U kasno proljeće 1906. Aleksandar Gavrilovič Gurvich, u svojim sredinama tridesetima već poznati znanstvenik, demobiliziran je iz vojske. Za vrijeme rata s Japanom, služio je kao liječnik u zaostalom puku stacioniranom u Chernigovu. (Tamo je Gurvich, prema vlastitim riječima, "bježeći od prisilne besposlenosti" napisao i ilustrirao "Atlas i skicu embriologije kralježnjaka", koja je u sljedeće tri godine objavljena na tri jezika). Sada cijelo ljeto odlazi s mladom suprugom i kćerkom u Rostov Veliki - roditeljima svoje žene. Nema posla, a još uvijek ne zna hoće li ostati u Rusiji ili će opet otići u inozemstvo.
Iza Medicinskog fakulteta Sveučilišta u Münchenu, obrana teza, Strasbourgu i Sveučilišta u Bernu. Mladi ruski znanstvenik već je upoznat s mnogim europskim biolozima, Hans Driesch i Wilhelm Roux izuzetno su cijenjeni u njegovim eksperimentima. I sada - tri mjeseca potpune izolacije od znanstvenog rada i kontakata s kolegama.
Ovog ljeta A. G. Gurvich razmišlja o pitanju koje je sam formulirao na sljedeći način: "Što znači da sebe nazivam biologom, a što, u stvari, želim znati?" Zatim, razmatrajući temeljito proučeni i ilustrirani proces spermatogeneze, dolazi do zaključka da se suština manifestacije živih bića sastoji u vezama između pojedinih događaja koji se odvijaju sinkrono. To je odredilo njegov "kut gledanja" u biologiji.
Tiskana baština A. G. Gurvich - više od 150 znanstvenih radova. Većina ih je objavljena na njemačkom, francuskom i engleskom jeziku, koja su bila u vlasništvu Aleksandra Gavriloviča. Njegov je rad ostavio svijetli trag u embriologiji, citologiji, histologiji, histofiziologiji, općoj biologiji. Ali možda bi bilo ispravno reći da je "glavni smjer njegova stvaralačkog djelovanja bila filozofija biologije" (iz knjige "Aleksandar Gavrilovič Gurvich. (1874-1954)". Moskva: Nauka, 1970.).
A. G. Gurvich je 1912. godine prvi uveo pojam „polja“u biologiju. Razvoj koncepta biološkog polja bila je glavna tema njegovog rada i trajala je više od jednog desetljeća. Za to vrijeme, Gurvichovi pogledi na prirodu biološkog polja pretrpjeli su duboke promjene, ali uvijek su govorili o polju kao jedinstvenom faktoru koji određuje smjer i urednost bioloških procesa.
Nepotrebno je reći, kakva je tužna sudbina čekala ovaj koncept u sljedećih pola stoljeća. Bilo je puno nagađanja, čiji su autori tvrdili da su shvatili fizičku prirodu takozvanog "biopolja", da se netko odmah obvezao liječiti ljude. Neki su se pozivali na A. G. Gurvich, bez da se uopće zamarao pokušajima uranjanja u smisao svoga djela. Većina nije znala za Gurvicha i, srećom, nije se pozvala, budući da niti sam pojam "biopolje", niti različita objašnjenja njegovog djelovanja od strane A. G. Gurvich nema nikakve veze. Ipak, danas riječi "biološko polje" izazivaju neprikriveni skepticizam među obrazovanim sugovornicima. Jedan od ciljeva ovog članka je reći čitateljima istinsku priču o biološkom polju u znanosti.
Što pomiče stanice
Promotivni video:
A. G. Gurvich nije bio zadovoljan stanjem teorijske biologije početkom 20. stoljeća. Nisu ga privlačile mogućnosti formalne genetike, budući da je bio svjestan da je problem "prijenosa nasljednosti" bitno drugačiji od problema "implementacije" osobina u tijelu.
