Loppukeväällä 1906 Aleksanteri Gavrilovich Gurvich, joka oli kolmattakymmenenluvun puolivälissä jo tunnettu tutkija, demobilisoitiin armeijasta. Japanin kanssa käydyn sodan aikana hän toimi lääkärinä Tšernigoviin sijoitetussa taka rykmentissä. (Siellä Gurvich kirjoitti ja kuvasi omien sanojensa "pakenematta pakotetusta joutumattomuudesta" "Atlas ja luonnos selkärankaisten embryologiasta", joka julkaistiin kolmella kielellä seuraavien kolmen vuoden aikana). Nyt hän lähtee nuoren vaimonsa ja pienen tyttärensä kanssa koko kesän Rostoviin Suuriin - vaimonsa vanhempiin. Hänellä ei ole työtä, ja hän ei vieläkään tiedä, pysyykö hän Venäjällä vai meneekö se uudestaan ulkomaille.
Münchenin yliopiston lääketieteellisen tiedekunnan takana väitöskirjan puolustus, Strasbourg ja Bernin yliopisto. Nuori venäläinen tiedemies tuntee jo monet eurooppalaiset biologit, Hans Driesch ja Wilhelm Roux arvostavat hänen kokeilujaan erittäin hyvin. Ja nyt - kolme kuukautta täydellistä eristystä tieteellisestä työstä ja yhteyksistä kollegoihin.
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, ottaen huomioon perusteellisesti tutkitun ja havainnollistetun spermatogeneesin prosessin, hän päättelee, että elävien asioiden ilmentymisen ydin koostuu yhteyksistä synkronisesti tapahtuvien yksittäisten tapahtumien välillä. Tämä määritteli hänen "näkökulman" biologiassa.
A. G. painettu perintö 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 toiminnan pääsuunta oli biologian filosofia” (kirjasta “Alexander Gavrilovich Gurvich. (1874-1954)”. Moskova: Nauka, 1970).
A. G. Gurvich vuonna 1912 otti ensimmäisenä käyttöön "kentän" käsitteen biologiaan. Biologisen kenttäkonseptin kehittäminen oli hänen teoksensa pääteema ja kesti yli vuosikymmenen. Tänä aikana Gurvichin näkemykset biologisen kentän luonteesta ovat muuttuneet perusteellisesti, mutta he puhuivat kentästä aina yhtenä tekijänä, joka määrittelee biologisten prosessien suunnan ja järjestyksen.
Sanomattakin on selvää, mikä surullinen kohtalo odotti tätä konseptia seuraavan puolen vuosisadan aikana. Oli paljon spekulointia, jonka kirjoittajat väittivät ymmärtävänsä ns. "Biokentän" fyysisen luonteen, joku sitoutui heti kohtelemaan ihmisiä. Jotkut viittasivat A. G. Gurvich häiritsemättä lainkaan yrityksiä syventää työnsä merkitystä. Suurin osa ei tiennyt Gurvichista eikä onneksi viitannut, koska ei itse termiin "biokenttä" eikä A. G.: n selityksiin sen toiminnasta. Gurvichilla ei ole suhdetta. Siitä huolimatta sanat "biologinen kenttä" aiheuttavat tänään peitellyn skeptisyyden koulutettujen keskustelukumppanien keskuudessa. Yksi tämän artikkelin tavoitteista on kertoa lukijoille tieteen biologisen kenttäidean tosi tarina.
Mikä liikuttaa soluja
Mainosvideo:
A. G. Gurvich ei ollut tyytyväinen teoreettisen biologian tilaan 1900-luvun alussa. Muodollisen genetiikan mahdollisuudet eivät houkutelleet häntä, koska hän tiesi, että "perinnöllisyyden leviämisongelma" eroaa pohjimmiltaan kehon piirteiden "toteuttamisen" ongelmasta.
Ehkä biologian päätehtävä tähän päivään mennessä on vastauksen etsiminen "lapselliselle" kysymykselle: kuinka elävät olennot kaikenlaisessa monimuotoisuudessaan syntyvät yhden solun mikroskooppipallasta? Miksi jakavat solut eivät muodosta muodottomia palamattomia pesäkkeitä, vaan monimutkaisia ja täydellisiä elinten ja kudosten rakenteita? Tuon ajan kehityksen mekaniikassa omaksuttiin W. Ru: n ehdottama syy-analyyttinen lähestymistapa: alkion kehityksen määrää lukuisat jäykät syy-seuraussuhteet. Mutta tämä lähestymistapa ei ollut johdonmukainen G. Drieschin kokeiden tulosten kanssa. Hän todisti, että kokeellisesti aiheutuneet terävät poikkeamat eivät ehkä häiritse onnistunutta kehitystä. Samanaikaisesti kehon yksittäisiä osia ei muodosteta normaaleista rakenteista - vaan ne muodostetaan!Samoin Gurvichin omissa kokeissa, jopa sammakkoeläinten munien intensiivisellä sentrifugoinnilla, joka hajotti niiden näkyvän rakenteen, jatkokehitys eteni yhtäläisesti - eli se päättyi samalla tavalla kuin ehjät munat.
