Prenos gena na daljinu: istraživanje naučnika Aleksandra Gurviča

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-16 15:59

U kasno proleće 1906. godine, Aleksandar Gavrilovič Gurvič, u svojim tridesetim godinama već poznati naučnik, demobilisan je iz vojske. Tokom rata sa Japanom, služio je kao lekar u pozadinskom puku stacioniranom u Černigovu. (Tamo je Gurvič, po vlastitim riječima, „bježeći od prisilnog besposlenja“, napisao i ilustrovao „Atlas i esej o embriologiji kičmenjaka“, koji je objavljen na tri jezika u naredne tri godine).

Sada sa mladom ženom i kćerkicom odlazi na cijelo ljeto u Rostov Veliki - kod ženinih roditelja. On nema posao, a još ne zna da li će ostati u Rusiji ili će ponovo otići u inostranstvo.

Iza Medicinskog fakulteta Univerziteta u Minhenu, odbrane teze, Strazbura i Univerziteta u Bernu. Mladi ruski naučnik već je upoznat sa mnogim evropskim biolozima, njegove eksperimente visoko cijene Hans Driesch i Wilhelm Roux. A sada - tri mjeseca potpune izolacije od naučnog rada i kontakata sa kolegama.

Ovog ljeta A. G. Gurvič razmišlja o pitanju, koje je sam formulisao na sljedeći način: "Šta to znači da sebe nazivam biologom, i šta, zapravo, želim da znam?" Zatim, s obzirom na detaljno proučen i ilustrovan proces spermatogeneze, dolazi do zaključka da se suština manifestacije živih bića sastoji u vezama između odvojenih događaja koji se odvijaju sinhrono. To je odredilo njegov "ugao gledanja" u biologiji.

Štampano naslijeđe A. G. Gurvič - više od 150 naučnih radova. Većina ih je objavljena na njemačkom, francuskom i engleskom jeziku, čiji je vlasnik Aleksandar Gavrilović. Njegov rad ostavio je blistav trag u embriologiji, citologiji, histologiji, histofiziologiji, općoj biologiji. Ali možda bi bilo ispravno reći da je "glavni pravac njegovog stvaralačkog djelovanja bila filozofija biologije" (iz knjige "Aleksandar Gavrilovič Gurvič. (1874-1954)". Moskva: Nauka, 1970).

A. G. Gurvič je 1912. godine prvi uveo koncept "polja" u biologiju. Razvoj koncepta biološkog polja bila je glavna tema njegovog rada i trajala je više od jedne decenije. Za to vrijeme, Gurvičevi pogledi na prirodu biološkog polja doživjeli su duboke promjene, ali su o polju uvijek govorili kao o jednom faktoru koji određuje smjer i urednost bioloških procesa.

Nepotrebno je reći, kakva je tužna sudbina čekala ovaj koncept u narednih pola veka. Bilo je dosta nagađanja, čiji su autori tvrdili da su shvatili fizičku prirodu takozvanog "biopolja", neko je odmah krenuo da liječi ljude. Neki su se pozivali na A. G. Gurviča, ne zamarajući se nimalo pokušajima da se udubi u smisao svog rada. Većina nije znala za Gurviča i, na sreću, nije se na njega pozivala, jer ni sam pojam "biopolje", niti razna objašnjenja njegovog djelovanja od strane A. G. Gurvič nema ništa s tim. Ipak, danas riječi "biološko polje" izazivaju neskriveni skepticizam kod obrazovanih sagovornika. Jedan od ciljeva ovog članka je ispričati čitateljima pravu priču o ideji biološkog polja u nauci.

Šta pokreće ćelije

A. G. Gurvič nije bio zadovoljan stanjem teorijske biologije na početku 20. vijeka. Nisu ga privlačile mogućnosti formalne genetike, jer je bio svjestan da se problem "prenošenja nasljeđa" suštinski razlikuje od problema "implementacije" osobina u tijelu.

