Fjärröverföring av gen: forskning av forskaren Alexander Gurvich

2024 Författare: Seth Attwood | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-16 16:17

På senvåren 1906 demobiliserades Alexander Gavrilovich Gurvich, i mitten av trettiotalet redan en välkänd vetenskapsman, från armén. Under kriget med Japan tjänstgjorde han som läkare vid det bakre regementet stationerat i Chernigov. (Det var där som Gurvich, med sina egna ord, "flykt från påtvingad sysslolöshet", skrev och illustrerade "Atlas och uppsats om embryologi hos ryggradsdjur", som publicerades på tre språk under de kommande tre åren).

Nu åker han med sin unga fru och lilla dotter för hela sommaren till Rostov den store - till sin frus föräldrar. Han har inget jobb, och han vet fortfarande inte om han kommer att stanna i Ryssland eller åka utomlands igen.

Bakom medicinska fakulteten vid universitetet i München, avhandlingsförsvar, Strasbourg och universitetet i Bern. Den unge ryske forskaren är redan bekant med många europeiska biologer, hans experiment är mycket uppskattade av Hans Driesch och Wilhelm Roux. Och nu - tre månader av fullständig isolering från vetenskapligt arbete och kontakter med kollegor.

I sommar har A. G. Gurvich reflekterar över frågan, som han själv formulerade så här: "Vad betyder det att jag kallar mig biolog, och vad vill jag egentligen veta?" Sedan, med tanke på den grundligt studerade och illustrerade processen för spermatogenes, kommer han till slutsatsen att kärnan i manifestationen av levande varelser består i samband mellan separata händelser som inträffar synkront. Detta bestämde hans "synvinkel" inom biologi.

Det tryckta arvet efter A. G. Gurvich - mer än 150 vetenskapliga artiklar. De flesta av dem publicerades på tyska, franska och engelska, som ägdes av Alexander Gavrilovich. Hans arbete lämnade ett ljust märke inom embryologi, cytologi, histologi, histofysiologi, allmän biologi. Men kanske skulle det vara korrekt att säga att "huvudriktningen för hans kreativa verksamhet var biologins filosofi" (från boken "Alexander Gavrilovich Gurvich. (1874-1954)". Moskva: Nauka, 1970).

A. G. Gurvich var 1912 den första som introducerade begreppet "fält" i biologin. Utvecklingen av det biologiska fältkonceptet var huvudtemat i hans arbete och varade i mer än ett decennium. Under denna tid har Gurvichs syn på det biologiska fältets natur genomgått djupgående förändringar, men de talade alltid om fältet som en enda faktor som bestämmer riktningen och ordningen i biologiska processer.

Onödigt att säga vilket sorgligt öde som väntade detta koncept under nästa halvsekel. Det fanns många spekulationer, vars författarna hävdade att de hade förstått den fysiska naturen hos det så kallade "biofältet", någon åtog sig omedelbart att behandla människor. Några hänvisade till A. G. Gurvich, utan att bry sig alls om försök att fördjupa sig i innebörden av sitt verk. Majoriteten kände inte till Gurvich och hänvisade lyckligtvis inte till det, eftersom varken till själva termen "biofält" eller till olika förklaringar av dess agerande av A. G. Gurvich har inget med det att göra. Icke desto mindre orsakar orden "biologiskt fält" idag oförställd skepsis bland utbildade samtalspartners. Ett av målen med den här artikeln är att berätta för läsarna den sanna historien om idén om ett biologiskt fält inom vetenskapen.

Vad som rör celler

A. G. Gurvich var inte nöjd med den teoretiska biologins tillstånd i början av 1900-talet. Han attraherades inte av den formella genetikens möjligheter, eftersom han var medveten om att problemet med "överföring av ärftlighet" är fundamentalt annorlunda än problemet med "implementering" av egenskaper i kroppen.

