1906 m. Vėlyvą pavasarį Aleksandras Gavrilovičius Gurvičius, būdamas trisdešimtmečio viduryje jau žinomas mokslininkas, buvo demobilizuotas iš armijos. Karo su Japonija metu jis dirbo gydytoju galiniame pulke, dislokuotame Černigove. (Būtent ten Gurvičius, jo paties žodžiais tariant, „bėgantis nuo priverstinio tuštybės“, parašė ir iliustravo „Atlanto ir eskizo apie stuburinių embrionus“, kuris per artimiausius trejus metus buvo išleistas trimis kalbomis). Dabar jis su savo jauna žmona ir mažąja dukra visai vasarai išvyksta į Didįjį Rostovą - pas savo žmonos tėvus. Jis neturi darbo ir vis dar nežino, ar liks Rusijoje, ar vėl išvyks į užsienį.
Už Miuncheno universiteto Medicinos fakulteto disertacijų gynimo, Strasbūro ir Berno universiteto. Jaunasis Rusijos mokslininkas jau pažįstamas iš daugelio Europos biologų, jo eksperimentus labai vertina Hansas Drieschas ir Wilhelmas Rouxas. O dabar - trys mėnesiai visiško atsiribojimo nuo mokslinio darbo ir kontaktų su kolegomis.
- „Salik.biz“
Šią vasarą A. G. Gurvičius apmąsto klausimą, kurį pats suformulavo taip: „Ką reiškia, kad aš save vadinu biologu, ir ką iš tikrųjų noriu žinoti?“Tuomet, įvertinęs išsamiai ištirtą ir iliustruotą spermatogenezės procesą, jis daro išvadą, kad gyvų daiktų pasireiškimo esmę sudaro ryšiai tarp atskirų įvykių, vykstančių sinchroniškai. Tai nulėmė jo „žvilgsnio kampą“biologijoje.
Spausdintas A. G. Gurvičius - daugiau nei 150 mokslinių darbų. Didžioji jų dalis buvo išleista vokiečių, prancūzų ir anglų kalbomis, kurios priklausė Aleksandrui Gavrilovičiui. Jo darbai paliko ryškius ženklus embriologijoje, citologijoje, histologijoje, histofiziologijoje, bendrojoje biologijoje. Bet galbūt būtų teisinga sakyti, kad „pagrindinė jo kūrybinės veiklos kryptis buvo biologijos filosofija“(iš knygos „Aleksandras Gavrilovičius Gurvičius. (1874–1954). Maskva: Nauka, 1970).
A. G. Gurvičius 1912 m. Pirmasis biologijoje įvedė „lauko“sąvoką. Biologinio lauko koncepcijos kūrimas buvo pagrindinė jo darbo tema ir truko daugiau nei dešimtmetį. Per tą laiką Gurvičiaus požiūris į biologinio lauko prigimtį labai pasikeitė, tačiau jie visada kalbėjo apie lauką kaip apie vieną veiksnį, nulemiantį biologinių procesų kryptį ir tvarką.
Nereikia nė sakyti, koks liūdnas likimas šios idėjos laukė per artimiausią pusmetį. Buvo daug spekuliacijų, kurių autoriai teigė supratę vadinamojo „bio lauko“fizinę prigimtį, kažkas iškart įsipareigojo gydyti žmones. Kai kurie minėjo A. G. Gurvičius, visiškai nesivargindamas su bandymais pasinerti į savo darbo prasmę. Dauguma nežinojo apie Gurvičių ir, laimei, nenurodė, nes nei pats terminas „biolaukas“, nei įvairūs A. G. paaiškinimai apie jos veiksmus. Gurvičius neturi jokių santykių. Nepaisant to, šiandien žodžiai „biologinis laukas“sukelia nepaslėptą skeptišką požiūrį į išsilavinusius pašnekovus. Vienas iš šio straipsnio tikslų - papasakoti skaitytojams tikrąją biologinio lauko idėjos moksle istoriją.
Kas perkelia ląsteles
Reklaminis vaizdo įrašas:
A. G. Gurvičius nebuvo patenkintas teorinės biologijos būkle XX amžiaus pradžioje. Jo nedomino oficialios genetikos galimybės, nes jis žinojo, kad paveldimumo perdavimo problema iš esmės skiriasi nuo bruožų „diegimo“organizme problemos.
