Prenos genov na daljavo: raziskava znanstvenika Aleksandra Gurviča

2024 Avtor: Seth Attwood | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-16 16:16

Pozno spomladi 1906 je bil Aleksander Gavrilovič Gurvič, sredi tridesetih, že znan znanstvenik, demobiliziran iz vojske. Med vojno z Japonsko je služil kot zdravnik v zalednem polku, ki je bil nameščen v Černigovu. (Tam je Gurvich po lastnih besedah, "bežeč pred prisilnim brezdeljem", napisal in ilustriral "Atlas in esej o embriologiji vretenčarjev", ki je izšel v treh jezikih v naslednjih treh letih).

Zdaj odhaja z mlado ženo in hčerko za celo poletje v Rostov Veliki - k ženinim staršem. Nima službe in še vedno ne ve, ali bo ostal v Rusiji ali bo spet odšel v tujino.

Za Medicinsko fakulteto Univerze v Münchnu, zagovor disertacije, Strasbourg in Univerza v Bernu. Mladi ruski znanstvenik že pozna številne evropske biologi, njegove poskuse zelo cenita Hans Driesch in Wilhelm Roux. In zdaj - tri mesece popolne izolacije od znanstvenega dela in stikov s kolegi.

To poletje A. G. Gurvich razmišlja o vprašanju, ki ga je sam oblikoval takole: "Kaj pomeni, da se imenujem biolog, in kaj pravzaprav želim vedeti?" Potem, glede na temeljito preučen in ponazorjen proces spermatogeneze, pride do zaključka, da je bistvo manifestacije živih bitij v povezavah med ločenimi dogodki, ki se pojavljajo sinhrono. To je določilo njegov "zorni kot" v biologiji.

Tiskana dediščina A. G. Gurvič - več kot 150 znanstvenih člankov. Večina jih je izšla v nemščini, francoščini in angleščini, ki so bili v lasti Aleksandra Gavriloviča. Njegovo delo je pustilo svetlo sled v embriologiji, citologiji, histologiji, histofiziologiji, splošni biologiji. Morda pa bi bilo pravilno reči, da je bila "glavna smer njegove ustvarjalne dejavnosti filozofija biologije" (iz knjige "Alexander Gavrilovič Gurvič. (1874-1954)". Moskva: Nauka, 1970).

A. G. Gurvich je leta 1912 prvi uvedel koncept "polja" v biologijo. Razvoj koncepta biološkega polja je bil glavna tema njegovega dela in je trajal več kot eno desetletje. V tem času so se Gurvičevi pogledi na naravo biološkega polja močno spremenili, 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 ta koncept čakala v naslednjih pol stoletja. Veliko je bilo špekulacij, katerih avtorji so trdili, da so razumeli fizično naravo tako imenovanega "biopolja", nekdo se je takoj lotil zdravljenja ljudi. Nekateri so se sklicevali na A. G. Gurviča, ne da bi se sploh obremenjevali s poskusi, da bi se poglobili v pomen svojega dela. Večina za Gurviča ni vedela in se ga na srečo ni sklicevala, saj niti sam izraz "biopolje" niti različne razlage njegovega delovanja s strani A. G. Gurvič nima nič s tem. Kljub temu pa danes besede »biološko polje« med izobraženimi sogovorniki vzbujajo neprikrit skepticizem. Eden od ciljev tega članka je bralcem povedati resnično zgodbo o ideji biološkega področja v znanosti.

Kaj premika celice

A. G. Gurvich ni bil zadovoljen s stanjem teoretične biologije na začetku 20. stoletja. Možnosti formalne genetike ga niso pritegnile, saj se je zavedal, da je problem "prenosa dednosti" bistveno drugačen od problema "implementacije" lastnosti v telesu.