Biologins kanske viktigaste uppgift än i dag är sökandet efter ett svar på den "barnsliga" frågan: hur uppstår levande varelser i all sin mångfald ur en mikroskopisk boll av en enda cell? Varför bildar delande celler inte formlösa klumpiga kolonier, utan komplexa och perfekta strukturer av organ och vävnader? I den tidens utvecklingsmekanik antogs det kausalanalytiska tillvägagångssätt som W. Ru föreslog: embryots utveckling bestäms av en mängd stela orsak-och-verkan-samband. Men detta tillvägagångssätt stämde inte överens med resultaten av experimenten från G. Driesch, som bevisade att experimentellt orsakade skarpa avvikelser kanske inte stör framgångsrik utveckling. Samtidigt bildas inte enstaka delar av kroppen alls av de strukturer som är normala – men de bildas! På samma sätt, i Gurvichs egna experiment, även med intensiv centrifugering av groddjursägg, som kränkte deras synliga struktur, fortsatte utvecklingen lika slutgiltigt - det vill säga den slutade på samma sätt som i intakta ägg.

Ris. 1 Figurer A. G. Gurvich från 1914 - schematiska bilder av cellskikt i neuralröret hos ett hajfbryo. 1 - initial konfiguration (A), efterföljande konfiguration (B) (fet linje - observerad form, streckad - antagen), 2 - initial (C) och observerad konfiguration (D), 3 - initial (E), förutspådd (F) … Vinkelräta linjer visar cellernas långa axlar - "om du bygger en kurva vinkelrät mot cellaxlarna vid ett givet utvecklingsögonblick kan du se att den kommer att sammanfalla med konturen av ett senare utvecklingsstadium av detta område"

A. G. Gurvich genomförde en statistisk studie av mitoser (celldelningar) i symmetriska delar av det utvecklande embryot eller enskilda organ och underbyggde konceptet om en "normaliserande faktor", från vilken begreppet ett fält senare uppstod. Gurvich fastställde att en enda faktor styr den övergripande bilden av distributionen av mitoser i delar av embryot, utan att alls bestämma exakt tid och plats för var och en av dem. Utan tvekan fanns fältteorins premiss i den berömda Driesch-formeln "ett elements framtida öde bestäms av dess position som helhet." Kombinationen av denna idé med normaliseringsprincipen leder Gurvich till en förståelse av ordning och reda i det levande som "underordning" av element till en enda helhet - i motsats till deras "samverkan". I sitt verk "Härftlighet som förverkligandeprocess" (1912) utvecklar han för första gången begreppet embryonalfältet - morfen. I själva verket var det ett förslag för att bryta den onda cirkeln: att förklara uppkomsten av heterogenitet bland initialt homogena element som en funktion av elementets position i helhetens rumsliga koordinater.

Efter det började Gurvich leta efter en formulering av lagen som beskriver rörelsen av celler i processen med morfogenes. Han fann att under utvecklingen av hjärnan i hajambryon, "var de långa axlarna av cellerna i det inre lagret av neurala epitelet orienterade vid varje given tidpunkt inte vinkelrät mot ytan av formationen, men vid en viss (15- 20 ') vinkel till den. Vinklarnas orientering är naturlig: om du konstruerar en kurva vinkelrät mot cellaxlarna vid ett givet utvecklingsmoment, kan du se att den kommer att sammanfalla med konturen av ett senare skede i utvecklingen av detta område”(Fig. 1)). Det verkade som att cellerna "vet" var de ska luta sig, var de ska sträcka sig för att bygga den önskade formen.

För att förklara dessa iakttagelser har A. G. Gurvich introducerade konceptet med en "kraftyta" som sammanfaller med konturen av rudimentets slutliga yta och styr rörelsen av celler. Gurvich själv var dock medveten om ofullkomligheten i denna hypotes. Förutom komplexiteten i den matematiska formen var han inte nöjd med konceptets "teleologi" (det verkade underordna cellers rörelse till en icke-existerande framtida form). I det efterföljande verket "On the concept of embryonic fields" (1922) "betraktas den slutliga konfigurationen av rudimentet inte som en attraktiv kraftyta, utan som fältets ekvipotentialyta som härrör från punktkällor." I samma verk introducerades begreppet "morfogenetiskt fält" för första gången.

Frågan ställdes av Gurvich så brett och uttömmande att varje teori om morfogenes som kan uppstå i framtiden i grunden kommer att vara bara en annan sorts fältteori.