Možda najvažniji zadatak biologije do danas je potraga za odgovorom na "djetinjasto" pitanje: kako živa bića u svoj svojoj raznolikosti nastaju iz mikroskopske lopte jedne ćelije? Zašto ćelije koje se dijele ne formiraju bezoblične grudaste kolonije, već složene i savršene strukture organa i tkiva? U mehanici razvoja tog vremena usvojen je kauzalno-analitički pristup koji je predložio W. Ru: razvoj embriona određen je mnoštvom krutih uzročno-posledičnih veza. Ali ovaj pristup se nije slagao s rezultatima eksperimenata G. Driescha, koji je dokazao da eksperimentalno uzrokovana oštra odstupanja ne mogu ometati uspješan razvoj. Pritom se pojedini dijelovi tijela uopće ne formiraju od onih struktura koje su normalne – nego se formiraju! Na isti način, u Gurvičevim vlastitim eksperimentima, čak i uz intenzivno centrifugiranje jaja vodozemaca, narušavajući njihovu vidljivu strukturu, daljnji razvoj tekao je jednako konačno - odnosno završio je na isti način kao u netaknutim jajima.

Rice. 1 Slike A. G. Gurvič iz 1914. - shematski prikazi slojeva stanica u neuralnoj cijevi embriona morskog psa. 1 - početna konfiguracija formacije (A), naknadna konfiguracija (B) (podebljana linija - posmatrani oblik, isprekidana - pretpostavljena), 2 - početna (C) i posmatrana konfiguracija (D), 3 - početna (E), predviđena (F) … Okomite linije pokazuju duge ose ćelija - "ako napravite krivu okomitu na ose ćelija u datom trenutku razvoja, možete videti da će se poklopiti sa konturom kasnije faze razvoja ovog područja"

A. G. Gurvič je proveo statističku studiju mitoza (ćelijske diobe) u simetričnim dijelovima embrija u razvoju ili pojedinačnih organa i potkrijepio koncept "normalizirajućeg faktora", iz kojeg je kasnije nastao koncept polja. Gurvič je ustanovio da jedan faktor kontrolira cjelokupnu sliku distribucije mitoza u dijelovima embrija, a da uopće ne određuje točno vrijeme i lokaciju svake od njih. Nesumnjivo, premisa teorije polja bila je sadržana u poznatoj Drieschovoj formuli „prospektivna sudbina elementa određena je njegovim položajem u cjelini“. Kombinacija ove ideje sa principom normalizacije dovodi Gurviča do shvatanja uređenosti u živom kao "podređenosti" elemenata jedinstvenoj celini - nasuprot njihovoj "interakciju". U svom djelu "Naslijeđe kao proces realizacije" (1912) po prvi put razvija koncept embrionalnog polja - morf. Zapravo, bio je to prijedlog da se prekine začarani krug: da se nastanak heterogenosti među prvobitno homogenim elementima objasni kao funkcija položaja elementa u prostornim koordinatama cjeline.

Nakon toga, Gurvič je počeo da traži formulaciju zakona koji opisuje kretanje ćelija u procesu morfogeneze. Otkrio je da su tokom razvoja mozga u embrionima ajkule „duge ose ćelija unutrašnjeg sloja neuralnog epitela bile orijentisane u svakom trenutku ne okomito na površinu formacije, već na određenom (15- 20') ugao prema njemu. Orijentacija uglova je prirodna: ako konstruišete krivulju okomitu na osi ćelija u datom trenutku razvoja, možete videti da će se poklopiti sa konturom kasnije faze u razvoju ovog područja”(Sl. 1.). Činilo se da ćelije "znaju" gde da se naslone, gde da se protežu da bi izgradile željeni oblik.

Da bi objasnio ova zapažanja, A. G. Gurvič je uveo koncept "površine sile" koja se poklapa sa konturom završne površine rudimenta i vodi kretanje ćelija. Međutim, sam Gurvič je bio svjestan nesavršenosti ove hipoteze. Pored složenosti matematičke forme, nije bio zadovoljan „teleologijom“koncepta (činilo se da podređuje kretanje ćelija nepostojećem, budućem obliku). U daljnjem radu "O konceptu embrionalnih polja" (1922.) "konačna konfiguracija rudimenta se ne razmatra kao privlačna površina sile, već kao ekvipotencijalna površina polja koja izvire iz točkastih izvora." U istom radu je po prvi put uveden pojam "morfogenetskog polja".

Gurvič je pitanje postavio tako široko i iscrpno da će svaka teorija morfogeneze koja se može pojaviti u budućnosti, u suštini, biti samo još jedna vrsta teorije polja.

L. V. Belousov, 1970

Biogeno ultraljubičasto

„Osnovi i koreni problema mitogeneze postavljeni su u mom nesmanjenom interesovanju za čudesni fenomen kariokineze (tako se mitoza zvala još sredinom prošlog veka. – Napomena ur.)“, napisao je A. G. Gurvič 1941. u svojim autobiografskim bilješkama."Mitogeneza" - radni termin koji je nastao u laboratoriji Gurvič i ubrzo je ušao u opštu upotrebu, ekvivalentan je konceptu "mitogenetskog zračenja" - vrlo slabog ultraljubičastog zračenja životinjskih i biljnih tkiva, koje stimuliše proces deobe ćelija (mitoza).