Kuvio: 1 kuvat A. G. Gurvich vuoden 1914 teoksesta - kaavamaiset kuvat solukerroksista hain alkion neuraaliputkessa. 1 - muodostelman alkuperäinen konfiguraatio (A), seuraava konfiguraatio (B) (lihavoitu viiva - havaittu muoto, katkoviiva - oletettu), 2 - alkuperäinen (C) ja havaittu konfiguraatio (D), 3 - alku (E), ennustettu (F). Kohtisuorat viivat osoittavat kennojen pitkät akselit - "jos rakennat käyrän, joka on kohtisuora kennon akseleihin tietyllä kehityshetkellä, voit nähdä, että se vastaa tämän alueen myöhemmän kehitysvaiheen muotoa"
A. G. Gurvich teki tilastollisen tutkimuksen mitooseista (solujakautumisesta) kehittyvän alkion tai yksittäisten elinten symmetrisissä osissa ja perusti "normalisoivan tekijän" käsitteen, josta kentän käsite myöhemmin kasvoi. Gurvich totesi, että yksi tekijä hallitsee kokonaiskuvaa mitoosien jakautumisesta alkion osissa määrittämättä ollenkaan kunkin niistä tarkkaa aikaa ja sijaintia. Epäilemättä kenttäteorian lähtökohta sisälsi jopa kuuluisan Drieschin kaavan "elementin mahdollisen kohtalon määrää sen sijainti kokonaisuutena". Tämän idean yhdistäminen normalisointiperiaatteeseen johtaa Gurvichin ymmärtämiseen elävässä järjestyksessä elementtien "alistamisena" yhdelle kokonaisuudelle - toisin kuin niiden "vuorovaikutuksessa". Työssä "Perinnöllisyys toteutusprosessina" (1912) hän kehittää ensin alkion kentän käsitettä - morfi. Itse asiassa se oli ehdotus hävittää noidankehä: selittää heterogeenisyyden esiintyminen alun perin homogeenisten elementtien joukossa elementin sijainnin funktiona kokonaisuuden avaruuskoordinaateissa.
Sen jälkeen Gurvich alkoi etsiä lain muotoilua, joka kuvaa solujen liikkumista morfogeneesiprosessissa. Hän havaitsi, että haiden alkioiden aivojen kehitystyön aikana “hermoepiteelin sisäkerroksen solujen pitkät akselit olivat suunnatut kulloinkin ajankohdan ollessa kohtisuorassa muodostumisen pintaan nähden, mutta tietyssä (15-20 ') kulmassa siihen. Kulmien suunta on luonnollinen: Jos rakennat käyrän, joka on kohtisuora soluakseleihin tietyllä kehityshetkellä, voit nähdä, että se vastaa tämän alueen myöhemmän kehitysvaiheen muotoa”(kuva 1). Näytti siltä, että solut "tietävät" missä nojata, minne venyttää rakentaaksesi halutun muodon.
Näiden havaintojen selittämiseksi A. G. Gurvich esitteli käsitteen "voimapinta", joka osuu alkupinnan viimeisen pinnan muotoon 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 liikkumisen olemattomalle, tulevaisuuden muodolle). Seuraavassa työssä "Alkiokenttien käsitteestä" (1922) "alkupinnan lopullista kokoonpanoa ei pidetä houkuttelevana voimapintana, vaan pistelähteistä lähtevän kentän ekvipotentiaalisena pintana". Samassa työssä "morfogeneettisen kentän" käsite esiteltiin ensimmäistä kertaa.
Biogeeninen ultravioletti
"Mitogeneesi-ongelman perustiedot ja juuret asetettiin minun jatkuvasti vähentyvässä kiinnostuksessani karyokineesin ihmeelliseen ilmiöön (näin mitoosia kutsuttiin takaisin viime vuosisadan puolivälissä. - Toim. Huomautus)", kirjoitti A. G. Gurvich vuonna 1941 omaelämäkerrallisissa muistiinpanoissaan. "Mitogeneesi" - työtermi, joka syntyi Gurvichin laboratoriossa ja tuli pian yleiseen käyttöön, vastaa käsitettä "mitogeneettinen säteily" - eläinten ja kasvien kudosten erittäin heikko ultraviolettisäteily, joka stimuloi solunjakautumisprosessia (mitoosi).
A. G. Gurvich päätyi siihen, että eläviä esineitä koskevia mitooseja on pidettävä ei erillisinä tapahtumina, vaan kokonaisuutena, koska jotain koordinoitua - onko kyseessä olosuhteiden tiukasti organisoidut munasolujen pilkkomisen ensimmäisten vaiheiden mitoosit vai näennäisesti satunnaiset mitoosit aikuisen eläimen tai kasvin kudoksissa. Gurvich uskoi, että vain organismin eheyden tunnistaminen mahdollistaisi molekyyli- ja solutasojen prosessien yhdistämisen mitoosien jakauman topografisiin piirteisiin.
