Koncom jari roku 1906 bol Alexander Gavrilovič Gurvič, v jeho tridsiatych rokoch, už známy vedec, demobilizovaný z armády. Počas vojny s Japonskom pôsobil ako lekár v zadnom pluku umiestnenom v Černigove. (Tam Gurvich vlastnými slovami „utekajú pred nútenou nečinnosťou“napísal a ilustroval „Atlas a esej o embryológii stavovcov“, ktorá bola v nasledujúcich troch rokoch uverejnená v troch jazykoch). Teraz odchádza so svojou mladou manželkou a malou dcérou na celé leto do Rostova Veľkého - k rodičom svojej manželky. Nemá prácu a stále nevie, či zostane v Rusku alebo či pôjde opäť do zahraničia.
Za Lekárskou fakultou Mníchovskej univerzity, obhajoba dizertačnej práce, Štrasburg a Univerzita Bern. Mladý ruský vedec už pozná veľa európskych biológov, jeho experimenty vysoko oceňujú Hans Driesch a Wilhelm Roux. A teraz - tri mesiace úplnej izolácie od vedeckej práce a kontaktov s kolegami.
Toto leto A. G. Gurvich uvažuje o otázke, ktorú sám formuloval takto: „Čo to znamená, že sa nazývam biológom a čo vlastne chcem vedieť?“Potom, s prihliadnutím na dôkladne študovaný a ilustrovaný proces spermatogenézy, dospieva k záveru, že podstata prejavu živých vecí spočíva v prepojeniach medzi jednotlivými udalosťami, ktoré sa vyskytujú synchrónne. To určovalo jeho „uhol pohľadu“v biológii.
Tlačené dedičstvo A. G. Gurvich - viac ako 150 vedeckých prác. Väčšina z nich vyšla v nemčine, francúzštine a angličtine, ktoré vlastnil Alexander Gavrilovich. Jeho práca zanechala jasný znak v embryológii, cytologii, histológii, histofyziológii, všeobecnej biológii. Možno by však bolo správne povedať, že „hlavným smerom jeho tvorivej činnosti bola filozofia biológie“(z knihy „Alexander Gavrilovich Gurvich. (1874-1954)“. Moskva: Nauka, 1970).
A. G. Gurvich v roku 1912 bol prvým, kto predstavil pojem „pole“do biológie. Vývoj koncepcie biologického poľa bol hlavnou témou jeho práce a trval viac ako jedno desaťročie. Počas tejto doby Gurvichove názory na povahu biologického poľa prešli hlbokými zmenami, ale vždy hovorili o poli ako o jedinom faktore, ktorý určuje smer a usporiadateľnosť biologických procesov.
Netreba dodávať, aký smutný osud čakal tento koncept v nasledujúcom polstoročí. Bolo veľa špekulácií, ktorých autori tvrdili, že pochopili fyzickú povahu takzvaného „biofónu“, ktorý sa niekto okamžite zaviazal liečiť ľudí. Niektorí odkazovali na A. G. Gurvich, bez obťažovania pokusmi ponoriť sa do zmyslu svojej práce. Väčšina o Gurvichovi nevedela a našťastie sa na ňu nevzťahovala, pretože ani samotný pojem „biofón“, ani rôzne vysvetlenia jeho činnosti zo strany A. G. Gurvich nemá žiadny vzťah. Dnes však slová „biologické pole“spôsobujú medzi vzdelanými účastníkmi neručený skepticizmus. Jedným z cieľov tohto článku je povedať čitateľom pravdivý príbeh myšlienky biologického poľa vo vede.
Čo pohybuje bunkami
Propagačné video:
A. G. Gurvich nebol spokojný so stavom teoretickej biológie na začiatku 20. storočia. Nepriťahovali ho možnosti formálnej genetiky, pretože si bol vedomý, že problém „prenosu dedičnosti“je zásadne odlišný od problému „vykonávania“znakov v tele.
Možno, že hlavnou úlohou biológie do dnešného dňa je hľadanie odpovede na otázku „detinská“: ako vznikajú živé bytosti v celej svojej rozmanitosti z mikroskopickej gule jednej bunky? Prečo deliace bunky netvoria beztvaré hrudkovité kolónie, ale komplexné a dokonalé štruktúry orgánov a tkanív? V mechanike vývoja toho času bol prijatý kauzálny analytický prístup navrhnutý W. Ru: vývoj embrya je určený množstvom rigidných kauzálnych vzťahov. Tento prístup však nebol v súlade s výsledkami experimentov G. Driescha, ktorý preukázal, že experimentálne spôsobené výrazné odchýlky nemusia narušiť úspešný vývoj. Zároveň nie sú jednotlivé časti tela tvorené z tých štruktúr, ktoré sú normálne - ale sú tvorené!Rovnakým spôsobom, v Gurvichových vlastných experimentoch, aj pri intenzívnom odstredení vajíčok obojživelníkov, ktoré narušili ich viditeľnú štruktúru, pokračoval ďalší vývoj ekvifinálne - to znamená, že skončil rovnakým spôsobom ako v neporušených vajíčkach.
