Geenien etäsiirto: tutkija Alexander Gurvichin tutkimus

2024 Kirjoittaja: Seth Attwood | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-16 16:04

Myöhään keväällä 1906 Aleksanteri Gavrilovich Gurvich, 30-luvun puolivälissä jo tunnettu tiedemies, kotiutettiin armeijasta. Japanin kanssa käydyn sodan aikana hän palveli lääkärinä Tšernigoviin sijoitetussa takarykmentissä. (Siellä Gurvich, omien sanojensa mukaan "pakenen pakotettua joutilaisuutta", kirjoitti ja kuvitti "Atlas ja essee selkärankaisten embryologiasta", joka julkaistiin kolmella kielellä seuraavien kolmen vuoden aikana).

Nyt hän lähtee nuoren vaimonsa ja pienen tyttärensä kanssa koko kesäksi Suureen Rostoviin - vaimonsa vanhempiin. Hänellä ei ole työtä, eikä hän vieläkään tiedä, jääkö hän Venäjälle vai lähteekö hän uudelleen ulkomaille.

Münchenin yliopiston lääketieteellisen tiedekunnan, väitöstyön takana Strasbourgissa ja Bernin yliopistossa. Nuori venäläinen tiedemies tuntee jo monet eurooppalaiset biologit, hänen kokeitaan arvostavat suuresti Hans Driesch ja Wilhelm Roux. Ja nyt - kolme kuukautta täydellistä eristäytymistä tieteellisestä työstä ja yhteyksistä kollegoiden kanssa.

Tänä kesänä A. G. Gurvich pohtii kysymystä, jonka hän itse muotoili seuraavasti: "Mitä tarkoittaa, että kutsun itseäni biologiksi, ja mitä itse asiassa haluan tietää?" Sitten perusteellisesti tutkittua ja havainnollistavaa spermatogeneesin prosessia tarkasteltaessa hän tulee siihen tulokseen, että elävien olentojen ilmentymisen olemus koostuu erillisten, synkronisesti tapahtuvien tapahtumien välisistä yhteyksistä. Tämä määritti hänen "näkökulmansa" biologiassa.

Painettu perintö A. G. Gurvich - yli 150 tieteellistä artikkelia. Suurin osa niistä julkaistiin saksaksi, ranskaksi ja englanniksi, jotka omisti Alexander Gavrilovich. Hänen työnsä jätti kirkkaan jäljen embryologiaan, sytologiaan, histologiaan, histofysiologiaan ja yleiseen biologiaan. Mutta ehkä olisi oikein sanoa, että "hänen luovan toimintansa pääsuunta oli biologian filosofia" (kirjasta "Alexander Gavrilovich Gurvich. (1874-1954)". Moskova: Nauka, 1970).

A. G. Gurvich oli vuonna 1912 ensimmäinen, joka esitteli "kentän" käsitteen biologiaan. Biologisen kentän käsitteen kehittäminen oli hänen työnsä pääteema ja kesti yli vuosikymmenen. Tänä aikana Gurvichin näkemykset biologisen kentän luonteesta ovat kokeneet syvällisiä muutoksia, mutta he puhuivat aina kentästä yhtenä tekijänä, joka määrää biologisten prosessien suunnan ja järjestyksen.

Tarpeetonta sanoa, kuinka surullinen kohtalo odotti tätä konseptia seuraavan puolen vuosisadan aikana. Siellä oli paljon spekulaatioita, joiden kirjoittajat väittivät ymmärtäneensä niin sanotun "biokentän" fyysisen luonteen, joku ryhtyi välittömästi hoitamaan ihmisiä. Jotkut viittasivat A. G. Gurvich, vaivautumatta ollenkaan yrityksiin sukeltaa työnsä tarkoitukseen. Suurin osa ei tiennyt Gurvichista, eikä onneksi viitannut siihen, koska ei itse termiin "biokenttä" eikä A. G.:n erilaisiin selityksiin sen toiminnasta. Gurvichilla ei ole mitään tekemistä asian kanssa. Siitä huolimatta sanat "biologinen kenttä" aiheuttavat nykyään koulutettujen keskustelukumppaneiden keskuudessa peittelemätöntä skeptisyyttä. Yksi tämän artikkelin tavoitteista on kertoa lukijoille todellinen tarina tieteen biologisen kentän ideasta.

Mikä liikuttaa soluja

A. G. Gurvich ei ollut tyytyväinen teoreettisen biologian tilaan 1900-luvun alussa. Häntä eivät houkutelleet muodollisen genetiikan mahdollisuudet, koska hän tiesi, että "perinnöllisyyden leviämisen" ongelma on pohjimmiltaan erilainen kuin kehon piirteiden "toteuttamisen" ongelma.