Morda je najpomembnejša naloga biologije do danes iskanje odgovora na »otroško« vprašanje: kako iz mikroskopske kroglice ene same celice nastanejo živa bitja v vsej svoji raznolikosti? Zakaj celice, ki se delijo, ne tvorijo brezobličnih grudastih kolonij, temveč zapletene in popolne strukture organov in tkiv? V mehaniki razvoja tistega časa je bil sprejet vzročno-analitični pristop, ki ga je predlagal W. Ru: razvoj zarodka določa množica togih vzročno-posledičnih razmerij. Toda ta pristop se ni ujemal z rezultati poskusov G. Driescha, ki je dokazal, da eksperimentalno povzročena ostra odstopanja morda ne ovirajo uspešnega razvoja. Pri tem pa se posamezni deli telesa sploh ne tvorijo iz tistih struktur, ki so normalne – nastanejo pa! Na enak način je v Gurvičovih lastnih poskusih, tudi z intenzivnim centrifugiranjem jajčec dvoživk, pri čemer je bila kršena njihova vidna struktura, nadaljnji razvoj potekal enakopravno - torej se je končal na enak način kot pri nepoškodovanih jajčecih.

riž. 1 Slike A. G. Gurvič iz leta 1914 - shematske slike celičnih plasti v nevralni cevi zarodka morskega psa. 1 - začetna konfiguracija formacije (A), kasnejša konfiguracija (B) (krepka črta - opazovana oblika, črtkana - predvidena), 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 osi celic, lahko vidite, da bo sovpadala z obrisom poznejše stopnje razvoja tega območja"

A. G. Gurvich je izvedel statistično študijo mitoz (delitev celic) v simetričnih delih razvijajočega se zarodka ali posameznih organov in utemeljil koncept »normalizacijskega faktorja«, iz katerega je kasneje nastal koncept polja. Gurvich je ugotovil, da en sam dejavnik nadzoruje celotno sliko porazdelitve mitoz v delih zarodka, ne da bi sploh določil točen čas in lokacijo vsakega od njih. Nedvomno je bila premisa teorije polja vsebovana v znameniti Drieschevi formuli "perspektivna usoda elementa je odvisna od njegovega položaja kot celote." Kombinacija te ideje z načelom normalizacije pripelje Gurviča do razumevanja urejenosti v bivanju kot »podrejenosti« elementov eni sami celoti – v nasprotju z njihovo »interakcijo«. V svojem delu "Dednost kot proces realizacije" (1912) je prvič razvil koncept embrionalnega polja - morf. Pravzaprav je šlo za 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 pri zarodkih morskega psa »dolge osi celic notranje plasti nevralnega epitelija v danem trenutku usmerjene ne pravokotno na površino tvorbe, ampak na določeno (15- 20 ') kot nanjo. Usmeritev kotov je naravna: če v danem trenutku razvoja zgradite krivuljo, pravokotno na osi celic, lahko vidite, da bo sovpadala z obrisom poznejše stopnje razvoja tega območja «(slika 1). Zdelo se je, da celice "vedo", kam se nagniti, kje se raztegniti, da zgradijo želeno obliko.

Za razlago teh opažanj je A. G. Gurvich je predstavil koncept "površine sile", ki sovpada s konturo končne površine rudimenta in vodi gibanje celic. Vendar se je sam Gurvich zavedal nepopolnosti te hipoteze. Poleg kompleksnosti matematične oblike ni bil zadovoljen s »teleologijo« koncepta (zdelo se je, da je gibanje celic podredilo neobstoječi, prihodnji obliki). V nadaljnjem delu "O konceptu embrionalnih polj" (1922) "končna konfiguracija rudimenta ni obravnavana kot privlačna površina sile, temveč kot ekvipotencialna površina polja, ki izhaja iz točkovnih virov." V istem delu je bil prvič predstavljen koncept "morfogenetskega polja".

Gurvich je vprašanje zastavil tako široko in izčrpno, da bo vsaka teorija morfogeneze, ki se lahko pojavi v prihodnosti, v bistvu le še ena vrsta teorije polja.

L. V. Belousov, 1970

Biogeni ultravijolični žarki

"Osnove in korenine problema mitogeneze so postavili v mojem nenehnem zanimanju za čudežni fenomen kariokineze (tako so mitozo imenovali že sredi prejšnjega stoletja. - Op. ur.)," je zapisal A. G. Gurvič leta 1941 v svojih avtobiografskih zapiskih."Mitogeneza" - delovni izraz, ki se je rodil v Gurvičovem laboratoriju in kmalu prišel v splošno uporabo, je enakovreden konceptu "mitogenetskega sevanja" - zelo šibkega ultravijoličnega sevanja živalskih in rastlinskih tkiv, ki spodbuja proces delitve celic (mitoza).