L. V. Belousov, 1970

Biogen ultraviolett

"Grunden och rötterna till problemet med mitogenes lades i mitt aldrig avtagande intresse för det mirakulösa fenomenet karyokinesis (så kallades mitosen tillbaka i mitten av förra seklet. - Red. Note)", skrev A. G. Gurvich 1941 i sina självbiografiska anteckningar."Mitogenes" - en arbetsterm som föddes i Gurvichs laboratorium och snart kom till allmän användning, motsvarar begreppet "mitogenetisk strålning" - mycket svag ultraviolett strålning av djur- och växtvävnader, vilket stimulerar celldelningsprocessen (mitos).

A. G. Gurvich kom till slutsatsen att det är nödvändigt att betrakta mitoser i ett levande föremål inte som isolerade händelser, utan sammantaget, som något koordinerat - oavsett om det är strikt organiserade mitoser av de första faserna av äggklyvningen eller till synes slumpmässiga mitoser i vävnaderna hos ett vuxet djur eller växt. Gurvich trodde att endast erkännandet av organismens integritet skulle göra det möjligt att kombinera processerna för de molekylära och cellulära nivåerna med de topografiska egenskaperna hos distributionen av mitoser.

Sedan början av 1920-talet har A. G. Gurvich övervägde olika möjligheter till yttre påverkan som stimulerade mitos. I hans synfält fanns begreppet växthormoner, utvecklat på den tiden av den tyske botanikern G. Haberlandt. (Han lade en slurry av krossade celler på växtvävnad och observerade hur vävnadsceller börjar dela sig mer aktivt.) Men det var inte klart varför den kemiska signalen inte påverkar alla celler på samma sätt, varför till exempel små celler delar sig mer ofta än stora. Gurvich föreslog att hela poängen ligger i cellytans struktur: kanske, i unga celler, är ytelementen organiserade på ett speciellt sätt, gynnsamt för uppfattningen av signaler, och när cellen växer störs denna organisation. (Naturligtvis fanns det inget koncept med hormonreceptorer på den tiden.)

Men om detta antagande är korrekt och den rumsliga fördelningen av vissa element är viktig för uppfattningen av signalen, antyder antagandet att signalen kanske inte är kemisk utan fysisk till sin natur: till exempel strålning som påverkar vissa strukturer i cellen ytan är resonant. Dessa överväganden bekräftades slutligen i ett experiment som senare blev allmänt känt.

Ris. 2 Induktion av mitos i spetsen av lökroten (ritning från verket "Das Problem der Zellteilung physiologisch betrachtet", Berlin, 1926). Förklaringar i texten

Här är en beskrivning av detta experiment, som utfördes 1923 vid Krimuniversitetet. Den emitterande roten (induktorn), ansluten till glödlampan, stärktes horisontellt, och dess spets riktades mot meristemzonen (det vill säga till zonen för cellproliferation, i det här fallet också belägen nära rotspetsen. - Red. Notera) av den andra liknande roten (detektorn) fixerad vertikalt. Avståndet mellan rötterna var 2–3 mm”(Fig. 2). Vid slutet av exponeringen markerades den uppfattande roten exakt, fixerades och skars i en serie längsgående sektioner som löper parallellt med det mediala planet. Sektioner undersöktes under ett mikroskop och antalet mitoser räknades på den bestrålade sidan och kontrollsidan.

Redan då var det känt att avvikelsen mellan antalet mitoser (vanligen 1000-2000) i båda halvorna av rotspetsen normalt inte överstiger 3-5%. Sålunda vittnade "en betydande, systematisk, kraftigt begränsad övervikt i antalet mitoser" i den uppfattande rotens centrala zon – och det var det som forskarna såg på snitten – om inverkan av en yttre faktor. Något som utgick från spetsen av induktorroten tvingade cellerna i detektorroten att dela sig mer aktivt (fig. 3).

Ytterligare forskning visade tydligt att det handlade om strålning och inte om flyktiga kemikalier. Stöten spred sig i form av en smal parallell stråle - så snart den inducerande roten avböjdes något åt sidan försvann effekten. Den försvann också när en glasskiva sattes mellan rötterna. Men om plattan var gjord av kvarts så bestod effekten! Detta antydde att strålningen var ultraviolett. Senare sattes dess spektrala gränser mer exakt - 190-330 nm, och den genomsnittliga intensiteten uppskattades till nivån 300-1000 fotoner / s per kvadratcentimeter. Med andra ord, den mitogenetiska strålningen som upptäcktes av Gurvich var medium och nära ultraviolett med extremt låg intensitet. (Enligt moderna data är intensiteten ännu lägre - den är i storleksordningen tiotals fotoner / s per kvadratcentimeter.)