Obrázok: 1 Obrázky A. G. Gurvich z práce z roku 1914 - schematické zobrazenie bunkových vrstiev v nervovej trubici embrya žraloka. 1 - počiatočná konfigurácia formácie (A), následná konfigurácia (B) (hrubá čiara - pozorovaný tvar, prerušovaná čiara - predpokladaná), 2 - počiatočná (C) a pozorovaná konfigurácia (D), 3 - počiatočná (E), predpokladaná (F). Kolmé čiary ukazujú dlhé osi buniek - „ak vytvoríte krivku kolmú na osi bunky v danom momente vývoja, uvidíte, že sa časovo zhoduje s kontúrou neskoršej fázy vývoja tejto oblasti“.
A. G. Gurvich vykonal štatistickú štúdiu mitóz (bunkových delení) v symetrických častiach vyvíjajúcich sa embryí alebo jednotlivých orgánov a zdôvodnil koncept „normalizačného faktora“, z ktorého následne vyrastal koncept poľa. Gurvich zistil, že jediný faktor riadi celkový obraz distribúcie mitóz v častiach embrya bez toho, aby vôbec určoval presný čas a umiestnenie každého z nich. Nepochybne, predpoklad teórie poľa bol obsiahnutý dokonca aj v slávnom Drieschovom vzorci „perspektívny osud prvku je určený jeho postavením ako celku“. Kombinácia tejto myšlienky s princípom normalizácie vedie Gurvicha k pochopeniu usporiadanosti života ako „podriadenosti“prvkov jednému celku - na rozdiel od ich „interakcie“. Vo svojej práci „Dedičnosť ako proces implementácie“(1912) najprv rozvíja koncept embryonálneho poľa - morf. V skutočnosti to bol návrh na prelomenie začarovaného kruhu: vysvetliť vznik heterogenity medzi pôvodne homogénnymi prvkami ako funkciu polohy prvku v priestorových súradniciach celku.
Potom Gurvich začal hľadať formuláciu zákona popisujúceho pohyb buniek v procese morfogenézy. Zistil, že počas vývoja mozgu u embryí žralokov boli „dlhé osi buniek vnútornej vrstvy nervového epitelu orientované v akomkoľvek danom čase nie kolmo na povrch útvaru, ale v určitom uhle k nemu (15-20“). Orientácia uhlov je prirodzená: ak vytvoríte krivku kolmú na osi bunky v danom momente vývoja, môžete vidieť, že sa bude zhodovať s kontúrou neskoršej fázy vývoja tejto oblasti “(obr. 1). Zdalo sa, že bunky „vedia“, kam sa nakloniť, kde sa natiahnuť, aby vytvorili požadovaný tvar.
Na vysvetlenie týchto pripomienok, A. G. Gurvich predstavil koncept „silového povrchu“, ktorý sa zhoduje s kontúrou konečného povrchu základu a riadi pohyb buniek. Sám Gurvich si však bol vedomý nedokonalosti tejto hypotézy. Okrem zložitosti matematickej formy nebol spokojný s „teleológiou“pojmu (zdá sa, že pohyb buniek bol podriadený neexistujúcej budúcej podobe). V následnej práci „O koncepte embryonálnych polí“(1922) „sa konečná konfigurácia základu nepovažuje za plochu priťahujúcej sily, ale za ekvipotenciálnu plochu poľa vychádzajúcu z bodových zdrojov.“V tej istej práci bol po prvýkrát predstavený koncept „morfogenetického poľa“.
Biogénne ultrafialové žiarenie
„Základy a korene problému mitogenézy boli položené v mojom neustálom záujme o zázračný fenomén karyokinézy (takto sa nazvala mitóza v polovici minulého storočia. - pozn. Pozn.),“Napísal A. G. Gurvich v roku 1941 vo svojich autobiografických poznámkach. „Mitogenéza“- pracovný termín, ktorý sa narodil v Gurvichovom laboratóriu a čoskoro sa začal všeobecne používať, je ekvivalentom pojmu „mitogénne žiarenie“- veľmi slabé ultrafialové žiarenie tkanív zvierat a rastlín, ktoré stimuluje proces delenia buniek (mitóza).
