Pozno spomladi 1906 je bil Aleksander Gavrilovič Gurvič, v svojih sredi tridesetih, že znani znanstvenik, demobiliziran iz vojske. Med vojno z Japonsko je služil kot zdravnik v tržaškem polku, stacioniranem v Černigovu. (Prav tam je Gurvich po lastnih besedah "pobegnil pred prisilno brezdušje" napisal in ilustriral "Atlas in skico vretenčarskih embriologij", ki je v naslednjih treh letih izšla v treh jezikih). Zdaj odhaja z mlado ženo in malo hčerko za celo poletje v Rostov Veliki - k staršem svoje žene. Nima službe in še vedno ne ve, ali bo ostal v Rusiji ali bo spet odšel v tujino.
Za Medicinsko fakulteto Univerze v Münchnu je zagovarjanje diplomskega dela v Strasbourgu in Univerza v Bernu. Mladega ruskega znanstvenika že poznajo številni evropski biologi, Hans Driesch in Wilhelm Roux zelo cenita njegova eksperimenta. In zdaj - tri mesece popolne izolacije od znanstvenega dela in stikov s sodelavci.
Letos poleti je A. G. Gurvich razmišlja o vprašanju, ki ga je sam formuliral na naslednji način: "Kaj pomeni, da se imenujem biolog in kaj pravzaprav želim vedeti?" Nato ob temeljito preučenem in ilustriranem postopku spermatogeneze pride do zaključka, da je bistvo manifestacije živih biti v povezavah med posameznimi dogodki, ki se odvijajo sinhrono. To je določilo njegov "zorni kot" v biologiji.
Tiskana dediščina A. G. Gurvič - več kot 150 znanstvenih člankov. Večina jih je bila objavljena v nemškem, francoskem in angleškem jeziku, ki jih je imel v lasti Aleksander Gavrilovič. Njegovo delo je pustilo svetel pečat v embriologiji, citologiji, histologiji, histofiziologiji, splošni biologiji. Morda pa bi bilo pravilno reči, da je bila „glavna usmeritev njegove ustvarjalne dejavnosti filozofija biologije“(iz knjige „Aleksander Gavrilovič Gurvič. (1874–1954)“. Moskva: Nauka, 1970).
A. G. Gurvich je leta 1912 prvi uvedel pojem "polje" v biologijo. Razvoj koncepta biološkega polja je bil glavna tema njegovega dela in je trajal več kot eno desetletje. V tem času so Gurvičevi pogledi na naravo biološkega polja doživeli globoke spremembe, vendar so o polju vedno govorili kot o enem samem dejavniku, ki določa smer in urejenost bioloških procesov.
Ni treba posebej poudarjati, kakšna žalostna usoda je čakala ta koncept v naslednjem pol stoletja. Veliko je špekulacij, katerih avtorji so trdili, da so razumeli fizično naravo tako imenovanega "biopolja", da se je nekdo takoj lotil zdravljenja ljudi. Nekateri so se sklicevali na A. G. Gurvich, ne da bi se sploh trudil s poskusi, da bi se poglobil v smisel svojega dela. Večina ni vedela za Gurviča in se na srečo ni sklicevala, saj niti sam izraz "biopolje" niti različna pojasnila njegovega delovanja A. G. Gurvič nima zveze. Kljub temu danes besede "biološko polje" med izobraženimi sogovorniki povzročajo prikrito skepticizem. Eden od ciljev tega članka je predstaviti bralcem resnično zgodbo ideje biološkega polja v znanosti.
Kaj premika celice
Promocijski video:
A. G. Gurvič s stanjem teoretične biologije na začetku 20. stoletja ni bil zadovoljen. Možnosti formalne genetike ga niso privlačile, saj se je zavedal, da je problem "prenosa dednosti" bistveno drugačen od problema "implementacije" lastnosti v telesu.