A. G. Gurvich je došao do zaključka da je potrebno mitoze u živom objektu posmatrati ne kao izolovane događaje, već u agregatu, kao nešto koordinirano – bilo da se radi o strogo organiziranim mitozama prvih faza cijepanja jajeta ili naizgled nasumične mitoze u tkivima odrasla životinja ili biljka. Gurvič je vjerovao da bi samo prepoznavanje integriteta organizma omogućilo kombiniranje procesa molekularnog i ćelijskog nivoa s topografskim karakteristikama distribucije mitoza.

Od početka 1920-ih A. G. Gurvič je razmatrao različite mogućnosti spoljašnjih uticaja koji stimulišu mitozu. U njegovom vidnom polju bio je koncept biljnih hormona koji je u to vrijeme razvio njemački botaničar G. Haberlandt. (Stavio je kašu zdrobljenih ćelija na biljno tkivo i posmatrao kako ćelije tkiva počinju da se aktivnije dele.) Ali nije bilo jasno zašto hemijski signal ne utiče na sve ćelije na isti način, zašto se, recimo, male ćelije dele više često od velikih. Gurvič je sugerirao da je cijela stvar u strukturi ćelijske površine: možda su u mladim ćelijama površinski elementi organizirani na poseban način, povoljan za percepciju signala, a kako stanica raste, ova organizacija je poremećena. (Naravno, u to vrijeme nije postojao koncept hormonskih receptora.)

Međutim, ako je ova pretpostavka tačna i ako je prostorna distribucija nekih elemenata važna za percepciju signala, pretpostavka se nameće sama po sebi da signal možda nije hemijske, već fizičke prirode: na primjer, zračenje koje utiče na neke strukture ćelije površina je rezonantna. Ova razmatranja su na kraju potvrđena u eksperimentu koji je kasnije postao nadaleko poznat.

Rice. 2 Indukcija mitoze na vrhu korena luka (crtež iz dela "Das Problem der Zellteilung physiologisch betrachtet", Berlin, 1926). Objašnjenja u tekstu

Evo opisa ovog eksperimenta, koji je izveden 1923. godine na Krimskom univerzitetu. “Emitivni korijen (induktor), spojen na lukovicu, ojačan je horizontalno, a njegov vrh usmjeren je u zonu meristema (odnosno u zonu proliferacije ćelija, u ovom slučaju također smještenu u blizini vrha korijena. - Ed. Napomena) drugog sličnog korijena (detektora) fiksiranog okomito. Udaljenost između korijena bila je 2-3 mm”(slika 2). Na kraju ekspozicije, percepcijski korijen je precizno označen, fiksiran i isječen u niz uzdužnih dijelova koji idu paralelno s medijalnom ravninom. Sekcije su pregledane pod mikroskopom i broj mitoza je izbrojan na ozračenoj i kontrolnoj strani.

Tada se već znalo da neslaganje između broja mitoza (obično 1000-2000) u obje polovine vrha korijena obično ne prelazi 3-5%. Dakle, "značajna, sistematska, oštro ograničena prevlast u broju mitoza" u centralnoj zoni percipirajućeg korena - a to su istraživači videli na presecima - neosporno je svedočila o uticaju spoljašnjeg faktora. Nešto što je izlazilo iz vrha korijena induktora natjeralo je ćelije korijena detektora da se aktivnije dijele (slika 3).

Dalja istraživanja su jasno pokazala da je riječ o zračenju, a ne o isparljivim hemikalijama. Udar se širio u obliku uskog paralelnog snopa - čim bi se indukcijski korijen malo skrenuo u stranu, učinak je nestao. Također je nestao kada se između korijena stavi staklena ploča. Ali ako je ploča napravljena od kvarca, efekat je ostao! Ovo sugerira da je zračenje bilo ultraljubičasto. Kasnije su njegove spektralne granice postavljene preciznije - 190-330 nm, a prosječni intenzitet procijenjen je na nivou od 300-1000 fotona / s po kvadratnom centimetru. Drugim riječima, mitogenetsko zračenje koje je otkrio Gurvič bilo je srednje i blizu ultraljubičastog ekstremno niskog intenziteta. (Prema savremenim podacima, intenzitet je još niži - reda je desetina fotona/s po kvadratnom centimetru.)