1920-luvun alusta lähtien A. G. Gurvich tarkasteli erilaisia mahdollisuuksia mitoosia stimuloiviin ulkoisiin vaikutuksiin. Hänen näkökentänsä sisällä oli kasvihormonien käsite, jonka tuolloin kehitti saksalainen kasvitieteilijä G. Haberlandt. (Hän pani lietteen murskattuja soluja kasvakudokselle ja havaitsi, kuinka kudossolut alkavat jakaa aktiivisemmin.) Mutta ei ollut selvää, miksi kemiallinen signaali ei vaikuta kaikkiin soluihin samalla tavalla, miksi, esimerkiksi, pienet solut jakautuvat useammin kuin suuret. Gurvich ehdotti, että koko kohta on solun pinnan rakenteessa: Ehkä nuorissa soluissa pintaelementit on järjestetty erityisellä tavalla, suotuisana signaalien havaitsemiseen, ja solun kasvaessa tämä organisaatio on häiriintynyt. (Tietysti ei vielä ollut käsitettä hormonireseptoreista.)
Kuitenkin, jos tämä oletus on oikea ja joidenkin elementtien alueellinen jakauma on tärkeä signaalin havainnolle, olettamus viittaa itsessään siihen, että signaali ei välttämättä ole kemiallinen, vaan fyysinen: esimerkiksi säteily, joka vaikuttaa solun pinnan rakenteisiin, on resonoiva. Nämä näkökohdat vahvistettiin lopulta kokeilussa, joka myöhemmin tuli laajalti tunnetuksi.
Kuvio: 2 Mitoosin induktio sipulijuuren kärjessä (piirustus teoksesta "Das Problem der Zellteilung physiologisch betrachtet", Berliini, 1926). Selitykset tekstissä.
Tässä on kuvaus tästä kokeilusta, joka suoritettiin vuonna 1923 Krimin yliopistossa. Sipuliin kytketty emittoiva juuri (induktori) vahvistettiin vaakasuoraan, ja sen kärki oli suunnattu toisen samanlaisen juurin (ilmaisimen) meristeemivyöhykkeelle (ts. Solujen lisääntymisvyöhykkeelle, tässä tapauksessa myös lähellä juurikärkeä. - Toim. Huomautus). kiinteä pystysuoraan. Juurten välinen etäisyys oli 2–3 mm”(kuva 2). Valotuksen lopussa havaitseva juuri merkittiin tarkasti, kiinnitettiin ja leikattiin sarjaan pitkittäisleikkauksia, jotka kulkivat keskitason kanssa yhdensuuntaisesti. Leikkeet tutkittiin mikroskoopilla ja mitoosien lukumäärä laskettiin säteilytetylle ja kontrollipuolelle.
Tuolloin oli jo tiedossa, että mitoosien lukumäärän (yleensä 1000 - 2 000) välinen ero juuren kärjen molemmissa puoliskoissa ei normaalisti ylitä 3–5 prosenttia. Siten "merkittävä, systemaattinen, jyrkästi rajoitettu osuus mitoosien lukumäärästä" havaitsevan juuren keskusvyöhykkeellä - ja tämän tutkijat näkivät osioilla - todistavat kiistatta ulkoisen tekijän vaikutuksesta. Jotakin induktorijuuren kärjestä peräisin olevaa ainetta pakotti detektorijuuren solut jakautumaan aktiivisemmin (kuva 3).
Jatkotutkimukset osoittivat selvästi, että kyse oli säteilystä eikä haihtuvista kemikaaleista. Vaikutus levisi kapean yhdensuuntaisen palkin muodossa - heti kun indusoiva juuri taipui hieman sivulle, vaikutus katosi. Se katosi myös, kun lasilevy asetettiin juurien väliin. Mutta jos levy tehtiin kvartsista, vaikutus jatkui! Tämä viittasi siihen, että säteily oli ultravioletti. Myöhemmin sen spektrirajat asetettiin tarkemmin - 190-330 nm, ja keskimääräiseksi voimakkuudeksi arvioitiin 300-1000 fotonia / s neliösentimetriä kohti. Toisin sanoen Gurvichin löytämä mitogeneettinen säteily oli keskinkertaista ja lähellä ultraviolettiä, jolla oli erittäin matala intensiteetti. (Nykyaikaisten tietojen mukaan intensiteetti on vielä alhaisempi - se on luokkaa kymmeniä fotoneja / s neliö senttimetriä kohti.)
Kuvio: 3 Graafinen esitys neljän kokeilun vaikutuksista. Positiivinen suunta (abskissa-akselin yläpuolella) tarkoittaa mitoosin hallintaa säteilytetyllä puolella.
