Prijenos gena na daljinu: istraživanje znanstvenika Aleksandra Gurviča

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-16 16:06

U kasno proljeće 1906. Aleksandar Gavrilovič Gurvič, u srednjim tridesetima već poznati znanstvenik, demobiliziran je iz vojske. Tijekom rata s Japanom služio je kao liječnik u pozadinskoj pukovniji stacioniranoj u Černigovu. (Tamo je Gurvich, po vlastitim riječima, "bježeći od prisilnog besposlice", napisao i ilustrirao "Atlas i esej o embriologiji kralježnjaka", koji je objavljen na tri jezika u sljedeće tri godine).

Sada s mladom ženom i kćerkicom odlazi na cijelo ljeto u Rostov Veliki - ženinim roditeljima. Nema posla, a još ne zna hoće li ostati u Rusiji ili će opet otići u inozemstvo.

Iza Medicinskog fakulteta Sveučilišta u Münchenu, obrane rada, Strasbourga i Sveučilišta u Bernu. Mladi ruski znanstvenik već je upoznat s mnogim europskim biolozima, njegove eksperimente visoko cijene Hans Driesch i Wilhelm Roux. A sada – tri mjeseca potpune izolacije od znanstvenog rada i kontakata s kolegama.

Ovog ljeta A. G. Gurvich razmišlja o pitanju, koje je sam formulirao na sljedeći način: "Što to znači da sebe nazivam biologom, i što, zapravo, želim znati?" Zatim, s obzirom na temeljito proučeni i ilustrirani proces spermatogeneze, dolazi do zaključka da se bit manifestacije živih bića sastoji u vezama između zasebnih događaja koji se događaju sinkrono. To je odredilo njegov "ugao gledanja" u biologiji.

Tiskana baština A. G. Gurvič - više od 150 znanstvenih radova. Većina ih je objavljena na njemačkom, francuskom i engleskom jeziku, čiji je vlasnik bio Alexander Gavrilovich. Njegov rad ostavio je svijetli 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. Gurvich je 1912. godine prvi uveo koncept "polja" u biologiju. Razvoj koncepta biološkog polja bio je glavna tema njegova rada i trajao je više od jednog desetljeća. Tijekom tog vremena, Gurvičevi pogledi na prirodu biološkog polja doživjeli su duboke promjene, ali su uvijek govorili o polju kao o jednom faktoru koji određuje smjer i urednost bioloških procesa.

Nepotrebno je reći kako je tužna sudbina čekala ovaj koncept u sljedećih pola stoljeća. Bilo je puno nagađanja, čiji su autori tvrdili da su shvatili fizičku prirodu takozvanog "biopolja", netko se odmah obvezao liječiti ljude. Neki su se pozivali na A. G. Gurviča, ne zamarajući se nimalo pokušajima udubljivanja u smisao svoga djela. Većina nije znala za Gurviča i, na sreću, nije se na njega pozivala, budući da 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 sugovornika. Jedan od ciljeva ovog članka je ispričati čitateljima pravu priču o ideji biološkog polja u znanosti.

Što pokreće stanice

A. G. Gurvich nije bio zadovoljan stanjem teorijske biologije na početku 20. stoljeća. Nisu ga privlačile mogućnosti formalne genetike, budući da je bio svjestan da se problem "prijenosa naslijeđa" bitno razlikuje od problema "implementacije" osobina u tijelu.

Možda je najvažniji zadatak biologije do danas potraga za odgovorom na "djetinjasto" pitanje: kako živa bića u svoj svojoj raznolikosti nastaju iz mikroskopske kuglice jedne stanice? Zašto stanice koje se dijele ne tvore 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 embrija određen je mnoštvom krutih uzročno-posljedičnih veza. Ali ovaj pristup nije se 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 – ali nastaju! Na isti način, u Gurvichevim vlastitim pokusima, 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.