Rice. 3 Grafički prikaz efekata četiri eksperimenta. Pozitivan smjer (iznad ose apscise) znači prevagu mitoze na ozračenoj strani

Prirodno pitanje: šta je sa ultraljubičastim sunčevim spektrom, da li utiče na deobu ćelija? U eksperimentima je takav efekat isključen: u knjizi A. G. Gurvič i L. D. Gurvič "Mitogenetsko zračenje" (M., Medgiz, 1945), u dijelu metodoloških preporuka, jasno je naznačeno da prozori za vrijeme eksperimenata moraju biti zatvoreni, ne smije biti otvorenog plamena i izvora električnih varnica u laboratorijama. Osim toga, eksperimenti su nužno bili praćeni kontrolama. Međutim, treba napomenuti da je intenzitet sunčevog UV-a znatno veći, pa bi njegov učinak na žive objekte u prirodi, najvjerovatnije, trebao biti potpuno drugačiji.

Rad na ovoj temi postao je još intenzivniji nakon tranzicije A. G. Gurvič 1925. na Moskovskom univerzitetu - jednoglasno je izabran za šefa Katedre za histologiju i embriologiju Medicinskog fakulteta. Mitogenetsko zračenje pronađeno je u ćelijama kvasca i bakterija, cijepanju jaja ježeva i vodozemaca, kulturama tkiva, ćelijama malignih tumora, nervnom (uključujući izolovane aksone) i mišićnom sistemu, krvi zdravih organizama. Kao što se može vidjeti iz popisa, emitirala su se i nefisibilna tkiva - podsjetimo se ove činjenice.

Poremećaje razvoja larvi morskog ježa držanih u zatvorenim kvarcnim posudama pod uticajem produženog mitogenetskog zračenja bakterijskih kultura 30-ih godina XX veka proučavali su J. i M. Magrou na Pasteur institutu. (Danas se slična istraživanja sa embrionima riba i vodozemaca izvode na biofacijama Moskovskog državnog univerziteta od strane A. B. Burlakova.)

Još jedno važno pitanje koje su istraživači postavili sebi tih istih godina: koliko daleko se širi djelovanje zračenja u živom tkivu? Čitalac će zapamtiti da je u eksperimentu s korijenjem luka uočen lokalni učinak. Postoji li, osim njega, i dalekometna akcija? Da bi se to utvrdilo, izvedeni su modelski eksperimenti: uz lokalno zračenje dugih epruveta napunjenih rastvorima glukoze, peptona, nukleinskih kiselina i drugih biomolekula, zračenje se širilo kroz epruvetu. Brzina širenja takozvanog sekundarnog zračenja iznosila je oko 30 m/s, što je potvrdilo pretpostavku o radijaciono-hemijskoj prirodi procesa. (U modernim terminima, biomolekule, apsorbujući UV fotone, fluoresciraju, emitujući foton veće talasne dužine. Fotoni su, zauzvrat, doveli do naknadnih hemijskih transformacija.) Zaista, u nekim eksperimentima, širenje zračenja je primećeno duž cele dužine biološki objekt (na primjer, u dugim korijenima istog luka).

Gurvič i njegovi saradnici su također pokazali da visoko oslabljeno ultraljubičasto zračenje fizičkog izvora također potiče diobu stanica u korijenu luka, kao i biološki induktor.

Naša formulacija osnovnog svojstva biološkog polja u svom sadržaju ne predstavlja nikakve analogije sa poljima poznatim u fizici (iako im, naravno, nije u suprotnosti).

A. G. Gurvič. Principi analitičke biologije i teorije ćelijskog polja

Fotoni provode

Odakle dolazi UV zračenje u živoj ćeliji? A. G. Gurvich i kolege u svojim eksperimentima snimili su spektre enzimskih i jednostavnih anorganskih redoks reakcija. Neko vrijeme ostalo je otvoreno pitanje izvora mitogenetskog zračenja. Ali 1933. godine, nakon objavljivanja hipoteze fotohemičara V. Frankenburgera, situacija s porijeklom intracelularnih fotona postala je jasna. Frankenburger je smatrao da su izvor pojave visokoenergetskih ultraljubičastih kvanta rijetki činovi rekombinacije slobodnih radikala koji se javljaju tokom kemijskih i biohemijskih procesa i zbog svoje rijetkosti nisu utjecali na ukupni energetski balans reakcija.

