В историческом развитии наших знаний о биологической активности веществ можно выделить несколько периодов и этапов.
Первый период – освоение новых природных источников биологически активных веществ предками человека (до завершения формирования второй сигнальной системы). Длительность периода около 600-800 тыс. лет вплоть до появления человека разумного. Биологически активные вещества использовались прежде всего как пища. Накопление и передача знаний осуществлялись в пределах узких групп.
Второй период – первичное накопление знаний о биологически активных веществах человеком разумным (период доминирования мифологического мышления). Это период от первых сообществ человека разумного до античности (40-2,5 тыс. лет до н. э.). Накопление знаний о биологической активности веществ продолжало осуществляться в основном путем случайной выборки, или «проб на зуб». Однако эти сведения уже осознавались и передавались в устной, а затем и в письменной речи. Накопление эмпирических знаний, как правило, было уделом узкой кастовой группы.
Третий период – от античных времен до современности. Для этого периода характерны доминирование логического мышления, стремление к систематизации знаний о биологически активных веществах, развитие экспериментальных и теоретических способов поиска и определения биологической активности, постоянное увеличение числа задач, для решения которых применяются биологически активные вещества. В данном периоде выделяют четыре этапа:
– становление системы знаний о биологически активных веществах. Основной целью поиска новых биологически активных веществ является создание лекарств. Этап завершается в первой половине XVI в.;
– слияние химии и медицины. Начало этапа совпадает с увлечением алхимией в поисках разнообразных панацей и лекарств. На этом этапе возрастает осознанный поиск новых химических веществ с заданными свойствами и проводится их испытание на биологическую активность;
– формирование фармакологии на основе достижений химии, биологии, медицины. Этап связан с прогрессом химии. Создается большое количество новых химических соединений, в том числе и не существовавших в природе. Постоянно расширяется сфера применения биологически активных веществ: фармакология, сельское хозяйство, пищевая промышленность, парфюмерия и т. д. Создаются системы экспериментальных моделей для испытания веществ на биологическую активность, развивается конструирование молекул с заданным видом биологической активности;
− использование современных биотехнологий и ЭВМ в сфере поиска и создания новых биологически активных веществ. Этап охватывает промежуток с 50-х годов XX в. до настоящего времени. Успехи молекулярной биологии и молекулярной генетики, развитие технологий генной, клеточной и биохимической инженерии способствовали формированию совершенно нового понимания механизма действия биологически активных веществ. Открылись принципиально новые возможности для конструирования молекул с заданной структурой и биологической активностью.
Все ксенобиотики в той или иной степени воздействуют на живую материю, т. е. проявляют биологическую активность. Наши знания о возможных последствиях такого воздействия ограниченны. Сегодня окружающая среда насыщена такими биологически активными веществами, с которыми человек никогда не встречался в процессе своей эволюции. Биологическое действие того или иного вещества может быть ограничено каким-то уровнем и не проявляться на функциональном уровне организма в целом.
Многообразие химических соединений в организме предполагает возможность взаимодействия практически с любым попадающим в него ксенобиотиком. Свойство живых систем быть реакционно-способным по отношению к любому ксенобиотику обуславливают тот факт, что все химические соединения обладают биологической активностью.
Биологической активностью ксенобиотика называют его способность изменять функциональные возможности либо компонентов организма (in vitro или in vivo), либо живого организма в целом, либо сообщества организмов.
Чужеродное химическое соединение либо используется для нужд организма, либо выводится из него, либо остается в организме чужеродным, что вызывает более глубокую физиологическую реакцию. При этом попадание в организм даже одной молекулы ксенобиотика вызывает ответную реакцию. Тип и сила реакции определяются свойствами ксенобиотика, его концентрацией и биологической мишенью.
Любое проявление биологической активности ксенобиотика связано с его способностью пройти путь от внешней среды до мишени, связаться с ней и вызвать ее реакцию.