Luonnollinen kysymys: Entä aurinkospektrin ultravioletti, vaikuttaako se solujen jakautumiseen? Kokeissa tällainen vaikutus suljettiin pois: A. G. Gurvich ja L. D. Gurvichin "Mitogeneettinen säteily" (M., Medgiz, 1945) metodologisten suositusten osiossa todetaan selvästi, että kokeiden aikana ikkunoiden tulisi olla suljettuja, laboratorioissa ei saa olla avotulta ja sähkö kipinöiden lähteitä. Lisäksi kokeisiin liitettiin välttämättä kontrolleja. On kuitenkin huomattava, että auringon UV-intensiteetti on paljon suurempi, joten sen vaikutuksen luonnossa eläviin esineisiin tulisi todennäköisesti olla täysin erilainen.
Aiheeseen liittyvä työ tuli entistä intensiivisemmäksi A. G. Gurvich vuonna 1925 Moskovan yliopistossa - hänet valittiin yksimielisesti lääketieteellisen tiedekunnan histologian ja embryologian laitoksen johtajaksi. Mitogeneettistä säteilyä löytyi hiiva- ja bakteerisoluista, lohkaisten merisiilien ja sammakkoeläinten munista, kudosviljelmistä, pahanlaatuisten kasvainten soluista, hermostollisista (mukaan lukien eristetyt aksonit) ja lihasjärjestelmistä sekä terveiden organismien verestä. Kuten luettelosta voidaan nähdä, myös ei-halkeilevia kudoksia pääsee - muistakaamme tämä tosiasia.
J. ja M. Magrou tutkivat Pasteur-instituutissa XX-luvun 30-luvulla bakteeriviljelmien pitkäaikaisen mitogeneettisen säteilyn vaikutuksen alaisena pidetyissä suljetuissa kvartsisäiliöissä pidettyjen merisiilikkokkien kehityshäiriöitä. (Nykyisin Moskovan valtionyliopiston biologisessa tiedekunnassa, A. B., tehdään samanlaisia tutkimuksia kalojen ja sammakkoeläinten alkioilla.
Toinen tärkeä kysymys, jonka tutkijat ovat esittäneet samoina vuosina: kuinka pitkälle säteilyn vaikutus leviää elävässä kudoksessa? Lukija muistaa, että sipulijuurilla tehdyssä kokeessa havaittiin paikallinen vaikutus. Onko hänen lisäksi myös pitkän kantaman toimintaa? Tämän toteamiseksi suoritettiin mallikokeet: pitkien putkien paikallisella säteilytyksellä, joka oli täytetty glukoosin, peptonin, nukleiinihappojen ja muiden biomolekyylien liuoksilla, säteily levisi putken läpi. Ns. Sekundaarisen säteilyn etenemisnopeus oli noin 30 m / s, mikä vahvisti oletuksen prosessin säteily-kemiallisesta luonteesta. (Nykyaikaisesti biomolekyylit, jotka absorboivat UV-fotoneja, fluoresoivat, emittoivat fotonia, jolla on pidempi aallonpituus. Fotonit puolestaan aiheuttivat myöhempiä kemiallisia muutoksia.)joissain kokeissa säteilyn etenemistä havaittiin biologisen esineen koko pituudella (esimerkiksi saman keulan pitkissä juurissa).
Gurvich ja hänen työtoverinsa osoittivat myös, että fysikaalisen lähteen erittäin heikentynyt ultravioletti säteily edistää myös sipulijuurten solujen jakautumista, samoin kuin biologinen induktori.
Fotonit johtavat
Mistä UV-säteily tulee elävästä solusta? A. G. Gurvich ja työtoverit kirjasivat kokeissaan entsymaattisten ja yksinkertaisten epäorgaanisten redox-reaktioiden spektrit. Kysymys mitogeneettisen säteilyn lähteistä jäi jonkin aikaa avoimeksi. Mutta vuonna 1933, fotokemian V. Frankenburgerin hypoteesin julkaistua, tilanne solunsisäisten fotonien alkuperästä selvisi. Frankenburger uskoi, että korkeaenergisten ultraviolettikvanttien esiintymisen lähde oli harvinainen vapaiden radikaalien rekombinaation teko, jota tapahtuu kemiallisten ja biokemiallisten prosessien aikana, eivätkä niiden harvinaisuuden vuoksi vaikuttaneet reaktioiden kokonaisenergiatasapainoon.
Radikaalien rekombinaation aikana vapautuva energia absorboituu substraattimolekyyleihin ja emittoidaan näille molekyyleille ominaisella spektrillä. Tätä järjestelmää tarkensi N. N. Semjonov (tulevaisuuden Nobel-palkinnon saaja) ja tässä muodossa sisällytettiin kaikkiin myöhempiin artikkeleihin ja monografioihin mitogeneesistä. Nykyaikainen tutkimus elävien järjestelmien kemoluminesenssista on vahvistanut näiden nykyään yleisesti hyväksyttyjen näkemysten oikeellisuuden. Tässä on vain yksi esimerkki: fluoresoivat proteiinitutkimukset.