Molekuli supstrata apsorbuju energiju oslobođenu tokom rekombinacije radikala i emituju je sa spektrom karakterističnim za ove molekule. Ovu šemu je precizirao N. N. Semjonova (budućeg nobelovca) i u ovom obliku je uključen u sve naredne članke i monografije o mitogenezi. Savremeno proučavanje hemiluminiscencije živih sistema potvrdilo je ispravnost ovih stavova, koji su danas opšteprihvaćeni. Evo samo jednog primjera: fluorescentne studije proteina.

Naravno, razne kemijske veze se apsorbiraju u proteinu, uključujući peptidne veze - u srednjem ultraljubičastom (najintenzivnije - 190-220 nm). Ali za studije fluorescencije relevantne su aromatične aminokiseline, posebno triptofan. Ima maksimum apsorpcije na 280 nm, fenilalanin na 254 nm i tirozin na 274 nm. Apsorbirajući ultraljubičaste kvante, ove aminokiseline ih zatim emituju u obliku sekundarnog zračenja - prirodno, sa većom talasnom dužinom, sa spektrom karakterističnim za dato stanje proteina. Štoviše, ako je barem jedan ostatak triptofana prisutan u proteinu, tada će samo on fluorescirati - energija koju apsorbiraju ostaci tirozina i fenilalanina se preraspoređuje na njega. Spektar fluorescencije ostatka triptofana jako zavisi od okoline - da li je ostatak, recimo, blizu površine globule ili unutra, itd., a ovaj spektar varira u opsegu 310-340 nm.

A. G. Gurvič i njegovi suradnici su u modelskim eksperimentima o sintezi peptida pokazali da lančani procesi koji uključuju fotone mogu dovesti do cijepanja (fotodisocijacije) ili sinteze (fotosinteza). Reakcije fotodisocijacije su praćene zračenjem, dok procesi fotosinteze ne emituju.

Sada je postalo jasno zašto sve ćelije emituju, ali tokom mitoze - posebno snažno. Proces mitoze je energetski intenzivan. Štaviše, ako se u ćeliji koja raste akumulacija i trošenje energije odvijaju paralelno sa procesima asimilacije, tada se tokom mitoze energija koju je ćelija uskladištila u interfazi samo troši. Dolazi do raspada složenih unutarćelijskih struktura (na primjer, ljuske jezgra) i reverzibilnog stvaranja novih koji zahtijevaju energiju - na primjer, kromatinskih superzavojnica.

A. G. Gurvič i njegove kolege su također radili na registraciji mitogenetskog zračenja pomoću fotonskih brojača. Pored Gurvič laboratorije na Lenjingradskom IEM-u, ove studije su iu Lenjingradu, na Phystech-u kod A. F. Ioffe, na čelu sa G. M. Frank, zajedno sa fizičarima Yu. B. Khariton i S. F. Rodionov.

Na Zapadu su se tako istaknuti stručnjaci poput B. Raevskog i R. Odubera bavili registracijom mitogenetskog zračenja pomoću fotomultiplikatora. Treba se prisjetiti i G. Bartha, učenika poznatog fizičara W. Gerlacha (osnivača kvantitativne spektralne analize). Barth je dvije godine radio u laboratoriji A. G. Gurvič i nastavio svoja istraživanja u Njemačkoj. Dobio je pouzdane pozitivne rezultate radeći sa biološkim i hemijskim izvorima, a osim toga dao je važan doprinos metodologiji za detekciju ultra-slabog zračenja. Barth je izvršio preliminarnu kalibraciju osjetljivosti i odabir fotomultiplikatora. Danas je ovaj postupak obavezan i rutinski za sve koji mjere slabe svjetlosne tokove. Međutim, upravo zanemarivanje ovog i nekih drugih neophodnih zahtjeva nije omogućilo jednom broju prijeratnih istraživača da dođu do uvjerljivih rezultata.