Riža. 1 Slike A. G. Gurvič iz 1914. - shematske slike staničnih slojeva u neuralnoj cijevi embrija morskog psa. 1 - početna konfiguracija formacije (A), naknadna konfiguracija (B) (podebljana linija - promatrani oblik, isprekidana - pretpostavljena), 2 - početna (C) i promatrana konfiguracija (D), 3 - početna (E), predviđena (F) … Okomite linije pokazuju duge osi stanica - "ako napravite krivulju okomitu na osi stanica u danom trenutku razvoja, možete vidjeti da će se poklopiti s konturom kasnije faze razvoja ovog područja"

A. G. Gurvich je proveo statističku studiju mitoza (dioba stanica) u simetričnim dijelovima embrija u razvoju ili pojedinih organa i potkrijepio koncept "normalizirajućeg faktora", iz kojeg je kasnije nastao pojam polja. Gurvich je ustanovio da jedan faktor kontrolira cjelokupnu sliku raspodjele mitoza u dijelovima embrija, a da uopće ne određuje točno vrijeme i mjesto svake od njih. Nedvojbeno je premisa teorije polja bila sadržana u poznatoj Drieschovoj formuli "prospektivna sudbina elementa određena je njegovim položajem u cjelini". Kombinacija ove ideje s načelom normalizacije dovodi Gurviča do shvaćanja uređenosti u živom kao "podređenosti" elemenata jednoj cjelini - nasuprot njihovoj "međudjelovanju". U svom djelu "Nasljednost kao proces realizacije" (1912.) 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 Gurvich je počeo tražiti formulaciju zakona koji opisuje kretanje stanica u procesu morfogeneze. Otkrio je da su tijekom razvoja mozga u embrija morskih pasa “duge osi stanica unutarnjeg sloja neuralnog epitela bile orijentirane u bilo kojem trenutku ne okomito na površinu formacije, već na određenom (15- 20 ') kut prema njemu. Orijentacija kutova je prirodna: ako konstruirate krivulju okomitu na osi stanica u danom trenutku razvoja, možete vidjeti da će se poklopiti s konturom kasnije faze u razvoju ovog područja”(Sl. 1.). Činilo se da stanice "znaju" gdje se treba nasloniti, gdje se protegnuti kako bi izgradile željeni oblik.

Kako bi objasnio ova zapažanja, A. G. Gurvich je uveo koncept "površine sile" koja se poklapa s konturom završne površine rudimenta i vodi kretanje stanica. Međutim, sam Gurvich bio je svjestan nesavršenosti ove hipoteze. Osim složenosti matematičke forme, nije bio zadovoljan "teleologijom" koncepta (činilo se da podređuje kretanje stanica nepostojećem, budućem obliku). U daljnjem radu "O konceptu embrionalnih polja" (1922.) "konačna konfiguracija rudimenta se ne smatra privlačnom površinom sile, već ekvipotencijalnom površinom polja koje proizlazi iz točkastih izvora." U istom je radu po prvi put uveden pojam "morfogenetskog polja".

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

L. V. Belousov, 1970

Biogeno ultraljubičasto

“Temelji i korijeni problema mitogeneze bili su postavljeni u mom neopadajućem interesu za čudesni fenomen kariokineze (tako se mitoza nazivala još sredinom prošlog stoljeća. - Bilješka urednice)”, napisao je A. G. Gurvič 1941. u svojim autobiografskim bilješkama."Mitogeneza" - radni izraz koji je nastao u laboratoriju Gurvič i ubrzo je ušao u opću upotrebu, ekvivalentan je konceptu "mitogenetskog zračenja" - vrlo slabo ultraljubičasto zračenje životinjskih i biljnih tkiva, koje potiče proces diobe stanica (mitoza).

A. G. Gurvich je došao do zaključka da je potrebno mitoze u živom objektu promatrati ne kao izolirane događaje, već u agregatu, kao nešto koordinirano – bilo da se radi o strogo organiziranim mitozama prvih faza cijepanja jajeta ili naizgled slučajnim mitozama u tkivima odrasla životinja ili biljka. Gurvich je vjerovao da bi samo prepoznavanje integriteta organizma omogućilo kombiniranje procesa molekularne i stanične razine s topografskim značajkama raspodjele mitoza.