Tietenkin, proteiiniin absorboituu erilaisia kemiallisia sidoksia, peptidisidokset mukaan lukien - keskimmäiseen ultraviolettiin (intensiivisimmin - 190 - 220 nm). Mutta aromaattiset aminohapot, erityisesti tryptofaani, ovat merkityksellisiä fluoresenssitutkimuksissa. Sillä on absorptiomaksimi 280 nm: ssä, fenyylialaniini 254 nm: ssä ja tyrosiini 274 nm: ssä. Nämä aminohapot absorboivat ultravioletti kvantteja ja lähettävät sitten ne sekundaarisen säteilyn muodossa - luonnollisesti, pidemmällä aallonpituudella, spektrillä, joka on ominaista proteiinin tietylle tilalle. Lisäksi, jos proteiinissa on vähintään yksi tryptofaanitähde, niin vain se fluoresoi - tyrosiini- ja fenyylialaniinitähteiden absorboima energia jakautuu siihen uudelleen. Tryptofaanitähteen fluoresenssispektri riippuu voimakkaasti ympäristöstä - onko jäännös esimerkiksi sanan lähellä globullin pintaa vai sen sisällä jne.ja tämä spektri vaihtelee alueella 310-340 nm.
A. G. Gurvich ja hänen työtoverinsa osoittivat peptidisynteesiä koskevissa mallikokeissa, että fotoneja sisältävät ketjuprosessit voivat johtaa pilkkoutumiseen (fotodissosiaatio) tai synteesiin (fotosynteesi). Fotodissosiaatioreaktioihin liittyy säteily, 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 kertyminen ja kuluminen kulkevat rinnakkain assimilaatioprosessien kanssa, niin mitoosin aikana solun välivaiheessa varastoima energia kuluu vain. Tapahtumassa tapahtuu monimutkaisten solunsisäisten rakenteiden (esimerkiksi ytimen kuori) hajoaminen ja uusien, esimerkiksi kromatiini-superkäämien, energiaa kuluttava palautuva luominen.
A. G. Gurvich ja hänen kollegansa suorittivat myös mitogeneettisen säteilyn rekisteröinnin fotonimittarien avulla. Leningrad IEM: n Gurvich-laboratorion lisäksi nämä tutkimukset ovat myös Leningradissa, Phystechissä, A. F. Ioffe, johtajana G. M. Frank yhdessä fyysikkojen Yu. B. Khariton ja S. F. Rodionov.
Lännessä sellaiset tunnetut asiantuntijat, kuten B. Raevsky ja R. Oduber, harjoittivat mitogeneettisen säteilyn rekisteröintiä valonkertojan avulla. Meidän on myös muistettava kuuluisan fyysikon W. Gerlachin (kvantitatiivisen spektrianalyysin perustaja) opiskelija G. Barth. Bart työskenteli kaksi vuotta A. G. Gurvich ja jatkoi tutkimustaan Saksassa. Hän sai luotettavia positiivisia tuloksia työskentelemällä biologisten ja kemiallisten lähteiden kanssa, ja lisäksi hän antoi tärkeän panoksen ultraheikkojen säteilyjen havaitsemismenetelmiin. Barth suoritti alustavan herkkyyskalibroinnin ja valomittarien valinnan. Nykyään tämä toimenpide on pakollinen ja rutiini kaikille, jotka osallistuvat heikkojen valonvuon mittaamiseen. Juuri tämän ja joidenkin muiden välttämättömien vaatimusten laiminlyönti esti kuitenkin monia sodan edeltäjiä tutkijoita saamasta vakuuttavia tuloksia.
Nykyään kansainvälisestä biofysiikan instituutista (Saksa) on saatu vaikuttavia tietoja biologisista lähteistä peräisin olevan erittäin heikon säteilyn rekisteröinnistä F. Poppin johdolla. Jotkut hänen vastustajistaan ovat kuitenkin skeptisiä näihin teoksiin. Heillä on taipumus uskoa, että biofotonit ovat aineenvaihdunnan sivutuotteita, eräänlainen kevyt melu, jolla ei ole biologista merkitystä. "Valon säteily on täysin luonnollinen ja itsestään selvä ilmiö, joka liittyy moniin kemiallisiin reaktioihin", korostaa fysiikka Rainer Ulbrich Göttingenin yliopistosta. Biologi Gunther Rothe arvioi tilanteen seuraavalla tavalla:”Biofotonit ovat epäilemättä olemassa - nykypäivän fysiikan käytössä olevat erittäin herkät laitteet vahvistavat sen yksiselitteisesti. Mitä tulee Poppin tulkintaan (puhummeettä kromosomit väittävät säteilevän koherentteja fotoneja. - Merkintä. Toim.), Niin tämä on kaunis hypoteesi, mutta ehdotettu kokeellinen vahvistus on edelleen täysin riittämätön tunnistamaan sen pätevyys. Toisaalta meidän on otettava huomioon, että tässä tapauksessa on erittäin vaikeaa saada todisteita, koska ensinnäkin tämän fotonisäteilyn voimakkuus on erittäin pieni, ja toiseksi, fysiikassa käytettyjä klassisia laservalon havaitsemismenetelmiä on vaikea soveltaa tässä.ja toiseksi, fysiikassa käytettyjä klassisia laservalon havaitsemismenetelmiä on vaikea soveltaa tässä”.ja toiseksi, fysiikassa käytettyjä klassisia laservalon havaitsemismenetelmiä on vaikea soveltaa tässä”.