A. G. Gurvich je prišel do zaključka, da je treba mitoze v živem objektu obravnavati ne kot izolirane dogodke, temveč kot agregat, kot nekaj usklajenega - pa naj gre za strogo organizirane mitoze prvih faz cepitve jajčec ali navidezno naključne mitoze v tkivih. odrasla žival ali rastlina. Gurvich je verjel, da bo le prepoznavanje celovitosti organizma omogočilo združevanje procesov molekularne in celične ravni s topografskimi značilnostmi porazdelitve mitoz.

Od začetka dvajsetih let prejšnjega stoletja 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. (Na rastlinsko tkivo je dal kašo zdrobljenih celic in opazoval, kako se tkivne celice začnejo bolj aktivno deliti.) Ni pa bilo jasno, zakaj kemični signal ne vpliva na vse celice na enak način, zakaj se recimo majhne celice bolj delijo. pogosto kot velike. Gurvich je predlagal, da je bistvo 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 takrat še ni bilo koncepta hormonskih receptorjev.)

Če pa je ta predpostavka pravilna in je prostorska porazdelitev nekaterih elementov pomembna za zaznavanje signala, se domneva sama po sebi namiguje, da signal morda ni kemične, ampak fizične narave: na primer sevanje, ki vpliva na nekatere strukture celice. površina je resonančna. Ti premisleki so bili na koncu potrjeni v poskusu, ki je pozneje postal splošno znan.

riž. 2 Indukcija mitoze na konici čebulne korenine (risba iz dela "Das Problem der Zellteilung physiologisch betrachtet", Berlin, 1926). Pojasnila v besedilu

Tukaj je opis tega poskusa, ki je bil izveden leta 1923 na Krimski univerzi. »Oddajni koren (induktor), povezan s čebulico, je bil horizontalno ojačan, njen vrh pa je bil usmerjen v cono meristema (to je v cono celične proliferacije, v tem primeru tudi v bližini vrha korenine. - Ed. Opomba) drugega podobnega korena (detektorja), pritrjenega navpično. Razdalja med koreninami je bila 2–3 mm «(slika 2). Na koncu ekspozicije je bila zaznavna korenina natančno označena, fiksirana in razrezana na niz vzdolžnih odsekov, ki potekajo vzporedno z medialno ravnino. Odseke smo pregledali pod mikroskopom in prešteli število mitoz na obsevani in kontrolni strani.

Takrat je bilo že znano, da neskladje med številom mitoz (običajno 1000-2000) v obeh polovicah koreninskega vrha običajno ne presega 3-5%. Tako je »pomembna, sistematična, močno omejena prevlada v številu mitoz« v osrednji coni zaznavne korenine – in to so raziskovalci videli na odsekih – nesporno priča o vplivu zunanjega dejavnika. Nekaj, kar je izhajalo iz konice korenine induktorja, je prisililo celice korenine detektorja, da so se bolj aktivno delile (slika 3).

Nadaljnje raziskave so jasno pokazale, da gre za sevanje in ne za hlapne kemikalije. Udar se je razširil v obliki ozkega vzporednega snopa - takoj, ko se je inducirajoči koren rahlo odklonil na stran, je učinek izginil. Izginil je tudi, ko so med korenine postavili stekleno ploščo. Če pa je bila plošča iz kremena, je učinek vztrajal! To je nakazovalo, da je bilo sevanje ultravijolično. Kasneje so bile njegove spektralne meje postavljene natančneje - 190-330 nm, povprečna intenzivnost pa je bila ocenjena na ravni 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 nižja - je reda desetine fotonov / s na kvadratni centimeter.)

riž. 3 Grafični prikaz učinkov štirih poskusov. Pozitivna smer (nad osjo abscise) pomeni prevlado mitoze na obsevani strani

Naravno vprašanje: kaj pa ultravijolični sončni spekter, ali vpliva na delitev celic? V poskusih je bil tak učinek izključen: v knjigi A. G. Gurvič in L. D. Gurvič "Mitogenetsko sevanje" (M., Medgiz, 1945), v razdelku metodoloških priporočil je jasno navedeno, da morajo biti okna med poskusi zaprta, v laboratorijih ne sme biti odprtega ognja in virov električnih isker. Poleg tega so poskuse nujno spremljale kontrole. Vendar je treba opozoriti, da je intenzivnost sončnega UV-ja bistveno višja, zato bi moral biti njen učinek na žive predmete v naravi najverjetneje povsem drugačen.