Ris. 3 Grafisk representation av effekterna av fyra experiment. Den positiva riktningen (ovanför abskissaxeln) betyder övervikten av mitos på den bestrålade sidan

En naturlig fråga: hur är det med solspektrumets ultravioletta, påverkar det celldelningen? I experiment uteslöts en sådan effekt: i boken av A. G. Gurvich och L. D. Gurvich "Mitogenetic radiation" (M., Medgiz, 1945), i avsnittet med metodologiska rekommendationer, är det tydligt indikerat att fönstren under experiment bör stängas, det bör inte finnas öppna lågor och källor till elektriska gnistor i laboratorier. Dessutom åtföljdes experimenten nödvändigtvis av kontroller. Det bör dock noteras att intensiteten av sol-UV är betydligt högre, därför bör dess effekt på levande föremål i naturen troligen vara helt annorlunda.

Arbetet med detta ämne blev ännu mer intensivt efter övergången till A. G. Gurvich 1925 vid Moskvas universitet - han valdes enhälligt till chef för Institutionen för histologi och embryologi vid Medicinska fakulteten. Mitogenetisk strålning hittades i jäst- och bakterieceller, klyvningsägg från sjöborrar och groddjur, vävnadskulturer, celler från maligna tumörer, nervsystem (inklusive isolerade axoner) och muskelsystem, blod från friska organismer. Som framgår av förteckningen släpptes även icke-klyvbara vävnader ut - låt oss komma ihåg detta faktum.

Utvecklingsstörningar hos sjöborrelarver som hölls i förseglade kvartskärl under påverkan av långvarig mitogenetisk strålning av bakteriekulturer på 30-talet av XX-talet studerades av J. och M. Magrou vid Pasteur Institute. (Idag genomförs liknande studier med fisk- och amfibieembryon vid biofacies vid Moscow State University av A. B. Burlakov.)

En annan viktig fråga som forskare ställde till sig själva under samma år: hur långt sprider sig strålningens verkan i levande vävnad? Läsaren kommer ihåg att i experimentet med lökrötter observerades en lokal effekt. Finns det, förutom honom, också långdistansaction? För att fastställa detta utfördes modellexperiment: med lokal bestrålning av långa rör fyllda med lösningar av glukos, pepton, nukleinsyror och andra biomolekyler fortplantade sig strålningen genom röret. Utbredningshastigheten för den så kallade sekundära strålningen var cirka 30 m / s, vilket bekräftade antagandet om processens strålningskemiska natur. (I moderna termer fluorescerade biomolekyler, som absorberade UV-fotoner, och avgav en foton med längre våglängd. Fotonerna gav i sin tur upphov till efterföljande kemiska transformationer.) I vissa experiment observerades faktiskt strålningsutbredning längs hela längden av ett biologiskt föremål (till exempel i de långa rötterna av samma båge).

Gurvich och hans medarbetare visade också att den mycket dämpade ultravioletta strålningen från en fysisk källa också främjar celldelning i lökrötterna, liksom en biologisk induktor.

Vår formulering av den grundläggande egenskapen hos ett biologiskt fält representerar inte i sitt innehåll några analogier med fält som är kända inom fysiken (även om den naturligtvis inte motsäger dem).

A. G. Gurvich. Principer för analytisk biologi och cellfältteori

Fotoner leder

Var kommer UV-strålning ifrån i en levande cell? A. G. Gurvich och kollegor registrerade i sina experiment spektra av enzymatiska och enkla oorganiska redoxreaktioner. Under en tid förblev frågan om källorna till mitogenetisk strålning öppen. Men 1933, efter publiceringen av hypotesen om fotokemisten V. Frankenburger, blev situationen med ursprunget till intracellulära fotoner tydlig. Frankenburger trodde att källan till uppkomsten av ultravioletta kvanta med hög energi var sällsynta handlingar av rekombination av fria radikaler som inträffar under kemiska och biokemiska processer och, på grund av deras sällsynthet, inte påverkade den övergripande energibalansen av reaktioner.