Možda je glavni zadatak biologije do danas potraga za odgovorom na „djetinjasto“pitanje: kako živa bića u svoj svojoj raznolikosti nastaju iz mikroskopske kugle jedne stanice? Zašto stanice koje razdvajaju ne oblikuju bezlične grudaste kolonije, već složene i savršene strukture organa i tkiva? U mehanici razvoja toga vremena usvojen je uzročno-analitički pristup koji je predložio W. Ru: razvoj embrija određen je mnoštvom krutih kauzalnih veza. No, ovaj pristup nije bio u skladu s rezultatima pokusa G. Driescha, koji je dokazao da eksperimentalno uzrokovana oštra odstupanja možda ne ometaju uspješan razvoj. Istovremeno, pojedini dijelovi tijela nisu formirani od onih struktura koje su normalne - već su formirane!Na isti način, u Gurvichovim vlastitim eksperimentima, čak i uz intenzivno centrifugiranje jajašca vodozemaca, što narušava njihovu vidljivu strukturu, daljnji se razvoj odvijao ekvivalentno - to jest, završio je na isti način kao u netaknutim jajima.
Lik: 1 Figure A. G. Gurvich iz djela iz 1914. - shematske slike staničnih slojeva u neuralnoj cijevi zametaka morskog psa. 1 - početna konfiguracija formacije (A), naknadna konfiguracija (B) (podebljana linija - promatrani oblik, crtica - pretpostavljena), 2 - početna (C) i promatrana konfiguracija (D), 3 - početna (E), predviđena (F). Okomite crte prikazuju duge osi ćelija - "ako u datom trenutku razvoja sagradite krivulju okomitu na osi ćelije, možete vidjeti da će se ona podudarati s konturama kasnije faze razvoja ovog područja".
A. G. Gurvich je proveo statističku studiju mitoza (stanične podjele) u simetričnim dijelovima embrija u razvoju ili u pojedinim organima i utemeljio koncept "normalizirajućih faktora", iz kojeg je nakon toga izrastao koncept polja. Gurvich je utvrdio da jedan faktor kontrolira cjelokupnu sliku raspodjele mitoza u dijelovima embrija, a da uopće ne odredi točno vrijeme i mjesto svakog od njih. Nesumnjivo, premisa teorije polja bila je sadržana čak i u čuvenoj Driesch-ovoj formuli "potencijalna sudbina elementa određena je položajem u cjelini". Kombinacija ove ideje s načelom normalizacije dovodi Gurvicha do razumijevanja urednosti u životu kao "podređenosti" elemenata jednoj cjelini - za razliku od njihove "interakcije". U svom djelu "Nasljednost kao proces implementacije" (1912.) prvo razvija koncept embrionalnog polja - morfem. U stvari, bio je to prijedlog da se prekine začarani krug: objasniti pojavu heterogenosti među početno homogenim elementima kao funkciju položaja elementa u prostornim koordinatama cjeline.
Nakon toga Gurvich je počeo tražiti formulaciju zakona koji opisuje kretanje stanica u procesu morfogeneze. Otkrio je da su se tijekom razvoja mozga u zamecima morskih pasa „duge osi stanica unutarnjeg sloja neuronskog epitela u bilo kojem trenutku orijentirale ne okomito na površinu formacije, već pod određenim (15-20 ') kutom prema njemu. Orijentacija kutova je prirodna: ako izgradite krivulju okomitu na osi ćelije u datom trenutku razvoja, možete vidjeti da će se ona podudarati s konturama kasnije faze u razvoju ovog područja "(Sl. 1). Činilo se da ćelije "znaju" kamo se naginjati, gdje se protezati kako bi izgradile željeni oblik.
Kako bi objasnio ta zapažanja, A. G. Gurvich je uveo koncept "sile sile" koja se podudara s konturom završne površine kormila i usmjerava kretanje stanica. Međutim, i sam Gurvich bio je svjestan nesavršenosti ove hipoteze. Osim složenosti matematičkog oblika, on nije bio zadovoljan s "teleologijom" koncepta (činilo se da podređuje kretanje stanica još ne postojećem, budućem obliku). U daljnjem djelu "O konceptu embrionalnih polja" (1922) "konačna konfiguracija kormila ne smatra se privlačnom površinom sile, već kao ekvipotencijalnom površinom polja koja proizlazi iz točkastih izvora." U istom su radu prvi put uvedeni koncepti „morfogenetskog polja“.
Biogeni ultraljubičasti
"Temelji i korijeni problema mitogeneze postavljeni su u mom neprestanom zanimanju za čudesni fenomen kariokeineze (tako se sredinom prošlog stoljeća nazivala mitoza. - Ed. Note)", napisao je A. G. Gurvich 1941. u svojim autobiografskim bilješkama. "Mitogeneza" - radni izraz koji je rođen u Gurvichovom laboratoriju i ubrzo je došao u opću upotrebu, ekvivalentan je konceptu "mitogenetskog zračenja" - vrlo slabog ultraljubičastog zračenja životinjskog i biljnog tkiva, potičući proces stanične diobe (mitoza).