Delo na tej temi je postalo še bolj intenzivno po prehodu A. G. Gurviča leta 1925 na moskovski univerzi - soglasno je bil izvoljen za predstojnika Oddelka za histologijo in embriologijo Medicinske fakultete. Mitogenetsko sevanje je bilo najdeno v celicah kvasovk in bakterij, cepi jajčeca morskih ježkov in dvoživk, tkivnih kulturah, celicah malignih tumorjev, živčnem (vključno z izoliranimi aksoni) in mišičnem sistemu, krvi zdravih organizmov. Kot je razvidno iz seznama, so se oddajala tudi necepljiva tkiva - spomnimo se tega dejstva.

Motnje v razvoju ličink morskega ježka, ki so bile v 30. letih 20. stoletja hranjene v zaprtih kremenčevih posodah pod vplivom dolgotrajnega mitogenetskega sevanja bakterijskih kultur, sta proučevala J. in M. Magrou na Pasteurjevem inštitutu. (Danes podobne študije z zarodki rib in dvoživk izvaja A. B. Burlakov na biofaciih Moskovske državne univerze.)

Še eno pomembno vprašanje, ki so si ga raziskovalci zastavili v teh istih letih: kako daleč se delovanje sevanja širi v živem tkivu? Bralec se bo spomnil, da je bil pri poskusu s čebulnimi koreninami opažen lokalni učinek. Ali obstaja poleg njega tudi daljnosežna akcija? Da bi to ugotovili, so bili izvedeni modelni poskusi: z lokalnim obsevanjem dolgih cevi, napolnjenih z raztopinami glukoze, peptona, nukleinskih kislin in drugih biomolekul, se je sevanje širilo skozi cev. Hitrost širjenja tako imenovanega sekundarnega sevanja je bila približno 30 m/s, kar je potrdilo domnevo o sevalno-kemični naravi procesa. (Sodobno rečeno, biomolekule, ki absorbirajo UV fotone, fluorescirajo in oddajajo foton z daljšo valovno dolžino. Fotoni pa so povzročili poznejše kemične transformacije.) Dejansko so v nekaterih poskusih opazili širjenje sevanja po celotni dolžini biološki predmet (na primer v dolgih koreninah istega loka).

Gurvich in njegovi sodelavci so tudi pokazali, da močno oslabljeno ultravijolično sevanje fizičnega vira spodbuja tudi delitev celic v koreninah čebule, tako kot biološki induktor.

Naša formulacija osnovne lastnosti biološkega polja v svoji vsebini ne predstavlja nobenih analogij s področji, ki jih pozna fizika (čeprav jim seveda ne nasprotuje).

A. G. Gurvič. Načela analitične biologije in teorije celičnega polja

Fotoni vodijo

Od kod prihaja UV sevanje v živi celici? A. G. Gurvich in sodelavci so v svojih poskusih posneli spektre encimskih in preprostih anorganskih redoks reakcij. Nekaj časa je ostalo odprto vprašanje virov mitogenetskega sevanja. Toda leta 1933, po objavi hipoteze fotokemika V. Frankenburgerja, je postalo jasno stanje z nastankom znotrajceličnih fotonov. Frankenburger je menil, da so vir pojava visokoenergetskih ultravijoličnih kvantov redka dejanja rekombinacije prostih radikalov, ki se pojavljajo med kemičnimi in biokemičnimi procesi in zaradi svoje redkosti niso vplivala na celotno energijsko ravnovesje reakcij.

Energijo, ki se sprosti med rekombinacijo radikalov, absorbirajo molekule substrata in se oddaja s spektrom, značilnim za te molekule. To shemo je izpopolnil N. N. Semjonov (bodoči Nobelov nagrajenec) in je bil v tej obliki vključen v vse nadaljnje članke in monografije o mitogenezi. Sodobna študija kemiluminiscence živih sistemov je potrdila pravilnost teh stališč, ki so danes splošno sprejeti. Tukaj je samo en primer: študije fluorescenčnih beljakovin.

