1906 késő tavaszán Alexander Gavrilovich Gurvicsot, a harmincas évek közepén már ismert tudósként leszerelték a hadseregbõl. A Japánnal folytatott háború alatt orvosként szolgált a Csernigovban állomásozó hátsó ezredben. (Ott állt Gurvich, a saját szavaival: "menekülve a kényszer alapjáratból", írta és illusztrálta a gerinces embriológia atlaszát és vázlatát, amelyet három nyelven jelentettek meg a következő három évben). Most fiatal feleségével és kislányával egész nyárra távozik a Nagy Rostovba - a felesége szüleire. Nincs munkája, és még mindig nem tudja, vajon Oroszországban marad-e, vagy ismét külföldre megy.
A müncheni egyetem Orvostudományi Karának mögött diplomamunka, Strasbourg és a Bern University. A fiatal orosz tudós már ismeri sok európai biológust, kísérleteit Hans Driesch és Wilhelm Roux nagyra értékeli. És most - három hónapos teljes elszigeteltség a tudományos munkától és a kollégákkal való kapcsolattartástól.
Ezen a nyáron az A. G. Gurvich mérlegeli a kérdést, amelyet maga fogalmazott meg az alábbiak szerint: "Mit jelent az, hogy biológusnak hívom magam, és mit is akarok tudni?" Ezután a spermatogenezis alaposan megvizsgált és illusztrált folyamatát figyelembe véve arra a következtetésre jut, hogy az élőlények megnyilvánulásának lényege az egyes események közötti kapcsolatokban rejlik, amelyek szinkronban zajlanak. Ez meghatározta a "látószöget" a biológiában.
A. G. nyomtatott öröksége Gurvich - több mint 150 tudományos cikk. Legtöbbjük német, francia és angol nyelven jelent meg, amelyek Alexander Gavrilovich tulajdonában voltak. Munkája fényes nyomot hagyott az embriológiában, a citológiában, a szövettanban, a kórszövettan és az általános biológia területén. De talán helyes lenne azt mondani, hogy „kreatív tevékenysége fő iránya a biológiai filozófia volt” (az „Alexander Gavrilovich Gurvich. (1874–1954) című könyvből.” Moszkva: Nauka, 1970).
A. G. Gurvich 1912-ben volt az első, aki a "mező" fogalmát vezette be a biológiába. Munkája fő témája a biológiai mező koncepció kidolgozása volt, és több mint egy évtizedig tartott. Ebben az időben Gurvich véleménye a biológiai mező természetéről alapos változásokon ment keresztül, ám mindig a mezőről beszéltek, mint egyetlen tényezőről, amely meghatározza a biológiai folyamatok irányát és rendjét.
Mondanom sem kell, milyen szomorú sors várt erre a koncepcióra a következő fél évszázadban. Sok spekuláció történt, amelyek szerzői állítólag megértették az úgynevezett „biomező” fizikai természetét, és valaki azonnal vállalta az emberek kezelését. Néhányan A. G. Gurvich anélkül, hogy egyáltalán zavarná a munkájának jelentését. A többség nem tudott Gurvicsról, és szerencsére nem utalt, mivel sem magának a bio-mezőnek a fogalmára, sem pedig A. G. fellépésének különböző magyarázataira nem utalt. Gurvicsnak nincs kapcsolata. Ennek ellenére manapság a „biológiai mező” szavak rejtett szkepticizmust okoznak a képzett beszélgetőpartnerek körében. A cikk egyik célja az, hogy elmondja az olvasóknak a biológiai mező ötletének valódi történetét a tudományban.
Mi mozgatja a sejteket?
Promóciós videó:
A. G. Gurvich nem volt elégedett az elméleti biológia helyzetével a 20. század elején. Nem vonzta őt a formális genetika lehetősége, mivel tudatában volt annak, hogy a "öröklődés átvitelének" problémája alapvetően különbözik a testben a tulajdonságok "végrehajtásának" problémájától.
A biológia legfontosabb feladata manapság a "gyermeki" kérdés megválaszolása: hogyan származnak az élőlények sokféleségükben egyetlen sejt mikroszkopikus gömbjéből? Miért nem osztják meg az osztódó sejtek az alaktalan csomós kolóniákat, hanem a szervek és szövetek komplex és tökéletes szerkezetét? Az akkori fejlõdés mechanikájában elfogadták W. Ru által javasolt okozati-analitikai megközelítést: az embrió fejlõdését számos merev ok-okozati viszony határozza meg. Ez a megközelítés azonban nem volt összhangban a Dr. Driesch kísérleteinek eredményeivel, akik bebizonyították, hogy a kísérletileg okozott éles eltérések nem zavarhatják meg a sikeres fejlődést. Ugyanakkor a test egyes részei nem azokból a szerkezetekből alakulnak ki, amelyek normálisak - hanem kialakulnak!Ugyanígy, Gurvich saját kísérleteiben, akár a kétéltű tojások intenzív centrifugálásával, amely megsérti azok szerkezetét, a további fejlődés egyenlően következett be - vagyis az ugyanolyan módon fejeződött be, mint az ép tojásban.