Ko gero, pagrindinė biologijos užduotis iki šių dienų yra atsakymo į „vaikišką“klausimą paieška: kaip gyvos būtybės visoje savo įvairovėje atsiranda iš vienos ląstelės mikroskopinio rutulio? Kodėl dalijančiosios ląstelės sudaro ne beformis vienkartines kolonijas, bet sudėtingas ir tobulas organų ir audinių struktūras? To meto raidos mechanikoje buvo priimtas W. Ru pasiūlytas priežastinis-analitinis požiūris: embriono vystymąsi lemia daugybė griežtų priežastinių ryšių. Bet šis požiūris neatitiko G. Driescho eksperimentų rezultatų, kurie įrodė, kad eksperimento metu sukelti ryškūs nukrypimai gali netrukdyti sėkmingai vystytis. Tuo pačiu metu atskiros kūno dalys nėra suformuotos iš normalių struktūrų, bet jos yra suformuotos!Panašiai, paties Gurvičiaus eksperimentuose, net intensyviai centrifuguojant varliagyvių kiaušinius, kurie sutrikdė jų matomą struktūrą, tolesnis vystymasis vyko tolygiai - tai yra, jis pasibaigė taip pat, kaip ir nepaliestuose kiaušiniuose.
Paveikslas: 1 paveikslai A. G. Gurvičius iš 1914 m. Darbo - schematiniai ląstelių sluoksnių vaizdai ryklio embriono nerviniame vamzdyje. 1 - pradinė formavimo konfigūracija (A), vėlesnė konfigūracija (B) (paryškinta linija - pastebėta forma, brūkšniuota - padaryta), 2 - pradinė (C) ir stebima konfigūracija (D), 3 - pradinė (E), numatoma (F). Statmenose linijose nurodomos ilgos ląstelių ašys - „jei tam tikru vystymosi momentu statote kreivę statmeną ląstelių ašims, galite pamatyti, kad ji sutampa su vėlesnio šios srities vystymosi etapo kontūru“.
A. G. Gurvičius atliko statistinį mitozių (ląstelių dalijimosi) simetriškose besivystančio embriono ar atskirų organų dalyse tyrimą ir pagrindė „normalizuojančio faktoriaus“, iš kurio vėliau išaugo lauko samprata, sąvoką. Gurvičius nustatė, kad vienas faktorius kontroliuoja bendrą mitozių pasiskirstymą embriono dalyse, niekaip nenustatant tikslaus kiekvienos iš jų laiko ir vietos. Be abejo, lauko teorijos prielaida buvo išdėstyta net garsiojoje Driescho formulėje: „numatomą elemento likimą lemia jo padėtis kaip visuma“. Šios idėjos derinimas su normalizavimo principu veda Gurvičių į gyvenimo tvarkos supratimą kaip elementų „pavaldumą“vienai visumai - priešingai nei jų „sąveika“. Savo darbe „Paveldimumas kaip įgyvendinimo procesas“(1912) jis pirmiausia plėtoja embrioninio lauko - morfo - sampratą. Tiesą sakant, tai buvo pasiūlymas nutraukti užburtą ratą: paaiškinti heterogeniškumo atsiradimą tarp iš pradžių homogeninių elementų kaip elemento padėties funkciją visos erdvės koordinatėse.
Po to Gurvičius pradėjo ieškoti įstatymo, apibūdinančio ląstelių judėjimą morfogenezės procese, formulavimo. Jis nustatė, kad ryklio embrionų smegenyse vykstant smegenų vystymuisi, „nervinio epitelio vidinio sluoksnio ląstelių ilgosios ašys bet kuriuo metu buvo nukreiptos ne statmenai formavimosi paviršiui, bet tam tikru (15–20 ') kampu į jį. Kampų orientacija yra natūrali: jei tam tikru vystymosi momentu sukonstruosite kreivę, statmeną ląstelių ašims, matysite, kad ji sutaps su vėlesnio šios srities plėtros etapo kontūru “(1 pav.). Atrodė, kad ląstelės „žino“, kur pasilenkti, kur ištempti, kad sukurtų norimą formą.
Paaiškinti šiuos pastebėjimus A. G. Gurvičius pristatė „jėgos paviršiaus“sąvoką, kuri sutampa su galutinio rudimento paviršiaus kontūru ir vadovauja ląstelių judėjimui. Tačiau pats Gurvičius suprato šios hipotezės netobulumą. Be matematinės formos sudėtingumo, jis nebuvo patenkintas sąvokos „teleologija“(atrodė, kad ląstelių judėjimas pavaldus neegzistuojančiai, būsimai formai). Vėlesniame darbe „Embrioninių laukų samprata“(1922) „galutinė užuomazgos konfigūracija laikoma ne patraukliu jėgos paviršiumi, bet ekvivalentiniu lauko, kylančio iš taškinių šaltinių, paviršiumi“. Tame pačiame darbe pirmą kartą buvo pristatyta „morfogenetinio lauko“sąvoka.
Biogeninis ultravioletinis
„Mitogenezės problemos pamatai ir šaknys buvo pakloti mano nesiliaujantį domėtis stebuklingu kariokinezės reiškiniu (šitaip mitozė buvo vadinama praėjusio amžiaus viduryje. - Red. Pastaba)“, - rašė A. G. Savo autobiografinėse pastabose Gurvičius 1941 m. „Mitogenezė“- darbo terminas, kuris gimė Gurvičiaus laboratorijoje ir netrukus pradėtas naudoti visuotinai, prilygsta „mitogenetinės spinduliuotės“sąvokai - labai silpnai gyvūnų ir augalų audinių ultravioletiniams spinduliams, stimuliuojantiems ląstelių dalijimosi (mitozės) procesą.