A. G. Gurvich dospel k záveru, že je potrebné považovať mitózy v žijúcich objektoch za izolované udalosti, ale v celku, za niečo koordinované - či už ide o prísne organizované mitózy prvých fáz štiepenia oocytov alebo zdanlivo náhodné mitózy v tkanivách dospelých zvierat alebo rastlín. Gurvich veril, že iba rozpoznanie integrity organizmu by umožnilo kombinovať procesy molekulárnej a bunkovej úrovne s topografickými charakteristikami distribúcie mitóz.
Od začiatku 20. rokov 20. storočia A. G. Gurvich zvažoval rôzne možnosti vonkajších vplyvov stimulujúcich mitózu. Vo svojom zornom poli bol koncept rastlinných hormónov vyvinutý v tom čase nemeckým botanikom G. Haberlandtom. (Na rastlinné tkanivo položil kal rozdrvených buniek a pozoroval, ako sa tkanivové bunky začínajú rozdeľovať aktívnejšie.) Nebolo však jasné, prečo chemický signál neovplyvňuje všetky bunky rovnakým spôsobom, prečo sa napríklad malé bunky delia častejšie ako veľké bunky. Gurvich navrhol, že celý bod je v štruktúre bunkového povrchu: pravdepodobne, v mladých bunkách, sú povrchové prvky usporiadané špeciálnym spôsobom, priaznivé pre vnímanie signálov, a keď bunka rastie, táto organizácia je narušená. (Samozrejme, že ešte neexistoval pojem hormonálnych receptorov.)
Ak je však tento predpoklad správny a priestorové rozloženie niektorých prvkov je dôležité pre vnímanie signálu, tento predpoklad naznačuje, že signál nemusí byť chemický, ale fyzikálny: napríklad žiarenie ovplyvňujúce niektoré štruktúry bunkového povrchu je rezonančné. Tieto úvahy sa nakoniec potvrdili experimentom, ktorý sa neskôr stal všeobecne známym.
Obrázok: 2 Indukcia mitózy na špičke koreňa cibule (kresba z diela „Das Problem der Zellteilung fyziologiologisch betrachtet“, Berlín, 1926). Vysvetlenie v texte.
Tu je popis tohto experimentu, ktorý sa uskutočnil v roku 1923 na krymskej univerzite. „Emisný koreň (induktor) pripojený k žiarovke bol horizontálne zosilnený a jeho špička bola nasmerovaná do meristemovej zóny (tj do zóny bunkovej proliferácie, v tomto prípade tiež umiestnenej blízko špičky koreňa - pozn. Pozn.) Druhého podobného koreňa (detektora). pripevnené vertikálne. Vzdialenosť medzi koreňmi bola 2–3 mm”(obr. 2). Na konci expozície bol vnímajúci koreň presne označený, upevnený a narezaný na sériu pozdĺžnych rezov prebiehajúcich rovnobežne so strednou rovinou. Rezy sa skúmali pod mikroskopom a na ožiarenej a kontrolnej strane sa spočítal počet mitóz.
V tom čase už bolo známe, že rozdiel medzi počtom mitóz (obvykle 1 000 až 2 000) v oboch poloviciach hrotu koreňa obvykle nepresahuje 3 až 5%. Teda „významná, systematická, ostro obmedzená prevaha počtu mitóz“v centrálnej zóne vnímajúceho koreňa - a to je to, čo vedci videli v sekciách - nesporne svedčí o vplyve vonkajšieho faktora. Niečo, čo vychádza zo špičky induktorového koreňa, prinútilo bunky koreňového detektora k aktívnemu deleniu (obr. 3).
Ďalší výskum jasne ukázal, že išlo o žiarenie a nie o prchavé chemikálie. Náraz sa rozšíril vo forme úzkeho paralelného lúča - akonáhle bol indukujúci koreň mierne odklonený do strany, účinok zmizol. Zmizlo tiež, keď bola medzi korene umiestnená sklenená doska. Ale ak bola doska vyrobená z kremeňa, účinok pretrvával! To svedčí o tom, že žiarenie bolo ultrafialové. Neskôr boli jeho spektrálne hranice presnejšie stanovené - 190 - 330 nm a priemerná intenzita bola odhadnutá na 300 - 1 000 fotónov / s na štvorcový centimeter. Inými slovami, mitogénne žiarenie objavené Gurvichom bolo stredné a takmer ultrafialové svetlo s extrémne nízkou intenzitou. (Podľa moderných údajov je intenzita ešte nižšia - je rádovo desiatky fotónov / s na centimeter štvorcový.)