Danas su na Međunarodnom institutu za biofiziku (Njemačka) pod vodstvom F. Poppa dobijeni impresivni podaci o registraciji superslabog zračenja iz bioloških izvora. Međutim, neki od njegovih protivnika su skeptični prema ovim radovima. Oni su skloni vjerovati da su biofotoni metabolički nusproizvodi, vrsta svjetlosne buke koja nema biološko značenje. “Emisija svjetlosti je potpuno prirodan i samorazumljiv fenomen koji prati mnoge hemijske reakcije”, naglašava fizičar Rainer Ulbrich sa Univerziteta u Getingenu. Biolog Gunther Rothe procjenjuje situaciju na sljedeći način: „Biofotoni postoje bez sumnje – danas to nedvosmisleno potvrđuju visokoosjetljivi uređaji kojima moderna fizika raspolaže. Što se tiče Poppove interpretacije (govorimo o tome da hromozomi navodno emituju koherentne fotone. - Prim. urednika), ovo je prelijepa hipoteza, ali je predložena eksperimentalna potvrda još uvijek potpuno nedovoljna da se prepozna njena valjanost. S druge strane, moramo uzeti u obzir da je u ovom slučaju vrlo teško doći do dokaza, jer je, prvo, intenzitet ovog fotonskog zračenja vrlo nizak, a drugo, klasične metode detekcije laserske svjetlosti koje se koriste u fizici su ovdje je teško primijeniti."

Među biološkim radovima objavljenim u vašoj zemlji ništa više ne privlači pažnju naučnog svijeta od vašeg rada.

Iz pisma Albrechta Bethea od 01.08.1930 A. G. Gurvič

Kontrolisana neravnoteža

Regulatorni fenomeni u protoplazmi A. G. Gurvič je počeo da spekuliše nakon svojih ranih eksperimenata u centrifugiranju oplođenih jaja vodozemaca i bodljokožaca. Gotovo 30 godina kasnije, sagledavanjem rezultata mitogenetskih eksperimenata, ova tema je dobila novi zamah. Gurvič je uvjeren da je besmislena strukturna analiza materijalnog supstrata (skupa biomolekula) koji reagira na vanjske utjecaje, bez obzira na njegovo funkcionalno stanje. A. G. Gurvič formuliše fiziološku teoriju protoplazme. Njegova suština je da živi sistemi imaju specifičan molekularni aparat za skladištenje energije, koji je u osnovi neravnotežan. U generaliziranom obliku, ovo je fiksacija ideje da je priliv energije neophodan tijelu ne samo za rast ili rad, već prvenstveno za održavanje stanja koje nazivamo živim.

Istraživači su skrenuli pažnju na činjenicu da je nastanak mitogenetskog zračenja nužno uočen kada je protok energije bio ograničen, što je održavalo određeni nivo metabolizma živog sistema. (Pod „ograničavanjem protoka energije“treba shvatiti smanjenje aktivnosti enzimskih sistema, potiskivanje različitih procesa transmembranskog transporta, smanjenje nivoa sinteze i potrošnje visokoenergetskih jedinjenja – odnosno bilo koje procese koji obezbjeđuju ćeliju energijom – na primjer, reverzibilnim hlađenjem predmeta ili blagom anestezijom.) Gurvič je formulisao koncept izuzetno labilnih molekularnih formacija sa povećanim energetskim potencijalom, neravnotežnih u prirodi i ujedinjenih zajedničkom funkcijom. Nazvao ih je neravnotežnim molekularnim konstelacijama (NMC).

A. G. Gurvič je vjerovao da je raspad NMC-a, narušavanje organizacije protoplazme, izazvalo rafal radijacije. Ovdje on ima mnogo zajedničkog sa idejama A. Szent-Györgyija o migraciji energije duž općih energetskih nivoa proteinskih kompleksa. Slične ideje za potkrepljivanje prirode "biofotonskog" zračenja danas iznosi F. Popp - on naziva migrirajuća područja ekscitacije "polaritonima". Sa stanovišta fizike, tu nema ničeg neobičnog. (Koja bi od trenutno poznatih unutarćelijskih struktura mogla biti prikladna za ulogu NMC-a u Gurvičovoj teoriji - ovu intelektualnu vježbu prepustit ćemo čitaocu.)

Eksperimentalno je također pokazano da do zračenja dolazi i kada je supstrat mehanički pod utjecajem centrifugiranja ili primjene slabog napona. To je omogućilo da se kaže da NMC takođe poseduje prostornu sređenost, koja je narušena kako mehaničkim uticajem, tako i ograničenjem protoka energije.