Od početka 1920-ih A. G. Gurvich je razmatrao različite mogućnosti vanjskih utjecaja koji potiču mitozu. U njegovom vidnom polju bio je koncept biljnih hormona koji je u to vrijeme razvio njemački botaničar G. Haberlandt. (Stavio je kašu zdrobljenih stanica na biljno tkivo i promatrao kako se stanice tkiva počinju aktivnije dijeliti.) Ali nije bilo jasno zašto kemijski signal ne utječe na sve stanice na isti način, zašto se, recimo, male stanice više dijele često od velikih. Gurvich je sugerirao da je cijela stvar u strukturi stanične površine: možda su u mladim stanicama površinski elementi organizirani na poseban način, povoljan za percepciju signala, a kako stanica raste, ta se organizacija poremeti. (Naravno, u to vrijeme nije postojao koncept hormonskih receptora.)

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

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

Evo opisa ovog eksperimenta, koji je izveden 1923. na Krimskom sveučilištu. “Emitivni korijen (induktor), spojen na žarulju, ojačan je vodoravno, a njegov vrh usmjeren je u zonu meristema (odnosno u zonu proliferacije stanica, 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 izrezan u niz uzdužnih presjeka koji idu paralelno s medijalnom ravninom. Presjeci su pregledani pod mikroskopom i broj mitoza je izbrojan na ozračenoj i kontrolnoj strani.

Tada se već znalo da razlika između broja mitoza (obično 1000-2000) u obje polovice vrha korijena obično ne prelazi 3-5%. Dakle, "značajna, sustavna, oštro ograničena prevlast u broju mitoza" u središnjoj zoni percipirajućeg korijena - a to su istraživači vidjeli na presjecima - nedvojbeno svjedoči o utjecaju vanjskog čimbenika. Nešto što je izlazilo iz vrha korijena induktora natjeralo je stanice korijena detektora da se aktivnije dijele (slika 3).

Daljnja istraživanja jasno su pokazala da je riječ o zračenju, a ne o hlapljivim kemikalijama. Udar se širio u obliku uskog paralelnog snopa - čim se inducirajući korijen lagano odmaknuo u stranu, učinak je nestao. Nestao je i kada se između korijena stavi staklena ploča. Ali ako je ploča napravljena od kvarca, učinak je ostao! To je sugeriralo da je zračenje bilo ultraljubičasto. Kasnije su njegove spektralne granice postavljene točnije - 190-330 nm, a prosječni intenzitet procijenjen je na razini od 300-1000 fotona / s po kvadratnom centimetru. Drugim riječima, mitogenetsko zračenje koje je otkrio Gurvich bilo je srednje i blizu ultraljubičastog ekstremno niskog intenziteta. (Prema suvremenim podacima, intenzitet je još niži - reda je nekoliko desetaka fotona/s po kvadratnom centimetru.)

Riža. 3 Grafički prikaz učinaka četiri pokusa. Pozitivan smjer (iznad osi apscise) znači prevagu mitoze na ozračenoj strani

Prirodno pitanje: što je s ultraljubičastim sunčevim spektrom, utječe li ono na diobu stanica? U eksperimentima je takav učinak isključen: u knjizi A. G. Gurvič i L. D. Gurvich "Mitogenetsko zračenje" (M., Medgiz, 1945.), u dijelu metodoloških preporuka, jasno je naznačeno da prozori tijekom pokusa trebaju biti zatvoreni, ne smije biti otvorenog plamena i izvora električnih iskri u laboratorijima. Osim toga, pokusi su nužno bili popraćeni kontrolama. Međutim, treba napomenuti da je intenzitet sunčevog UV-a znatno veći, stoga bi njegov učinak na žive objekte u prirodi, najvjerojatnije, trebao biti potpuno drugačiji.

Rad na ovoj temi postao je još intenzivniji nakon tranzicije A. G. Gurviča 1925. na Moskovskom sveučilištu - jednoglasno je izabran za predstojnika Katedre za histologiju i embriologiju Medicinskog fakulteta. Mitogenetsko zračenje pronađeno je u stanicama kvasca i bakterija, cijepajući jaja ježinaca i vodozemaca, kulture tkiva, stanice malignih tumora, živčani (uključujući izolirane aksone) i mišićni sustav, krv zdravih organizama. Kao što se može vidjeti iz popisa, emitirala su se i necijepljiva tkiva - prisjetimo se ove činjenice.