Den energi som frigörs under rekombinationen av radikaler absorberas av substratmolekylerna och emitteras med ett spektrum som är karakteristiskt för dessa molekyler. Detta system förfinades av N. N. Semyonov (blivande Nobelpristagare) och i denna form ingick i alla efterföljande artiklar och monografier om mitogenes. Den moderna studien av kemiluminescensen av levande system har bekräftat riktigheten av dessa åsikter, som är allmänt accepterade idag. Här är bara ett exempel: fluorescerande proteinstudier.

Naturligtvis absorberas olika kemiska bindningar i proteinet, inklusive peptidbindningar - i mitten ultraviolett (mest intensivt - 190-220 nm). Men för fluorescensstudier är aromatiska aminosyror, speciellt tryptofan, relevanta. Den har ett absorptionsmaximum vid 280 nm, fenylalanin vid 254 nm och tyrosin vid 274 nm. Dessa aminosyror absorberar ultravioletta kvanta och avger dem sedan i form av sekundär strålning - naturligtvis, med en längre våglängd, med ett spektrum som är karakteristiskt för ett givet tillstånd av proteinet. Dessutom, om åtminstone en tryptofanrest finns i proteinet, kommer bara den att fluorescera - energin som absorberas av tyrosin- och fenylalaninrester omfördelas till den. Fluorescensspektrumet för tryptofanresten beror starkt på miljön - om resten är, säg, nära ytan av kulan eller inuti, etc., och detta spektrum varierar i 310-340 nm-bandet.

A. G. Gurvich och hans medarbetare visade i modellexperiment på peptidsyntes att kedjeprocesser som involverar fotoner kan leda till klyvning (fotodissociation) eller syntes (fotosyntes). Fotodissociationsreaktioner åtföljs av strålning, medan fotosyntesprocesserna inte avger.

Nu blev det klart varför alla celler avger, men under mitos – särskilt starkt. Processen med mitos är energikrävande. Dessutom, om ackumuleringen och energiförbrukningen i en växande cell fortskrider parallellt med de assimilativa processerna, förbrukas under mitos den energi som lagras av cellen i interfasen. Det finns en sönderdelning av komplexa intracellulära strukturer (till exempel kärnans skal) och energikrävande reversibel skapelse av nya - till exempel kromatinsuperspolar.

A. G. Gurvich och hans kollegor utförde också arbete med registrering av mitogenetisk strålning med hjälp av fotonräknare. Förutom Gurvich-laboratoriet vid Leningrad IEM, är dessa studier också i Leningrad, vid Phystech under A. F. Ioffe, med G. M. Frank, tillsammans med fysikerna Yu. B. Khariton och S. F. Rodionov.

I väst var sådana framstående specialister som B. Raevsky och R. Oduber engagerade i registreringen av mitogenetisk strålning med hjälp av fotomultiplikatorrör. Vi bör också komma ihåg G. Barth, en elev till den berömda fysikern W. Gerlach (grundare av kvantitativ spektralanalys). Barth arbetade i två år i laboratoriet hos A. G. Gurvich och fortsatte sin forskning i Tyskland. Han fick tillförlitliga positiva resultat av att arbeta med biologiska och kemiska källor och gav dessutom ett viktigt bidrag till metodiken för att upptäcka ultrasvag strålning. Barth utförde preliminär känslighetskalibrering och val av fotomultiplikatorer. Idag är denna procedur obligatorisk och rutin för alla som mäter svaga ljusflöden. Men det var just försummelsen av detta och några andra nödvändiga krav som inte tillät ett antal förkrigsforskare att få övertygande resultat.