A. G. Gurvich je došao do zaključka da je mitoze u živom objektu potrebno smatrati ne izoliranim događajima, već u agregatu, kao nečim koordiniranim - bilo da se radi o strogo organiziranim mitozama prvih faza cijepanja oocita ili naizgled nasumičnim mitozama u tkivima odrasle životinje ili biljke. Gurvich je vjerovao da će samo prepoznavanje integriteta organizma omogućiti kombiniranje procesa molekularne i stanične razine s topografskim značajkama raspodjele mitoza.
Od početka 1920-ih A. G. Gurvich je razmatrao razne mogućnosti vanjskih utjecaja koji potiču mitozu. U njegovom vidnom polju nalazio se koncept biljnih hormona, koji je u to vrijeme razvio njemački botaničar G. Haberlandt. (Stavio je suspenziju zdrobljenih stanica na biljno tkivo i promatrao kako se stanice tkiva počinju aktivnije dijeliti.) Ali nije bilo jasno zašto kemijski signal ne utječe na sve stanice na isti način, zašto se, recimo, male stanice dijele češće od velikih. Gurvich je sugerirao da je cijela poanta u strukturi stanične površine: možda su, u mladim stanicama, površinski elementi organizirani na poseban način, povoljan za percepciju signala, a kako stanica raste, ta organizacija je poremećena. (Naravno, još uvijek nije postojao koncept hormonskih receptora.)
Međutim, ako je ta pretpostavka točna i prostorna raspodjela nekih elemenata važna za percepciju signala, pretpostavka sama za sebe sugerira da signal nije kemijske, već fizičke prirode: na primjer, zračenje koje utječe na neke strukture stanične površine je rezonantno. Ova su razmatranja na kraju potvrđena u eksperimentu koji je kasnije postao široko poznat.
Lik: 2 Indukcija mitoze na vrhu korijena luka (crtež iz djela "Das Problem der Zellteilung Physiologisch betrachtet", Berlin, 1926.). Objašnjenja u tekstu.
Evo opisa ovog eksperimenta, koji je izveden 1923. godine na Krimskom sveučilištu. „Emitirajući korijen (induktor), spojen na žarulju, ojačan je vodoravno, a njegov vrh usmjeren je prema zoni meristema (tj. Prema zoni proliferacije stanica, u ovom slučaju također smještenom blizu korijenskog vrha. - Ed. Napomena) drugog sličnog korijena (detektor) fiksno okomito. Udaljenost između korijena bila je 2–3 mm”(Sl. 2). Na kraju izlaganja vidljivi korijen bio je precizno označen, fiksiran i izrezan u niz uzdužnih presjeka koji idu paralelno sa medijalnom ravninom. Odjeljci su ispitani pod mikroskopom i broj mitoza je izračunat na zračenim i kontrolnim stranama.
Tada je već bilo poznato da odstupanje između broja mitoza (obično 1000-2000) u obje polovice korijenskog vrha obično ne prelazi 3-5%. Dakle, "značajna, sistematska, oštro ograničena prevladavanje broja mitoza" u središnjoj zoni percipirajućeg korijena - i to je ono što su istraživači vidjeli na presjecima - neosporno je svjedočilo utjecaju vanjskog faktora. Nešto što je proizlazilo iz vrha korijena induktora prisililo je stanice korijena detektora da se aktivnije dijele (Sl. 3).
Daljnja su istraživanja jasno pokazala da je riječ o zračenju, a ne o hlapljivim kemikalijama. Udarac se širio u obliku uske paralelne grede - čim se indukcijski korijen malo odmaknuo u stranu, učinak je nestao. Također je nestao kad je stavljena staklena ploča između korijena. Ali ako je ploča napravljena od kvarca, učinak je trajao! Ovo sugeriše da je zračenje bilo ultraljubičasto. Kasnije su mu preciznije postavile spektralne granice - 190-330 nm, a prosječni intenzitet procijenjen je na 300-1000 fotona / s po kvadratnom centimetru. Drugim riječima, mitogenetsko zračenje koje je otkrio Gurvich bilo je srednje i blizu ultraljubičastog zračenja izuzetno niskog intenziteta. (Prema modernim podacima, intenzitet je još manji - reda je desetaka fotona / s po kvadratnom centimetru.)