Na prvi pogled je uočljivo da su NMC, čije postojanje zavisi od priliva energije, veoma slične disipativnim strukturama koje nastaju u termodinamički neravnotežnim sistemima, a koje je otkrio nobelovac I. R. Prigogine. Međutim, svako ko je proučavao takve strukture (na primjer, reakcija Belousov - Zhabotinsky) vrlo dobro zna da se one ne reproduciraju apsolutno točno iz iskustva u iskustvo, iako je njihov opći karakter očuvan. Osim toga, izuzetno su osjetljivi na najmanju promjenu parametara kemijske reakcije i vanjskih uvjeta. Sve to znači da, budući da su i živi objekti neravnotežne formacije, ne mogu samo zbog protoka energije održati jedinstvenu dinamičku stabilnost svoje organizacije. Potreban je i jedan faktor naručivanja sistema. Ovaj faktor A. G. Gurvič je to nazvao biološkim poljem.

Ukratko, konačna verzija teorije biološkog (ćelijskog) polja izgleda ovako. Polje ima vektorski karakter, a ne sila. (Zapamtite: polje sile je područje prostora, u čijoj svakoj tački određena sila djeluje na ispitni objekt smješten u njemu; na primjer, elektromagnetno polje. Vektorsko polje je područje prostora, u čijoj svakoj tački dat je određeni vektor npr. vektori brzina čestica u fluidu koji se kreće.) Molekuli koji su u pobuđenom stanju i tako imaju višak energije padaju pod dejstvom vektorskog polja. Oni dobijaju novu orijentaciju, deformišu se ili se kreću u polju ne zbog njegove energije (dakle, ne na isti način kao što se to dešava sa naelektrisanom česticom u elektromagnetskom polju), već trošenjem sopstvene potencijalne energije. Značajan dio ove energije se pretvara u kinetičku energiju; kada se višak energije potroši i molekul se vrati u nepobuđeno stanje, prestaje dejstvo polja na njega. Kao rezultat toga, u ćelijskom polju se formira prostorno-vremenski poredak – formiraju se NMC koje karakterizira povećan energetski potencijal.

U pojednostavljenom obliku, sljedeće poređenje može to razjasniti. Ako su molekuli koji se kreću u ćeliji automobili, a njihov višak energije je benzin, tada biološko polje čini reljef terena po kojem se automobili voze. Poštujući "reljef", molekuli sa sličnim energetskim karakteristikama formiraju NMC. Oni su, kao što je već spomenuto, ujedinjeni ne samo energetski, već i zajedničkom funkcijom, a postoje, prvo, zbog priliva energije (automobili ne mogu bez benzina), a drugo, zbog urednog djelovanja biološkog polja. (offroad auto neće proći). Pojedinačni molekuli stalno ulaze i izlaze iz NMC, ali cijeli NMC ostaje stabilan sve dok se vrijednost protoka energije koji ga hrani ne promijeni. Sa smanjenjem njegove vrijednosti, NMC se razgrađuje, a energija pohranjena u njemu se oslobađa.

Sada zamislite da se u određenom području živog tkiva dotok energije smanjio: propadanje NMC-a je postalo intenzivnije, dakle, pojačao se intenzitet zračenja, upravo onog koje kontrolira mitozu. Naravno, mitogenetsko zračenje je usko povezano s poljem – iako nije njegov dio! Kao što se sjećamo, tokom raspada (disimilacije), emituje se višak energije, koja se ne mobilizira u NMC-u i nije uključena u procese sinteze; upravo zato što se u većini ćelija procesi asimilacije i disimilacije odvijaju istovremeno, iako u različitim omjerima, ćelije imaju karakterističan mitogenetski režim. Isti je slučaj i sa energetskim tokovima: polje ne utiče direktno na njihov intenzitet, ali, formirajući prostorni „reljef“, može efikasno regulisati njihov pravac i distribuciju.

A. G. Gurvič je radio na konačnoj verziji teorije polja tokom teških ratnih godina. "Teorija biološkog polja" objavljena je 1944. (Moskva: Sovjetska nauka) i u narednom izdanju na francuskom - 1947. godine. Teorija ćelijskih bioloških polja izazvala je kritike i nerazumijevanje čak i među pristalicama prethodnog koncepta. Njihova glavna zamjerka bila je da je Gurvich navodno napustio ideju cjeline i vratio se principu interakcije pojedinačnih elemenata (odnosno polja pojedinačnih ćelija), koji je i sam odbacio. U članku "Koncept "cjeline" u svjetlu teorije ćelijskog polja" (Zbornik "Radovi o mitogenezi i teoriji bioloških polja." Gurvič pokazuje da to nije slučaj. Budući da se polja generirana od strane pojedinačnih ćelija protežu izvan njihovih granica, a vektori polja se sabiraju u bilo kojoj tački u prostoru prema pravilima geometrijskog sabiranja, novi koncept potkrepljuje koncept „stvarnog“polja. To je, zapravo, dinamičko integralno polje svih ćelija organa (ili organizma), koje se menja tokom vremena i poseduje svojstva celine.