A. G. Gurvičius priėjo išvados, kad mitozes gyvame objekte reikia vertinti ne kaip pavienius įvykius, o kaip visumą, kaip kažką suderintą - ar tai griežtai organizuotos pirmųjų oocitų skilimo fazių mitozės, ar, atrodytų, atsitiktinės mitozės suaugusio gyvūno ar augalo audiniuose. Gurvičius manė, kad tik pripažinus organizmo vientisumą, bus įmanoma sujungti molekulinio ir ląstelinio lygio procesus su mitozės pasiskirstymo topografiniais ypatumais.
Nuo 1920-ųjų pradžios A. G. Gurvičius svarstė įvairias išorės įtakos, skatinančios mitozę, galimybes. Jo regos lauke buvo augalų hormonų koncepcija, kurią tuo metu sukūrė vokiečių botanikas G. Haberlandtas. (Ant augalų audinio jis įdėjo susmulkintų ląstelių suspensiją ir stebėjo, kaip audinių ląstelės pradeda aktyviau dalintis.) Tačiau nebuvo aišku, kodėl cheminis signalas veikia ne visas ląsteles vienodai, kodėl, tarkime, mažos ląstelės dalijasi dažniau nei stambios. Gurvičius užsiminė, kad visa esmė yra ląstelės paviršiaus struktūroje: galbūt jaunose ląstelėse paviršiaus elementai yra organizuojami ypatingu būdu, palankiu signalų suvokimui, o augant ląstelei, ši organizacija yra sutrikusi. (Žinoma, vis dar nebuvo hormonų receptorių koncepcijos.)
Tačiau jei ši prielaida yra tiesa ir signalo suvokimui svarbus kai kurių elementų erdvinis pasiskirstymas, pati prielaida leidžia manyti, kad signalas gali būti ne cheminis, o fizinio pobūdžio: pavyzdžiui, radiacija, veikianti kai kurias ląstelės paviršiaus struktūras, yra rezonansinė. Šie svarstymai galiausiai buvo patvirtinti eksperimente, kuris vėliau tapo plačiai žinomas.
Paveikslas: 2 Mitozės sukėlimas svogūno šaknies gale (brėžinys iš darbo „Das Problem der Zellteilung physiologisch betrachtet“, Berlynas, 1926). Paaiškinimai tekste.
Čia yra šio eksperimento, kuris buvo atliktas 1923 m. Krymo universitete, aprašymas. „Spinduliuojanti šaknelė (induktorius), sujungta su lempute, buvo sustiprinta horizontaliai, o jos galas buvo nukreiptas į antros panašios šaknies (detektoriaus) meristemos zoną (tai yra į ląstelių proliferacijos zoną, šiuo atveju taip pat esančią šalia šaknies galiuko. - Red. Pastaba). fiksuotas vertikaliai. Atstumas tarp šaknų buvo 2–3 mm “(2 pav.). Pasibaigus ekspozicijai, suvokianti šaknis buvo tiksliai pažymėta, pritvirtinta ir supjaustyta išilginių pjūvių, einančių lygiagrečiai vidurinei plokštumai, serija. Skyriai buvo ištirti mikroskopu ir mitozių skaičius buvo suskaičiuotas švitintoje ir kontrolinėje pusėse.
Tuo metu jau buvo žinoma, kad mitozių skaičiaus (paprastai 1000–2000) skirtumas abiejose šaknies galiuko pusėse paprastai neviršija 3–5%. Taigi „reikšmingas, sistemingas, smarkiai apribotas mitozių skaičiaus viršijimas“suvokiančios šaknies centrinėje zonoje - ir tai tyrėjai matė skyriuose - neabejotinai liudijo išorinio veiksnio įtaką. Kažkas, sklindantis iš induktoriaus šaknies galiuko, privertė detektoriaus šaknies ląsteles aktyviau dalintis (3 pav.).
Tolesni tyrimai aiškiai parodė, kad kalbama apie radiaciją, o ne apie lakias chemines medžiagas. Smūgis pasklido siauros lygiagrečios sijos pavidalu - kai tik sužadinimo šaknis buvo šiek tiek nukreipta į šoną, poveikis išnyko. Jis taip pat išnyko, kai tarp šaknų buvo padėta stiklinė plokštelė. Bet jei plokštelė buvo pagaminta iš kvarco, poveikis išliko! Tai leido manyti, kad radiacija buvo ultravioletinė. Vėliau jos spektrinės ribos buvo nustatytos tiksliau - 190–330 nm, o vidutinis intensyvumas buvo įvertintas 300–1000 fotonų / s kvadratiniame centimetre. Kitaip tariant, Gurovičiaus atrastas mitogenetinis spinduliavimas buvo vidutinis ir beveik ultravioletiniu spinduliuotėje, ypač mažo intensyvumo. (Remiantis šiuolaikiniais duomenimis, intensyvumas yra dar mažesnis - tai yra dešimtys fotonų / s kvadratiniame centimetre.)