Lik: 3 Grafički prikaz učinaka četiri pokusa. Pozitivan smjer (iznad osi apscese) znači prevladavanje mitoze na ozračenoj strani.
Prirodno pitanje: što s ultraljubičastim solarnim spektrom utječe li na diobu stanica? U eksperimentima je takav učinak isključen: u knjizi A. G. Gurvich i L. D. Gurvich "Mitogenetsko zračenje" (M., Medgiz, 1945.), u odjeljku metodoloških preporuka jasno je naznačeno da se prozori tijekom pokusa trebaju zatvoriti, u laboratorijima ne smije biti otvorene vatre i izvora električnih iskre. Osim toga, eksperimenti su nužno praćeni kontrolama. Međutim, valja napomenuti da je intenzitet sunčevog UV zraka mnogo veći, stoga bi njegov utjecaj na žive objekte u prirodi, najvjerojatnije, trebao biti potpuno drugačiji.
Rad na ovoj temi postao je još intenzivniji nakon tranzicije A. G. Gurvich 1925. na moskovskom sveučilištu - jednoglasno je izabran za šefa Katedre za histologiju i embriologiju Medicinskog fakulteta. Mitogenetsko zračenje pronađeno je u stanicama kvasca i bakterija, cijepajući jaja morskih ježaka i vodozemaca, kultura tkiva, stanice zloćudnih tumora, živčani (uključujući izolirane aksone) i mišićni sustav te krv zdravih organizama. Kao što se može vidjeti iz popisa, također se emitiraju nehezivna tkiva - prisjetimo se te činjenice.
Poremećaji razvoja ličinki morskog ježa zadržani u zapečaćenim kvarcnim posudama pod utjecajem produženog mitogenetskog zračenja bakterijskih kultura u 30-im godinama XX. Stoljeća proučavali su J. i M. Magra na Pasterovom institutu. (Danas se na Biološkom fakultetu Moskovskog državnog sveučilišta A. B. na Biološkom fakultetu Moskovskog državnog sveučilišta provode slična istraživanja s embrijima riba i vodozemaca.
Još jedno važno pitanje koje su postavili istraživači u istim tim godinama: koliko se daleko širi djelovanje zračenja u živom tkivu? Čitatelj će se sjetiti da je u pokusu s lukom korijena primijećen lokalni učinak. Postoji li, osim njega, i dugotrajna akcija? Da bi se to utvrdilo, provedeni su pokusni modeli: s lokalnim zračenjem dugih epruveta napunjenih otopinama glukoze, peptona, nukleinskih kiselina i drugih biomolekula, zračenje se širilo kroz cijev. Brzina širenja takozvanog sekundarnog zračenja iznosila je oko 30 m / s, što je potvrdilo pretpostavku o zračno-kemijskoj prirodi procesa. (Suvremeno, biomolekule, apsorbirajući UV fotone, fluorescirale su, emitirajući foton s većom valnom duljinom. Fotoni su, s druge strane, potakli naknadne kemijske transformacije.)u nekim je pokusima opaženo širenje zračenja duž čitave duljine biološkog objekta (na primjer, u dugim korijenima istog luka).
Gurvich i njegovi suradnici također su pokazali da visoko atenuirano ultraljubičasto zračenje fizikalnog izvora također potiče diobu stanica u korijenima luka, kao i biološki induktor.
Provode se fotoni
Odakle dolazi UV zračenje u živoj stanici? A. G. Gurvich i njegovi suradnici zabilježili su spektre enzimskih i jednostavnih anorganskih redox reakcija u svojim eksperimentima. Neko je vrijeme pitanje izvora mitogenetskog zračenja ostalo otvoreno. No 1933. godine, nakon objavljivanja hipoteze fotokemičara V. Frankenburgera, situacija s podrijetlom unutarćelijskih fotona postala je jasna. Frankenburger je vjerovao da su izvor pojave visokoenergetskih ultraljubičastih kvanta rijetka djela rekombinacije slobodnih radikala koja se događaju tijekom kemijskih i biokemijskih procesa, a zbog njihove rijetkosti ne utječu na ukupnu energetsku ravnotežu reakcija.
Energija oslobođena tijekom rekombinacije radikala apsorbira se iz molekula supstrata i emitira se spektrom karakterističnim za te molekule. Ovu je shemu rafinirao N. N. Semyonov (budući nobelovac) i u tom obliku uključen je u sve naredne članke i monografije o mitogenezi. Suvremena studija hemiluminiscencije živih sustava potvrdila je ispravnost ovih pogleda, koja su danas općenito prihvaćena. Evo samo jednog primjera: fluorescentna ispitivanja proteina.