Ehkäpä biologian tärkein tehtävä tähän päivään asti on etsiä vastausta "lapselliseen" kysymykseen: kuinka elävät olennot kaikessa monimuotoisuudessaan syntyvät yhden solun mikroskooppisesta pallosta? Miksi jakautuvat solut eivät muodosta muodottomia kokkareisia pesäkkeitä, vaan monimutkaisia ja täydellisiä elinten ja kudosten rakenteita? Tuon ajan kehitysmekaniikassa omaksuttiin W. Ru:n ehdottama kausaali-analyyttinen lähestymistapa: alkion kehityksen määräävät monet jäykät syy-seuraus-suhteet. Mutta tämä lähestymistapa ei sopinut G. Drieschin kokeiden tuloksiin, jotka osoittivat, että kokeellisesti aiheutetut terävät poikkeamat eivät ehkä häiritse onnistunutta kehitystä. Samaan aikaan yksittäisiä kehon osia ei muodostu ollenkaan niistä rakenteista, jotka ovat normaaleja - mutta ne muodostuvat! Samoin Gurvichin omissa kokeissa, jopa sammakkoeläinten munien intensiivisellä sentrifugoinnilla, rikkoen niiden näkyvää rakennetta, jatkokehitys eteni tasapuolisesti - eli se päättyi samalla tavalla kuin ehjät munat.

Riisi. 1 Kuviot A. G. Gurvich vuodelta 1914 - kaavakuvat solukerroksista hain alkion hermoputkessa. 1 - alkumuodostelma (A), myöhempi konfiguraatio (B) (lihavoitu viiva - havaittu muoto, katkoviiva - oletettu), 2 - alkuperäinen (C) ja havaittu konfiguraatio (D), 3 - alkuperäinen (E), ennustettu (F) … Kohtasuorat viivat osoittavat solujen pitkät akselit - "jos rakennat käyrän kohtisuoraan solun akseleita vastaan tietyllä kehityshetkellä, voit nähdä, että se osuu yhteen tämän alueen myöhemmän kehitysvaiheen ääriviivojen kanssa"

A. G. Gurvich suoritti tilastollisen tutkimuksen mitooseista (solujakaumista) kehittyvän alkion tai yksittäisten elinten symmetrisissä osissa ja perusteli "normalisoivan tekijän" käsitettä, josta myöhemmin syntyi käsite kentästä. Gurvich totesi, että yksi tekijä ohjaa kokonaiskuvaa mitoosien jakautumisesta alkion osissa ilman, että se määrittelee jokaisen tarkkaa aikaa ja sijaintia. Kenttäteorian lähtökohta sisältyi epäilemättä kuuluisaan Drieschin kaavaan "elementin tuleva kohtalo määräytyy sen sijainnin perusteella kokonaisuutena". Tämän idean yhdistäminen normalisointiperiaatteeseen johtaa Gurvichin ymmärtämään elävien järjestyksen olevan elementtien "alistus" yhdeksi kokonaisuudeksi - toisin kuin niiden "vuorovaikutus". Teoksessaan "Perinnöllisyys toteutumisen prosessina" (1912) hän kehittää ensimmäistä kertaa käsitettä alkiokentästä - morfista. Itse asiassa se oli ehdotus katkaista noidankehä: selittää heterogeenisyyden syntyminen alun perin homogeenisten elementtien välillä elementin sijainnin funktiona kokonaisuuden tilakoordinaateissa.

Sen jälkeen Gurvich alkoi etsiä lain muotoilua, joka kuvaa solujen liikkumista morfogeneesiprosessissa. Hän havaitsi, että hain alkioiden aivojen kehityksen aikana "hermoepiteelin sisäkerroksen solujen pitkät akselit suuntautuivat kulloinkin ei kohtisuoraan muodostelman pintaan nähden, vaan tiettyyn (15- 20 ') kulmassa siihen nähden. Kulmien suuntaus on luonnollinen: jos muodostat tietyllä kehityshetkellä solun akseleihin nähden kohtisuoran käyrän, näet, että se osuu yhteen tämän alueen myöhemmän kehitysvaiheen ääriviivan kanssa” (Kuva 1.). Näytti siltä, että solut "tietävät" mihin nojata, mihin venytellä halutun muodon rakentamiseksi.

Näiden havaintojen selittämiseksi A. G. Gurvich esitteli "voimapinnan" käsitteen, joka yhtyy rudimentin lopullisen pinnan ääriviivojen kanssa ja ohjaa solujen liikettä. Gurvich itse oli kuitenkin tietoinen tämän hypoteesin epätäydellisyydestä. Matemaattisen muodon monimutkaisuuden lisäksi hän ei ollut tyytyväinen käsitteen "teleologiaan" (se näytti alistavan solujen liikkeen olemattomalle tulevaisuuden muodolle). Myöhemmässä teoksessa "Alkioiden kenttien käsitteestä" (1922) "rudimentin lopullista konfiguraatiota ei pidetä houkuttelevana voimapinnana, vaan pistelähteistä lähtevän kentän ekvipotentiaalipinnana." Samassa työssä käsite "morfogeneettinen kenttä" esiteltiin ensimmäistä kertaa.

Gurvich esitti kysymyksen niin laajasti ja tyhjentävästi, että mikä tahansa tulevaisuudessa mahdollisesti nouseva morfogeneesiteoria on pohjimmiltaan vain eräänlainen kenttäteoria.