Ábra: 1 Ábra A. G. Gurvich az 1914-es munkából - sejtrétegek sematikus képei egy cápaembrió idegi csőjében. 1 - a formáció kezdeti konfigurációja (A), ezt követő konfiguráció (B) (vastag vonal - megfigyelt alak, szaggatott - feltételezett), 2 - eredeti (C) és megfigyelt konfiguráció (D), 3 - kezdeti (E), előrejelzett (F). A merőleges vonalak a cellák hosszú tengelyeit mutatják - "ha egy adott fejlõdési pillanatban a cella tengelyére merõleges görbét építünk, láthatjuk, hogy ez egybeesik a terület késõbbi fejlõdési szakaszának kontúrjával"
A. G. Gurvich statisztikai tanulmányt végzett a fejlődő embrió vagy az egyes szervek szimmetrikus részeiben lévő mitózisokról (sejtosztódásokról) és megalapozta a „normalizáló faktor” fogalmát, amelyből később egy mező fogalma nőtt ki. Gurvich megállapította, hogy egyetlen tényező szabályozza a mitózis eloszlásának általános képet az embrió részeiben, anélkül, hogy meghatározná az egyesek pontos időpontját és helyét. Kétségtelen, hogy a terepi elmélet előfeltételét már a Driesch híres képlete is tartalmazza: "egy elem várható sorsát az egész helyzete határozza meg." Ezen ötlet és a normalizálás elve kombinációja révén Gurvich megérti az élet rendjét, mint az elemek "egészének" alárendelését "egy egészre - szemben" kölcsönhatásukkal ".„Az öröklődés mint a megvalósítás folyamata” (1912) című munkájában először az embrionális mező - morph - koncepcióját fejleszti. Valójában javaslat volt a ördögi kör lebontására: az eredetileg homogén elemek között a heterogenitás kialakulásának magyarázata az elem helyzetének függvényében az egész térbeli koordinátáiban.
Ezt követően Gurvich elkezdett keresni a sejtek mozgását leíró törvény megfogalmazását a morfogenezis során. Megállapította, hogy a cápaembriókban az agy fejlődése során „az idegi epitélium belső rétegének sejtjeinek hosszú tengelyei adott időben nem merőlegesek voltak a képződmény felületére, hanem egy bizonyos (15-20”) szögben ahhoz képest. A szögek tájolása természetes: ha egy görbét merítünk a cellák tengelyére merőlegesen egy adott fejlődési pillanatban, láthatjuk, hogy ez egybeesik a terület fejlődésének későbbi szakaszának kontúrjával”(1. ábra). Úgy tűnt, hogy a sejtek "tudják", hol hajlamosak, hol nyújtanak, hogy felépítsék a kívánt alakot.
Ezen megfigyelések magyarázata érdekében A. G. Gurvich bevezette az "erőfelület" fogalmát, amely egybeesik a rudiment végső felületének kontúrjával és irányítja a sejtek mozgását. Maga Gurvich azonban tisztában volt e hipotézis tökéletlenségével. A matematikai forma bonyolultsága mellett elégedetlen volt a koncepció „teleológiájával” is (úgy tűnt, hogy a sejtek mozgását egy nem létező, jövőbeli formára rendeli alá). A későbbi, "Az embrionális mezők fogalmáról" (1922) munkában "az alapvonat végső konfigurációját nem vonzó erő felületének, hanem pontpontforrásokból származó mező potenciálpotenciáljának tekintik." Ugyanebben a munkában először került bevezetésre a „morfogenetikus mező” fogalma.
Biogén ultraibolya
"A mitogenezis problémájának alapjait és gyökereit a kariokinézis csodálatos jelenségével kapcsolatos soha nem csökkenő érdeklődésemre helyezték (így hívták a mitózist a múlt század közepén. - Szerkesztői megjegyzés)" - írta A. G. Gurvich 1941-ben önéletrajzi jegyzeteiben. A "mitogenezis" - egy olyan kifejezés, amely Gurvich laboratóriumában született és hamarosan általános használatra került, egyenértékű a "mitogenetikus sugárzás" - az állati és növényi szövetek nagyon gyenge ultraibolya sugárzásának fogalmával, serkenti a sejtosztódás (mitózis) folyamatát.