Poremećaje razvoja ličinki ježeva držanih u zatvorenim kvarcnim posudama pod utjecajem dugotrajnog mitogenetskog zračenja bakterijskih kultura 30-ih godina XX. stoljeća proučavali su J. i M. Magrou na Pasteurovom institutu. (Danas slična istraživanja s embrijima riba i vodozemaca provodi A. B. Burlakov na biofacijama Moskovskog državnog sveučilišta.)

Još jedno važno pitanje koje su si istraživači postavili tih istih godina: koliko se daleko širi djelovanje zračenja u živom tkivu? Čitatelj će se sjetiti da je u pokusu s korijenjem luka uočen lokalni učinak. Postoji li, osim njega, i dalekometna akcija? Da bi se to utvrdilo, provedeni su modelski eksperimenti: uz lokalno zračenje dugih epruveta napunjenih otopinama glukoze, peptona, nukleinskih kiselina i drugih biomolekula, zračenje se širilo kroz cijev. Brzina širenja takozvanog sekundarnog zračenja bila je oko 30 m/s, što je potvrdilo pretpostavku o radijacijsko-kemijskoj prirodi procesa. (U modernim terminima, biomolekule, apsorbirajući UV fotone, fluorescirali su, emitirajući foton duže valne duljine. Fotoni su, zauzvrat, doveli do naknadnih kemijskih transformacija.) Doista, u nekim je eksperimentima opaženo širenje zračenja duž cijele duljine biološki objekt (na primjer, u dugim korijenima istog luka).

Gurvich i njegovi suradnici također su pokazali da jako 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 s poljima poznatim u fizici (iako im, naravno, ne proturječi).

A. G. Gurvič. Načela analitičke biologije i teorije staničnog polja

Fotoni provode

Odakle dolazi UV zračenje u živoj stanici? A. G. Gurvich i suradnici u svojim su eksperimentima zabilježili spektre enzimskih i jednostavnih anorganskih redoks reakcija. Neko je vrijeme ostalo otvoreno pitanje izvora mitogenetskog zračenja. No 1933. godine, nakon objave hipoteze fotokemičara V. Frankenburgera, situacija s podrijetlom unutarstaničnih fotona postala je jasna. Frankenburger je smatrao da su izvor pojave visokoenergetskih ultraljubičastih kvanta rijetki činovi rekombinacije slobodnih radikala koji nastaju tijekom kemijskih i biokemijskih procesa i zbog svoje rijetkosti nisu utjecali na ukupnu energetsku ravnotežu reakcija.

Energija oslobođena tijekom rekombinacije radikala apsorbira se od strane molekula supstrata i emitira se sa spektrom karakterističnim za te molekule. Ovu shemu doradio je N. N. Semjonova (budućeg nobelovca) i u tom je obliku uključen u sve naredne članke i monografije o mitogenezi. Suvremeno proučavanje kemiluminiscencije živih sustava potvrdilo je ispravnost ovih danas općeprihvaćenih stavova. 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, te ih aminokiseline potom emitiraju u obliku sekundarnog zračenja - prirodno, s dužom valnom duljinom, sa spektrom karakterističnim za dano stanje proteina. Štoviše, ako je u proteinu prisutan barem jedan ostatak triptofana, tada će samo on fluorescirati - energija koju apsorbiraju ostaci tirozina i fenilalanina se preraspoređuje na njega. Fluorescencijski spektar ostatka triptofana jako ovisi o okolini - je li ostatak, recimo, blizu površine globule ili unutra, itd., a taj spektar varira u pojasu 310-340 nm.

A. G. Gurvich 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 emitiraju.

Sada je postalo jasno zašto sve stanice emitiraju, ali tijekom mitoze - posebno snažno. Proces mitoze je energetski intenzivan. Štoviše, ako se u stanici koja raste akumulacija i trošenje energije odvijaju paralelno s procesima asimilacije, tada se tijekom mitoze energija koju stanica pohranjuje u interfazi samo troši. Dolazi do raspada složenih unutarstaničnih struktura (na primjer, ljuske jezgre) i reverzibilnog stvaranja novih koji zahtijevaju energiju - na primjer, kromatinskih superzavojnica.