L. V. Belousov, 1970

Biogeeninen ultravioletti

"Mitogeneesiongelman perusta ja juuret loivat ikääntymättömään kiinnostukseeni karyokineesin ihmeilmiöön (näin mitoosia kutsuttiin viime vuosisadan puolivälissä. - Toim. Huomautus)," kirjoitti A. G. Gurvich vuonna 1941 omaelämäkerrallisissa muistiinpanoissaan."Mitogenesis" - työtermi, joka syntyi Gurvichin laboratoriossa ja tuli pian yleiseen käyttöön, vastaa käsitettä "mitogeneettinen säteily" - erittäin heikko eläin- ja kasvikudosten ultraviolettisäteily, joka stimuloi solujen jakautumisprosessia (mitoosi).

A. G. Gurvich tuli siihen johtopäätökseen, että elävän esineen mitoosia ei tarvitse pitää yksittäisinä tapahtumina, vaan kokonaisuutena, joksikin koordinoiduksi - olipa kyseessä tiukasti organisoituja munasolujen pilkkomisen ensimmäisten vaiheiden mitoosit tai näennäisesti satunnaiset mitoosit solun kudoksissa. aikuinen eläin tai kasvi. Gurvich uskoi, että vain organismin eheyden tunnistaminen mahdollistaisi molekyyli- ja solutason prosessien yhdistämisen mitoosien jakautumisen topografisiin ominaisuuksiin.

1920-luvun alusta lähtien A. G. Gurvich pohti erilaisia mitoosia stimuloivien ulkoisten vaikutusten mahdollisuuksia. Hänen näkökentässään oli kasvihormonien käsite, jonka tuolloin kehitti saksalainen kasvitieteilijä G. Haberlandt. (Hän laittoi murskattujen solujen lietteen kasvikudokselle ja havaitsi kuinka kudossolut alkavat jakautua aktiivisemmin.) Mutta ei ollut selvää, miksi kemiallinen signaali ei vaikuta kaikkiin soluihin samalla tavalla, miksi esimerkiksi pienet solut jakautuvat enemmän. useammin kuin suuret. Gurvich ehdotti, että koko pointti on solun pinnan rakenteessa: ehkä nuorissa soluissa pintaelementit ovat järjestäytyneet erityisellä tavalla, joka on suotuisa signaalien havaitsemiseksi, ja solun kasvaessa tämä organisaatio häiriintyy. (Tuohon aikaan ei tietenkään ollut käsitettä hormonireseptoreista.)

Jos tämä oletus on kuitenkin oikea ja joidenkin elementtien tilajakauma on tärkeä signaalin havaitsemisen kannalta, oletus viittaa siihen, että signaali ei välttämättä ole kemiallinen, vaan luonteeltaan fyysinen: esimerkiksi säteilyä, joka vaikuttaa joihinkin solun rakenteisiin. pinta on resonanssi. Nämä näkökohdat vahvistettiin lopulta kokeessa, joka tuli myöhemmin laajasti tunnetuksi.

Riisi. 2 Mitoosin induktio sipulin juuren kärjessä (piirros teoksesta "Das Problem der Zellteilung physiologisch betrachtet", Berliini, 1926). Selitykset tekstissä

Tässä on kuvaus tästä kokeesta, joka suoritettiin vuonna 1923 Krimin yliopistossa. Sipuliin yhdistetty emittoiva juuri (induktori) vahvistettiin vaakasuunnassa ja sen kärki suunnattiin meristeemivyöhykkeelle (eli solujen lisääntymisvyöhykkeelle, joka tässä tapauksessa myös sijaitsee lähellä juuren kärkeä. - Toim. Huomautus) toisesta samanlaisesta juuresta (ilmaisimesta), joka on kiinnitetty pystysuoraan. Juurien välinen etäisyys oli 2–3 mm” (kuva 2). Valotuksen lopussa havaittava juuri merkittiin tarkasti, kiinnitettiin ja leikattiin sarjaksi pitkittäisleikkauksia, jotka kulkivat samansuuntaisesti mediaalisen tason kanssa. Leikkeet tutkittiin mikroskoopilla ja mitoosien lukumäärä laskettiin säteilytetyllä ja kontrollipuolella.

Tuolloin tiedettiin jo, että mitoosien lukumäärän (yleensä 1000-2000) välinen ero juurikärjen molemmissa puolisoissa ei normaalisti ylitä 3-5 %. Siten "merkittävä, systemaattinen, jyrkästi rajoitettu ylivalta mitoosien lukumäärässä" havaitsevan juuren keskivyöhykkeellä - ja tämä on se, mitä tutkijat näkivät leikkeissä - osoitti kiistatta ulkoisen tekijän vaikutuksesta. Jokin induktorijuuren kärjestä lähtevä pakotti ilmaisinjuuren solut jakautumaan aktiivisemmin (kuva 3).

Lisätutkimukset osoittivat selvästi, että kyse oli säteilystä eikä haihtuvista kemikaaleista. Isku levisi kapean yhdensuuntaisen säteen muodossa - heti kun indusoiva juuri taipuu hieman sivulle, vaikutus katosi. Se katosi myös, kun lasilevy asetettiin juurien väliin. Mutta jos levy oli valmistettu kvartsista, vaikutus säilyi! Tämä viittasi siihen, että säteily oli ultraviolettia. Myöhemmin sen spektrirajat asetettiin tarkemmin - 190-330 nm, ja keskimääräinen intensiteetti arvioitiin tasolle 300-1000 fotonia / s neliösenttimetriä kohti. Toisin sanoen Gurvichin löytämä mitogeneettinen säteily oli keskitasoa ja lähes ultraviolettisäteilyä erittäin alhaisella intensiteetillä. (Nykyajan tietojen mukaan intensiteetti on vielä pienempi - se on luokkaa kymmeniä fotoneja / s neliösenttimetriä kohti.)