Morda je glavna naloga biologije do danes iskanje odgovora na "otroško" vprašanje: kako živa bitja v vsej svoji raznolikosti izhajajo iz mikroskopske krogle ene same celice? Zakaj delitvene celice tvorijo neformalne grudaste kolonije, temveč zapletene in popolne strukture organov in tkiv? V mehaniki razvoja tistega časa je bil uporabljen vzročno-analitični pristop, ki ga je predlagal W. Ru: razvoj zarodka določa množica togih vzročno-posledičnih razmerij. Toda ta pristop se ni strinjal z rezultati poskusov G. Driescha, ki je dokazal, da eksperimentalno povzročajo nenadna odstopanja morda ne ovirajo uspešnega razvoja. Hkrati posamezni deli telesa niso oblikovani iz tistih struktur, ki so normalne - ampak se oblikujejo!Na enak način se je v Gurvičevih lastnih poskusih, tudi z intenzivnim centrifugiranjem dvoživk, ki so motili njihovo vidno strukturo, nadaljnji razvoj nadaljeval enakovredno - torej se je končal enako kot pri nedotaknjenih jajcih.
Slika: 1 Številke A. G. Gurvich iz dela iz leta 1914 - shematične slike celičnih plasti v nevronski cevi zarodka morskega psa. 1 - začetna konfiguracija formacije (A), naslednja konfiguracija (B) (krepka črta - opazovana oblika, črtkana - predpostavljena), 2 - začetna (C) in opazovana konfiguracija (D), 3 - začetna (E), predvidena (F). Pravokotne črte prikazujejo dolge osi celic - "če v danem trenutku razvoja zgradite krivuljo, pravokotno na celične osi, lahko vidite, da bo sovpadala s konturo poznejše faze razvoja tega območja."
A. G. Gurvich je izvedel statistično študijo mitoz (delitev celic) na simetričnih delih razvijajočega se zarodka ali posameznih organov in utemeljil koncept „normalizirajočega faktorja“, iz katerega je pozneje zrasel koncept polja. Gurvich je ugotovil, da en sam dejavnik nadzoruje celotno sliko porazdelitve mitoz po delih zarodka, ne da bi sploh določil točen čas in lokacijo vsakega od njih. Nedvomno je bila predpostavka teorije polja vsebovana celo v slavni drieschski formuli, "da je potencialna usoda elementa določena z njegovo lego v celoti." Kombinacija te ideje z načelom normalizacije vodi Gurviča do razumevanja urejenosti v bivanju kot "podrejenosti" elementov v eno samo celoto - v nasprotju z njihovo "interakcijo". V svojem delu "dednost kot postopek implementacije" (1912) najprej razvije koncept embrionalnega polja - morf. Pravzaprav je bil predlog za prekinitev začaranega kroga: razložiti nastanek heterogenosti med prvotno homogenimi elementi kot funkcijo položaja elementa v prostorskih koordinatah celote.
Po tem je Gurvich začel iskati formulacijo zakona, ki opisuje gibanje celic v procesu morfogeneze. Ugotovil je, da so bile "med razvojem možganov v zarodkih morskih psov" dolge osi celic notranje plasti nevronskega epitelija kadar koli usmerjene ne pravokotno na površino tvorbe, ampak pod določenim (15-20 ') kotom nanjo. Usmerjenost kotov je naravna: če v določenem trenutku razvoja zgradimo krivuljo, pravokotno na celične osi, lahko vidimo, da bo sovpadala s konturo poznejše faze razvoja tega območja. "(Slika 1). Zdelo se je, da celice "vedo", kam se nasloniti, kam raztegniti, da bi zgradili želeno obliko.
Za pojasnitev teh opažanj je A. G. Gurvich je predstavil koncept "sile sile", ki sovpada s konturo končne površine rudimenta in usmerja gibanje celic. Vendar pa se je Gurvich sam zavedal nepopolnosti te hipoteze. Poleg zapletenosti matematične oblike ni bil zadovoljen s "teleologijo" koncepta (zdelo se je, da je gibanje celic podrejeno neobstoječi, prihodnji obliki). V nadaljnjem delu "O konceptu embrionalnih polj" (1922) "končna konfiguracija rudimenta ni obravnavana kot površina privlačne sile, temveč kot izenačitvena površina polja, ki izvira iz točkovnih virov." V istem delu je bil prvič predstavljen koncept "morfogenetskega polja".
Biogeni ultravijolični
"Temelji in korenine problema mitogeneze so bili postavljeni v mojem nenehnem zanimanju za čudežni pojav kariokineze (tako se je sredi prejšnjega stoletja imenovala mitoza. - Ed. Note)," je zapisal A. G. Gurvič leta 1941 v svojih avtobiografskih zapiskih. "Mitogeneza" - delovni izraz, ki se je rodil v Gurvičevem laboratoriju in je kmalu prišel v splošno uporabo, je enakovreden pojmu "mitogenetskega sevanja" - zelo šibkega ultravijoličnega sevanja živalskih in rastlinskih tkiv, ki spodbuja proces delitve celic (mitoza).