Seveda se v beljakovini absorbirajo različne kemične vezi, vključno s peptidnimi vezmi - v srednjem ultravijoličnem (najbolj intenzivno - 190-220 nm). Toda za študije fluorescence so pomembne aromatične aminokisline, zlasti triptofan. Ima absorpcijski maksimum pri 280 nm, fenilalanin pri 254 nm in tirozin pri 274 nm. Te aminokisline, ki absorbirajo ultravijolične kvante, jih nato oddajajo v obliki sekundarnega sevanja – naravno, z daljšo valovno dolžino, s spektrom, značilnim za dano stanje proteina. Poleg tega, če je v beljakovini prisoten vsaj en ostanek triptofana, bo le ta fluoresciral - energija, ki jo absorbirajo ostanki tirozina in fenilalanina, se nanj prerazporedi. Fluorescenčni spekter ostanka triptofana je močno odvisen od okolja – ali je ostanek recimo blizu površine globule ali znotraj, itd., in ta spekter se spreminja v pasu 310-340 nm.

A. G. Gurvich in njegovi sodelavci so v modelnih eksperimentih s sintezo peptidov pokazali, da lahko verižni procesi, ki vključujejo fotone, vodijo do cepitve (fotodisociacija) ali sinteze (fotosinteza). Reakcije fotodisociacije spremlja sevanje, medtem ko procesi fotosinteze ne oddajajo.

Zdaj je postalo jasno, zakaj vse celice oddajajo, vendar med mitozo - še posebej močno. Proces mitoze je energetsko intenziven. Poleg tega, če v rastoči celici kopičenje in poraba energije potekata vzporedno z asimilacijskimi procesi, se med mitozo energija, ki jo celica shrani v interfazi, le porablja. Pojavi se razpad zapletenih znotrajceličnih struktur (na primer lupina jedra) in reverzibilno ustvarjanje novih, ki zahtevajo veliko energije - na primer kromatinske supertuljave.

A. G. Gurvich in njegovi sodelavci so opravili tudi delo pri registraciji mitogenetskega sevanja s pomočjo fotonskih števcev. Poleg Gurvičovega laboratorija na Leningradskem IEM so te študije tudi v Leningradu, na Phystechu pri A. F. Ioffe, ki ga vodi G. M. Frank je skupaj s fiziki Yu. B. Khariton in S. F. Rodionov.

Na Zahodu so se tako ugledni strokovnjaki, kot sta B. Raevsky in R. Oduber, ukvarjali z registracijo mitogenetskega sevanja s pomočjo fotopomnoževalnih cevi. Spomnimo se tudi G. Bartha, učenca slavnega fizika W. Gerlacha (ustanovitelja kvantitativne spektralne analize). Barth je dve leti delal v laboratoriju A. G. Gurviča in nadaljeval svoje raziskave v Nemčiji. Dobil je zanesljive pozitivne rezultate pri delu z biološkimi in kemičnimi viri, poleg tega pa je pomembno prispeval k metodologiji za odkrivanje ultra šibkega sevanja. Barth je izvedel predhodno kalibracijo občutljivosti in izbiro fotopomnoževalcev. Danes je ta postopek obvezen in rutinski za vse, ki merijo šibke svetlobne tokove. Vendar pa ravno zanemarjanje te in nekaterih drugih nujnih zahtev številnim predvojnim raziskovalcem ni omogočilo prepričljivih rezultatov.

Danes so na Mednarodnem inštitutu za biofiziko (Nemčija) pod vodstvom F. Poppa pridobili impresivne podatke o registraciji superšibkega sevanja iz bioloških virov. Vendar so nekateri njegovi nasprotniki skeptični glede teh del. Ponavadi verjamejo, da so biofotoni presnovni stranski produkti, neke vrste svetlobni šum, ki nima biološkega pomena. »Emisija svetlobe je povsem naraven in samoumeven pojav, ki spremlja številne kemične reakcije,« poudarja fizik Rainer Ulbrich z univerze v Göttingenu. Biolog Gunther Rothe ocenjuje situacijo na naslednji način: »Biofotoni nedvomno obstajajo - danes to nedvoumno potrjujejo zelo občutljive naprave, ki so na voljo sodobni fiziki. Glede Poppove interpretacije (govorimo o tem, da naj bi kromosomi oddajali koherentne fotone. – Op. urednika) je to lepa hipoteza, a predlagana eksperimentalna potrditev še vedno povsem ne zadošča za priznanje njene veljavnosti. Po drugi strani pa moramo upoštevati, da je v tem primeru zelo težko pridobiti dokaze, saj je, prvič, intenzivnost tega fotonskega sevanja zelo nizka, in drugič, klasične metode zaznavanja laserske svetlobe, ki se uporabljajo v fiziki, so tukaj je težko uporabiti."