A. G. Gurvich arra a következtetésre jutott, hogy az élő tárgyban lévő mitózisokat nem különálló eseményeknek, hanem az összesített anyagnak, mint valami összehangoltnak kell tekinteni - legyen az szocializáció első szakaszának szigorúan szervezett mitózisa, vagy látszólag véletlenszerű mitózis felnőtt állat vagy növény szöveteiben. Gurvich úgy vélte, hogy csak a szervezet integritásának felismerése teszi lehetővé a molekuláris és a sejtszint folyamatainak összekapcsolását a mitózis eloszlásának topográfiai jellemzőivel.
Az 1920-as évek eleje óta az A. G. Gurvich megvizsgálta a mitózist stimuláló külső befolyások különféle lehetőségeit. Látómezőjében a növényi hormonok fogalma állt, amelyet akkoriban a német botanikus G. Haberlandt fejlesztett ki. (Összegyűjtött sejtek szuszpenzióját tette a növényi szövetre, és megfigyelte, hogy a szöveti sejtek mikor kezdnek aktívabban osztódni.) De nem volt világos, hogy a kémiai jel miért nem érinti az összes sejtet azonos módon, miért mondjuk, hogy a kissejtek miért gyakrabban osztódnak, mint a nagyok. Gurvich szerint az egész pont a sejt felületének szerkezetében rejlik: talán a fiatal sejtekben a felszíni elemek speciálisan vannak szerveződve, amelyek kedvezőek a jelek érzékelésére, és a sejt növekedésével ez a szervezet megszakad. (Természetesen még mindig nem volt fogalom a hormon receptorokról.)
Ha azonban ez a feltevés helyes, és egyes elemek térbeli eloszlása fontos a jel érzékelése szempontjából, akkor a feltevés magára utal arra, hogy a jel lehet nem kémiai, hanem fizikai jellegű: például a sejtfelület egyes struktúráit befolyásoló sugárzás rezonancia. Ezeket a megfontolásokat végül megerősítették egy később széles körben ismertté vált kísérletben.
Ábra: 2 A mitózis indukciója a hagymagyökér végén (rajz a „Das Problem der Zellteilung fiziologisch betrachtet” című munkából, Berlin, 1926). Magyarázat a szövegben.
Itt található ennek a kísérletnek a leírása, amelyet 1923-ban végeztek a krími egyetemen. „Az izzóhoz csatlakozó emittáló gyökér (induktor) vízszintesen megerősödött, és csúcsa a másik hasonló gyökér (detektor) meristem zónájához (vagyis a sejt proliferációs zónához, ebben az esetben szintén a gyökér csúcsához közel helyezkedik el. - Red. Megjegyzés) volt irányítva. függőlegesen rögzítve. A gyökerek közötti távolság 2–3 mm volt”(2. ábra). Az expozíció végén az érzékelő gyökér pontosan meg volt jelölve, rögzítve és a mediális síkkal párhuzamos hosszanti szakaszok sorozatára vágva. A metszeteket mikroszkóp alatt megvizsgáltuk, és a mitózisok számát megszámoltuk a besugárzott és a kontroll oldalon.
Abban az időben már ismert volt, hogy a mitózisok száma (általában 1000–2000) a gyökércsúcs mindkét felében általában nem haladja meg a 3–5% -ot. Így "az érzékelő gyökér központi övezetében" a szignifikáns, szisztematikus, élesen korlátozott túlsúly a mitózisok számában "- és ezt látták a kutatók a metszeteken - vitathatatlanul tanúsította egy külső tényező befolyását. Az induktív gyökér hegyéből származó valami arra kényszerítette az detektor gyökér sejtjeit, hogy aktívabban osszanak el (3. ábra).
A további kutatások egyértelműen kimutatták, hogy a sugárzásról szól, nem pedig az illékony vegyi anyagokról. Az ütés keskeny párhuzamos gerenda formájában terjedt - mihelyt az indukáló gyökér kissé oldalra fordult, a hatás eltűnt. Az is eltűnt, amikor üveglapot helyeztek a gyökér közé. De ha a lemezt kvarcból készítették, a hatás fennmaradt! Ez arra utalt, hogy a sugárzás ultraibolya volt. Később spektrumhatárait pontosabban meghatározták - 190-330 nm, és az átlagos intenzitást 300-1000 foton / s-ra becsülték négyzetcentiméterenként. Más szavakkal: a Gurvich által felfedezett mitogenetikus sugárzás közepes volt és közel ultraibolya volt, rendkívül alacsony intenzitással. (A modern adatok szerint az intenzitás még alacsonyabb - ez tíz foton / s / négyzetcentiméter nagyságrendjén van.)
Ábra: 3 Négy kísérlet hatásainak grafikus ábrázolása. A pozitív irány (az abszcissza tengely felett) a mitózis túlsúlyát jelenti a besugárzott oldalon.