A. G. Gurvič je prišel do zaključka, da je treba mitoze v živem objektu obravnavati ne kot osamljene dogodke, temveč v agregatu, kot nekaj usklajenega - naj gre za strogo organizirane mitoze prvih faz cepitve oocitov ali na videz naključne mitoze v tkivih odrasle živali ali rastline. Gurvič je verjel, da bo le prepoznavanje celovitosti organizma omogočilo združitev procesov na molekularni in celični ravni s topografskimi značilnostmi porazdelitve mitoz.
Od začetka dvajsetih let 20. stoletja je A. G. Gurvich je obravnaval različne možnosti zunanjih vplivov, ki spodbujajo mitozo. V njegovem vidnem polju je bil koncept rastlinskih hormonov, ki ga je takrat razvil nemški botanik G. Haberlandt. (Postavil je goščo zdrobljenih celic na rastlinsko tkivo in opazoval, kako se tkivne celice začnejo bolj aktivno deliti.) Toda ni bilo jasno, zakaj kemični signal ne vpliva na vse celice na enak način, zakaj se, recimo, majhne celice delijo pogosteje kot velike. Gurvich je predlagal, da je celotna točka v strukturi celične površine: morda so v mladih celicah površinski elementi organizirani na poseben način, ugoden za zaznavanje signalov, in ko celica raste, je ta organizacija motena. (Seveda še vedno ni bilo pojma hormonskih receptorjev.)
Če pa je ta predpostavka pravilna in je za dojemanje signala pomembna prostorska porazdelitev nekaterih elementov, sama predpostavka kaže, da signal morda ni kemijske, ampak fizične narave: na primer sevanje, ki vpliva na nekatere strukture celične površine, je odmevno. Ti pomisleki so bili na koncu potrjeni v poskusu, ki je pozneje postal splošno znan.
Slika: 2 Indukcija mitoze na konici čebulne korenine (risba iz dela "Das Problem der Zellteilung Physiologisch betrachtet", Berlin, 1926). Pojasnila v besedilu.
Tu je opis tega eksperimenta, ki so ga leta 1923 izvedli na krimski univerzi. Izpuščena korenina (induktor), povezana s čebulico, je bila vodoravno ojačana, njen vrh pa je bil usmerjen v cono meristem (to je v območje razmnoževanja celic, v tem primeru tudi v bližini koreninske konice. - Ed. Opomba) drugega podobnega korena (detektor) pritrjen navpično. Razdalja med koreninami je bila 2–3 mm”(slika 2). Na koncu izpostavljenosti je bil zaznavni koren natančno označen, fiksiran in razrezan na vrsto vzdolžnih odsekov, ki potekajo vzporedno z medialno ravnino. Odseke smo pregledali pod mikroskopom in na obsevani in kontrolni strani prešteli število mitoz.
Takrat je bilo že znano, da odstopanje med številom mitoz (običajno 1000-2000) v obeh polovicah koreninskega vrha običajno ne presega 3-5%. Tako je "pomembna, sistematična, močno omejena prepoved števila mitoz" v osrednjem območju zaznavajočega korena - in to so raziskovalci videli na odsekih - nesporno pričali o vplivu zunanjega dejavnika. Nekaj, ki izhaja iz konice induktorjeve korenine, je prisililo, da se celice detektorjeve korenine bolj aktivno delijo (slika 3).
Nadaljnje raziskave so jasno pokazale, da gre za sevanje in ne za hlapne kemikalije. Udar se je razširil v obliki ozkega vzporednega žarka - takoj ko se je induktivna korenina rahlo odklonila na stran, je učinek izginil. Prav tako je izginila, ko smo med korenine postavili stekleno ploščo. Če pa je plošča izdelana iz kremena, je učinek ostal! To je kazalo, da je sevanje ultravijolično. Kasneje so bile njene spektralne meje postavljene natančneje - 190-330 nm, povprečna intenzivnost pa je bila ocenjena na 300-1000 fotonov / s na kvadratni centimeter. Z drugimi besedami, mitogenetsko sevanje, ki ga je odkril Gurvich, je bilo srednje in skoraj ultravijolično izjemno nizke intenzivnosti. (Po sodobnih podatkih je intenzivnost še manjša - znaša približno desetine fotonov / s na kvadratni centimeter.)