Riisi. 3 Graafinen esitys neljän kokeen vaikutuksista. Positiivinen suunta (abskissa-akselin yläpuolella) tarkoittaa mitoosin valtaosaa säteilytetyllä puolella

Luonnollinen kysymys: entä aurinkospektrin ultravioletti, vaikuttaako se solun jakautumiseen? Kokeissa tällainen vaikutus suljettiin pois: kirjassa A. G. Gurvich ja L. D. Gurvichin "Mitogeneettinen säteily" (M., Medgiz, 1945) metodologisten suositusten osiossa todetaan selvästi, että ikkunat on suljettava kokeiden aikana, laboratorioissa ei saa olla avotulta ja sähkökipinöiden lähteitä. Lisäksi kokeisiin liittyi välttämättä kontrollit. On kuitenkin huomattava, että auringon UV: n intensiteetti on huomattavasti korkeampi, joten sen vaikutuksen eläviin esineisiin luonnossa tulisi todennäköisesti olla täysin erilainen.

Tämän aiheen käsittelystä tuli entistä intensiivisempi A. G.:n siirtymän jälkeen. Gurvich vuonna 1925 Moskovan yliopistossa - hänet valittiin yksimielisesti lääketieteellisen tiedekunnan histologian ja embryologian osaston johtajaksi. Mitogeneettistä säteilyä löydettiin hiiva- ja bakteerisoluista, merisiilien ja sammakkoeläinten munasoluista, kudosviljelmistä, pahanlaatuisten kasvainten soluista, hermosto- (mukaan lukien eristetyt aksonit) ja lihasjärjestelmät sekä terveiden organismien verestä. Kuten luettelosta voidaan nähdä, myös halkeamattomia kudoksia vapautui - muistakaamme tämä tosiasia.

J. ja M. Magrou tutki Pasteur-instituutissa 1900-luvun 30-luvulla bakteeriviljelmien pitkittyneen mitogeneettisen säteilyn vaikutuksesta suljetuissa kvartsiastioissa pidettyjen merisiilien toukkien kehityshäiriöitä. (Tänään samanlaisia tutkimuksia kalojen ja sammakkoeläinalkioiden kanssa suorittaa Moskovan valtionyliopiston biofaciesissa A. B. Burlakov.)

Toinen tärkeä kysymys, jonka tutkijat esittivät itselleen samana vuosina: kuinka pitkälle säteilyn vaikutus leviää elävässä kudoksessa? Lukija muistaa, että sipulijuurilla tehdyssä kokeessa havaittiin paikallinen vaikutus. Onko hänen lisäksi olemassa myös pitkän kantaman toimintaa? Tämän vahvistamiseksi suoritettiin mallikokeita: säteily levisi putken läpi paikallisesti säteilyttämällä pitkiä putkia, jotka oli täytetty glukoosin, peptonin, nukleiinihappojen ja muiden biomolekyylien liuoksilla. Ns. toissijaisen säteilyn etenemisnopeus oli noin 30 m/s, mikä vahvisti oletuksen prosessin säteilykemiallisesta luonteesta. (Nykyisin termein UV-fotoneja absorboivat biomolekyylit fluoresoivat ja emittoivat pidemmän aallonpituuden omaavaa fotonia. Fotonit puolestaan aiheuttivat myöhempiä kemiallisia muunnoksia.) Joissakin kokeissa säteilyn etenemistä havaittiinkin säteilyn koko pituudella. biologinen esine (esimerkiksi saman jousen pitkissä juurissa).

Gurvich ja hänen työtoverinsa osoittivat myös, että fyysisen lähteen voimakkaasti heikentynyt ultraviolettisäteily edistää myös solujen jakautumista sipulin juurissa, kuten myös biologinen induktori.

Sanamuotomme biologisen kentän perusominaisuudesta ei edusta sisällöltään mitään analogiaa fysiikassa tunnettujen kenttien kanssa (vaikka se ei tietenkään ole ristiriidassa niiden kanssa).

A. G. Gurvich. Analyyttisen biologian ja solukenttäteorian periaatteet

Fotonit johtavat

Mistä UV-säteily tulee elävästä solusta? A. G. Gurvich ja kollegat tallensivat kokeissaan entsymaattisten ja yksinkertaisten epäorgaanisten redox-reaktioiden spektrit. Kysymys mitogeneettisen säteilyn lähteistä jäi jonkin aikaa avoimeksi. Mutta vuonna 1933, fotokemisti V. Frankenburgerin hypoteesin julkaisemisen jälkeen, solunsisäisten fotonien alkuperän tilanne tuli selväksi. Frankenburger uskoi, että korkeaenergiaisten ultraviolettikvanttien ilmaantumisen lähde oli harvinainen kemiallisten ja biokemiallisten prosessien aikana tapahtuva vapaiden radikaalien rekombinaatio, eivätkä ne harvinaisuutensa vuoksi vaikuttaneet reaktioiden yleiseen energiatasapainoon.