Obrázok: 3 Grafické znázornenie účinkov štyroch experimentov. Pozitívny smer (nad osou abscis) znamená prevahu mitózy na ožiarenej strane.
Prirodzená otázka: čo ultrafialové slnečné spektrum, ovplyvňuje delenie buniek? Pri pokusoch bol takýto účinok vylúčený: v knihe A. G. Gurvich a L. D. Gurvich "Mitogenetic radiation" (M., Medgiz, 1945), v časti metodických odporúčaní je jasne uvedené, že okná počas experimentov by mali byť uzavreté, v laboratóriách by nemal byť otvorený oheň a zdroje elektrických iskier. Okrem toho boli experimenty nevyhnutne sprevádzané kontrolami. Malo by sa však poznamenať, že intenzita slnečného UV žiarenia je oveľa vyššia, a preto by jeho účinok na živé objekty v prírode mal byť s najväčšou pravdepodobnosťou úplne iný.
Práca na tejto téme sa po prechode A. G. Gurvič v roku 1925 na Moskovskej univerzite - bol jednomyseľne zvolený za vedúceho oddelenia histológie a embryológie Lekárskej fakulty. Mitogenetické žiarenie bolo nájdené v kvasinkových a bakteriálnych bunkách, štiepení vajíčok morských ježkov a obojživelníkov, tkanivových kultúr, buniek zhubných nádorov, nervových (vrátane izolovaných axónov) a svalového systému a krvi zdravých organizmov. Ako je možné vidieť na zozname, emitovali sa aj štiepne tkanivá - nezabudnite na túto skutočnosť.
Vývojové poruchy lariev morského ježka chovaných v uzavretých kremenných cievach pod vplyvom predĺženého mitogénneho žiarenia bakteriálnych kultúr v 30. rokoch XX storočia boli študované J. a M. Magrou v Pasteurovom inštitúte. (V súčasnosti takéto štúdie s embryami rýb a obojživelníkov vykonáva na biofaciách Moskovskej štátnej univerzity A. B. Burlakov.)
Ďalšia dôležitá otázka, ktorú vedci v rovnakých rokoch položili: ako ďaleko sa šíri pôsobenie žiarenia v živom tkanive? Čitateľ si bude pamätať, že pri experimente s koreňmi cibule bol pozorovaný lokálny efekt. Existuje okrem neho aj akcia na veľké vzdialenosti? Aby sa to dosiahlo, uskutočnili sa modelové experimenty: s lokálnym ožarovaním dlhých skúmaviek naplnených roztokmi glukózy, peptónu, nukleových kyselín a ďalších biomolekúl sa žiarenie šírilo trubicou. Rýchlosť šírenia tzv. Sekundárneho žiarenia bola asi 30 m / s, čo potvrdilo predpoklad o radiačne-chemickej povahe procesu. (V moderných termínoch biomolekuly absorbujúce UV fotóny fluoreskujú a emitujú fotón s dlhšou vlnovou dĺžkou. Tieto fotóny zase vyvolali následné chemické transformácie.)v niektorých experimentoch bolo pozorované šírenie žiarenia po celej dĺžke biologického objektu (napríklad v dlhých koreňoch toho istého luku).
Gurvich a jeho spolupracovníci tiež ukázali, že vysoko zoslabené ultrafialové žiarenie fyzického zdroja tiež podporuje delenie buniek v koreňoch cibule, rovnako ako biologický induktor.
Fotóny dirigujú
Odkiaľ pochádza UV žiarenie v živej bunke? A. G. Gurvich a spolupracovníci zaznamenali vo svojich experimentoch spektra enzymatických a jednoduchých anorganických redoxných reakcií. Otázka zdrojov mitogénneho žiarenia zostala istý čas otvorená. Ale v roku 1933, po uverejnení hypotézy fotochemika V. Frankenburgera, sa situácia s pôvodom vnútrobunkových fotónov stala jasnou. Frankenburger veril, že zdrojom vzhľadu vysokoenergetickej ultrafialovej kvanty boli zriedkavé akty rekombinácie voľných radikálov, ktoré sa vyskytujú počas chemických a biochemických procesov, a kvôli ich vzácnosti neovplyvnili celkovú energetickú rovnováhu reakcií.
Energia uvoľnená počas rekombinácie radikálov je absorbovaná molekulami substrátu a emitovaná so spektrom charakteristickým pre tieto molekuly. Túto schému spresnil N. N. Semyonov (budúci nositeľ Nobelovej ceny) av tejto podobe bol zahrnutý do všetkých nasledujúcich článkov a monografií o mitogenéze. Moderná štúdia chemiluminiscencie živých systémov potvrdila správnosť týchto názorov, ktoré sa dnes všeobecne akceptujú. Tu je len jeden príklad: štúdie fluorescenčných proteínov.