Naravno, različite kemijske veze apsorbiraju se u bjelančevine, uključujući peptidne veze - u srednjoj ultraljubičastoj (najintenzivnije - 190-220 nm). Ali aromatske aminokiseline, posebno triptofan, relevantne su za studije fluorescencije. Ima apsorpcijski maksimum na 280 nm, fenilalanin na 254 nm i tirozin na 274 nm. Apsorbirajući ultraljubičasto kvante, te aminokiseline potom ih emitiraju u obliku sekundarnog zračenja - prirodno, s većom valnom duljinom, s spektrom karakterističnim za dano stanje proteina. Štoviše, ako je barem jedan ostatak triptofana prisutan u bjelančevinama, tada će on samo fluorescirati - energija koju apsorbiraju ostaci tirozina i fenilalanina preraspodijeli se na njega. Spektar fluorescencije ostatka triptofana snažno ovisi o okolini - bilo da je ta količina, na primjer, blizu površine kugle ili unutar, itd.a taj spektar varira u opsegu 310-340 nm.
A. G. Gurvich i njegovi suradnici pokazali su u modelnim eksperimentima na sintezi peptida da lančani procesi koji uključuju fotone mogu dovesti do cijepanja (fotodisocijacija) ili sinteze (fotosinteza). Reakcije fototizocijacije popraćene su zračenjem, dok se procesi fotosinteze ne emitiraju.
Sada je postalo jasno zašto sve stanice emitiraju, ali tijekom mitoze - posebno snažno. Proces mitoze je energetski intenzivan. Nadalje, ako u rastućoj stanici nakupljanje i trošenje energije ide paralelno s asimilativnim procesima, onda se tijekom mitoze energija pohranjena u interfazi troši samo. Dolazi do raspada složenih unutarćelijskih struktura (na primjer, ljuske jezgre) i reverzibilnog stvaranja novih koji troše energiju, na primjer, kromatinskih supermota.
A. G. Gurvich i njegovi kolege također su proveli rad na registraciji mitogenetskog zračenja pomoću fotonskih brojača. Osim laboratorija Gurvich na IEM-u Lenjingrad, ove studije su i u Lenjingradu, na Phystechu pod A. F. Ioffe, na čelu s G. M. Frank, zajedno s fizičarima Yu. B. Khariton i S. F. Rodionov.
Na zapadu su se tako ugledni stručnjaci kao B. Raevsky i R. Oduber bavili registracijom mitogenetskog zračenja pomoću fotomultiplikatorskih cijevi. Treba se prisjetiti i G. Barth-a, učenika poznatog fizičara W. Gerlacha (utemeljitelja kvantitativne spektralne analize). Bart je dvije godine radio u laboratoriju A. G. Gurvich i nastavio svoje istraživanje u Njemačkoj. Dobio je pouzdane pozitivne rezultate radeći s biološkim i kemijskim izvorima, a osim toga, dao je važan doprinos u metodologiji otkrivanja ultra slabog zračenja. Barth je izvršio preliminarno umjeravanje osjetljivosti i odabir fotomultipliatora. Danas je ovaj postupak obvezan i rutinski za sve koji su uključeni u mjerenje slabih svjetlosnih tokova. Međutim, upravo je zanemarivanje ovog i nekih drugih potrebnih zahtjeva spriječilo brojne predratne istraživače u dobivanju uvjerljivih rezultata.