Radikaalien rekombinaation aikana vapautuva energia absorboituu substraattimolekyyliin ja emittoituu näille molekyyleille ominaisella spektrillä. Tätä järjestelmää jalosti N. N. Semjonov (tuleva Nobel-palkittu) ja tässä muodossa sisällytettiin kaikkiin myöhemmissä mitogeneesia koskevissa artikkeleissa ja monografioissa. Nykyaikainen tutkimus elävien järjestelmien kemiluminesenssista on vahvistanut näiden nykyään yleisesti hyväksyttyjen näkemysten oikeellisuuden. Tässä vain yksi esimerkki: fluoresoivan proteiinin tutkimukset.

Tietenkin proteiiniin imeytyy erilaisia kemiallisia sidoksia, mukaan lukien peptidisidokset - keskimmäisessä ultravioletissa (intensiivisimmin - 190-220 nm). Mutta fluoresenssitutkimuksissa aromaattiset aminohapot, erityisesti tryptofaani, ovat merkityksellisiä. Sillä on absorptiomaksimi aallonpituudella 280 nm, fenyylialaniinilla 254 nm ja tyrosiinilla 274 nm:ssä. Nämä aminohapot absorboivat ultraviolettikvantit ja lähettävät niitä sitten sekundaarisen säteilyn muodossa - luonnollisesti pidemmällä aallonpituudella, proteiinin tietylle olomuodolle ominaisella spektrillä. Lisäksi, jos proteiinissa on vähintään yksi tryptofaanitähde, vain se fluoresoi - tyrosiini- ja fenyylialaniinitähteiden absorboima energia jakautuu uudelleen siihen. Tryptofaanitähteen fluoresenssispektri riippuu voimakkaasti ympäristöstä - onko jäännös vaikkapa lähellä pallon pintaa vai sisällä jne., ja tämä spektri vaihtelee 310-340 nm:n kaistalla.

A. G. Gurvich ja hänen työtoverinsa osoittivat peptidisynteesin mallikokeissa, että fotoneja sisältävät ketjuprosessit voivat johtaa katkaisuun (fotodissosiaatio) tai synteesiin (fotosynteesi). Fotodissosiaatioreaktioihin liittyy säteilyä, kun taas fotosynteesiprosessit eivät säteile.

Nyt kävi selväksi, miksi kaikki solut säteilevät, mutta mitoosin aikana - erityisen voimakkaasti. Mitoosiprosessi on energiaintensiivinen. Lisäksi, jos kasvavassa solussa energian kerääntyminen ja kuluttaminen etenee rinnakkain assimilaatioprosessien kanssa, niin mitoosin aikana solun välivaiheeseen varastoimaa energiaa vain kuluu. On olemassa monimutkaisten solunsisäisten rakenteiden (esimerkiksi ytimen kuori) hajoamista ja energiaa kuluttavaa palautuvaa uusien - esimerkiksi kromatiini-superkelojen - muodostumista.

A. G. Gurvich ja hänen kollegansa suorittivat myös mitogeneettisen säteilyn rekisteröintiä fotonilaskurien avulla. Nämä tutkimukset ovat Leningradin IEM:n Gurvich-laboratorion lisäksi myös Leningradissa, Phystechissä A. F.:n johdolla. Ioff, johtama G. M. Frank yhdessä fyysikkojen Yu. B. Khariton ja S. F. Rodionov.

Lännessä sellaiset merkittävät asiantuntijat kuin B. Raevsky ja R. Oduber harjoittivat mitogeneettisen säteilyn rekisteröintiä valomonistinputkien avulla. Meidän on myös muistettava G. Barth, kuuluisan fyysikon W. Gerlachin (kvantitatiivisen spektrianalyysin perustaja) opiskelija. Barth työskenteli kaksi vuotta A. G.:n laboratoriossa. Gurvich ja jatkoi tutkimustaan Saksassa. Hän sai luotettavia positiivisia tuloksia työskennellessään biologisten ja kemiallisten lähteiden parissa, ja lisäksi hän antoi tärkeän panoksen ultraheikon säteilyn havaitsemisen metodologiaan. Barth suoritti alustavan herkkyyskalibroinnin ja valomonistimien valinnan. Nykyään tämä toimenpide on pakollinen ja rutiini kaikille heikkoja valovirtoja mittaaville. Juuri tämän ja joidenkin muiden välttämättömien vaatimusten laiminlyönti ei kuitenkaan antanut useille sotaa edeltäneille tutkijoille vakuuttavia tuloksia.