V proteíne sa samozrejme absorbujú rôzne chemické väzby, vrátane peptidových väzieb - v ultrafialovom prostredí (najintenzívnejšie - 190 - 220 nm). Ale aromatické aminokyseliny, najmä tryptofán, sú relevantné pre fluorescenčné štúdie. Má absorpčné maximum pri 280 nm, fenylalanín pri 254 nm a tyrozín pri 274 nm. Tým, že absorbujú ultrafialové kvanty, tieto aminokyseliny ich potom emitujú vo forme sekundárneho žiarenia - prirodzene, s dlhšou vlnovou dĺžkou, so spektrom charakteristickým pre daný stav proteínu. Navyše, ak je v proteíne prítomný najmenej jeden zvyšok tryptofánu, potom bude fluoreskovať iba to, že sa do neho redistribuuje energia absorbovaná zvyškami tyrozínu a fenylalanínu. Fluorescenčné spektrum zvyšku tryptofánu silne závisí od prostredia - či už je, napríklad, blízko povrchu globule alebo vo vnútri atď.a toto spektrum sa mení v pásme 310 - 240 nm.
A. G. Gurvich a jeho kolegovia ukázali v modelových experimentoch syntézy peptidov, že reťazové procesy zahŕňajúce fotóny môžu viesť k štiepeniu (fotodisociácii) alebo syntéze (fotosyntéza). Fotodisociačné reakcie sú sprevádzané žiarením, zatiaľ čo procesy fotosyntézy neemitujú.
Teraz sa ukázalo, prečo všetky bunky emitujú, ale počas mitózy - zvlášť silne. Proces mitózy je energeticky náročný. Navyše, ak v rastúcej bunke prebieha akumulácia a výdaj energie súbežne s asimilovateľnými procesmi, potom sa počas mitózy spotrebuje iba energia uložená bunkou v medzifáze. Dezintegrácia komplexných vnútrobunkových štruktúr (napríklad plášť jadra) a energeticky náročné reverzibilné vytváranie nových štruktúr, napríklad chromatínových supercoilov, sa uskutočňuje.
A. G. Gurvich a jeho kolegovia tiež vykonávali práce na registrácii mitogénneho žiarenia pomocou fotónových počítadiel. Okrem Gurvichovho laboratória v Leningradu IEM sa tieto štúdie nachádzajú aj v Leningrade, v Phystechu pod A. F. Ioffe, vedená G. M. Frank, spolu s fyzikmi Yu. B. Khariton a S. F. Rodionov.
Na Západe sa takí prominentní odborníci ako B. Raevsky a R. Oduber zaoberali registráciou mitogenetického žiarenia pomocou fotonásobičových trubíc. Mali by sme si tiež pripomenúť študenta známeho fyzika W. Gerlach G. Bartha (zakladateľa kvantitatívnej spektrálnej analýzy). Bart pracoval dva roky v laboratóriu A. G. Gurvich a pokračoval vo svojom výskume v Nemecku. Získal spoľahlivé pozitívne výsledky pri práci s biologickými a chemickými zdrojmi a navyše významne prispel k metodike zisťovania ultra slabého žiarenia. Barth vykonal predbežnú kalibráciu citlivosti a výber fotonásobičov. Tento postup je dnes povinný a bežný pre všetkých, ktorí sa podieľajú na meraní slabých svetelných tokov. Presne zanedbanie tohto a niektorých ďalších nevyhnutných požiadaviek však zabránilo mnohým predvojnovým výskumníkom dosiahnuť presvedčivé výsledky.