Természetes kérdés: mi a helyzet a nap spektrumának ultraibolya sugárzással, befolyásolja-e a sejtosztódást? A kísérletekben ezt a hatást kizárták: A. G. Gurvich és L. D. Gurvich "Mitogén sugárzás" (M., Medgiz, 1945) az iránymutatások szakaszában egyértelműen jelzi, hogy a kísérletek során az ablakokat be kell zárni, laboratóriumokban nem szabad nyílt tűz és elektromos szikrák forrása. Ezenkívül a kísérleteket szükségszerűen ellenőrzések kísérték. Meg kell azonban jegyezni, hogy a napsugárzás ultraibolya intenzitása sokkal magasabb, ezért a természetben élő élő tárgyakra gyakorolt hatásának valószínűleg teljesen eltérőnek kell lennie.
A témával kapcsolatos munka még intenzívebbé vált az A. G. Gurvics 1925-ben a Moszkvai Egyetemen - egyhangúlag megválasztották az Orvostudományi Kar Szövettani és embriológiai tanszékének vezetõjévé. A mitogenetikus sugárzást élesztő- és baktériumsejtekben találták meg, tengeri sün és kétéltűek petesejtjeit, szövettenyészeteket, rosszindulatú daganatok sejtjeit, idegrendszeri (ideértve az izolált axonokat) és az izomrendszereket, valamint az egészséges szervezetek vérét. Amint az a listáról látható, nem hasadó szövetek is kibocsátottak - emlékezzünk erre a tényre.
A lezárt kvarc edényekben tartott, a baktériumkultúrák hosszú távú mitogenetikus sugárzása hatására a XX. Század 30-as éveiben tárolt tengeri sün lárvák fejlődési rendellenességeit J. és M. Magrou vizsgálta a Pasteur Intézetben. (Manapság ilyen vizsgálatokat halak és kétéltűek embrióival végeznek a Moszkvai Állami Egyetem biofáciusaiban, A. B. Burlakov.)
Egy másik fontos kérdés, amelyet a kutatók hoztak fel ugyanazon években: meddig terjed a sugárzás hatása az élő szövetekben? Az olvasó emlékezni fog arra, hogy a hagymagyökérrel végzett kísérletben helyi hatást figyeltek meg. Van rajta kívül hosszú távú fellépés? Ennek megállapításához modellkísérleteket végeztünk: hosszú csövek helyi besugárzásával, amelyeket glükóz, pepton, nukleinsavak és más biomolekulák oldatával töltöttek be, a sugárzás a csövön keresztül terjedt. Az úgynevezett másodlagos sugárzás terjedési sebessége körülbelül 30 m / s volt, ami megerősítette a folyamat sugárzási-kémiai természetére vonatkozó feltételezést. (Modern értelemben az UV fotonokat abszorbeáló biomolekulák fluoreszkáltak, és hosszabb hullámhosszú fotont bocsátanak ki. A fotonok viszont későbbi kémiai átalakulásokhoz vezettek.)néhány kísérletben a sugárzás terjedését megfigyelték egy biológiai tárgy teljes hossza mentén (például ugyanazon íj hosszú gyökereiben).
Gurvich és munkatársai azt is kimutatták, hogy a fizikai forrás erősen elfojtott ultraibolya sugárzása szintén elősegíti a hagyma gyökereiben a sejtosztódást, csakúgy, mint egy biológiai induktor.
A fotonok vezetnek
Honnan származik az UV sugárzás egy élő sejtben? A. G. Gurvich és munkatársai az enzimes és egyszerű szervetlen redox reakciók spektrumát rögzítették kísérleteik során. Egy ideig a mitogenetikus sugárzás forrásainak kérdése nyitva maradt. De 1933-ban, a fotokemisztikus V. Frankenburger hipotézisének közzététele után nyilvánvalóvá vált az intracelluláris fotonok származási helyzete. Frankenburger úgy vélte, hogy a nagy energiájú ultraibolya kvantumok megjelenésének forrása a szabad gyököknek a kémiai és biokémiai folyamatok során bekövetkező ritka rekombinációja, és ritkaságuk miatt nem befolyásolták a reakciók teljes energetikai egyensúlyát.
A gyökök rekombinációja során felszabaduló energiát a szubsztrát molekulák abszorbeálják, és ezeknek a molekuláknak a jellegzetes spektrumával bocsátják ki. Ezt a rendszert N. N. finomította. Semjonovot (jövőbeli Nobel-díjas) és ebben a formában beépítették a későbbi mitogenezisről szóló cikkekbe és monográfiákba. Az élő rendszerek kemilumineszcenciájának korszerű tanulmánya megerősítette ezeknek a mai helytállóságnak a helyességét, amelyek általánosan elfogadottak. Itt csak egy példa: fluoreszcens fehérje vizsgálatok.