Paveikslas: 3 Grafinis keturių eksperimentų poveikio vaizdas. Teigiama kryptis (virš abscisės ašies) reiškia mitozės vyravimą švitintoje pusėje.
Natūralus klausimas: o kaip ultravioletiniams saulės spinduliams, ar tai daro įtaką ląstelių dalijimuisi? Eksperimentuose toks poveikis buvo atmestas: knygoje A. G. Gurvičius ir L. D. Gurvičiaus „Mitogenetinė radiacija“(M., Medgiz, 1945), rekomendacijų skyriuje aiškiai nurodyta, kad langai eksperimentų metu turi būti uždaryti, laboratorijose neturi būti atviros ugnies ir elektros kibirkščių šaltinių. Be to, eksperimentus būtinai lydėjo kontrolė. Tačiau reikia pažymėti, kad saulės ultravioletinis spinduliuotės intensyvumas yra daug didesnis, todėl greičiausiai jos poveikis gamtoje esantiems objektams turėtų būti visiškai kitoks.
Darbas šia tema tapo dar intensyvesnis pereinant A. G. Gurvičius 1925 m. Maskvos universitete - jis vienbalsiai buvo išrinktas Medicinos fakulteto Histologijos ir embriologijos katedros vedėju. Mitogenetinė radiacija buvo rasta mielių ir bakterijų ląstelėse, skaldančiose jūros ežių ir varliagyvių kiaušinius, audinių kultūras, piktybinių navikų ląsteles, nervų (įskaitant izoliuotus aksonus) ir raumenų sistemas bei sveikų organizmų kraują. Kaip matyti iš sąrašo, išmetami ir neskaidieji audiniai - prisiminkime šį faktą.
Jūros ežių lervų, laikomų hermetiškuose kvarco induose, veikiant ilgalaikiam bakterijų kultūrų mitogenetiniam spinduliavimui, vystymosi sutrikimai XX amžiaus 30-ajame dešimtmetyje buvo tiriami J. ir M. Magrou Pasteur institute. (Šiandien tokius tyrimus su žuvų ir varliagyvių embrionais atlieka Maskvos valstybinio universiteto biofizikai A. B. Burlakovas.)
Kitas svarbus klausimas, kurį tyrinėtojai pateikė tais pačiais metais: kiek spinduliuotė skleidžiasi gyvuose audiniuose? Skaitytojas atsimins, kad eksperimente su svogūnų šaknimis buvo pastebėtas vietinis poveikis. Ar, be jo, taip pat yra tolimojo veiksmo? Tam nustatyti buvo atlikti modeliniai eksperimentai: vietiniu būdu švitinant ilgus vamzdelius, užpildytus gliukozės, peptono, nukleorūgščių ir kitų biomolekulių tirpalais, radiacija sklinda per mėgintuvėlį. Vadinamosios antrinės radiacijos sklidimo greitis buvo apie 30 m / s, o tai patvirtino prielaidą apie proceso radiacinį-cheminį pobūdį. (Šiuolaikiniu požiūriu, biomolekulės, sugeriančios UV fotonus, fluorescuoja, skleidžia ilgesnio bangos ilgio fotoną. Šie fotonai, savo ruožtu, sukėlė vėlesnius cheminius virsmus.)kai kuriuose eksperimentuose radiacijos sklidimas buvo stebimas per visą biologinio objekto ilgį (pavyzdžiui, ilgose to paties lanko šaknyse).
Gurvičius ir jo bendradarbiai taip pat parodė, kad labai silpna fizinio šaltinio ultravioletinė spinduliuotė taip pat skatina ląstelių dalijimąsi svogūnų šaknyse, kaip ir biologinis induktorius.
Fotonai veda
Iš kur UV spinduliuotė sklinda iš gyvų ląstelių? A. G. Gurvičius ir bendradarbiai eksperimentuose užfiksavo fermentinių ir paprastų neorganinių redokso reakcijų spektrus. Kurį laiką mitogenetinės spinduliuotės šaltinių klausimas liko atviras. Bet 1933 m., Paskelbus fotochemiko V. Frankenburgerio hipotezę, paaiškėjo tarpląstelinių fotonų kilmės padėtis. Frankenburgeris manė, kad aukštos energijos ultravioletinių spindulių kvanto atsiradimo šaltinis yra reti laisvųjų radikalų rekombinacijos veiksmai, atsirandantys vykstant cheminiams ir biocheminiams procesams, ir dėl jų retumo neįtakoja bendros reakcijų energijos pusiausvyros.