Nykyään kansainvälisestä biofysiikan instituutista (Saksa) on saatu vaikuttavaa tietoa biologisista lähteistä peräisin olevan superheikon säteilyn rekisteröinnistä F. Poppin johdolla. Jotkut hänen vastustajistaan ovat kuitenkin skeptisiä näiden teosten suhteen. Heillä on taipumus uskoa, että biofotonit ovat aineenvaihdunnan sivutuotteita, eräänlaista valomelua, jolla ei ole biologista merkitystä. "Valon emissio on täysin luonnollinen ja itsestään selvä ilmiö, joka liittyy moniin kemiallisiin reaktioihin", korostaa fyysikko Rainer Ulbrich Göttingenin yliopistosta. Biologi Gunther Rothe arvioi tilannetta seuraavalla tavalla:”Biofotoneita on epäilemättä olemassa – tämän vahvistavat nykyään yksiselitteisesti modernin fysiikan käytössä olevat erittäin herkät laitteet. Mitä tulee Poppin tulkintaan (puhumme siitä tosiasiasta, että kromosomien väitetään lähettävän koherentteja fotoneja. - Toimittajan huomautus), tämä on kaunis hypoteesi, mutta ehdotettu kokeellinen vahvistus on silti täysin riittämätön sen pätevyyden tunnistamiseen. Toisaalta meidän on otettava huomioon, että todisteiden saaminen tässä tapauksessa on erittäin vaikeaa, koska ensinnäkin tämän fotonisäteilyn intensiteetti on hyvin alhainen ja toiseksi fysiikassa käytetyt klassiset laservalon havaitsemismenetelmät ovat vaikea hakea tänne."

Maastasi julkaistuista biologisista töistä mikään ei kiinnitä tieteellisen maailman huomiota enemmän kuin sinun työsi.

Albrecht Bethen 1.8.1930 päivätystä kirjeestä A. G. Gurvich

Hallittu epätasapaino

Säätelyilmiöt protoplasmassa A. G. Gurvich alkoi spekuloida varhaisten sammakkoeläinten ja piikkinahkaisten hedelmöityneiden munien sentrifugointikokeidensa jälkeen. Lähes 30 vuotta myöhemmin mitogeneettisten kokeiden tuloksia käsiteltäessä tämä aihe sai uuden sysäyksen. Gurvich on vakuuttunut siitä, että materiaalisubstraatin (biomolekyylijoukon) rakenneanalyysi, joka reagoi ulkoisiin vaikutuksiin toiminnallisesta tilastaan riippumatta, on merkityksetöntä. A. G. Gurvich muotoilee protoplasman fysiologisen teorian. Sen olemus on, että elävillä järjestelmillä on erityinen molekyylilaite energian varastointiin, mikä on pohjimmiltaan epätasapainoinen. Yleistetyssä muodossa tämä on kiinnitys siitä ajatuksesta, että energian virtaus on välttämätön keholle ei vain kasvun tai työn vuoksi, vaan ensisijaisesti sen tilan ylläpitämiseksi, jota kutsumme eläväksi.

Tutkijat kiinnittivät huomiota siihen, että mitogeneettisen säteilyn purskahdus havaittiin väistämättä, kun energiavirta oli rajoitettu, mikä ylläpiti tietyn tason elävän järjestelmän aineenvaihduntaa. ("Energian virtauksen rajoittamisella" tulee ymmärtää entsymaattisten järjestelmien toiminnan väheneminen, erilaisten transmembraanisten kuljetusprosessien tukahduttaminen, korkeaenergisten yhdisteiden synteesin ja kulutuksen lasku - eli kaikki prosessit, jotka antaa solulle energiaa - esimerkiksi kohteen palautuvalla jäähdytyksellä tai miedolla anestesialla.) Gurvich muotoili käsitteen erittäin labiileista molekyylimuodostelmista, joilla on lisääntynyt energiapotentiaali, luonteeltaan epätasapaino ja joita yhdistää yhteinen toiminta. Hän kutsui niitä epätasapainoisiksi molekyylikonstellaatioiksi (NMC).

A. G. Gurvich uskoi, että NMC:n hajoaminen, protoplasman organisoitumisen häiriintyminen, aiheutti säteilypurkauksen. Tässä hänellä on paljon yhteistä A. Szent-Györgyin ajatusten kanssa energian kulkeutumisesta proteiinikompleksien yleisiä energiatasoja pitkin. Samanlaisia ajatuksia "biofotonisen" säteilyn luonteen perustelemisesta esittää nykyään F. Popp - hän kutsuu vaeltavia viritysalueita "polaritoneiksi". Fysiikan näkökulmasta tässä ei ole mitään epätavallista. (Mikä tällä hetkellä tunnetuista solunsisäisistä rakenteista voisi sopia NMC:n rooliin Gurvichin teoriassa - jätämme tämän älyllisen harjoituksen lukijalle.)

Kokeellisesti on myös osoitettu, että säteilyä esiintyy myös silloin, kun substraattiin vaikutetaan mekaanisesti sentrifugoimalla tai käyttämällä heikkoa jännitettä. Tämä teki mahdolliseksi sanoa, että NMC:llä on myös spatiaalista järjestystä, jota häiritsi sekä mekaaninen vaikutus että energiavirran rajoitus.

Ensi silmäyksellä on havaittavissa, että NMC:t, joiden olemassaolo riippuu energian sisäänvirtauksesta, ovat hyvin samanlaisia kuin dissipatiiviset rakenteet, jotka syntyvät termodynaamisesti epätasapainoisissa järjestelmissä, jotka Nobel-palkittu I. R. Prigogine. Jokainen, joka on tutkinut tällaisia rakenteita (esimerkiksi Belousov - Zhabotinsky -reaktio), tietää kuitenkin erittäin hyvin, että niitä ei toisteta täysin tarkasti kokemuksesta kokemukseen, vaikka niiden yleinen luonne säilyy. Lisäksi ne ovat erittäin herkkiä kemiallisen reaktion parametrien ja ulkoisten olosuhteiden pienimmillekin muutoksille. Kaikki tämä tarkoittaa, että koska elävät esineet ovat myös epätasapainoisia muodostelmia, ne eivät voi ylläpitää organisaationsa ainutlaatuista dynaamista vakautta vain energiavirran vuoksi. Tarvitaan myös yksi järjestelmän järjestystekijä. Tämä tekijä A. G. Gurvich kutsui sitä biologiseksi kentällä.