Természetesen a kémiai kötések abszorbeálódnak a fehérjében, beleértve a peptidkötéseket is - a középső ultraibolya fényben (legintenzívebben - 190-220 nm). Az aromás aminosavak, különösen a triptofán relevánsak a fluoreszcencia vizsgálatok során. Abszorpciós maximuma 280 nm-en, fenilalanin 254 nm-en és tirozin 274 nm-en van. Az ultraibolya kvantumokat abszorbeálva ezek az aminosavak másodlagos sugárzás formájában bocsátják ki őket - természetesen, hosszabb hullámhosszon, a fehérje adott állapotára jellemző spektrummal. Sőt, ha legalább egy triptofán maradék van jelen a fehérjében, akkor csak az fog fluoreszkálni - a tirozin és a fenilalanin maradékai által abszorbeált energia megoszlik rajta. A triptofán-maradék fluoreszcens spektruma erősen függ a környezettől - attól, hogy a maradék, mondjuk, a földgömb felülete közelében vagy belül, stb.és ez a spektrum a 310-340 nm sávban változik.
A. G. Gurvich és munkatársai a peptidszintézis modellkísérleteiben kimutatták, hogy a fotonokat tartalmazó láncfolyamatok hasadást (fotodiszociáció) vagy szintézist (fotoszintézis) vezethetnek. A fotodiszociációs reakciókat sugárzás kíséri, míg a fotoszintézis folyamata nem bocsát ki.
Most világossá vált, hogy az összes sejt miért bocsát ki, de a mitózis során - különösen erősen. A mitózis folyamata energiaigényes. Ezenkívül, ha egy növekvő sejtben az energia felhalmozódása és felhasználása párhuzamosan zajlik az asszimilációs folyamatokkal, akkor a mitózis során a sejt által az interfázisban tárolt energia csak elfogy. Bonyolult intracelluláris struktúrák (például a mag héja) szétesése és új energiafelhasználó reverzibilis létrehozása - például a kromatin-szuper-tekercsek - történik.
A. G. Gurvich és kollégái fotonszámlálók segítségével a mitogenetikus sugárzás regisztrálásával is foglalkoztak. A Leningrad IEM Gurvich laboratóriumán kívül ezek a vizsgálatok Leningrádban, a Phystechnél, az A. F. Ioffe, G. M. vezetésével Frank, a fizikusokkal, Yu. B.-vel együtt Khariton és S. F. Rodionov.
Nyugaton olyan kiemelkedő szakemberek, mint B. Raevsky és R. Oduber, részt vettek a mitogenetikus sugárzás nyilvántartásában fényszorosító csövek segítségével. Emlékeztetnünk kell Barth G.-ra is, a híres fizikus W. Gerlach (a kvantitatív spektrális elemzés alapítója) hallgatójára. Bart két évig dolgozott az A. G. laboratóriumában. Gurvich és folytatta kutatását Németországban. Megbízható pozitív eredményeket ért el biológiai és kémiai forrásokkal való munkavégzés során, és emellett jelentős mértékben hozzájárult az ultragyeng sugárzás kimutatásának módszertanához. Barth elvégezte az érzékenység előzetes kalibrálását és a fényszorozók kiválasztását. Manapság ez az eljárás kötelező és rutin mindenkinek, aki részt vesz a gyenge fényáram mérésében. Pontosan ennek és néhány egyéb követelménynek a figyelmen kívül hagyása akadályozta meg számos háború előtti kutatót abban, hogy meggyőző eredményeket szerezzen.
Manapság lenyűgöző adatokat szereztek a biológiai forrásokból származó szuper gyenge sugárzás nyilvántartásba vételéről a Nemzetközi Biofizikai Intézetben (Németország) F. Popp vezetésével. Néhány ellenfele szkeptikusan ellenzi ezeket a munkákat. Úgy gondolják, hogy a biofotonok metabolikus melléktermékek, egyfajta könnyű zaj, amelynek nincs biológiai jelentése. „A fénykibocsátás egy teljesen természetes és magától értetődő jelenség, amely számos kémiai reakciót kísér.” - hangsúlyozza Rainer Ulbrich, a Göttingeni Egyetem fizikusa. Gunther Rothe biológus a következőképpen értékeli a helyzetet: „A biofotonok kétség nélkül léteznek - ma ezt egyértelműen megerősítik a modern fizika rendelkezésére álló rendkívül érzékeny eszközök. Ami Popp értelmezését illeti (erről beszélünk)hogy a kromoszómák állítólag koherens fotonokat bocsátanak ki. - Jegyzet. Szerk.), Akkor ez egy szép hipotézis, de a javasolt kísérleti megerősítés még mindig nem elegendő annak érvényességének felismeréséhez. Másrészt figyelembe kell vennünk, hogy ebben az esetben nagyon nehéz bizonyítékokat beszerezni, mivel egyrészt ennek a foton sugárzásnak az intenzitása nagyon alacsony, másrészt itt nehéz alkalmazni a fizikában alkalmazott klasszikus lézerfény-észlelési módszereket.másodszor, a lézerfény érzékelésének a fizikában alkalmazott klasszikus módszereit itt nehéz alkalmazni”.másodszor, a lézerfény érzékelésének a fizikában alkalmazott klasszikus módszereit itt nehéz alkalmazni”.