Radikalų rekombinacijos metu išsiskirianti energija yra absorbuojama substrato molekulėse ir skleidžiama pagal spektrą, būdingą šioms molekulėms. Šią schemą patikslino N. N. Semjonovas (būsimas Nobelio premijos laureatas) ir tokia forma buvo įtrauktas į visus vėlesnius straipsnius ir monografijas apie mitogenezę. Šiuolaikinis gyvųjų sistemų chemiliuminescencijos tyrimas patvirtino šių nuomonių, kurios šiandien visuotinai priimtinos, teisingumą. Štai tik vienas pavyzdys: fluorescencinių baltymų tyrimai.
Žinoma, baltymai absorbuoja įvairius cheminius ryšius, įskaitant peptidinius ryšius - viduriniame ultravioletiniame spindulyje (intensyviausiai - 190–220 nm). Tačiau aromatinės aminorūgštys, ypač triptofanas, yra svarbios fluorescencijos tyrimams. Jo absorbcijos maksimumas yra 280 nm, fenilalanino - 254 nm, tirozino - 274 nm. Sugerdamos ultravioletinius kvantus, šios aminorūgštys jas išskiria antrinės spinduliuotės pavidalu - natūraliai, ilgesnio bangos ilgio, turinčios spektrą, būdingą tam tikrai baltymo būsenai. Be to, jei baltyme yra bent viena triptofano liekana, tada jis tik fluoruos - energija, kurią sugeria tirozino ir fenilalanino likučiai, pasiskirsto joje. Triptofano liekanų fluorescencinis spektras labai priklauso nuo aplinkos - ar nuosėdos yra, tarkime, šalia rutulio paviršiaus, ar viduje ir t.t.ir šis spektras kinta 310–340 nm juostoje.
A. G. Gurvičius ir jo kolegos atlikdami peptidų sintezės modelinius eksperimentus parodė, kad grandinių procesai, kuriuose yra fotonų, gali sukelti skilimą (fotodisociacija) arba sintezę (fotosintezė). Fotodisociacijos reakcijas lydi radiacija, o fotosintezės procesai neišskiria.
Dabar tapo aišku, kodėl visos ląstelės išsiskiria, tačiau mitozės metu - ypač stipriai. Mitozės procesas reikalauja daug energijos. Be to, jei augančioje ląstelėje energijos kaupimas ir eikvojimas vyksta lygiagrečiai su asimiliaciniais procesais, tada mitozės metu ląstelėje sukaupta energija tik sunaudojama. Vyksta sudėtingų tarpląstelinių struktūrų (pvz., Branduolio apvalkalo) dezintegracija ir energiją sunaudojantis grįžtamasis naujų - pavyzdžiui, chromatino supergardelių - kūrimas.
A. G. Gurvičius ir jo kolegos taip pat atliko mitogenetinės spinduliuotės registravimo darbus, naudojant fotonų skaitiklius. Be Gurvičo laboratorijos Leningrado IEM, šie tyrimai taip pat yra Leningrade, „Phystech“įmonėje, vadovaujant A. F. „Ioffe“, vadovaujama G. M. Frankas kartu su fizikais Yu. B. Kharitonas ir S. F. Rodionovas.
Vakaruose tokie garsūs specialistai kaip B. Raevskis ir R. Oduberis užsiėmė mitogenetinės spinduliuotės registravimu, naudojant fotopaprastinimo vamzdelius. Taip pat turėtume prisiminti garsaus fiziko W. Gerlacho (kiekybinės spektrinės analizės įkūrėjo) studentą G. Bartą. Bartas dvejus metus dirbo A. G. Gurvich ir tęsė savo tyrimus Vokietijoje. Jis gavo patikimų teigiamų rezultatų dirbdamas su biologiniais ir cheminiais šaltiniais, be to, svariai prisidėjo prie ultra silpnos radiacijos nustatymo metodikos. Bartas atliko preliminarų jautrumo kalibravimą ir fotopakartiklių pasirinkimą. Šiandien ši procedūra yra privaloma ir įprasta visiems, kurie užsiima silpnų šviesos srautų matavimu. Tačiau būtent šio ir kai kurių kitų būtinų reikalavimų nepaisymas kliudė daugelį prieškario tyrinėtojų gauti įtikinamų rezultatų.