Slika: 3 Grafični prikaz učinkov štirih poskusov. Pozitivna smer (nad absciso) pomeni, da je mitoza večinoma na obsevani strani.
Naravno vprašanje: kaj pa ultravijolični sončni spekter vpliva na delitev celic? V poskusih je bil tak učinek izključen: v knjigi A. G. Gurvič in L. D. Gurvich "Mitogenetsko sevanje" (M., Medgiz, 1945) je v razdelku metodoloških priporočil jasno razvidno, da je treba okna med poskusi zapreti, v laboratorijih ne sme biti odprtega ognja in virov električnih iskre. Poleg tega so poskuse nujno spremljale tudi kontrole. Vendar je treba opozoriti, da je intenzivnost sončnega UV veliko večja, zato bi moral biti njegov vpliv na žive predmete v naravi najverjetneje popolnoma drugačen.
Delo na tej temi je postalo po prehodu A. G. še intenzivnejše. Gurvich leta 1925 na moskovski univerzi - bil je soglasno izvoljen za predstojnika oddelka za histologijo in embriologijo Medicinske fakultete. Mitogenetsko sevanje je bilo ugotovljeno v kvasovkah in bakterijskih celicah, ki cepijo jajca morskih ježkov in dvoživk, tkivne kulture, celice malignih tumorjev, živčni (vključno z izoliranimi aksoni) in mišični sistem ter kri zdravih organizmov. Kot je razvidno iz seznama, so oddajala tudi necepljiva tkiva - spomnimo se tega dejstva.
Razvojne motnje ličink morskega ježa, ki so jih v tridesetih letih 20. stoletja v vplivu dolgotrajnega mitogenetskega sevanja bakterijskih kultur zadrževale v zapečatenih kremenskih posodah, sta J. in M. Magra na Inštitutu Pasteur proučevala J. in M. Magra. (Danes takšne študije z zarodki rib in dvoživk izvaja A. B. Burlakov na bioloških družbah Moskovske državne univerze.)
Še eno pomembno vprašanje, ki so ga v istih letih postavili raziskovalci: kako daleč se delovanje sevanja širi v živem tkivu? Bralec se bo spomnil, da je bil v poskusu s čebulovimi koreninami opažen lokalni učinek. Ali obstaja poleg njega tudi daljnosežna akcija? Da bi to ugotovili, smo izvedli vzorčne poskuse: z lokalnim obsevanjem dolgih cevi, napolnjenih z raztopinami glukoze, peptona, nukleinskih kislin in drugih biomolekul, sevanje, ki se širi skozi cev. Hitrost širjenja tako imenovanega sekundarnega sevanja je bila približno 30 m / s, kar je potrdilo domnevo o radiacijsko-kemični naravi postopka. (Sodobno gledano so biomolekule, ki absorbirajo UV fotone, fluorescirale in oddajajo foton z daljšo valovno dolžino. Fotoni so posledično povzročili kasnejše kemijske transformacije.)v nekaterih poskusih so opazili širjenje sevanja po celotni dolžini biološkega predmeta (na primer v dolgih koreninah istega loka).
Gurvich in njegovi sodelavci so tudi pokazali, da močno oslabljeno ultravijolično sevanje fizičnega vira spodbuja delitev celic v čebulnih koreninah, prav tako tudi biološki induktor.
Fotoni dirigirajo
Od kod prihaja UV sevanje v živi celici? A. G. Gurvich in sodelavci so v svojih poskusih zabeležili spekter encimskih in preprostih anorganskih redoks reakcij. Nekaj časa je ostalo odprto vprašanje virov mitogenetskega sevanja. Toda leta 1933 so po objavi hipoteze fotokemičara V. Frankenburgerja postale jasne razmere s poreklom znotrajceličnih fotonov. Frankenburger je menil, da so vir pojava visokoenergijskih ultravijoličnih kvantov redka dejanja rekombinacije prostih radikalov, ki se pojavljajo med kemičnimi in biokemijskimi procesi in zaradi redkosti ne vplivajo na splošno energijsko bilanco reakcij.
Energijo, ki se sprosti med rekombinacijo radikalov, absorbirajo molekule substrata in oddajajo spekter, značilen za te molekule. To shemo je izpopolnil N. N. Semyonov (bodoči Nobelov nagrajenec) in je bil v tej obliki vključen v vse nadaljnje članke in monografije o mitogenezi. Sodobna študija hemiluminescence živih sistemov je potrdila pravilnost teh stališč, ki so danes splošno sprejeta. Tu je le en primer: študije fluorescentnih beljakovin.