A. G. Gurvich i njegovi kolege također su radili na registraciji mitogenetskog zračenja pomoću fotonskih brojača. Osim Gurvič laboratorija na Lenjingradskom IEM-u, ove studije su također u Lenjingradu, na Phystech-u kod A. F. Ioffe, na čelu s G. M. Frank, zajedno s fizičarima Yu. B. Khariton i S. F. Rodionov.

Na Zapadu su se tako istaknuti stručnjaci poput B. Raevskyja i R. Odubera bavili registracijom mitogenetskog zračenja pomoću fotomultiplikatora. Prisjetimo se i G. Bartha, učenika poznatog fizičara W. Gerlacha (utemeljitelj kvantitativne spektralne analize). Barth je dvije godine radio u laboratoriju A. G. Gurviča i nastavio svoja istraživanja u Njemačkoj. Dobio je pouzdane pozitivne rezultate radeći s biološkim i kemijskim izvorima, a osim toga dao je važan doprinos metodologiji za detekciju ultraslabog zračenja. Barth je izvršio preliminarnu kalibraciju osjetljivosti i odabir fotomultiplikatora. Danas je ovaj postupak obavezan i rutinski za sve koji mjere slabe svjetlosne tokove. No, upravo zanemarivanje ovog i nekih drugih nužnih zahtjeva nije omogućilo nizu predratnih istraživača da dođu do uvjerljivih rezultata.

Danas su na Međunarodnom institutu za biofiziku (Njemačka) pod vodstvom F. Poppa dobiveni impresivni podaci o registraciji superslabog zračenja iz bioloških izvora. Međutim, neki od njegovih protivnika skeptični su prema tim djelima. 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 kemijske reakcije”, naglašava fizičar Rainer Ulbrich sa Sveučilišta u Göttingenu. Biolog Gunther Rothe procjenjuje situaciju na sljedeći način: “Biofotoni postoje bez sumnje – danas to nedvosmisleno potvrđuju visokoosjetljivi uređaji kojima raspolaže moderna fizika. Što se tiče Poppove interpretacije (govorimo o tome da kromosomi navodno emitiraju koherentne fotone. - Prim. urednika), ovo je lijepa hipoteza, no predložena eksperimentalna potvrda ipak je potpuno nedovoljna da bi se prepoznala njezina valjanost. S druge strane, moramo uzeti u obzir da je u ovom slučaju vrlo teško dobiti dokaze, jer je, prvo, intenzitet ovog fotonskog zračenja vrlo nizak, a drugo, klasične metode detekcije laserske svjetlosti koje se koriste u fizici su ovdje je teško primijeniti."

Među biološkim radovima objavljenim iz vaše zemlje ništa više ne privlači pozornost znanstvenog svijeta od vašeg rada.

Iz pisma Albrechta Bethea od 01.08.1930 A. G. Gurvič

Kontrolirana neravnoteža

Regulatorni fenomeni u protoplazmi A. G. Gurvich je počeo nagađati nakon svojih ranih eksperimenata u centrifugiranju oplođenih jaja vodozemaca i bodljokožaca. Gotovo 30 godina kasnije, kada se shvaćaju rezultati mitogenetskih eksperimenata, ova tema dobiva novi poticaj. Gurvich je uvjeren da je besmislena strukturna analiza materijalnog supstrata (skupa biomolekula) koji reagira na vanjske utjecaje, bez obzira na njegovo funkcionalno stanje. A. G. Gurvich formulira fiziološku teoriju protoplazme. Njegova je bit da živi sustavi imaju specifičan molekularni aparat za pohranu energije, koji je u osnovi neravnotežan. U generaliziranom obliku, ovo je fiksacija ideje da je dotok energije neophodan tijelu ne samo za rast ili rad, već prvenstveno za održavanje stanja koje nazivamo živim.

Istraživači su skrenuli pozornost na činjenicu da je izbijanje mitogenetskog zračenja nužno uočeno kada je protok energije bio ograničen, što je održavalo određenu razinu metabolizma živog sustava. (Pod "ograničavanjem protoka energije" treba razumjeti smanjenje aktivnosti enzimskih sustava, potiskivanje različitih procesa transmembranskog transporta, smanjenje razine sinteze i potrošnje visokoenergetskih spojeva - odnosno bilo koje procese koji opskrbljuju stanicu energijom - na primjer, reverzibilnim hlađenjem predmeta ili blagom anestezijom.) Gurvich je formulirao koncept izrazito labilnih molekularnih formacija s povećanim energetskim potencijalom, neravnotežnih u prirodi i ujedinjenih zajedničkom funkcijom. Nazvao ih je neravnotežnim molekularnim konstelacijama (NMC).