Lyhyesti sanottuna biologisen (solu)kentän teorian lopullinen versio näyttää tältä. Kentällä on vektori, ei voima, merkki. (Muista: voimakenttä on avaruuden alue, jonka jokaisessa pisteessä tietty voima vaikuttaa siihen sijoitettuun testikappaleeseen; esimerkiksi sähkömagneettinen kenttä. Vektorikenttä on avaruuden alue, jonka jokaisessa pisteessä on annettu tietty vektori, esimerkiksi liikkuvan nesteen hiukkasten nopeusvektorit.) Viritetyssä tilassa olevat ja siten energiaylimääräiset molekyylit joutuvat vektorikentän vaikutukseen. Ne hankkivat uuden suunnan, muotoutuvat tai liikkuvat kentässä ei sen energian vuoksi (eli eivät samalla tavalla kuin sähkömagneettisen kentän varautuneen hiukkasen kanssa), vaan kuluttavat omaa potentiaalienergiaansa. Merkittävä osa tästä energiasta muunnetaan kineettiseksi energiaksi; kun ylimääräinen energia kuluu ja molekyyli palaa virittymättömään tilaan, kentän vaikutus siihen lakkaa. Tämän seurauksena solukentässä muodostuu spatio-ajallinen järjestys - muodostuu NMC:itä, joille on ominaista lisääntynyt energiapotentiaali.

Yksinkertaistetussa muodossa seuraava vertailu voi selventää tätä. Jos solussa liikkuvat molekyylit ovat autoja ja niiden ylimääräinen energia on bensiiniä, niin biologinen kenttä muodostaa maaston, jolla autot ajavat, kohokuvion. "Reliefiä" totellessa molekyylit, joilla on samanlaiset energiaominaisuudet, muodostavat NMC:tä. Kuten jo mainittiin, niitä yhdistää paitsi energeettisesti myös yhteinen toiminto, ja ne ovat olemassa ensinnäkin energian sisäänvirtauksen vuoksi (autot eivät voi kulkea ilman bensiiniä) ja toiseksi biologisen kentän järjestyksen vuoksi. (maastossa auto ei kulje). Yksittäisiä molekyylejä tulee jatkuvasti sisään ja poistuu NMC:stä, mutta koko NMC pysyy vakaana, kunnes sitä syöttävän energiavirran arvo muuttuu. Arvonsa pienentyessä NMC hajoaa ja siihen varastoitunut energia vapautuu.

Kuvittele nyt, että tietyllä elävän kudoksen alueella energian sisäänvirtaus on vähentynyt: NMC: n hajoamisesta on tullut voimakkaampaa, joten säteilyn intensiteetti on lisääntynyt, juuri se, joka hallitsee mitoosia. Tietysti mitogeneettinen säteily liittyy läheisesti kenttään - vaikka se ei ole osa sitä! Kuten muistamme, hajoamisen (dissimilaatio) aikana vapautuu ylimääräistä energiaa, joka ei mobilisoidu NMC:ssä eikä ole mukana synteesiprosesseissa; juuri siksi, että useimmissa soluissa assimilaatio- ja dissimilaatioprosessit tapahtuvat samanaikaisesti, vaikkakin eri suhteissa, soluilla on tyypillinen mitogeneettinen järjestelmä. Sama koskee energiavirtoja: kenttä ei suoraan vaikuta niiden intensiteettiin, mutta muodostaen avaruudellisen "relafin" voi tehokkaasti säädellä niiden suuntaa ja jakautumista.

A. G. Gurvich työskenteli kenttäteorian lopullisen version parissa vaikeina sotavuosina. "Biologisen kentän teoria" julkaistiin vuonna 1944 (Moskova: Neuvostoliiton tiede) ja myöhemmässä painoksessa ranskaksi - vuonna 1947. Solubiologisten kenttien teoria on aiheuttanut kritiikkiä ja väärinkäsitystä jopa edellisen käsitteen kannattajien keskuudessa. Heidän pääsyytensä oli, että Gurvich väitti luopuneen ideasta kokonaisuudesta ja palannut yksittäisten elementtien (eli yksittäisten solujen kenttien) vuorovaikutuksen periaatteeseen, jonka hän itse hylkäsi. Artikkelissa "Konsepti" kokonaisuudesta "solukentän teorian valossa" (kokoelma "Teoksia mitogeneesistä ja biologisten kenttien teoriasta". Gurvich osoittaa, että näin ei ole. Koska yksittäisten solujen muodostamat kentät ylittävät rajojen ja kenttävektorit summautuvat missä tahansa pisteessä avaruudessa geometrisen summauksen sääntöjen mukaisesti, uusi käsite perustelee "todellisen" kentän käsitteen. Se on itse asiassa elimen (tai organismin) kaikkien solujen dynaaminen kiinteä kenttä, joka muuttuu ajan myötä ja jolla on kokonaisuuden ominaisuuksia.