Szabályozott egyensúly
Szabályozási jelenségek a protoplazmában A. G. Gurvich elkezdett spekulálni a kétéltűek és tüskésbőrűek megtermékenyített petejeinek centrifugálásával kapcsolatos korai kísérletei után. Majdnem 30 évvel később, amikor megértették a mitogenetikai kísérletek eredményeit, ez a téma új lendületet kapott. Gurvich meg van győződve arról, hogy a külső hatásokra reagáló anyagszubsztrát (biomolekulák halmaza), annak funkcionális állapotától függetlenül, szerkezeti elemzése értelmetlen. A. G. Gurvich megfogalmazza a protoplazma fiziológiai elméletét. Lényege, hogy az élő rendszereknek speciális molekuláris berendezésük van az energiatároláshoz, amely alapvetően nem egyensúlyi. Általánosított formában ez annak a gondolatnak a rögzítése, miszerint az energia beáramlása a test számára nem csak a növekedéshez vagy a munka elvégzéséhez, hanem elsősorban az állapot fenntartásához szükséges,amelyet élõnek nevezünk.
A kutatók felhívták a figyelmet arra a tényre, hogy a mitogenetikus sugárzás felszakadását szükségszerűen megfigyelték, amikor az energiaáramlás korlátozott volt, ami az élő rendszer bizonyos szintű anyagcseréjét fenntartotta. (Az "energiaáramlás korlátozásával" az enzimatikus rendszerek aktivitásának csökkenését, a transzmembrán transzport különböző folyamatainak elnyomását, a nagy energiájú vegyületek szintézisének és fogyasztásának csökkentését kell érteni - vagyis minden olyan folyamatot, amely energiát szolgáltat a sejtnek - például egy tárgy reverzibilis lehűtésekor vagy enyhe érzéstelenítés során.) Gurvich megfogalmazta a rendkívül labilis, megnövekedett energiapotenciálú, nem egyensúlyi, és közös funkcióval bíró molekuláris formációk fogalmát. Nem egyensúlyi molekuláris csillagképeket (NMC) hívta.
A. G. Gurvich úgy vélte, hogy az NMC szétesése, a protoplazma szervezetének megzavarása okozta a sugárzást. Itt sok közös vonása van Szent-Györgyi A. gondolatainak az energia migrációjáról a fehérjekomplexek általános energiaszintje mentén. Hasonló elképzeléseket a "biofotonikus" sugárzás természetének alátámasztására F. Popp fejezi ki - a migráló gerjesztő régiókat "polaritonoknak" nevezi. A fizika szempontjából itt nincs semmi szokatlan. (A jelenleg ismert intracelluláris struktúrák közül melyik alkalmas lehet az NMC szerepére Gurvich elméletében - ezt az értelmi gyakorlatot az olvasó hagyja el.)
Kísérletileg azt is kimutatták, hogy a sugárzás akkor is előfordul, amikor egy szubsztrátumot mechanikusan befolyásolnak - centrifugálás vagy gyenge feszültség alkalmazása során. Ez lehetővé tette annak megállapítását, hogy az NMC-nek is van térbeli rendezése, amelyet mind a mechanikai befolyás, mind az energiaáram korlátozása zavart.
Első pillantásra észrevehető, hogy az NMC, amelynek létezése az energia áramlásától függ, nagyon hasonlóak a termodinamikailag egyensúlytalan rendszerekben felmerülő disszipatív struktúrákhoz, amelyeket az I. Nobel-díjas felfedezett. Prigogine. Azonban bárki, aki ilyen struktúrákat tanulmányozott (például a Belousov-Zhabotinsky reakció), jól tudja, hogy ezeket nem replikálják abszolút pontosan a tapasztalatból a tapasztalatba, bár általános jellege megmarad. Ezen felül rendkívül érzékenyek a kémiai reakció paramétereinek és a külső körülményeknek a legkisebb változására. Mindez azt jelenti, hogy mivel az élő tárgyak szintén nem egyensúlyi formációk, nem képesek fenntartani szervezetük egyedi dinamikus stabilitását csak az energiaáramlás miatt. A rendszer egyetlen megrendelési tényezőjére is szükség van. Ez a tényező A. G. Gurvich biológiai mezőnek nevezte.