A. G. Gurvich je vjerovao da je raspad NMC-a, narušavanje organizacije protoplazme, uzrok izbijanja zračenja. Ovdje ima puno zajedničkog s idejama A. Szent-Györgyija o migraciji energije duž općih energetskih razina proteinskih kompleksa. Slične ideje za potkrijepljenje prirode "biofotonskog" zračenja danas iznosi F. Popp - on migrirajuća područja pobude naziva "polaritonima". Sa stajališta fizike, ovdje nema ničeg neobičnog. (Koja bi od trenutno poznatih unutarstaničnih struktura mogla biti prikladna za ulogu NMC-a u Gurvičovoj teoriji - ovu ćemo intelektualnu vježbu prepustiti čitatelju.)

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 može reći da NMC posjeduje i prostorni poredak, koji je narušen kako mehaničkim utjecajem, tako i ograničenjem protoka energije.

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

Ukratko, konačna verzija teorije biološkog (staničnog) polja izgleda ovako. Polje ima karakter vektora, a ne sile. (Zapamtite: polje sile je područje prostora, u čijoj svakoj točki određena sila djeluje na ispitni objekt smješten u njemu; na primjer, elektromagnetno polje. Vektorsko polje je područje prostora, u čijoj svakoj točki zadan je određeni vektor npr. vektori brzina čestica u tekućini koja se kreće.) Molekule koje su u pobuđenom stanju i time imaju višak energije padaju pod djelovanjem vektorskog polja. Oni stječu novu orijentaciju, deformiraju se ili se kreću u polju ne zbog njegove energije (dakle, ne na isti način kao što se to događa s nabijenom česticom u elektromagnetskom polju), već trošeći vlastitu potencijalnu energiju. Značajan dio te energije pretvara se u kinetičku energiju; kada se potroši višak energije i molekula se vrati u nepobuđeno stanje, prestaje djelovanje polja na nju. Kao rezultat toga, u staničnom polju nastaje prostorno-vremenski poredak – formiraju se NMC koje karakterizira povećan energetski potencijal.

U pojednostavljenom obliku, sljedeća usporedba to može pojasniti. Ako su molekule koje se kreću u stanici automobili, a njihov višak energije je benzin, tada biološko polje čini reljef terena po kojem se automobili voze. Poštujući "reljef", molekule 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 dotoka energije (automobili ne mogu bez benzina), a drugo, zbog urednog djelovanja biološkog polja (offroad auto neće proći). Pojedinačne molekule neprestano ulaze i izlaze iz NMC, ali cijeli NMC ostaje stabilan sve dok se ne promijeni vrijednost protoka energije koji ga hrani. 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 one koja kontrolira mitozu. Naravno, mitogenetsko zračenje usko je povezano s poljem – iako nije njegov dio! Kao što se sjećamo, tijekom propadanja (disimilacije) emitira se višak energije, koja se ne mobilizira u NMC-u i nije uključena u procese sinteze; upravo zato što se u većini stanica procesi asimilacije i disimilacije odvijaju istovremeno, iako u različitim omjerima, stanice imaju karakterističan mitogenetski režim. Isti je slučaj i s energetskim tokovima: polje ne utječe izravno na njihov intenzitet, ali, tvoreći prostorni "reljef", može učinkovito regulirati njihov smjer i raspodjelu.