Danas su impresivni podaci o registraciji superjakog zračenja iz bioloških izvora dobiveni u Međunarodnom institutu za biofiziku (Njemačka) pod vodstvom F. Poppa. Međutim, neki njegovi protivnici su skeptični prema tim djelima. Sklone su vjerovanju da su biofotoni nusprodukti metabolizma, vrsta svjetlosne buke koja nema biološko značenje. „Emitiranje svjetlosti je potpuno prirodan i samo po sebi razumljiv fenomen koji prati brojne kemijske reakcije“, naglašava fizičar Rainer Ulbrich sa Sveučilišta u Göttingenu. Biolog Gunther Rothe situaciju procjenjuje na sljedeći način: „Biofotoni postoje bez sumnje - to danas nedvosmisleno potvrđuju visoko osjetljivi uređaji kojima raspolaže suvremena fizika. Što se tiče Poppove interpretacije (govorimo oda kromosomi navodno emitiraju koherentne fotone. - Bilješka. Ur.), To je lijepa hipoteza, ali predložena eksperimentalna potvrda još uvijek je potpuno nedovoljna da bismo prepoznali njezinu valjanost. S druge strane, moramo uzeti u obzir da je u ovom slučaju vrlo teško dobiti dokaze, jer je, prvo, intenzitet ovog fotonskog zračenja vrlo nizak, a drugo, ovdje se teško primjenjuju klasične metode detekcije laserske svjetlosti.i drugo, klasične metode detekcije laserske svjetlosti koje se koriste u fizici teško su primijeniti ovdje ".i drugo, klasične metode detekcije laserske svjetlosti koje se koriste u fizici teško su primijeniti ovdje ".
Kontrolirana neravnoteža
Regulatorni fenomeni u protoplazmi A. G. Gurvich je počeo nagađati nakon svojih ranih pokusa u centrifugiranju oplođenih jajašaca vodozemaca i iglokožaca. Gotovo 30 godina kasnije, razumijevajući rezultate mitogenetskih eksperimenata, ova je tema dobila novi zamah. Gurvich je uvjeren da je strukturna analiza materijalnog supstrata (skupa biomolekula) koji reagira na vanjske utjecaje, bez obzira na njegovo funkcionalno stanje, besmislena. A. G. Gurvich formulira fiziološku teoriju protoplazme. Njegova je suština da živi sustavi imaju specifičan molekulski aparat za skladištenje energije, koji je u osnovi neskladan. U generaliziranom obliku, ovo je fiksacija ideje da je priliv energije potreban tijelu ne samo za rast ili obavljanje posla, već prvenstveno za održavanje tog stanja,koje živimo nazivamo.
Istraživači su skrenuli pozornost na činjenicu da je nužno primijećen prasak mitogenetskog zračenja kada je protok energije ograničen, što je održavalo određenu razinu metabolizma u živom sustavu. (Pod „ograničenjem protoka energije“treba razumjeti smanjenje aktivnosti enzimskih sustava, suzbijanje različitih procesa transmembranskog transporta, pad razine sinteze i potrošnju visokoenergetskih spojeva - to jest, bilo kakvih procesa koji ćeliji daju energiju - na primjer, s reverzibilnim hlađenjem objekta ili blagom anestezijom.) Gurvich je formulirao koncept izuzetno labilnih molekularnih formacija s povećanim energetskim potencijalom, neravnotežne prirode i objedinjenih zajedničkom funkcijom. Nazvao ih je neravnotežnim molekularnim konstelacijama (NMC).
A. G. Gurvich je vjerovao da je raspad NMC-a, poremećaj organizacije protoplazme, uzrokovao nagli zračenje. Ovdje ima puno toga zajedničkog s idejama A. Szent-Györgyija o migraciji energije duž općih energetskih razina proteinskih kompleksa. Slične ideje za utemeljenje prirode "biofotoničkog" zračenja sada je iznio F. Popp - on naziva migracijska područja uzbude "polaritonima". S gledišta fizike, ovdje nema ništa neobično. (Koja bi od trenutno poznatih unutarćelijskih struktura mogla biti prikladna za ulogu NMC-a u Gurvich-ovoj teoriji - ova će intelektualna vježba biti prepuštena čitatelju.)
Eksperimentalno je pokazano i da zračenje nastaje i kada je supstrat mehanički pod utjecajem - tijekom centrifugiranja ili primjene slabog napona. To je omogućilo reći da NMC također posjeduje prostorno uređenje, koje je poremećeno i mehaničkim utjecajem i ograničenjem protoka energije.
Na prvi pogled primjetno je da su NMC, čije postojanje ovisi o dotoku energije, vrlo slične disipativnim strukturama koje nastaju u termodinamički neravnotežnim sustavima, a koje je otkrio nobelovac I. R. Prigogine. Međutim, svatko tko je proučavao takve strukture (na primjer, reakcija Belousov - Žabotinski) vrlo dobro zna da se one ne reproduciraju apsolutno točno iz iskustva u iskustvo, iako je njihov opći karakter sačuvan. Pored toga, izuzetno su osjetljivi na najmanju promjenu parametara kemijske reakcije i vanjskih uvjeta. To sve znači da, budući da su živi objekti također neravnotežne formacije, oni ne mogu održati jedinstvenu dinamičku stabilnost svoje organizacije samo zbog protoka energije. Jedinstveni faktor narudžbe također je potreban. Ovaj faktor A. G. Gurvich je to nazvao biološkim poljem.