Vuodesta 1948 lähtien A. G.:n tieteellinen toiminta. Gurvich joutuu keskittymään pääasiassa teoreettiseen alueeseen. All Unionin maatalousakatemian elokuun istunnon jälkeen hän ei nähnyt mahdollisuutta jatkaa työskentelyä Venäjän lääketieteen akatemian kokeellisen lääketieteen instituutissa (jonka johtajana hän oli ollut instituutin perustamisesta vuonna 1945) ja syyskuun alussa haki Akatemian puheenjohtajilta eläkkeelle jäämistä. Elämänsä viimeisinä vuosina hän kirjoitti useita teoksia biologisen kentän teorian, teoreettisen biologian ja biologisen tutkimusmetodologian eri näkökohdista. Gurvich piti näitä teoksia yhden kirjan lukuina, joka julkaistiin vuonna 1991 nimellä "Analyyttisen biologian ja solukenttien teorian periaatteet" (Moskova: Nauka).

Elävän järjestelmän olemassaolo on tiukasti sanottuna syvin ongelma, johon verrattuna sen toiminta jää tai sen pitäisi jäädä varjoihin.

A. G. Gurvich. Biologian histologiset perusteet. Jena, 1930 (saksaksi)

"Empatia ilman ymmärrystä"

Teokset A. G. Gurvich mitogeneesistä ennen toista maailmansotaa olivat erittäin suosittuja sekä maassamme että ulkomailla. Gurvichin laboratoriossa karsinogeneesin prosesseja tutkittiin aktiivisesti, erityisesti osoitettiin, että syöpäpotilaiden veri, toisin kuin terveiden ihmisten veri, ei ole mitogeneettisen säteilyn lähde. Vuonna 1940 A. G. Gurvich sai valtionpalkinnon työstään syövän ongelman mitogeneettisen tutkimuksen parissa. Gurvichin "kenttä"-konseptit eivät koskaan nauttineet laajasta suosiosta, vaikka ne herättivät poikkeuksetta suurta kiinnostusta. Mutta tämä kiinnostus hänen työhönsä ja raportteihinsa on usein pysynyt pinnallisena. A. A. Lyubishchev, joka kutsui itseään aina A. G.:n opiskelijaksi. Gurvich kuvaili tätä asennetta "sympatiaksi ilman ymmärrystä".

Meidän aikanamme myötätunto on korvattu vihamielisyydellä. Merkittävä panos A. G:n ajatusten häpäisemiseen. Jotkut mahdolliset seuraajat esittelivät Gurvichin, jotka tulkitsivat tiedemiehen ajatuksia "oman ymmärryksensä mukaan". Mutta pääasia ei ole edes se. Gurvichin ideat löysivät itsensä "ortodoksisen" biologian polun sivusta. Kaksoiskierteen löytämisen jälkeen tutkijoille ilmestyi uusia ja houkuttelevia näkökulmia. Ketju "geeni - proteiini - merkki" veti puoleensa konkreettisuudellaan, tuloksen saamisen helppoudelta. Luonnollisesti molekyylibiologia, molekyyligenetiikka, biokemia tulivat valtavirroiksi, ja ei-geneettiset ja ei-entsymaattiset ohjausprosessit elävissä järjestelmissä työnnettiin vähitellen tieteen reuna-alueelle, ja niiden tutkimusta alettiin pitää kyseenalaisena, kevytmielisenä ammattina.

Nykyaikaisille biologian fysikaalis-kemiallisille ja molekyylihaareille eheyden ymmärtäminen on vieras, mikä A. G. Gurvich piti elävien olentojen perusominaisuutta. Toisaalta pilkkominen rinnastetaan käytännössä uuden tiedon hankkimiseen. Etusija annetaan ilmiöiden kemiallisen puolen tutkimukselle. Kromatiinin tutkimuksessa painopiste siirtyy DNA:n primaarirakenteeseen ja siinä halutaan nähdä ensisijaisesti geeni. Vaikka biologisten prosessien epätasapaino on muodollisesti tunnustettu, kukaan ei anna sille tärkeää roolia: valtaosa teoksista pyrkii erottamaan "mustan" ja "valkoisen", proteiinin läsnäolon tai puuttumisen, geenin aktiivisuuden tai toimimattomuuden.. (Ei suotta, että termodynamiikka biologisten yliopistojen opiskelijoiden keskuudessa on yksi rakastetuimmista ja huonoimmin koetuista fysiikan aloista.) Mitä olemme menettäneet puolen vuosisadan aikana Gurvichin jälkeen, kuinka suuria menetyksiä on - vastauksen kysyy tieteen tulevaisuus.

Luultavasti biologia ei ole vielä omaksunut ajatuksia elävien olentojen perustavanlaatuisesta eheydestä ja epätasapainosta, yhdestä järjestysperiaatteesta, joka varmistaa tämän eheyden. Ja ehkä Gurvichin ideat ovat vielä edessä, ja niiden historia on vasta alussa.

O. G. Gavrish, biologisten tieteiden kandidaatti