Šiandien Tarptautiniame biofizikos institute (Vokietija), vadovaujant F. Poppui, buvo gauti įspūdingi duomenys apie labai silpnos radiacijos iš biologinių šaltinių registraciją. Tačiau kai kurie jo oponentai skeptiškai vertina šiuos darbus. Jie linkę manyti, kad biotonai yra metaboliniai šalutiniai produktai - tai lengvas triukšmas, kuris neturi jokios biologinės prasmės. „Šviesos spinduliavimas yra visiškai natūralus ir savaime suprantamas reiškinys, lydintis daugelį cheminių reakcijų“, - pabrėžia fizikas Raineris Ulbrichas iš Getingeno universiteto. Biologas Guntheris Rothe situaciją vertina taip: „Biofotonai egzistuoja be jokios abejonės - šiandien tai vienareikšmiškai patvirtina labai jautrūs šiuolaikinės fizikos prietaisai. Kalbant apie Poppo interpretaciją (mes kalbame apiekad chromosomos tariamai skleidžia koherentinius fotonus. - Pastaba. Red.), Tada tai yra graži hipotezė, tačiau siūlomo eksperimentinio patvirtinimo vis dar nepakanka pripažinti jo pagrįstumą. Kita vertus, turime atsižvelgti į tai, kad šiuo atveju labai sunku gauti įrodymų, nes, pirma, šio fotono spinduliuotės intensyvumas yra labai mažas, ir, antra, čia sunku pritaikyti klasikinius fizikoje naudojamus lazerio šviesos nustatymo metodus.antra, čia sunku pritaikyti klasikinius fizikoje naudojamus lazerio šviesos aptikimo metodus “.antra, čia sunku pritaikyti klasikinius fizikoje naudojamus lazerio šviesos aptikimo metodus “.
Kontroliuojama pusiausvyra
Reguliavimo reiškiniai protoplazmoje A. G. Gurvičius pradėjo spėlioti po savo ankstyvų eksperimentų centrifuguojant apvaisintus varliagyvių ir dygiaodžių kiaušinius. Beveik po 30 metų, supratusi mitogenetinių eksperimentų rezultatus, ši tema gavo naują impulsą. Gurvičius įsitikinęs, kad medžiaginio substrato (biomolekulių rinkinio), reaguojančio į išorinius poveikius, nepaisant jo funkcinės būklės, struktūrinė analizė neturi prasmės. A. G. Gurvičius formuluoja protoplazmos fiziologinę teoriją. Jos esmė ta, kad gyvosios sistemos turi savitą molekulinį aparatą, skirtą energijai kaupti, kuris iš esmės nėra pusiausvyros. Apibendrinant tai yra minties, kad energijos antplūdis reikalingas kūnui ne tik augimui ar darbui atlikti, bet ir tam, kad palaikytų tą būseną, fiksavimas.kurį mes vadiname gyvu.
Tyrėjai atkreipė dėmesį į tai, kad ribojant energijos srautą, kuris palaikė tam tikrą gyvosios sistemos metabolizmo lygį, būtinai buvo stebimas mitogenetinės radiacijos sprogimas. („Ribojant energijos srautą“turėtų būti suprantamas fermentinių sistemų aktyvumo sumažėjimas, įvairių transmembraninio transportavimo procesų slopinimas, didelės energijos junginių sintezės ir sunaudojimo lygio sumažėjimas - tai yra bet kokie procesai, kurie suteikia ląstelei energijos, pavyzdžiui, objekto grįžtamojo aušinimo metu arba atliekant lengvą nejautrą..) Gurvičius suformulavo labai labilių molekulinių formacijų, turinčių padidintą energetinį potencialą, turinčių pusiausvyros pobūdį ir kurias jungia bendra funkcija, sąvoką. Jis pavadino juos pusiausvyros molekuliniais žvaigždynais (NMC).
A. G. Gurvičius manė, kad būtent NMC irimas, protoplazmos organizavimo sutrikimas sukėlė radiacijos sprogimą. Čia jis turi daug bendro su A. Szent-Györgyi idėjomis apie energijos migraciją palei bendrą baltymų kompleksų energijos lygį. Panašias „biofotoninės“radiacijos prigimties pagrindimo idėjas dabar išreiškia F. Poppas - jis migruojančius sužadinimo regionus vadina „polaritonais“. Fizikos požiūriu čia nėra nieko neįprasto. (Kurios iš šiuo metu žinomų tarpląstelinių struktūrų galėtų būti tinkamos atlikti NMC vaidmenį Gurvičiaus teorijoje - šis intelektualinis pratimas paliks skaitytojui.)
Taip pat eksperimentiškai buvo parodyta, kad radiacija taip pat atsiranda, kai substratas yra mechaniškai veikiamas - centrifuguojant ar veikiant silpnai įtampai. Tai leido pasakyti, kad NMC taip pat turi erdvinį išdėstymą, kurį trikdė tiek mechaninė įtaka, tiek energijos srauto apribojimas.
Iš pirmo žvilgsnio pastebima, kad NMC, kurių egzistavimas priklauso nuo energijos antplūdžio, yra labai panašūs į dispersines struktūras, atsirandančias termodinamiškai pusiausvyros sistemose, kurias atrado Nobelio premijos laureatas I. R. Prigogine. Tačiau kiekvienas, tyręs tokias struktūras (pavyzdžiui, Belousovo-Zhabotinsky reakcija), gerai žino, kad jos nėra tiksliai atkuriamos iš patirties į patirtį, nors jų bendras pobūdis išlieka. Be to, jie yra ypač jautrūs menkiausiam cheminės reakcijos ir išorinių sąlygų parametrų pokyčiams. Visa tai reiškia, kad kadangi gyvieji objektai taip pat yra ne pusiausvyros formacijos, jie negali išlaikyti unikalaus savo organizacijos dinaminio stabilumo tik dėl energijos srauto. Taip pat reikalingas vienas sistemos užsakymo koeficientas. Šis veiksnys A. G. Gurvičius tai pavadino biologiniu lauku.