Gurvich je izvor polja povezao sa središtem stanice, kasnije s jezgrom, a u konačnoj verziji teorije s kromosomima. Prema njegovom mišljenju, polje je nastalo tijekom transformacija (sinteze) kromatina, a kromatinsko područje moglo je postati izvor polja samo u polju susjedne regije, koje je već bilo u tom stanju. Polje objekta kao cjeline, prema kasnijim idejama Gurvicha, postojalo je kao zbroj polja ćelija.
U kratkom sažetku izgleda konačna verzija teorije biološkog (staničnog) polja. Polje ima vektor, a ne silu. (Podsjećamo: silno polje je područje prostora, u svakoj točki koje određena sila djeluje na pokusni objekt smješten u njemu; na primjer, elektromagnetsko polje. Vektorsko polje je područje prostora, u čijoj je svakoj točki dan određeni vektor, na primjer, vektori brzine čestica u pokretnoj tekućini.) Molekule koje su u pobuđenom stanju i na taj način imaju višak energije padaju pod djelovanjem vektorskog polja. Oni dobivaju novu orijentaciju, deformiraju se ili se kreću u polju ne na štetu njegove energije (to jest, ne na isti način kao što se događa s nabijenom česticom u elektromagnetskom polju), već trošeći vlastitu potencijalnu energiju. Značajan dio ove energije pretvara se u kinetičku energiju; kada se višak energije potroši i molekula se vrati u neiscrpno stanje, učinak polja na nju prestaje. Kao rezultat, nastaje prostorno-vremenski poredak u staničnom polju - formiraju se NMC, karakterizirani povećanim energetskim potencijalom.
U pojednostavljenom obliku, sljedeća usporedba može to pojasniti. Ako su molekule koje se kreću u ćeliji automobili, a njihova višak energije je benzin, tada biološko polje tvori reljef terena na kojem se voze automobili. Pridržavajući se "reljefa", molekule sličnih energetskih karakteristika tvore NMC. Oni su, kao što je već spomenuto, ujedinjeni ne samo energetski, već i zajedničkom funkcijom, i postoje, prvo, zbog priliva energije (automobili ne mogu proći bez benzina), i drugo, zbog djelovanja narudžbe na biološkom polju (izvan terena) auto neće proći). Pojedine molekule neprestano ulaze i napuštaju NMC, ali cijeli NMC ostaje stabilan sve dok se vrijednost protoka energije koja ga hrani mijenja. S padom njegove vrijednosti, NMC se raspada, a energija pohranjena u njemu se oslobađa.
Zamislimo sada da se u određenom području živog tkiva smanjio priliv energije: propadanje NMC-a postalo je intenzivnije, dakle, intenzitet zračenja se povećao, onaj koji kontrolira mitozu. Naravno, mitogenetsko zračenje usko je povezano s poljem - iako ono nije dio njega! Kao što se sjećamo, tijekom propadanja (disimilacije) emitira se višak energije koja se ne mobilizira u NMC i nije uključena u procese sinteze; upravo zato što se u većini stanica procesi asimilacije i disimilacije odvijaju istovremeno, iako u različitim omjerima, stanice imaju karakterističan mitogenetski režim. Isti je slučaj s energetskim tokovima: polje ne utječe izravno na njihov intenzitet, ali, formirajući prostorni "reljef", može učinkovito regulirati njihov smjer i distribuciju.
A. G. Gurvich je radio u konačnoj verziji teorije polja tijekom teških ratnih godina. „Teorija biološkog polja“objavljena je 1944. (Moskva: sovjetska znanost), a u sljedećem izdanju na francuskom - 1947. godine. Teorija staničnih bioloških polja izazvala je kritiku i nerazumijevanje čak i među pristalicama prethodnog koncepta. Njihov glavni prigovor bio je u tome što je Gurvich navodno odustao od ideje cjeline i vratio se principu interakcije pojedinih elemenata (odnosno, polja pojedinih stanica), što je i sam odbacio. U članku "Pojam" cjeline "u svjetlu teorije staničnog polja" (Zbirka "Radovi na mitogenezi i teoriji bioloških polja". M.: Izdavačka kuća AMN, 1947) A. G. Gurvich pokazuje da to nije slučaj. Budući da se polja koja generiraju pojedine stanice šire izvan njihovih granica,a vektori polja zbrajaju se u bilo kojoj točki prostora prema pravilima geometrijskog zbrajanja, novi koncept potkrepljuje koncept "stvarnog" polja. To je, u stvari, dinamično integralno polje svih stanica organa (ili organizma), koje se s vremenom mijenja i ima svojstva cjeline.