Hallittu epätasapaino
Protoplasman sääntely-ilmiöt A. G. Gurvich alkoi spekuloida varhaisten kokeidensa jälkeen sentrifugoimalla sammakkoeläinten ja piikkinahkaisten hedelmöitettyjä munia. Lähes 30 vuotta myöhemmin, kun ymmärrettiin mitogeneettisten kokeiden tuloksia, aihe sai uuden sysäyksen. Gurvich on vakuuttunut siitä, että ulkoisiin vaikutuksiin reagoivien materiaalisubstraattien (joukko biomolekyylejä) rakenneanalyysi on toiminnallisesta tilasta riippumatta merkityksetön. A. G. Gurvich määrittelee protoplasman fysiologisen teorian. Sen ydin on, että elävissä järjestelmissä on erityinen molekyylilaite energian varastointiin, mikä ei ole pohjimmiltaan tasapainoista. Yleisessä muodossa tämä on kiinnitys ajatukseen, että kehon energiavirta on välttämätöntä paitsi kasvulle tai työn suorittamiselle myös ensisijaisesti kyseisen tilan ylläpitämiseksi,jota kutsumme eläviksi.
Tutkijat kiinnittivät huomiota siihen, että mitogeneettisen säteilyn purske havaittiin välttämättä, kun energian virtaus oli rajoitettu, mikä ylläpitää elävän järjestelmän tiettyä metabolian tasoa. ("Rajoittamalla energian virtausta" tulisi ymmärtää entsymaattisten järjestelmien aktiivisuuden heikkeneminen, kalvon läpikulkemisen erilaisten prosessien tukahduttaminen, korkeaenergisten yhdisteiden synteesin ja kulutuksen vähentyminen - ts. Prosessit, jotka tarjoavat solulle energiaa - esimerkiksi esineen palautuvalla jäähdytyksellä tai lievällä anestesialla..) Gurvich muotoili käsitteen erittäin labiileista molekyylimuodostelmista, joilla on lisääntynyt energiapotentiaali, luonteeltaan epätasapainoinen ja joita yhdistää yhteinen toiminto. Hän kutsui niitä epätasapainoisiksi molekyylikokonaisuuksiksi (NMC).
A. G. Gurvich uskoi, että NMC: n hajoaminen, protoplasman organisoinnin häiriö aiheutti säteilypurskeen. Täällä hänellä on paljon yhteistä A. Szent-Györgyin ideoiden kanssa energian kulkeutumisesta proteiinikompleksien yleisten energiatasojen varrella. Samankaltaisia ajatuksia "biofotonisen" säteilyn luonteen perustelemiseksi ilmaisee nyt F. Popp - hän kutsuu muuttota herättäviä alueita "polaritoneiksi". Fysiikan kannalta tässä ei ole mitään epätavallista. (Mikä tällä hetkellä tunnetuista solunsisäisistä rakenteista voisi soveltua NMC: n rooliin Gurvichin teoriassa - tämä älyllinen harjoittelu jätetään lukijan tehtäväksi.)
Kokeellisesti osoitettiin myös, että säteilyä tapahtuu myös silloin, kun substraattiin vaikuttaa mekaanisesti - sentrifugoinnin tai heikon jännitteen käytön aikana. Tämä antoi mahdolliseksi sanoa, että NMC: llä on myös avaruusjärjestys, jota häiritsi sekä mekaaninen vaikutus että energian virtauksen rajoittaminen.
Ensi silmäyksellä on huomattava, että NMC, jonka olemassaolo riippuu energian virtauksesta, ovat hyvin samankaltaisia kuin terminaalisesti epätasapainoisissa järjestelmissä syntyvät hajoavat rakenteet, jotka Nobel-palkinnon saaja I. R. Prigogine. Kuitenkin kuka tahansa, joka on tutkinut tällaisia rakenteita (esimerkiksi Belousov - Zhabotinsky-reaktio), tietää hyvin, että niitä ei toisteta ehdottomasti tarkalleen kokemuksesta kokemukseen, vaikka niiden yleinen luonne säilyy. Lisäksi ne ovat erittäin herkkiä pienimmälle kemiallisen reaktion ja ulkoisten olosuhteiden muutoksille. Kaikki tämä tarkoittaa, että koska elävät esineet ovat myös epätasapainoisia muodostelmia, ne eivät voi ylläpitää organisaationsa ainutlaatuista dynaamista vakautta vain energian virtauksen vuoksi. Vaaditaan myös yksi järjestelmän tilauskerroin. Tämä tekijä A. G. Gurvich kutsui sitä biologiseksi kentäksi.