Gurvičius lauko šaltinį sujungė su ląstelės centru, vėliau su branduoliu, o galutiniame teorijos variante - su chromosomomis. Jo nuomone, laukas atsirado chromatino transformacijų (sintezės) metu, o chromatino sritis gali tapti lauko šaltiniu tik esant kaimyninio regiono, kuris jau buvo tokioje būsenoje, lauke. Objekto laukas kaip visuma, remiantis vėlesnėmis Gurvičiaus idėjomis, egzistavo kaip ląstelių laukų suma.
Trumpoje santraukoje galutinis biologinio (ląstelinio) lauko teorijos variantas atrodo taip. Laukas turi vektorių, o ne jėgą, charakterį. (Atminkite: jėgos laukas yra erdvės sritis, kurios kiekviename taške tam tikra jėga veikia bandomąjį objektą, esantį jame; pavyzdžiui, elektromagnetinis laukas. Vektoriaus laukas yra erdvės sritis, kurios kiekviename taške yra nurodytas tam tikras vektorius, pavyzdžiui, judančio skysčio dalelių greičio vektoriai)..) Molekulės, kurios yra sužadintoje būsenoje ir todėl turi energijos perteklių, patenka į vektoriaus lauko veikimą. Jie įgyja naują orientaciją, deformuojasi ar juda lauke ne dėl jo energijos (tai yra, ne taip, kaip tai atsitinka su įkrauta dalele elektromagnetiniame lauke), bet eikvodami savo potencialią energiją. Didelė šios energijos dalis virsta kinetine energija; kai energijos perteklius išeikvojamas ir molekulė grįžta į nenaudojamą būseną, lauko poveikis jai sustoja. Dėl to ląstelių lauke susidaro erdvėlaikis išdėstymas - susidaro NMC, pasižymintis padidėjusiu energijos potencialu.
Toliau pateiktas palyginimas supaprastinta forma gali tai paaiškinti. Jei ląstelėje judančios molekulės yra automobiliai, o jų perteklinė energija yra benzinas, tada biologinis laukas sudaro reljefo, kuriuo važiuoja automobiliai, reljefą. Laikydamiesi „reljefo“, molekulės, turinčios panašias energijos charakteristikas, sudaro NMC. Juos, kaip jau minėta, vienija ne tik energetiškai, bet ir bendra funkcija, ir egzistuoja, pirma, dėl energijos srauto (automobiliai negali važiuoti be benzino), ir, antra, dėl biologinio lauko (visureigio) užsakymo. automobilis nepravažiuos). Atskiros molekulės nuolat patenka į NMC ir išeina iš jų, tačiau visas NMC išlieka stabilus tol, kol pasikeičia jį maitinančios energijos srauto vertė. Mažėjant jo vertei, NMC skyla, o jame kaupiama energija išsiskiria.
Dabar įsivaizduokite, kad tam tikrame gyvo audinio rajone sumažėjo energijos srautas: NMC irimas tapo intensyvesnis, todėl padidėjo radiacijos intensyvumas - pats tas, kuris kontroliuoja mitozę. Žinoma, mitogenetinė spinduliuotė yra glaudžiai susijusi su lauku - nors tai nėra jo dalis! Kaip mes atsimename, skilimo (išsiskyrimo) metu išsiskiria perteklinė energija, kuri nėra mobilizuota NMC ir nedalyvauja sintezės procesuose; būtent todėl, kad daugumoje ląstelių asimiliacijos ir išsiskyrimo procesai vyksta vienu metu, nors skirtingose proporcijose ląstelės turi būdingą mitogenetinį režimą. Panašiai yra ir su energijos srautais: laukas neturi tiesioginės įtakos jų intensyvumui, tačiau, sudarydamas erdvinį „reljefą“, gali efektyviai reguliuoti jų kryptį ir pasiskirstymą.
A. G. Sunkiais karo metais Gurvičius dirbo prie galutinės lauko teorijos versijos. „Biologinio lauko teorija“buvo išleista 1944 m. (Maskva: Sovietų mokslas), o vėlesniame leidime prancūzų kalba - 1947 m. Ląstelių biologinių laukų teorija sukėlė kritikos ir nesusipratimų net tarp ankstesnės koncepcijos šalininkų. Pagrindinis jų priekaištas buvo tai, kad Gurvičius tariamai atsisakė visumos idėjos ir grįžo prie atskirų elementų (tai yra atskirų ląstelių laukų) sąveikos principo, kurį pats atmetė. Straipsnyje „Visumos samprata atsižvelgiant į ląstelinio lauko teoriją“(Rinkinys „Veiksmai apie mitogenezę ir biologinių laukų teoriją.“M.: AMN leidykla, 1947 m.) A. G. Gurvičius parodo, kad taip nėra. Kadangi atskirų langelių sukurti laukai peržengia jų ribas,o lauko vektoriai yra sumuojami bet kuriame erdvės taške pagal geometrinio sudėjimo taisykles, naujoji koncepcija pagrindžia „tikrojo“lauko sampratą. Faktiškai tai yra organo (arba organizmo) ląstelių dinaminis vientisas laukas, kuris laikui bėgant keičiasi ir turi visumos savybes.