Seveda se v beljakovine absorbirajo različne kemične vezi, vključno s peptidnimi vezmi - v srednji ultravijolični (najintenzivneje - 190-220 nm). Aromatične aminokisline, zlasti triptofan, so pomembne za študije fluorescence. Absorpcijski maksimum ima pri 280 nm, fenilalanin pri 254 nm in tirozin pri 274 nm. Te aminokisline absorbirajo ultravijolične kvante, nato jih oddajajo v obliki sekundarnega sevanja - seveda z daljšo valovno dolžino, s spektrom, značilnim za dano stanje beljakovine. Če je v beljakovinah vsaj en ostanek triptofana, potem bo le ta fluorescirala - energija, ki jo absorbirajo ostanki tirozina in fenilalanina, se prerazporedi vanjo. Spekter fluorescence ostanka triptofana je močno odvisen od okolja - ali je ostanek recimo blizu površine globusa ali znotraj itd.in ta spekter se spreminja v pasu 310-340 nm.
A. G. Gurvich in njegovi sodelavci so v vzorčnih poskusih na sintezi peptidov pokazali, da verižni procesi, ki vključujejo fotone, lahko privedejo do cepitve (fotodisocijacija) ali sinteze (fotosinteze). Reakcije fotoodisociacije spremlja sevanje, medtem ko procesi fotosinteze ne oddajajo.
Zdaj je postalo jasno, zakaj vse celice oddajajo, toda med mitozo - še posebej močno. Proces mitoze je energijsko intenziven. Poleg tega, če kopičenje in poraba energije v rastoči celici poteka vzporedno z asimilativnimi procesi, se med mitozo energija, ki jo celica shrani v interfazo, porabi le. Zgodi se razpad kompleksnih znotrajceličnih struktur (na primer lupina jedra) in energijsko trajno reverzibilno ustvarjanje novih - na primer kromatinskih superhuljev.
A. G. Gurvich in njegovi sodelavci so tudi opravili delo na registraciji mitogenetskega sevanja s pomočjo fotonskih števcev. Poleg laboratorija Gurvich na leningraškem IEM so te študije tudi v Leningradu, na Phystechu pod A. F. Ioffe pod vodstvom G. M. Frank, skupaj s fiziki Yu. B. Khariton in S. F. Rodionov.
Na zahodu sta se s registracijo mitogenetskega sevanja s pomočjo cevi za fotopomnoževanje ukvarjala tako ugledna strokovnjaka, kot sta B. Raevsky in R. Oduber. Spomniti moramo tudi G. Barth-a, študenta slovitega fizika W. Gerlacha (ustanovitelja kvantitativne spektralne analize). Bart je dve leti delal v laboratoriju A. G. Gurvich in nadaljeval raziskovanje v Nemčiji. Dobil je zanesljive pozitivne rezultate pri delu z biološkimi in kemičnimi viri, poleg tega pa je pomembno prispeval k metodologiji zaznavanja ultra šibkega sevanja. Barth je opravil predhodno umerjanje občutljivosti in izbiro fotomultiplikatorjev. Danes je ta postopek obvezen in rutinski za vse, ki sodelujejo pri merjenju šibkih svetlobnih tokov. Prav zapostavljanje te in nekaterih drugih potrebnih zahtev pa je mnogim predvojnim raziskovalcem preprečilo prepričljive rezultate.