Gurvich yhdisti kentän lähteen solun keskipisteeseen, myöhemmin ytimeen ja teorian lopullisessa versiossa kromosomeihin. Hänen mukaansa kenttä syntyi kromatiinin muutosten (synteesin) aikana, ja kromatiinialueesta voisi tulla kentän lähde vain ollessa naapurialueen kentällä, joka oli jo tässä tilassa. Kohteen kenttä kokonaisuutena, Gurvichin myöhempien ajatusten mukaan, oli olemassa solukenttien summana.
Lyhyessä yhteenvedossa biologisen (solu) kenttäteorian lopullinen versio näyttää tältä. Kentässä on vektori, ei voima. (Muistutamme: voimakenttä on avaruusalue, jonka jokaisessa pisteessä tietty voima vaikuttaa siihen sijoitettuun testiobjektiin; esimerkiksi sähkömagneettinen kenttä. Vektorikenttä on avaruusalue, jonka jokaisessa pisteessä tietylle vektorille annetaan esimerkiksi liikkuvan nesteen hiukkasten nopeusvektorit).) Molekyylit, jotka ovat kiihtyneessä tilassa ja joilla on siten ylimääräinen energia, kuuluvat vektorikentän toimintaan. He saavat uuden suunnan, muotoutuvat tai liikkuvat kentässä ei sen energian kustannuksella (ts. Ei samalla tavalla kuin tapahtuu sähkömagneettisessa kentässä olevan varautuneen hiukkasen kanssa), vaan kuluttamalla oman potentiaalisen energiansa. Merkittävä osa tästä energiasta muuttuu kineettiseksi energiaksi; kun ylimääräinen energia kulutetaan ja molekyyli palaa käyttämättömään tilaan, kentän vaikutus siihen pysähtyy. Seurauksena solukenttään muodostuu tila-ajallinen järjestys - muodostuu NMC, jolle on tunnusomaista lisääntynyt energiapotentiaali.
Seuraava vertailu voi selkeyttää yksinkertaistetussa muodossa. Jos solussa liikkuvat molekyylit ovat autoja ja niiden ylimääräinen energia on bensiiniä, niin biologinen kenttä muodostaa maaston helpotuksen, jolla autot ajavat. Noudattaen "helpotusta", molekyylit, joilla on samanlaiset energiaominaisuudet, muodostavat NMC: n. Niitä, kuten jo mainittiin, yhdistävät paitsi energeettisesti myös yhteinen toiminta, ja ne esiintyvät ensinnäkin energian virtauksen takia (autot eivät voi käydä ilman bensiiniä) ja toiseksi biologisen kentän (maastoajoneuvon) tilaa aiheuttavan toiminnan vuoksi auto ei kulje). Yksittäiset molekyylit saapuvat jatkuvasti NMC: hen, mutta koko NMC pysyy vakaana, kunnes sitä syöttävän energiavirtauksen arvo muuttuu. Arvon pienentyessä NMC hajoaa ja siihen varastoitunut energia vapautuu.
Kuvittele nyt, että tietyllä elävän kudoksen alueella energian virtaus on vähentynyt: NMC: n rapistuminen on tullut voimakkaammaksi, siksi säteilyn voimakkuus on lisääntynyt, mikä säätelee mitoosia. Tietysti mitogeneettinen säteily liittyy läheisesti kenttään - vaikka se ei olekaan osa sitä! Kuten muistamme, rappeutumisen (jakautumisen) aikana vapautuu ylimääräistä energiaa, jota ei mobilisoida NMC: hen ja joka ei osallistu synteesiprosesseihin; juuri siksi, että useimmissa soluissa assimilaatio- ja dissimilaatioprosessit tapahtuvat samanaikaisesti, vaikkakin eri suhteissa, soluilla on ominainen mitogeneettinen järjestelmä. Sama pätee energiavirroihin: kenttä ei vaikuta suoraan niiden intensiteettiin, mutta, muodostaen tilallisen "helpotuksen", voi tehokkaasti säätää niiden suuntaa ja jakautumista.
A. G. Gurvich työskenteli kenttäteorian lopullisen version parissa vaikeina sotavuosina. "Biologisen kentän teoria" julkaistiin vuonna 1944 (Moskova: Neuvostoliiton tiede) ja sen myöhemmässä painoksessa ranskaksi - vuonna 1947. Solujen biologisten kenttien teoria on aiheuttanut kritiikkiä ja väärinkäsityksiä jopa edellisen konseptin kannattajien keskuudessa. Heidän pääväitteensä oli, että Gurvich väitti luopuneen kokonaisuuden ideasta ja palasi takaisin yksittäisten elementtien (ts. Yksittäisten solujen kentät) vuorovaikutuksen periaatteeseen, jonka hän itse hylkäsi. Artikkelissa "Kokonaisuuden" käsite solukentän teorian valossa "(Kokoelma" Työt mitogeneesistä ja biologisten kenttien teoriasta. "M.: AMN: n kustantamo, 1947) A. G. Gurvich osoittaa, että näin ei ole. Koska yksittäisten solujen muodostamat kentät ylittävät niiden rajat,ja kenttävektorit summataan missä tahansa avaruuskohdassa geometrisen lisäyksen sääntöjen mukaisesti, uusi käsite tukee”todellisen” kentän käsitettä. Tämä on itse asiassa elimen (tai organismin) kaikkien solujen dynaaminen integraalikenttä, joka muuttuu ajan myötä ja jolla on kokonaisuuden ominaisuudet.