Gurvich a mező forrását a sejt középpontjával, később a sejtmaggal, az elmélet végső változatában pedig a kromoszómákkal kapcsolta össze. Véleménye szerint a mező a kromatin átalakulásainak (szintézisének) során jött létre, és a kromatin régió csak akkor válhat a mező forrásává, ha a szomszédos régió területén van, amely már ebben az állapotban volt. A tárgy teljes területe, Gurvich későbbi elképzelései szerint, a sejtek mezeinek összegeként létezett.
Röviden összefoglalva a biológiai (sejtes) mezőelmélet végleges változata így néz ki. A mezőnek vektor, nem erő karaktere van. (Emlékeztetnünk kell arra, hogy egy erőtér egy tér olyan régiója, amelynek minden pontján egy bizonyos erő hat a rá helyezett teszt tárgyra; például egy elektromágneses mező. A vektor mező egy tér olyan régiója, amelynek minden pontján megadunk egy bizonyos vektort, például egy mozgó folyadékban lévő részecskék sebességvektorát)..) Azok a molekulák, amelyek gerjesztett állapotban vannak, és így energiájuk feleslegét mutatják, a vektormező hatása alá esnek. Új irányt kapnak, deformálódnak vagy mozognak a mezőben nem az energiájának rovására (vagyis nem ugyanúgy, mint egy elektromágneses mezőben feltöltött részecskével történik), hanem a saját potenciális energiájuk elköltésével. Ezen energia jelentős része kinetikus energiává alakul; amikor a fölösleges energia elfogy és a molekula kihasználatlan állapotba tér vissza, a mező hatása leáll. Ennek eredményeként térbeli-időbeli rendezés alakul ki a celluláris mezőben - kialakulnak az NMC-k, amelyeket fokozott energiapotenciál jellemez.
Egyszerűsített formában a következő összehasonlítás tisztázhatja ezt. Ha a cellában mozgó molekulák autók, és felesleges energiájuk benzin, akkor a biológiai mező képezi annak a terepnek a megkönnyebbülését, amelyen az autók haladnak. A "megkönnyebbülés" betartásával a hasonló energiajellemzőjű molekulák képezik az NMC-t. Ezeket, mint már említettük, nemcsak energetikailag, hanem közös funkciójuk is egyesíti, és egyrészt az energiabeáramlás miatt (az autók nem mennek benzin nélkül), másrészt pedig a biológiai mező rendezési tevékenysége miatt (terepjáró) az autó nem halad át). Az egyes molekulák folyamatosan belépnek és elhagyják az NMC-t, de az egész NMC stabil marad, amíg az azt tápláló energiaáram értéke meg nem változik. Értékének csökkenésével az NMC bomlik, és felszabadul az abban tárolt energia.
Képzeljük el tehát, hogy az élő szövetek egy bizonyos területén csökkent az energia beáramlása: az NMC bomlása intenzívebbé vált, ezért megnőtt a sugárzás intenzitása, amely a mitózist ellenőrzi. A mitogenetikus sugárzás természetesen szorosan kapcsolódik a mezőhöz - bár nem része annak! Mint emlékeinkre emlünk, a bomlás (disszimiláció) során felesleges energia bocsát ki, amelyet az NMC nem mozgósít és nem vesz részt a szintézis folyamatában; éppen azért, mert a legtöbb sejtben az asszimilációs és a disszimilációs folyamatok egyszerre zajlanak, bár eltérő arányban vannak a sejtek jellegzetes mitogenetikus rezsimük. Ugyanez vonatkozik az energiaáramlásokra: a mező közvetlenül nem befolyásolja azok intenzitását, ám egy térbeli "domborzatot" képezve hatékonyan szabályozhatja irányát és eloszlását.
A. G. Gurvich a nehéz háború éveiben dolgozta ki a teoretikus elmélet végleges változatát. A "Biológiai mező elmélete" 1944-ben jelent meg (Moszkva: Szovjet Tudomány), majd a későbbi francia kiadásban - 1947-ben. A sejtes biológiai mezők elmélete kritikát és félreértést váltott ki még az előző koncepció támogatói között is. Legfõbb kifogásuk az volt, hogy Gurvich állítólag feladta az egész gondolatát, és visszatért az egyes elemek (azaz az egyes sejtek mezei) kölcsönhatásának elvéhez, amelyet maga is elutasított. Az "egész" fogalma a sejtmező elmélete fényében című cikkben (Gyűjtemény: "A mitogenezis és a biológiai mezők elmélete." M.: Az AMN Kiadója, 1947) A. G. Gurvich megmutatja, hogy nem erről van szó. Mivel az egyes cellák által generált mezők meghaladják a határaikat,és a terepi vektorokat a tér bármely pontján összegezzük a geometriai összeadás szabályai szerint, az új koncepció alátámasztja a „tényleges” mező fogalmát. Valójában ez egy szerv (vagy szervezet) valamennyi sejtjének dinamikus szerves területe, amely idővel megváltozik és egy egész tulajdonságaival rendelkezik.