Danes so na Mednarodnem inštitutu za biofiziko (Nemčija) pod vodstvom F. Poppa pridobili impresivne podatke o registraciji prešibkega sevanja iz bioloških virov. Vendar so nekateri njegovi nasprotniki do teh del skeptični. Navadno verjamejo, da so biofotoni presnovni stranski produkti, nekakšen svetlobni hrup, ki nima biološkega pomena. "Izpuščanje svetlobe je popolnoma naraven in samoumeven pojav, ki spremlja številne kemijske reakcije," poudarja fizik Rainer Ulbrich z univerze v Göttingenu. Biolog Gunther Rothe situacijo oceni na naslednji način: „Biofotoni obstajajo brez dvoma - danes to nedvoumno potrjujejo zelo občutljive naprave, ki so na voljo sodobni fiziki. Glede Poppove razlage (govorimo oda kromosomi menda oddajajo koherentne fotone. - Opomba. Ed.), To je lepa hipoteza, vendar je predlagana eksperimentalna potrditev še vedno povsem nezadostna, da bi prepoznali njeno veljavnost. Po drugi strani moramo upoštevati, da je v tem primeru zelo težko pridobiti dokaze, saj je, prvič, jakost tega fotonskega sevanja zelo nizka, in drugič, klasične metode zaznavanja laserske svetlobe, ki se uporabljajo v fiziki, je tukaj težko uporabiti.in drugič, klasične metode zaznavanja laserske svetlobe, ki se uporabljajo v fiziki, je tukaj težko uporabiti. "in drugič, klasične metode zaznavanja laserske svetlobe, ki se uporabljajo v fiziki, je tukaj težko uporabiti."
Nadzorovana neravnovesja
Regulativni pojavi v protoplazmi A. G. Gurvich je začel ugibati po svojih zgodnjih poskusih s centrifugiranjem oplojenih jajc dvoživk in iglokožcev. Skoraj 30 let pozneje je ta tema pri razumevanju rezultatov mitogenetskih poskusov dobila nov zagon. Gurvič je prepričan, da je strukturna analiza materialnega substrata (skupek biomolekul), ki reagira na zunanje vplive, ne glede na njegovo funkcionalno stanje, nesmiselna. A. G. Gurvich oblikuje fiziološko teorijo protoplazme. Njegovo bistvo je, da imajo živi sistemi poseben molekularni aparat za shranjevanje energije, ki je v bistvu neskladni. V splošni obliki je to fiksacija ideje, da je priliv energije potreben telesu ne le za rast ali opravljanje dela, ampak predvsem za vzdrževanje tega stanja,ki jih imenujemo živa.
Raziskovalci so opozorili na dejstvo, da je bil ob omejenem pretoku energije nujno opaziti razpok mitogenetskega sevanja, ki je ohranil določeno raven metabolizma v živem sistemu. (Z "omejevanjem pretoka energije" je treba razumeti zmanjšanje aktivnosti encimskih sistemov, zatiranje različnih procesov transmembranskega transporta, zmanjšanje ravni sinteze in porabo visokoenergijskih spojin - torej kakršne koli procese, ki celici zagotavljajo energijo - na primer med reverzibilnim hlajenjem predmeta ali z blago anestezijo.) Gurvich je formuliral koncept izjemno labilnih molekularnih formacij s povečanim energijskim potencialom, neenakomernimi v naravi in jih združuje skupna funkcija. Poimenoval jih je neenakomerna molekularna ozvezdja (NMC).
A. G. Gurvich je verjel, da je razpad NMC, motnja organizacije protoplazme povzročila izbruh sevanja. Tu ima veliko skupnega z idejami A. Szent-Györgyi o migraciji energije vzdolž splošnih energijskih ravni beljakovinskih kompleksov. Podobne zamisli za utemeljevanje narave "biofotoničnega" sevanja je zdaj izrazil F. Popp - selitvena območja vzbujanja imenuje "polaritoni". Z vidika fizike tukaj ni nič nenavadnega. (Katera od trenutno znanih medceličnih struktur bi bila lahko primerna za vlogo NMC v Gurvičevi teoriji - ta intelektualna vaja bo prepuščena bralcu.)
Eksperimentalno se je pokazalo tudi, da sevanje nastane tudi, kadar na podlago mehansko vplivamo - med centrifugiranjem ali nanašanjem šibke napetosti. Tako je bilo mogoče reči, da ima NMC tudi prostorsko urejenost, ki jo je motil mehanski vpliv in omejitev pretoka energije.
Na prvi pogled je opazno, da so NMC, katerih obstoj je odvisen od dotoka energije, zelo podobni disipativnim strukturam, ki nastajajo v termodinamično neravnovesnih sistemih, ki jih je odkril nobelov nagrajenec I. R. Prigogine. Vendar vsak, ki je preučeval takšne strukture (na primer reakcija Belousov-Žabotinski), dobro ve, da se od izkušenj do izkušenj ne reproducirajo povsem natančno, čeprav njihov splošni značaj ostaja. Poleg tega so izredno občutljivi na najmanjšo spremembo parametrov kemijske reakcije in zunanjih pogojev. Vse to pomeni, da ker so živi predmeti tudi neravnovesja, ne morejo ohraniti edinstvene dinamične stabilnosti svoje organizacije samo zaradi pretoka energije. Potreben je tudi en faktor naročanja sistema. Ta dejavnik A. G. Gurvič je imenoval biološko polje.