Vuodesta 1948 lähtien A. G. Gurvich pakotetaan keskittymään lähinnä teoreettiseen alueeseen. VASKhNILin elokuun istunnon jälkeen hän ei nähnyt mahdollisuutta jatkaa työskentelyä Venäjän lääketieteellisen akatemian kokeellisen lääketieteen instituutissa (jonka johtaja hän oli ollut instituutin perustamisesta lähtien vuonna 1945), ja syyskuun alussa hän haki Akatemian presidiumiin eläkkeelle. Elämänsä viimeisinä vuosina hän kirjoitti monia teoksia biologisen kenttäteorian, teoreettisen biologian ja biologisen tutkimusmenetelmän eri näkökohdista. Gurvich piti näitä teoksia kappaleina yhdestä kirjasta, joka julkaistiin vuonna 1991 otsikolla "Analyyttisen biologian periaatteet ja solukenttien teoria" (Moskova: Nauka).
Empatia ilman ymmärrystä
A. G. Gurvich mitogeneesistä ennen toista maailmansotaa oli erittäin suosittu sekä maassamme että ulkomailla. Gurvichin laboratoriossa karsinogeneesiprosesseja tutkittiin aktiivisesti, etenkin osoitettiin, että syöpäpotilaiden veri, toisin kuin terveiden ihmisten veri, ei ole mitogeneettisen säteilyn lähde. Vuonna 1940 A. G. Gurvich sai valtion palkinnon työstään syövän ongelman mitogeneettisessä tutkimuksessa. Gurvichin "kenttä" -konsepteilla ei koskaan ollut suurta suosiota, vaikka ne herättivät aina kiinnostusta. Mutta tämä kiinnostus hänen työhönsä ja raportteihinsa on usein pysynyt pinnallisena. A. A. Lyubishchev, joka kutsui itseään aina A. G. Gurvich kuvasi tätä asennetta "myötätunteeksi ilman ymmärrystä".
Aikanaan myötätunto on korvattu vihamielisyydellä. Merkittävä panos A. G. Jotkut mahdolliset seuraajat esittelivät Gurvichin, joka tulkitsi tutkijan ajatuksia "oman ymmärryksensä mukaan". Mutta pääasia ei ole edes se. Gurvichin ideat osoittautuivat "ortodoksisen" biologian tielle. Kaksinkertaisen heliksin löytämisen jälkeen tutkijoille ilmestyivät uudet ja houkuttelevat näkökulmat. Ketju "geeni - proteiini - merkki" houkuttelee konkreettisuudellaan, näytti helppolta tuloksen saavuttamisessa. Luonnollisesti molekyylibiologiasta, molekyyligenetiikasta, biokemiasta tuli valtavirtoja, ja elävien järjestelmien ei-geneettiset ja ei-entsymaattiset säätelyprosessit työnnettiin vähitellen tieteen reuna-alueille, ja itse heidän tutkimustaan alettiin pitää epäilyttävänä, epäselvänä ammattina.
Biologian nykyaikaisissa fysikaalis-kemiallisissa ja molekyylihaaroissa ymmärrys eheydestä on vieras, mikä A. G. Gurvich piti sitä elävien asioiden perusominaisuutena. Toisaalta hajoaminen rinnastetaan käytännössä uuden tiedon hankkimiseen. Etusija annetaan ilmiöiden kemiallisen puolen tutkimukselle. Kromatiinitutkimuksessa painopiste siirtyy DNA: n primaariseen rakenteeseen, ja siinä he mieluummin näkevät ensisijaisesti geenin. Vaikka biologisten prosessien epätasapaino tunnustetaan muodollisesti, kukaan ei omista sille tärkeätä roolia: valtaosan teosten tarkoituksena on erottaa toisistaan "musta" ja "valkoinen", proteiinin esiintyminen tai puuttuminen, geenin aktiivisuus tai passiivisuus. (Ei ole turhaan, että termodynamiikka biologisten yliopistojen opiskelijoiden keskuudessa on yksi rakastetuimmista ja huonoimmin havaituista fysiikan haaroista.) Mitä olemme menettäneet puoli vuosisataa Gurvichin jälkeen,kuinka suuria tappioita on - tieteen tulevaisuus kertoo vastauksen.
Todennäköisesti biologian on vielä omaksioitava ideoita elävien asioiden perusteellisuudesta ja epätasapainosta, yhdestä järjestysperiaatteesta, joka varmistaa tämän eheyden. Ja ehkä Gurvichin ideat ovat vielä eteenpäin, ja heidän historia on vasta alkamassa.
O. G. Gavrish, biologisten tieteiden kandidaatti
"Kemia ja elämä - XXI vuosisata"