов водорода и гидроксила, изотопный состав, присутствие различных спиновых форм воды, состав растворенных газов, наличие примесей, свободных радикалов кислорода и азота — все эти факторы в значительной мере влияют на характеристики воды. Иногда такие воздействия могут проявляться только в нестандартных условиях. К примеру, при низком давлении разные спиновые формы воды, отличающиеся на квантовом уровне, проявляют различную сорбцию на сухие органические вещества. При этом спиновые формы медленно приходят в равновесие, если изначально одной из них было больше. Есть случаи, когда данная система может проявлять необычные свойства и в нормальных условиях. Например, абсолютно чистая вода очень активно вымывает примеси металлов из стеклянной посуды, а также сорбирует органические вещества из окружающего воздуха. Это свидетельствует о неравновесности водных систем как во времени, так и по составу.

Однако сложность свойств воды как таковая не означает, что внешние условия влияют на нее нелинейно. Доказательству этого посвящена вторая часть обзора.

В нем ученый приводит примеры статей, в которых даже «рутинные» воздействия на воду (например, нагрев до 40 ℃ или механическое воздействие, способствующее образованию микропузырьков газа) могут приводить к появлению большого количества активных форм газов в растворе. Эти свободные радикалы могут легко взаимодействовать с белками или ДНК и таким образом изменять поведение биологических структур. Также в обзоре представлены результаты экспериментов, в которых на физико-химические свойства воды влияло электромагнитное окружение.

Наряду с обзором работ коллег В.И. Лобышев приводит и результаты собственных исследований. На протяжении многих лет он изучает зависимость паттернов макрохарактеристик (к примеру, проводимости или флуоресценции) воды от концентрации растворенных в ней веществ. Исследователь приводит несколько экспериментов, результаты которых подтверждают нелинейную взаимосвязь механических воздействий на воду и ее свойств. Другими словами, в своей работе В.И. Лобышев доказывает, что в результате физической обработки у водных растворов могут существенно изменяться физико-химические (а, следовательно, и биологические) свойства.

После прочтения данного обзора становится ясной одна важная идея: вода гораздо сложнее, чем многие из нас представляют. Как в нашей стране, так и за ее пределами ученые продолжают изучать эту сложную неравновесную среду. А мы будем с интересом следить за их успехами.