Методология геохимии - анализ природных явлений на атомарном уровне. Роль брома в эволюции центральной нервной системы

Автор высказал гипотезу, согласно которой эволюция центральной нервной системы связана с геохимическими особенностями вод.

Здесь уместно напомнить, что известный американский ученый Д. Дана (1813—1895) еще в 1856 г. обратил внимание на прогрессивную эволюцию центральной нервной системы в ходе геологической истории.

По его представлениям, эта эволюция периодами задерживалась, но всегда была направлена в сторону развития головного мозга. Дана назвал это положение «принципом цефализации». На большое значение идей Дана обратил внимание В. И. Вернадский в связи с разработкой учения о ноосфере и о научной мысли как планетном явлении (1944, 1977).

Напомним, что методология геохимии заключается в анализе природных явлений на атомарном уровне, с точки зрения судьбы атома в изучаемом процессе. Поэтому для решения поставленной задачи необходимо установить химический элемент, оказывающий специфическое влияние на нервную систему.

Внимание автора привлекает бром, соединения которого хорошо известны в медицине своим тормозящим действием на центральную нервную систему. Напомним слова И. П. Павлова о том, что человечество должно быть счастливо, располагая таким драгоценным для нервной системы препаратом, как бром (под названием «бром» в медицине используются NaBr или КВг).

О важной бногеохимической роли брома свидетельствует анализ его положения в периодической системе Д. И. Менделеева, т. е. использование метода интерполяции, который был разработан великим химиком для предсказания новых элементов: германия, скандия и др.

Как известно, бром относится к группе галогенов, причем его соседи — фтор, хлор и йод — играют большую роль в физиологии животных. В природе опн распределены очень неравномерно. С этим связано распространение заболеваний, вызванных избытком (для F, С1) или недостатком (для F, С1,- J) галогенов в ландшафте. Используя метод интерполяции Д. И. Менделеева, можно предположить, что и распределение брома в природе небезразлично оргаппзмаы, что этот фактор играл определенную роль в эволюции.

Бром — типичный редкий элемент, его кларк в литосфере составляет лишь 2,1 • 10-4 %, почти как у тантала, урана, олова. В земной коре и биосфере бром распределен неравномерно, о чем дает представление величина кларка концентрации.

Главным источником брома для ландшафтов служит Мировой океан, в водах которого его в 30 раз больше, чем в наиболее распространенных породах литосферы. Богаты бромом отдельные вулканические эксгаляции (до 3- 10-3%), глубинпые йодобромные подземные воды артезианских бассейнов (до 0,4%), некоторые соленосные отложения (до 0,6% в карналлите). В историческом аспекте главным источником брома для биосферы, вероятно, служил вулканизм (так же как и для других анионогенных элементов: хлора, фтора, серы, йода, мышьяка и т. д.),

Гумидные ландшафты обеднены бромом — в речных водах его среднее содержание составляет 3 • 10_6% (5 • • 10-в — 5  Ю-7). В пресных озерах п грунтовых водах, как правило, не более 1 • 10~в%. Аридные ландшафты в целом также не богаты бромом, и только в соленых озерах и солончаках местами содержание этого элемента значительно повышается. Обогащены бромом воды нефтя- пых месторождений, грязевых вулканов.

Естественно, что и организмы различаются по содержанию брома, причем морские животные значительно богаче этим элементом, чем наземные (4  10_3 % против 2,5—4 • 10_s% на живой вес). Известны и организмы — копцентраторы брома: водоросли ламинарии (около 4 • 10_2% на живой вес), губки (до 0,25% на сухое вещество) и др. Имеются все основания предполагать, что подобное распределение было характерно и для геологического прошлого.

Приведенный фактический материал позволяет приступить к разработке гипотезы о роли брома в эволюции центральной нервной системы.

В течение сотен миллионов лет животная жизнь в океане развивалась в условиях высокого содержания брома, который мог тормозить развитие центральной нервной системы, замедлять цефализацию. Это явление мы называем «бромным прессом на юрвную систему». Он был снят, когда в палеозое животные стали осваивать континенты. В начале это были пресноводные рыбы, потом земноводные, пресмыкающиеся, [тицы и млекопитающие. Конечно, для ускорения цефаизации играли роль и большее разнообразие природы, [ другие факторы. Однако не исключается и специфиче- кое влияние брома. Во всяком случае мы вправе предпо- ЕОЖИТЬ, что в ландшафтах, воды которых обогащены бро- юм, эволюция центральной нервной системы протекала ;ачественно по-иному, чем в большинстве других ландшафтов. Перспективны комплексные геохимические и иологические исследования фауны в современных с^ре- [ых озерах и других ландшафтах, обогащенных бромом. Следует установить особенности распределения брома в рганизмах, состояния нервной системы; рассмотреть эти андшафты как центры видообразования, отбора на хп- [ической основе; вылепить роль брома в этих процессах.

Благоприятными объектами исследования являются ландшафты, расположенные в одной зоне, но резко различающиеся по содержапию брома в водах (приморские соседние внутриконтинентальные, близко расположен- ые соленые и преспые озера, грязевые вулканы и окружающие их местности и т. д.).

Интересна и проблема дефицита брома. Существует ли она, и если да, то каковы ее последствия? Особенно бедны бромом воды некоторых внутриконтинентальных областей, горных страп с камепистыми почвами, районов развития песков и т. д.

Как в этих районах развивалась Центральная нервная система, есть ли общие особенности, которые можно связать с недостатком брома в водах? Наконец, какие воды следует считать оптимальными по Содержанию брома? Вот те актуальные вопросы геохимии Врома, которые должны стать предметом исследований. Несомненно, что подобные исследования могут иметь не только теоретическое, но и прикладпое значение, в первую очередь в медицине и животноводстве. Если существуют ландшафты, дефицитные по брому, то не требуется ли в них искусственное обогащение среды бромом путем повышения его содержания в пище и воде?

Если в водах существует избыток брома, то встанет вопрос п о борьбе с нпм аналогично борьбе с избытком фтора п его последствием — заболеванием флюорозом.

Заслуживает внимания и вопрос о влиянии других элементов на эволюцию нервной системы. Вероятно, известную роль мог играть фосфор, важность которого для функционирования нервной системы хорошо известна. Весьма интересны также свинец, ванадий, мышьяк и другие элементы.

Итак, геохимические аспекты эволюции нервной системы — крупная паучная проблема, которая должна стать предметом специальных исследований в геохимии и би^огических науках. Весьма вероятно, что такие исследования помимо важпых теоретических результатов будут иметь и практическое приложение в медицине, сельском хозяйстве и других отраслях.

К содержанию книги: Геохимия природных вод