Od 1948. A. G. Gurvich je prisiljen koncentrirati se uglavnom na teorijsku sferu. Nakon kolovozne sjednice VASKhNIL-a, nije vidio priliku da nastavi rad na Institutu za eksperimentalnu medicinu Ruske akademije medicinskih znanosti (čiji je direktor bio od osnivanja instituta 1945.), a početkom rujna podnio je zahtjev za predsjedništvo Akademije da se povuče. U posljednjim godinama svog života napisao je mnoga djela o različitim aspektima teorije biološkog polja, teorijske biologije i metodologije biološkog istraživanja. Gurvich je te radove smatrao poglavljima jedne knjige, koja je objavljena 1991. godine pod naslovom „Načela analitičke biologije i teorije staničnih polja“(Moskva: Nauka).
Empatija bez razumijevanja
Radovi A. G. Gurvich na mitogenezi prije Drugog svjetskog rata bio je vrlo popularan i kod nas i u inozemstvu. U Gurvichovom laboratoriju aktivno su se proučavali procesi kancerogeneze, posebice pokazalo se da krv oboljelih od raka, za razliku od krvi zdravih ljudi, nije izvor mitogenetskog zračenja. Godine 1940. A. G. Gurvich je nagrađen Državnom nagradom za svoj rad na mitogenetskom istraživanju problema raka. Gurvichovi koncepti „polja“nikada nisu uživali široku popularnost, iako su uvijek pobudili veliko zanimanje. Ali taj je interes za njegov rad i izvještaje često ostao površan. A. A. Ljubiščov, koji se uvijek nazivao učenikom A. G. Gurvich je takav stav opisao kao "suosjećanje bez razumijevanja".
U naše vrijeme simpatiju je zamijenilo neprijateljstvo. Značajan doprinos diskreditaciji ideja A. G. Gurvicha su uveli neki budući sljedbenici, koji su misli znanstvenika tumačili "prema vlastitom razumijevanju". Ali glavna stvar nije ni to. Ispostavilo se da su Gurvichove ideje izvan puta koje je preuzela "ortodoksna" biologija. Nakon otkrića dvostruke spirale, pred istraživačima su se pojavile nove i atraktivne perspektive. Lanac "gen - protein - znak" privlačio je svojom konkretnošću, naizgled lakoćom dobivanja rezultata. Naravno, molekularna biologija, molekularna genetika, biokemija postale su glavna toka, a negenetski i neenzimski procesi kontrole u živim sustavima postupno su gurnuti na periferiju znanosti, a i njihovo proučavanje počelo se smatrati sumnjivim, neozbiljnim zanimanjem.
Za moderne fizikalno-kemijske i molekularne grane biologije razumijevanje integriteta je izvanzemaljac, što je A. G. Gurvich ga je smatrao osnovnim svojstvom živih bića. S druge strane, razdvajanje se praktično izjednačava s dobivanjem novih znanja. Prednost se daje istraživanju kemijske strane pojava. U istraživanju kromatina naglasak se premješta na primarnu strukturu DNK i u njoj više vole vidjeti prije svega gen. Iako je neravnoteža bioloških procesa formalno prepoznata, nitko joj ne dodjeljuje važnu ulogu: velika većina radova usmjerena je na razlikovanje između "crnog" i "bijelog", prisutnosti ili odsutnosti proteina, aktivnosti ili neaktivnosti gena. (Nije uzalud da je termodinamika među studentima bioloških sveučilišta jedna od najdražih i slabo uočenih grana fizike.) Što smo izgubili u pola stoljeća nakon Gurvicha,koliko su veliki gubici - odgovor će reći budućnost znanosti.
Vjerojatno, biologija još nije usvojila ideje o temeljnom integritetu i neravnoteži živih bića, o jedinstvenom principu uređenja koji osigurava taj integritet. A možda su Gurvichove ideje još uvijek naprijed, a njihova povijest tek počinje.
O. G. Gavrish, kandidat bioloških znanosti
"Kemija i život - XXI stoljeće"