Gurvič je vir polja povezal s središčem celice, kasneje z jedrom, v končni različici teorije pa s kromosomi. Po njegovem mnenju polje nastane med transformacijami (sintezo) kromatina, kromatinsko območje pa bi lahko postalo vir polja le v polju sosednje regije, ki je že bilo v tem stanju. Polje objekta kot celote je po poznejših idejah Gurviča obstajalo kot vsota polj celic.
V kratkem povzetku je končna različica teorije biološkega (celičnega) polja videti približno tako. Polje ima značaj vektorja, ne sile. (Spomnimo vas: sililno polje je območje prostora, na vsaki točki katerega določena sila deluje na preskusni objekt, ki je v njem; na primer, elektromagnetno polje. Vektorsko polje je območje prostora, na vsaki točki katerega je določen vektor, na primer vektorji hitrosti delcev v gibljivi tekočini.) Molekule, ki so v vznemirjenem stanju in imajo zato presežek energije, spadajo pod delovanje vektorskega polja. Novo usmeritev pridobijo, se deformirajo ali premikajo v polju ne zaradi svoje energije (torej ne na enak način, kot se to zgodi z nabitim delcem v elektromagnetnem polju), temveč s porabo lastne potencialne energije. Pomemben del te energije se pretvori v kinetično energijo; ko se odvečna energija porabi in se molekula vrne v neizkoriščeno stanje, se učinek polja nanjo ustavi. Posledično se v celičnem polju oblikuje prostorsko-časovno urejenost - nastajajo NMC, za katere je značilen povečan energetski potencial.
V poenostavljeni obliki lahko to razjasni naslednja primerjava. Če so molekule, ki se gibljejo v celici, avtomobili, njihova presežna energija pa je bencin, potem biološko polje tvori relief terena, po katerem vozijo avtomobili. Molekule s podobnimi energijskimi lastnostmi tvorijo NMC, upoštevajoč "relief". Kot že rečeno, so združeni ne le energijsko, ampak tudi skupna funkcija, in obstajajo, prvič, zaradi pretoka energije (avtomobili ne morejo brez bencina), in drugič, zaradi urejevalnega delovanja biološkega polja (terensko) avto ne bo mimo). Posamezne molekule nenehno vstopajo in zapustijo NMC, vendar celoten NMC ostane stabilen, dokler se vrednost pretoka energije, ki ga napaja, ne spremeni. Z zmanjšanjem vrednosti NMC razpade, energija, shranjena v njem, pa se sprosti.
Zdaj si predstavljajte, da se je na določenem območju živega tkiva priliv energije zmanjšal: razpad NMC je postajal intenzivnejši, zato se je povečala intenzivnost sevanja, tista, ki obvladuje mitozo. Seveda je mitogenetsko sevanje tesno povezano s poljem - čeprav ni del tega! Kot se spominjamo, se med razpadom (disimilacijo) oddaja odvečna energija, ki se v NMC ne aktivira in ni vključena v procese sinteze; ravno zato, ker v večini celic potekajo procesi asimilacije in disimilacije hkrati, čeprav v različnih razmerjih, imajo celice značilen mitogenetski režim. Situacija je popolnoma enaka z energijskimi tokovi: polje ne vpliva neposredno na njihovo intenzivnost, vendar lahko s prostorskim "reliefom" učinkovito uravnava njihovo smer in porazdelitev.
A. G. Gurvich je delal končno različico teorije polja v težkih vojnih letih. "Teorija biološkega polja" je bila objavljena leta 1944 (Moskva: Sovjetska znanost), v naslednji izdaji pa v francoščini - leta 1947. Teorija celičnih bioloških polj je povzročila kritike in nerazumevanje celo med podporniki prejšnjega koncepta. Njihov glavni očitek je bil, da se je Gurvich domnevno odpovedal ideji celote in se vrnil k načelu interakcije posameznih elementov (torej polj posameznih celic), kar pa je sam zavrnil. V članku "Koncept" celote "v luči teorije celičnega polja" (Zbirka "Dela na mitogenezi in teoriji bioloških polj". M.: Založba AMN, 1947) A. G. Gurvich pokaže, da temu ni tako. Ker polja, ki jih ustvarijo posamezne celice, presegajo svoje meje,in vektorji polja so povzeti na kateri koli točki v skladu s pravili geometričnega seštevanja, novi koncept utemeljuje koncept "dejanskega" polja. To je pravzaprav dinamično integralno polje vseh celic organa (ali organizma), ki se sčasoma spreminja in ima lastnosti celote.