Idag har imponerande data om registrering av supersvag strålning från biologiska källor erhållits vid International Institute of Biophysics (Tyskland) under ledning av F. Popp. Några av hans motståndare är dock skeptiska till dessa verk. De tenderar att tro att biofotoner är metaboliska biprodukter, ett slags ljusbrus som inte har någon biologisk betydelse. "Emissionen av ljus är ett helt naturligt och självklart fenomen som åtföljer många kemiska reaktioner", betonar fysikern Rainer Ulbrich vid universitetet i Göttingen. Biologen Gunther Rothe bedömer situationen på följande sätt: "Biofotoner existerar utan tvekan - idag bekräftas detta entydigt av mycket känsliga enheter som står till modern fysiks förfogande. När det gäller Popps tolkning (vi pratar om det faktum att kromosomer påstås avge koherenta fotoner. – Redaktörens anmärkning) är detta en vacker hypotes, men den föreslagna experimentella bekräftelsen är fortfarande helt otillräcklig för att erkänna dess giltighet. Å andra sidan måste vi ta hänsyn till att det är mycket svårt att få bevis i det här fallet, eftersom för det första intensiteten av denna fotonstrålning är mycket låg, och för det andra är de klassiska metoderna för att detektera laserljus som används i fysiken. svårt att ansöka här."

Bland biologiska verk som publicerats från ditt land är det inget som lockar den vetenskapliga världens uppmärksamhet mer än ditt arbete.

Från ett brev från Albrecht Bethe daterat 1930-08-01 till A. G. Gurvich

Kontrollerad ojämvikt

Regulatoriska fenomen i protoplasman A. G. Gurvich började spekulera efter sina tidiga experiment med att centrifugera befruktade ägg från amfibier och tagghudingar. Nästan 30 år senare, när man förstår resultaten av mitogenetiska experiment, fick detta ämne en ny impuls. Gurvich är övertygad om att den strukturella analysen av ett materialsubstrat (en uppsättning biomolekyler) som reagerar på yttre påverkan, oavsett dess funktionella tillstånd, är meningslös. A. G. Gurvich formulerar den fysiologiska teorin om protoplasma. Dess kärna är att levande system har en specifik molekylär apparat för energilagring, som i grunden inte är i jämvikt. I en generaliserad form är detta en fixering av tanken att ett inflöde av energi är nödvändigt för kroppen, inte bara för tillväxt eller arbete, utan i första hand för att upprätthålla det tillstånd som vi kallar levande.

Forskarna uppmärksammade det faktum att en explosion av mitogenetisk strålning nödvändigtvis observerades när energiflödet var begränsat, vilket bibehöll en viss nivå av metabolism i det levande systemet. (Med "begränsa flödet av energi" bör förstås en minskning av aktiviteten hos enzymatiska system, undertryckande av olika processer för transmembrantransport, en minskning av nivån av syntes och konsumtion av högenergiföreningar - det vill säga alla processer som förse cellen med energi - till exempel med reversibel kylning av ett föremål eller med mild bedövning.) Gurvich formulerade konceptet med extremt labila molekylära formationer med en ökad energipotential, ojämvikt i naturen och förenade av en gemensam funktion. Han kallade dem icke-jämviktsmolekylära konstellationer (NMC).

A. G. Gurvich trodde att det var upplösningen av NMC, störningen av organisationen av protoplasman, som orsakade en strålning. Här har han mycket gemensamt med A. Szent-Györgyis idéer om migration av energi längs proteinkomplexens allmänna energinivåer. Liknande idéer för att underbygga naturen hos "biofotonisk" strålning uttrycks idag av F. Popp - han kallar de migrerande excitationsregionerna för "polaritoner". Ur fysikens synvinkel är det inget ovanligt här. (Vilken av de för närvarande kända intracellulära strukturerna skulle kunna vara lämpliga för rollen som NMC i Gurvichs teori - vi kommer att lämna denna intellektuella övning till läsaren.)

Det har också visat sig experimentellt att strålning även uppstår när substratet påverkas mekaniskt av centrifugering eller applicering av en svag spänning. Detta gjorde det möjligt att säga att NMC också besitter rumslig ordning, som stördes både av mekanisk påverkan och av begränsning av energiflödet.

Vid första anblicken är det märkbart att NMC, vars existens beror på inflödet av energi, är mycket lika de dissipativa strukturer som uppstår i termodynamiskt icke-jämviktssystem, som upptäcktes av Nobelpristagaren I. R. Prigogine. Men alla som har studerat sådana strukturer (till exempel Belousov - Zhabotinsky-reaktionen) vet mycket väl att de inte reproduceras helt exakt från erfarenhet till erfarenhet, även om deras allmänna karaktär bevaras. Dessutom är de extremt känsliga för den minsta förändringen i parametrarna för en kemisk reaktion och yttre förhållanden. Allt detta betyder att eftersom levande objekt också är icke-jämviktsformationer, kan de inte upprätthålla den unika dynamiska stabiliteten i sin organisation endast på grund av energiflödet. En enda beställningsfaktor för systemet krävs också. Denna faktor A. G. Gurvich kallade det ett biologiskt fält.