1948 óta az A. G. Gurvich elsősorban az elméleti szférába kényszerül koncentrálni. A VASKhNIL augusztusi ülése után nem látta a lehetőséget, hogy tovább dolgozzon az Orosz Orvostudományi Akadémia Kísérleti Orvostudományi Intézetében (amelynek igazgatója az intézet 1945-ben alapítása óta volt), és szeptember elején az Akadémia Elnökségéhez fordult, hogy nyugdíjba vonuljon. Életének utolsó éveiben számos munkát írt a biológiai terelmélet, az elméleti biológia és a biológiai kutatási módszertan különböző aspektusairól. Gurvich ezeket a műveket egyetlen könyv fejezeteinek tekintette, amelyet 1991-ben, „A sejtmezők analitikus biológiájának és elméletének címe” (Moszkva: Tudomány) címmel adtak ki.
Empátia megértés nélkül
A. G. Gurvich a II. Világháború előtti mitogenezisről nagyon népszerű volt mind hazánkban, mind külföldön. Gurvich laboratóriumában a karcinogenezis folyamatait aktívan vizsgálták, különösen kimutatták, hogy a rákos betegek vére, az egészséges emberek vérétől eltérően, nem jelent mitogenetikus sugárzást. 1940-ben A. G. Gurvich elnyerte az állami díjat a rák problémájának mitogenetikai tanulmányozásáért végzett munkájáért. Gurvich "terepi" koncepciói soha nem élveztek széles körű népszerűséget, bár azok mindig izgalmas érdeklődést keltettek. De munkája és jelentései iránti érdeklődés gyakran felületes maradt. A. A. Liubishchev, aki mindig A. G. Gurvich ezt a hozzáállást "együttérzés megértés nélküli" -nek írta le.
Korunkban az együttérzést az ellenség váltotta fel. Jelentős hozzájárulás az A. G. Gurvicsot néhány leendő követő vezette be, akik a tudós gondolatait "saját megértésük szerint" értelmezték. De a legfontosabb még az sem. Gurvich elképzelései kiderült, hogy kívül esnek az "ortodox" biológia által megtett úton. A kettős spirál felfedezése után új és vonzó perspektívák jelentek meg a kutatók előtt. A "gén - fehérje jel" láncolatát vonzza annak konkrétsága, látszólag könnyű az eredmény elérése. Természetesen a molekuláris biológia, a molekuláris genetika, a biokémia főáramokká váltak, az élő rendszerek nemgenetikus és nem enzimatikus kontrollfolyamatait fokozatosan a tudomány perifériájára tolták, és tanulmányaikat kétes, könnyű foglalkozásnak tekintették.
A biológia modern fizikai-kémiai és molekuláris ágai számára az integritás megértése idegen, amit A. G. Gurvich az élő dolgok alapvető tulajdonságának tekintette. Másrészt a felbomlás gyakorlatilag azonos az új ismeretek megszerzésével. Előnyben részesítik a jelenségek kémiai oldalán végzett kutatásokat. A kromatin vizsgálata során a hangsúly a DNS elsődleges szerkezetére helyeződik, és ebben inkább elsősorban egy gént látnak. Noha a biológiai folyamatok egyensúlyhiányát hivatalosan elismerik, senki sem tulajdonít neki fontos szerepet: a művek túlnyomó többségének célja a „fekete” és a „fehér”, a fehérje jelenléte vagy hiánya, a gén aktivitása vagy inaktivitása megkülönböztetése. (Nem hiába, hogy a biológiai egyetemek hallgatói körében a termodinamika az egyik legkedveltebb és legkevésbé érzékelt fizikaág.) Mit veszítettünk fél évszázaddal Gurvics után,milyen nagy veszteségek vannak - a tudomány jövője fogja megmondani a választ.
Valószínűleg a biológiának még nem kellett asszimilálnia az élő dolgok alapvető integritásával és egyensúlytalanságával, valamint az egységes rend elvével kapcsolatos ötleteket, amelyek biztosítják ezt az integritást. És talán Gurvich elképzelései még mindig előtt állnak, és történelemük csak most kezdődik.
Gavrish O. G., biológiai tudományok jelöltje
"Kémia és élet - XXI. Század"