Dnes sú na Medzinárodnom biofyzikálnom inštitúte (Nemecko) pod vedením F. Poppa získavané pôsobivé údaje o registrácii superweakového žiarenia z biologických zdrojov. Niektorí z jeho oponentov sú však voči týmto prácam skeptickí. Majú tendenciu veriť, že biofotóny sú metabolické vedľajšie produkty, druh ľahkého hluku, ktorý nemá biologický význam. „Emisia svetla je úplne prirodzený a zjavný jav, ktorý sprevádza mnoho chemických reakcií,“zdôrazňuje fyzik Rainer Ulbrich z University of Göttingen. Biológ Gunther Rothe hodnotí situáciu nasledujúcim spôsobom: „Biofotóny existujú bezpochyby - dnes to jednoznačne potvrdzujú vysoko citlivé zariadenia, ktoré sú k dispozícii modernej fyzike. Pokiaľ ide o interpretáciu Poppa (hovoríme ože chromozómy pravdepodobne emitujú koherentné fotóny. - Poznámka. Ed.), Potom je to prekrásna hypotéza, ale navrhované experimentálne potvrdenie ešte stále nestačí na uznanie jeho platnosti. Na druhej strane musíme vziať do úvahy, že v tomto prípade je veľmi ťažké získať dôkazy, pretože na jednej strane je intenzita tohto fotónového žiarenia veľmi nízka a na druhej strane je ťažké aplikovať klasické metódy detekcie laserového svetla používané vo fyzike.a po druhé, je tu ťažké uplatniť klasické metódy detekcie laserového svetla používané vo fyzike. “a po druhé, je tu ťažké uplatniť klasické metódy detekcie laserového svetla používané vo fyzike. “
Kontrolovaná nerovnováha
Regulačné javy v protoplazme A. G. Gurvich začal špekulovať po prvých pokusoch s odstredením oplodnených vajíčok obojživelníkov a ostnokožcov. Takmer o 30 rokov neskôr, keď pochopili výsledky mitogenetických experimentov, získala táto téma nový impulz. Gurvich je presvedčený, že štrukturálna analýza materiálového substrátu (súboru biomolekúl), ktorá reaguje na vonkajšie vplyvy, bez ohľadu na jeho funkčný stav, nemá zmysel. A. G. Gurvich formuluje fyziologickú teóriu protoplazmy. Jeho podstatou je, že živé systémy majú špecifický molekulárny aparát na ukladanie energie, ktorý je v zásade nevyvážený. Vo všeobecnej podobe ide o fixáciu myšlienky, že prísun energie je potrebný pre telo nielen pre rast alebo výkon práce, ale predovšetkým na udržanie tohto stavu,ktorý nazývame živý.
Vedci upozornili na skutočnosť, že pri obmedzení toku energie bolo nevyhnutne potrebné pozorovať výbuch mitogénneho žiarenia, ktorý udržiaval určitú úroveň metabolizmu živého systému. („Obmedzením toku energie“by sa malo rozumieť zníženie aktivity enzymatických systémov, potlačenie rôznych procesov transmembránovej prepravy, zníženie úrovne syntézy a spotreby vysokoenergetických zlúčenín - to znamená, že všetky procesy, ktoré dodávajú bunke energiu - napríklad počas reverzibilného ochladzovania objektu alebo pri miernej anestézii..) Gurvich sformuloval koncept extrémne labilných molekulárnych formácií so zvýšeným energetickým potenciálom, nerovnovážnej povahy a zjednotený spoločnou funkciou. Nazval ich nerovnovážnymi molekulárnymi konšteláciami (NMC).
A. G. Gurvich veril, že výbuch žiarenia spôsobil rozpad NMC, prerušenie organizácie protoplazmy. Tu má veľa spoločného s myšlienkami A. Szent-Györgyiho o migrácii energie pozdĺž všeobecných energetických úrovní proteínových komplexov. Podobné nápady na zdôvodnenie podstaty „biofotonického“žiarenia teraz vyjadril F. Popp - nazýva migrujúce excitačné regióny „polaritóny“. Z hľadiska fyziky tu nie je nič neobvyklé. (Ktorá zo súčasných známych intracelulárnych štruktúr by mohla byť vhodná pre úlohu NMC v Gurvichovej teórii - toto intelektuálne cvičenie bude ponechané na čitateľovi.)
Experimentálne sa tiež ukázalo, že k žiareniu dochádza aj vtedy, keď je substrát mechanicky ovplyvňovaný - počas odstreďovania alebo aplikácie slabého napätia. To umožnilo povedať, že NMC má tiež priestorové usporiadanie, ktoré bolo narušené tak mechanickým vplyvom, ako aj obmedzením toku energie.
Na prvý pohľad je zrejmé, že NMC, ktorého existencia závisí od prílivu energie, sú veľmi podobné disipatívnym štruktúram vznikajúcim v termodynamicky nerovnovážnych systémoch, ktoré objavil laureát Nobelovej ceny I. R. Prigogine. Každý, kto študoval takéto štruktúry (napríklad reakcia Belousov-Zhabotinsky), však vie dobre, že sa reprodukujú absolútne presne zo skúseností na skúsenosti, hoci ich všeobecný charakter zostáva. Okrem toho sú mimoriadne citlivé na najmenšiu zmenu parametrov chemickej reakcie a vonkajších podmienok. To všetko znamená, že keďže živé objekty sú tiež nerovnovážnymi formáciami, nemôžu si udržať jedinečnú dynamickú stabilitu svojej organizácie len vďaka toku energie. Vyžaduje sa tiež jediný faktor usporiadania systému. Tento faktor A. G. Gurvich to nazval biologickým poľom.