A. G. Gurvich je radio na konačnoj verziji teorije polja tijekom teških ratnih godina. "Teorija biološkog polja" objavljena je 1944. (Moskva: Sovjetska znanost), au sljedećem izdanju na francuskom - 1947. godine. Teorija staničnih bioloških polja izazvala je kritike i nerazumijevanje čak i među pristašama prethodnog koncepta. Njihov glavni prigovor bio je da je Gurvich navodno napustio ideju cjeline i vratio se principu interakcije pojedinačnih elemenata (odnosno polja pojedinačnih stanica), što je i sam odbacio. U članku "Koncept" cjeline "u svjetlu teorije staničnog polja" (Zbornik "Radovi o mitogenezi i teoriji bioloških polja." Gurvič pokazuje da to nije tako. Budući da se polja generirana od strane pojedinačnih ćelija protežu izvan njihovih granica, a vektori polja se zbrajaju u bilo kojoj točki u prostoru prema pravilima geometrijskog zbrajanja, novi koncept potkrepljuje koncept "stvarnog" polja. To je, zapravo, dinamičko integralno polje svih stanica organa (ili organizma), koje se mijenja tijekom vremena i posjeduje svojstva cjeline.

Od 1948. znanstvena djelatnost A. G. Gurvich je prisiljen koncentrirati se uglavnom na teorijsku sferu. Nakon kolovoške sjednice Svesavezne poljoprivredne akademije nije vidio priliku da nastavi rad u Institutu za eksperimentalnu medicinu Ruske akademije medicinskih znanosti (čiji je direktor bio od osnivanja instituta 1945.) i početkom rujna podnio zahtjev za umirovljenje Prezidiju Akademije. Posljednjih godina života napisao je mnoga djela o različitim aspektima teorije biološkog polja, teorijske biologije i metodologije bioloških istraživanja. Gurvich je ove radove smatrao poglavljima jedne knjige, koja je objavljena 1991. pod naslovom "Principi analitičke biologije i teorije staničnih polja" (Moskva: Nauka).

Samo postojanje živog sustava je, strogo govoreći, najdublji problem, u usporedbi s kojim njegovo funkcioniranje ostaje ili bi trebalo ostati u sjeni.

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 vrlo popularni kako kod nas tako i u inozemstvu. U laboratoriju Gurvich aktivno su proučavani procesi karcinogeneze, posebice se pokazalo da krv pacijenata s rakom, za razliku od krvi zdravih ljudi, nije izvor mitogenetskog zračenja. Godine 1940. A. G. Gurvich je nagrađen Državnom nagradom za svoj rad na mitogenetskom proučavanju problema raka. Gurvičevi koncepti "polja" nikada nisu uživali široku popularnost, iako su uvijek izazivali veliko zanimanje. Ali taj interes za njegov rad i izvješća često je ostao površan. A. A. Lyubishchev, koji je sebe uvijek nazivao učenikom A. G. Gurvič, opisao je ovaj stav kao "suosjećanje bez razumijevanja".

U naše vrijeme suosjećanje je zamijenjeno neprijateljstvom. Značajan doprinos diskreditaciji ideja A. G. Gurviča su predstavili neki budući sljedbenici koji su znanstvenikove misli tumačili "prema vlastitom shvaćanju". 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 dobivanja rezultata. Naravno, molekularna biologija, molekularna genetika, biokemija postale su glavne struje, a negenetski i neenzimski kontrolni procesi u živim sustavima postupno su potisnuti na periferiju znanosti, a samo njihovo proučavanje počelo se smatrati sumnjivim, neozbiljnim zanimanjem.

Za moderne fizikalno-kemijske i molekularne grane biologije, razumijevanje integriteta je strano, što je A. G. Gurvich je smatrao temeljnim svojstvom živih bića. S druge strane, rasparčavanje se praktički izjednačava sa stjecanjem novih znanja. Prednost se daje istraživanju kemijske strane pojava. U proučavanju kromatina naglasak se prebacuje na primarnu strukturu DNK, a u njoj radije vide prvenstveno gen. Iako je neravnoteža bioloških procesa formalno priznata, nitko joj ne pridaje važnu ulogu: velika većina radova usmjerena je na razlikovanje između “crnog” i “bijelog”, prisutnosti ili odsutnosti proteina, aktivnosti ili neaktivnosti gena.. (Nije uzalud termodinamika među studentima bioloških sveučilišta jedna od najneomiljenijih i najslabije percipiranih grana fizike.) Što smo izgubili u pola stoljeća nakon Gurviča, koliki su gubici - odgovor će potaknuti budućnost znanosti.

Vjerojatno biologija tek treba asimilirati ideje o temeljnoj cjelovitosti 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 znanosti