Od leta 1948 je A. G. Gurvič se je prisiljen osredotočiti predvsem na teoretično sfero. Po avgustovskem zasedanju VASKhNIL ni videl priložnosti, da bi nadaljeval z delom na Inštitutu za eksperimentalno medicino Ruske akademije medicinskih znanosti (direktor je bil od ustanovitve inštituta leta 1945) in se v začetku septembra prijavil v predsedstvo akademije za upokojitev. V zadnjih letih svojega življenja je napisal veliko del o različnih vidikih teorije biološkega polja, teoretske biologije in metodologije bioloških raziskav. Gurvich je ta dela obravnaval kot poglavja enotne knjige, ki je izšla leta 1991 pod naslovom "Načela analitične biologije in teorije celičnih polj" (Moskva: Nauka).
Empatija brez razumevanja
Dela A. G. Gurvič na mitogenezo pred drugo svetovno vojno je bil zelo priljubljen tako pri nas kot v tujini. V Gurvičevem laboratoriju so aktivno preučevali procese kancerogeneze, zlasti so pokazali, da kri bolnikov z rakom, za razliko od krvi zdravih ljudi, ni vir mitogenetskega sevanja. Leta 1940 je A. G. Gurvich je prejel državno nagrado za svoje delo na mitogenetski študiji problematike raka. Gurvičevi koncepti "polja" nikoli niso uživali široke priljubljenosti, čeprav so vedno zbujali veliko zanimanja. Toda to zanimanje za njegovo delo in poročila je pogosto ostalo površno. A. A. Lubišev, ki se je vedno imenoval za študenta A. G. Gurvich je ta odnos označil za "naklonjenost brez razumevanja."
V našem času je simpatijo nadomestilo sovražnost. Pomemben prispevek k diskreditaciji idej A. G. Gurviča so uvedli nekateri privrženci, ki so misli znanstvenika razlagali "po lastnem razumevanju". Toda glavna stvar sploh ni to. Gurvičeve ideje so se izkazale zunaj poti, ki jo je ubrala »ortodoksna« biologija. Po odkritju dvojne vijačnice so se pred raziskovalci pojavile nove in privlačne perspektive. Veriga "gen - protein - znak" je pritegnila s svojo konkretnostjo in na videz enostavnostjo doseganja rezultata. Seveda so molekularna biologija, molekularna genetika, biokemija postale glavni tok, negenetski in neenzimski nadzorni procesi v živih sistemih pa so se postopoma potisnili na obrobje znanosti in že njihovo samo proučevanje je začelo veljati za dvomljiv, neusmiljen poklic.
Za sodobne fizikalno-kemijske in molekularne veje biologije je razumevanje integritete tuje, kar je A. G. Gurvič je menil, da je temeljna lastnost živih stvari. Po drugi strani pa se razstavljanje praktično izenači s pridobivanjem novih znanj. Prednost imajo raziskave kemijske strani pojavov. Pri preučevanju kromatina se poudarek premakne na primarno strukturo DNK in v njej raje vidijo predvsem gen. Čeprav je neravnovesje bioloških procesov formalno priznano, mu nihče ne pripisuje pomembne vloge: velika večina del je namenjena razlikovanju med črnim in belim, prisotnostjo ali odsotnostjo beljakovin, aktivnostjo ali neaktivnostjo gena. (Ni za nič, da je termodinamika med študenti bioloških univerz ena najbolj neljubih in slabo zaznanih vej fizike.) Kaj smo izgubili v pol stoletja po Gurviču,kako velike so izgube - odgovor bo povedala prihodnost znanosti.
Verjetno mora biologija še vedno usvojiti predstave o temeljni celovitosti in neravnovesju živih bitij, o enotnem principu urejanja, ki zagotavlja to integriteto. In morda Gurvičeve ideje še čakajo, njihova zgodovina se šele začne.
O. G. Gavrish, kandidat bioloških znanosti
"Kemija in življenje - XXI stoletje"