I en kort sammanfattning ser den slutliga versionen av den biologiska (cellulära) fältteorin ut så här. Fältet har en vektor, inte en kraft, karaktär. (Kom ihåg: ett kraftfält är ett område i rymden, vid varje punkt där en viss kraft verkar på ett testobjekt som placeras i det; till exempel ett elektromagnetiskt fält. Ett vektorfält är ett område i rymden, vid varje punkt där en viss vektor ges, till exempel hastighetsvektorerna för partiklar i en rörlig vätska.) Molekyler som är i ett exciterat tillstånd och därmed har ett överskott av energi faller under vektorfältets verkan. De får en ny orientering, deformeras eller rör sig i fältet inte på grund av dess energi (det vill säga inte på samma sätt som det händer med en laddad partikel i ett elektromagnetiskt fält), utan spenderar sin egen potentiella energi. En betydande del av denna energi omvandlas till kinetisk energi; när överskottsenergin förbrukas och molekylen återgår till ett oexciterat tillstånd, upphör fältets effekt på den. Som ett resultat bildas spatio-temporal ordning i det cellulära fältet - NMC bildas, kännetecknad av en ökad energipotential.

I en förenklad form kan följande jämförelse klargöra detta. Om molekylerna som rör sig i cellen är bilar, och deras överskottsenergi är bensin, så bildar det biologiska fältet avlastningen av terrängen som bilarna kör på. Genom att lyda "lättnaden" bildar molekyler med liknande energiegenskaper NMC. De är, som redan nämnts, förenade inte bara energimässigt utan också av en gemensam funktion, och existerar för det första på grund av inflödet av energi (bilar kan inte gå utan bensin), och för det andra på grund av det biologiska fältets ordnande verkan (off-road kommer bilen inte att passera). Enskilda molekyler går ständigt in i och lämnar NMC, men hela NMC förblir stabil tills värdet av energiflödet som matar den ändras. Med en minskning av dess värde sönderdelas NMC och energin som lagras i den frigörs.

Föreställ dig nu att i ett visst område av levande vävnad har inflödet av energi minskat: sönderfallet av NMC har blivit mer intensivt, därför har strålningsintensiteten ökat, just den som styr mitos. Naturligtvis är mitogenetisk strålning nära besläktad med fältet – även om det inte är en del av det! Som vi minns, under sönderfall (dissimilering), emitteras överskottsenergi, som inte mobiliseras i NMC och inte är involverad i syntesprocesserna; just för att i de flesta celler sker assimilerings- och dissimileringsprocesserna samtidigt, fastän i olika proportioner, har cellerna en karakteristisk mitogenetisk regim. Detsamma är fallet med energiflöden: fältet påverkar inte direkt deras intensitet, men bildar en rumslig "relief", kan effektivt reglera deras riktning och distribution.

A. G. Gurvich arbetade på den slutliga versionen av fältteorin under de svåra krigsåren. "Teorin om det biologiska fältet" publicerades 1944 (Moskva: Soviet Science) och i den efterföljande upplagan på franska - 1947. Teorin om cellbiologiska fält har orsakat kritik och missförstånd även bland anhängarna av det tidigare konceptet. Deras främsta förebråelse var att Gurvich påstås ha övergett idén om helheten och återvände till principen om interaktion mellan enskilda element (det vill säga fälten för enskilda celler), som han själv avvisade. I artikeln "Begreppet" helheten "i ljuset av teorin om det cellulära fältet" (Samlingen "Arbetar med mitogenes och teorin om biologiska fält." Gurvich visar att så inte är fallet. Eftersom fälten som genereras av enskilda celler sträcker sig utanför deras gränser, och fältvektorerna summeras vid vilken punkt som helst i rymden enligt reglerna för geometrisk addition, underbygger det nya konceptet konceptet med ett "faktiskt" fält. Det är i själva verket ett dynamiskt integrerat fält av alla celler i ett organ (eller organism), som förändras över tiden och har egenskaperna hos en helhet.