Od 1948. godine naučna djelatnost A. G. Gurvič je primoran da se koncentriše uglavnom na teorijsku sferu. Nakon avgustovske sjednice Svesavezne poljoprivredne akademije, nije vidio priliku da nastavi rad u Institutu za eksperimentalnu medicinu Ruske akademije medicinskih nauka (čiji je direktor bio od osnivanja instituta 1945. godine) i početkom septembra podneo zahtev Prezidijumu Akademije za penzionisanje. Posljednjih godina svog života napisao je mnoga djela o različitim aspektima teorije biološkog polja, teorijske biologije i metodologije bioloških istraživanja. Gurvič je ove radove smatrao poglavljima jedne knjige, koja je objavljena 1991. pod naslovom „Principi analitičke biologije i teorije ćelijskih polja“(Moskva: Nauka).

Samo postojanje živog sistema je, striktno govoreći, najdublji problem, u poređenju sa kojim njegovo funkcionisanje ostaje ili bi trebalo da ostane u senci.

A. G. Gurvič. Histološke osnove biologije. Jena, 1930. (na njemačkom)

Empatija bez razumijevanja

Radovi A. G. Gurviča o mitogenezi prije Drugog svjetskog rata bili su veoma popularni kako kod nas tako i u inostranstvu. U laboratoriji Gurvič aktivno su proučavani procesi karcinogeneze, posebno se pokazalo da krv pacijenata oboljelih od raka, za razliku od krvi zdravih ljudi, nije izvor mitogenetskog zračenja. Godine 1940. A. G. Gurvič je dobio Državnu nagradu za svoj rad na mitogenetskom proučavanju problema raka. Gurvičevi koncepti "polja" nikada nisu uživali široku popularnost, iako su uvijek izazivali veliko interesovanje. Ali ovo interesovanje za njegov rad i izvještaje često je ostajalo površno. AA. Lyubishchev, koji je sebe uvijek nazivao učenikom A. G. Gurvič, opisao je ovaj stav kao "suosjećanje bez razumijevanja".

U naše vrijeme, simpatija je zamijenjena neprijateljstvom. Značajan doprinos diskreditaciji ideja A. G. Gurviča su predstavili neki budući sljedbenici koji su tumačili misli naučnika "prema svom vlastitom razumijevanju". Ali glavno nije ni to. Gurvičeve ideje našle su se na marginama puta kojim je krenula "ortodoksna" biologija. Nakon otkrića dvostruke spirale, pred istraživačima su se pojavile nove i privlačne perspektive. Lanac "gen - protein - znak" privučen svojom konkretnošću, naizgled lakoćom dobijanja rezultata. Naravno, molekularna biologija, molekularna genetika, biohemija postali su glavni tokovi, a negenetski i neenzimski kontrolni procesi u živim sistemima postepeno su potisnuti na periferiju nauke, a samo njihovo proučavanje počelo se smatrati sumnjivim, neozbiljnim zanimanjem.

Za moderne fizičko-hemijske i molekularne grane biologije, razumijevanje integriteta je strano, što je A. G. Gurvič je smatrao osnovnim svojstvom živih bića. S druge strane, rasparčavanje se praktično izjednačava sa sticanjem novih znanja. Prednost se daje istraživanju hemijske strane fenomena. U proučavanju hromatina, naglasak je prebačen na primarnu strukturu DNK, a u njoj radije vide prvenstveno gen. Iako je neravnoteža bioloških procesa formalno priznata, niko joj ne pridaje važnu ulogu: ogromna većina radova usmjerena je na razlikovanje “crnog” i “bijelog”, prisutnosti ili odsustvu proteina, aktivnosti ili neaktivnosti gena.. (Nije uzalud termodinamika među studentima bioloških univerziteta jedna od najneomiljenijih i najslabije percipiranih grana fizike.) Šta smo izgubili u pola veka posle Gurviča, koliki su gubici - odgovor će potaknuti budućnost nauke.

Vjerovatno biologija tek treba da asimiluje ideje o temeljnom integritetu i neravnoteži živih bića, o jednom principu uređenja koji osigurava taj integritet. A možda su Gurvičeve ideje još uvijek naprijed, a njihova povijest tek počinje.

O. G. Gavrish, kandidat bioloških nauka