Nuo 1948 metų A. G. Gurvičius verčiamas susitelkti daugiausia į teorinę sferą. Po rugpjūčio VASKhNIL sesijos jis nematė galimybės toliau dirbti Rusijos medicinos mokslų akademijos Eksperimentinės medicinos institute (kurio direktorius jis buvo nuo tada, kai institutas buvo įkurtas 1945 m.), O rugsėjo pradžioje jis kreipėsi į akademijos prezidiumą dėl išėjimo į pensiją. Paskutiniais gyvenimo metais jis parašė daugybę darbų įvairiais biologinio lauko teorijos, teorinės biologijos ir biologinių tyrimų metodologijos aspektais. Gurvičius šiuos kūrinius laikė vienos knygos, kuri buvo išleista 1991 m. Pavadinimu „Analitinės biologijos principai ir ląstelių laukų teorija“(Maskva: Nauka), skyriais.
Empatija nesuprantant
A. G. darbai Gurovičius apie mitogenezę prieš Antrąjį pasaulinį karą buvo labai populiarus tiek mūsų šalyje, tiek užsienyje. Gurvičiaus laboratorijoje buvo aktyviai tiriami kancerogenezės procesai, ypač įrodyta, kad vėžiu sergančių asmenų kraujas, skirtingai nei sveikų žmonių kraujas, nėra mitogenetinės radiacijos šaltinis. 1940 metais A. G. Gurvičius buvo apdovanotas valstybine premija už darbą, atliekant mitogenetinį vėžio problemos tyrimą. Gurvičiaus „lauko“sąvokos niekada nebuvo labai populiarios, nors jos visada sukėlė didžiulį susidomėjimą. Tačiau šis susidomėjimas jo darbu ir pranešimais dažnai išliko paviršutiniškas. A. A. Liubaščiovas, kuris visada save vadino A. G. Gurvičius apibūdino šį požiūrį kaip „užuojautą nesuprantant“.
Mūsų laikais simpatiją pakeitė priešiškumas. Reikšmingas indėlis diskredituojant A. G. Gurvichą supažindino su kai kuriais būsimais pasekėjais, kurie mokslininko mintis aiškino „pagal savo supratimą“. Bet svarbiausia net ne tai. Gurvičiaus idėjos pasirodė esąs už „stačiatikių“biologijos kelio. Atradus dvigubą spiralę, tyrinėtojams pasirodė naujos ir patrauklios perspektyvos. Grandinės - baltymo - ženklas patraukė savo konkretumu, atrodo lengvu rezultatu. Natūralu, kad molekulinė biologija, molekulinė genetika, biochemija tapo pagrindinėmis srovėmis, o negenetiniai ir ne fermentiniai kontrolės procesai gyvose sistemose pamažu buvo perkeliami į mokslo periferiją, o pats jų tyrimas pradėtas laikyti abejotina, nemandagia profesija.
Šiuolaikinėms fizikocheminėms ir molekulinėms biologijos šakoms vientisumo supratimas yra svetimas, o tai A. G. Gurvičius tai laikė pagrindine gyvų daiktų savybe. Kita vertus, išardymas praktiškai prilyginamas naujų žinių įgijimui. Pirmenybė teikiama reiškinių cheminės pusės tyrimams. Tiriant chromatiną, akcentuojama pirminė DNR struktūra ir juose jie renkasi pirmiausia geną. Nors oficialiai pripažįstamas biologinių procesų pusiausvyros sutrikimas, niekas neskiria jam svarbaus vaidmens: didžioji dauguma darbų yra skirti atskirti „juodąjį“ir „baltąjį“, baltymų buvimą ar nebuvimą, geno aktyvumą ar neveiklumą. (Ne veltui biologinių universitetų studentų termodinamika yra viena nemylimiausių ir blogiausiai suvokiamų fizikos šakų.) Ko mes praradome per pusę amžiaus po Gurvičiaus,kokie dideli nuostoliai - mokslo ateitis pasakys atsakymą
Tikriausiai biologija dar turi įsisavinti idėjas apie esminį gyvų daiktų vientisumą ir pusiausvyrą, apie vieną užsakymo principą, kuris užtikrina šį vientisumą. Ir galbūt Gurvičiaus idėjos dar laukia, o jų istorija tik prasideda.
Biologinių mokslų kandidatas O. G. Gavrišas
„Chemija ir gyvenimas - XXI amžius“