Gurvich spájal zdroj poľa s centrom bunky, neskôr s jadrom a v konečnej verzii teórie s chromozómami. Podľa jeho názoru pole vzniklo počas transformácie (syntézy) chromatínu a chromatínová oblasť by sa mohla stať zdrojom poľa len v oblasti susediacej oblasti, ktorá už bola v tomto stave. Pole objektu ako celku podľa neskorších myšlienok Gurvicha existovalo ako súčet polí buniek.
V krátkom zhrnutí vyzerá konečná verzia teórie biologického (bunkového) poľa takto. Pole má vektor, nie silu, charakter. (Pamätajte: silové pole je oblasť priestoru, v ktorej v každom bode pôsobí určitá sila na testovaný objekt, ktorý je v ňom umiestnený; napríklad elektromagnetické pole. Vektorové pole je oblasť priestoru, v ktorej každom bode je daný určitý vektor, napríklad vektory rýchlosti častíc v pohybujúcej sa tekutine..) Molekuly, ktoré sú v excitovanom stave a teda majú nadbytok energie, spadajú pod pôsobenie vektorového poľa. Získajú novú orientáciu, zdeformujú sa alebo sa pohybujú v poli nie na úkor svojej energie (to znamená, že to nie je to isté, čo sa deje s nabitou časticou v elektromagnetickom poli), ale vynaložením vlastnej potenciálnej energie. Významná časť tejto energie sa premieňa na kinetickú energiu; keď sa prebytočná energia spotrebuje a molekula sa vráti do nevyskočeného stavu, účinok poľa na ňu sa zastaví. V dôsledku toho sa v bunkovom poli vytvára priestorovo-časové usporiadanie - tvoria sa NMC, ktoré sa vyznačujú zvýšeným energetickým potenciálom.
V zjednodušenej forme to môže objasniť nasledujúce porovnanie. Ak molekuly pohybujúce sa v bunke sú autá a ich nadbytočná energia je benzín, potom biologické pole tvorí reliéf terénu, na ktorom autá jazdia. Molekuly s podobnými energetickými charakteristikami získajú „reliéf“a tvoria NMC. Ako už bolo spomenuté, sú zjednotení nielen energeticky, ale aj spoločnou funkciou a existujú jednak v dôsledku prílivu energie (autá nemôžu jazdiť bez benzínu), a jednak v dôsledku usporiadania biologického poľa (off-road). auto neprejde). Jednotlivé molekuly neustále vstupujú a opúšťajú NMC, ale celá NMC zostáva stabilná, až kým sa nezmení hodnota toku energie, ktorý ju dodáva. Pri poklese hodnoty sa NMC rozkladá a uvoľňuje sa v nej uložená energia.
Teraz si predstavme, že v určitej oblasti živého tkaniva sa znížil príliv energie: rozpad NMC sa stal intenzívnejším, preto sa zvýšila intenzita žiarenia, práve tá, ktorá riadi mitózu. Mitogenetické žiarenie samozrejme úzko súvisí s poľom - hoci nie je jeho súčasťou! Ako si pamätáme, počas rozkladu (disimilácie) je emitovaná nadbytočná energia, ktorá nie je mobilizovaná v NMC a nie je zapojená do syntéznych procesov; práve preto, že vo väčšine buniek prebiehajú procesy asimilácie a disimulácie súčasne, hoci v rôznych pomeroch majú bunky charakteristický mitogénny režim. To isté platí pre energetické toky: pole priamo neovplyvňuje ich intenzitu, ale vytvorením priestorového „reliéfu“môže účinne regulovať svoj smer a distribúciu.
A. G. Gurvich pracoval na konečnej verzii teórie poľa počas ťažkých vojnových rokov. „Teória biologického poľa“bola uverejnená v roku 1944 (Moskva: Sovietska veda) a v následnom vydaní vo francúzštine - v roku 1947. Teória bunkových biologických polí vyvolala kritiku a nepochopenie aj medzi zástancami predchádzajúceho konceptu. Ich hlavnou výčitkou bolo, že Gurvich údajne opustil myšlienku celku a vrátil sa k zásade interakcie jednotlivých prvkov (tj polí jednotlivých buniek), ktoré sám odmietol. V článku "Koncept" celku "vo svetle teórie bunkového poľa" (Zbierka "Práce na mitogenéze a teórii biologických polí." M.: Vydavateľstvo AMN, 1947) A. G. Gurvich ukazuje, že to tak nie je. Keďže polia generované jednotlivými bunkami presahujú ich hranice,a polné vektory sa spočítajú v ktoromkoľvek bode v priestore podľa pravidiel geometrického sčítania, nový koncept odôvodňuje pojem „skutočného“poľa. Toto je v skutočnosti dynamické integrálne pole všetkých buniek orgánu (alebo organizmu), ktoré sa v priebehu času mení a má vlastnosti celku.