Sedan 1948 har den vetenskapliga verksamheten A. G. Gurvich tvingas koncentrera sig främst på den teoretiska sfären. Efter augustimötet för All-Union Agricultural Academy såg han inte möjligheten att fortsätta arbeta vid Institutet för experimentell medicin vid den ryska akademin för medicinska vetenskaper (vars direktör han hade varit sedan institutet grundades 1945) och ansökte i början av september till Akademiens presidium om pension. Under de sista åren av sitt liv skrev han många arbeten om olika aspekter av biologisk fältteori, teoretisk biologi och biologisk forskningsmetodik. Gurvich betraktade dessa verk som kapitel i en enda bok, som publicerades 1991 under titeln "Principles of Analytical Biology and Theory of Cell Fields" (Moskva: Nauka).

Själva existensen av ett levande system är strängt taget det djupaste problemet, i jämförelse med vilket dess funktion förblir eller borde förbli i skuggan.

A. G. Gurvich. Histologiska grunder för biologi. Jena, 1930 (på tyska)

"Empati utan förståelse"

Verken av A. G. Gurvich om mitogenes före andra världskriget var mycket populära både i vårt land och utomlands. I laboratoriet i Gurvich studerades aktivt karcinogenesprocesserna, i synnerhet visade det sig att blodet från cancerpatienter, till skillnad från blodet från friska människor, inte är en källa till mitogenetisk strålning. År 1940 A. G. Gurvich tilldelades statens pris för sitt arbete med den mitogenetiska studien av cancerproblemet. Gurvichs "fält"-koncept fick aldrig stor popularitet, även om de alltid väckte stort intresse. Men detta intresse för hans arbete och rapporter har ofta förblivit ytligt. A. A. Lyubishchev, som alltid kallade sig en elev av A. G. Gurvich beskrev denna attityd som "sympati utan förståelse".

I vår tid har sympati ersatts av fientlighet. Ett betydande bidrag till att misskreditera A. G.s idéer. Gurvich introducerades av några blivande anhängare som tolkade vetenskapsmannens tankar "enligt deras egen förståelse." Men huvudsaken är inte ens det. Gurvichs idéer befann sig vid sidan av den "ortodoxa" biologins väg. Efter upptäckten av dubbelspiralen dök nya och lockande perspektiv upp inför forskarna. Kedjan "gen - protein - tecken" lockade av sin konkrethet, verkar lätt att få ett resultat. Naturligtvis blev molekylärbiologi, molekylär genetik, biokemi mainstreams, och icke-genetiska och icke-enzymatiska kontrollprocesser i levande system drevs gradvis till vetenskapens periferi, och själva studien började betraktas som en tvivelaktig, lättsinnig sysselsättning.

För moderna fysikalisk-kemiska och molekylära grenar av biologin är förståelsen av integritet främmande, vilket A. G. Gurvich ansåg att levande varelsers grundläggande egenskap. Å andra sidan är styckning praktiskt taget likställt med förvärvet av ny kunskap. Företräde ges till forskning om den kemiska sidan av fenomen. I studien av kromatin flyttas tyngdpunkten till DNA:s primära struktur, och i den föredrar de att främst se en gen. Även om ojämvikten mellan biologiska processer formellt erkänns, tilldelar ingen den en viktig roll: den överväldigande majoriteten av verken syftar till att skilja mellan "svart" och "vit", närvaron eller frånvaron av protein, aktiviteten eller inaktiviteten hos en gen. (Det är inte för inte som termodynamiken bland studenter vid biologiska universitet är en av de mest oälskade och dåligt uppfattade grenarna av fysiken.) Vad har vi förlorat på ett halvt sekel efter Gurvich, hur stora är förlusterna - svaret kommer att föranledas av vetenskapens framtid.

Förmodligen har biologin ännu inte tillgodogjort sig idéer om den grundläggande integriteten och ojämvikten hos levande varelser, om en enda ordningsprincip som säkerställer denna integritet. Och kanske ligger Gurvichs idéer fortfarande framåt, och deras historia har bara börjat.

O. G. Gavrish, kandidat för biologiska vetenskaper