Od roku 1948, A. G. Gurvich je nútený sústrediť sa hlavne na teoretickú oblasť. Po augustovom zasadnutí VASKhNIL neuvidel príležitosť pokračovať v práci na Ústave experimentálnej medicíny Ruskej akadémie lekárskych vied (ktorého riaditeľom bol od založenia ústavu v roku 1945) a začiatkom septembra požiadal prezídium Akadémie o odchod do dôchodku. V posledných rokoch svojho života napísal mnoho prác o rôznych aspektoch teórie biologického poľa, teoretickej biológie a metodológie biologického výskumu. Gurvich považoval tieto diela za kapitoly jednej knihy, ktorá vyšla v roku 1991 pod názvom „Zásady analytickej biológie a teórie bunkových polí“(Moskva: Nauka).
Empatia bez porozumenia
Diela A. G. Gurvich o mitogenéze pred druhou svetovou vojnou bol u nás doma aj v zahraničí veľmi populárny. V Gurvichovom laboratóriu sa aktívne študovali procesy karcinogenézy, najmä sa ukázalo, že krv pacientov s rakovinou nie je na rozdiel od krvi zdravých ľudí zdrojom mitogénneho žiarenia. V roku 1940 A. G. Gurvich získal štátnu cenu za prácu na mitogenetickom štúdiu problému rakoviny. Gurvichove „poľné“koncepty sa nikdy tešili veľkej popularite, hoci vždy vzbudili veľký záujem. Tento záujem o jeho prácu a správy však často zostal povrchný. A. A. Lyubishchev, ktorý sa vždy nazýval študentom A. G. Gurvich opísal tento postoj ako „sympatie bez porozumenia“.
V dnešnej dobe bola súcit nahradená nepriateľstvom. Významný príspevok k diskreditácii myšlienok A. G. Gurvicha predstavili niektorí budúci nasledovníci, ktorí vedecké myšlienky interpretovali „podľa vlastného porozumenia“. Ale hlavná vec nie je ani to. Gurvichove myšlienky sa ukázali byť mimo cesty „ortodoxnej“biológie. Po objavení dvojitej špirály sa pred vedcami objavili nové a atraktívne perspektívy. Reťazec „génový proteín - značka“priťahoval svojou konkrétnosťou a zdá sa, že je ľahké dosiahnuť výsledok. Molekulárna biológia, molekulárna genetika, biochémia sa, prirodzene, stali hlavnými prúdmi a procesy genetickej a neenzymatickej kontroly v živých systémoch boli postupne tlačené na perifériu vedy a ich samotné štúdium sa začalo považovať za pochybné a neopodstatnené zamestnanie.
Pre moderné fyzikálno-chemické a molekulárne odbory biológie je chápanie integrity cudzie, čo A. G. Gurvich to považoval za základnú vlastnosť živých vecí. Na druhej strane, rozdeľovanie sa prakticky rovná získaniu nových poznatkov. Uprednostňuje sa výskum na chemickej strane javov. Pri štúdii chromatínu sa dôraz presúva na primárnu štruktúru DNA a uprednostňujú pred ňou primárne gén. Hoci je nerovnováha biologických procesov formálne uznaná, nikto jej neprirodzuje dôležitú úlohu: prevažná väčšina diel je zameraná na rozlíšenie medzi „čiernou“a „bielou“, prítomnosťou alebo neprítomnosťou proteínu, aktivitou alebo nečinnosťou génu. (Nie je to pre nič za nič, že termodynamika medzi študentmi biologických univerzít je jedným z najviac nemilovaných a slabo vnímaných odborov fyziky.) Čo sme stratili o pol storočia po Gurvichovi,aké veľké straty sú - budúcnosť vedy odpovie.
Pravdepodobne biológia ešte musí asimilovať predstavy o základnej integrite a nerovnováhe živých vecí, o jednom princípe usporiadania, ktorý zaisťuje túto integritu. A možno Gurvichove nápady stále napredujú a ich história sa ešte len začína.
O. G. Gavrish, kandidát biologických vied
"Chémia a život - XXI. Storočie"