Med biološkimi deli, objavljenimi v vaši državi, nič ne pritegne pozornosti znanstvenega sveta bolj kot vaše delo.

Iz pisma Albrechta Betheja z dne 01.08.1930 A. G. Gurvič

Nadzorovano neravnovesje

Regulativni pojavi v protoplazmi A. G. Gurvich je začel špekulirati po svojih zgodnjih poskusih centrifugiranja oplojenih jajčec dvoživk in iglokožcev. Skoraj 30 let pozneje, ko smo razumeli rezultate mitogenetskih poskusov, je ta tema dobila nov zagon. Gurvich je prepričan, da je strukturna analiza materialnega substrata (skupine biomolekul), ki reagira na zunanje vplive, ne glede na njegovo funkcionalno stanje, nesmiselna. A. G. Gurvič oblikuje fiziološko teorijo protoplazme. Njegovo bistvo je v tem, da imajo živi sistemi poseben molekularni aparat za shranjevanje energije, ki je v bistvu neravnotežen. V posplošeni obliki je to fiksacija ideje, da je dotok energije potreben za telo ne le za rast ali delo, ampak predvsem za vzdrževanje stanja, ki mu pravimo živo.

Raziskovalci so opozorili na dejstvo, da je bil ob omejitvi pretoka energije nujno opažen izbruh mitogenetskega sevanja, ki je vzdrževal določeno stopnjo presnove živega sistema. (Pod "omejevanjem pretoka energije" je treba razumeti zmanjšanje aktivnosti encimskih sistemov, zatiranje različnih procesov transmembranskega transporta, zmanjšanje stopnje sinteze in porabe visokoenergetskih spojin - to je vse procese, ki zagotavljajo celici energijo - na primer z reverzibilnim hlajenjem predmeta ali z blago anestezijo.) Gurvich je oblikoval koncept izjemno labilnih molekularnih tvorb s povečanim energijskim potencialom, neravnovesne narave in združenih s skupno funkcijo. Poimenoval jih je neravnovesne molekularne konstelacije (NMC).

A. G. Gurvich je verjel, da je razpad NMC, motnja v organizaciji protoplazme, povzročila izbruh sevanja. Tu ima veliko skupnega z idejami A. Szent-Györgyija o migraciji energije po splošnih energijskih nivojih beljakovinskih kompleksov. Podobne ideje za utemeljitev narave "biofotonskega" sevanja danes izraža F. Popp - migrirajoča vzbujevalna področja imenuje "polaritoni". Z vidika fizike tukaj ni nič nenavadnega. (Katera od trenutno znanih znotrajceličnih struktur bi lahko bila primerna za vlogo NMC v Gurvičevi teoriji – to intelektualno vajo bomo prepustili bralcu.)

Eksperimentalno je bilo tudi dokazano, da do sevanja pride tudi pri mehanskem vplivu na substrat s centrifugiranjem ali aplikacijo šibke napetosti. S tem je bilo mogoče reči, da ima NMC tudi prostorsko urejenost, ki je bila motena tako zaradi mehanskega vpliva kot zaradi omejevanja pretoka energije.

Na prvi pogled je opazno, da so NMC, katerih obstoj je odvisen od dotoka energije, zelo podobni disipativnim strukturam, ki nastanejo v termodinamično neravnovesnih sistemih, ki jih je odkril Nobelov nagrajenec I. R. Prigogine. Vendar pa vsak, ki je preučeval takšne strukture (na primer reakcija Belousov - Zhabotinsky), zelo dobro ve, da se ne reproducirajo popolnoma natančno iz izkušnje v izkušnjo, čeprav je njihov splošni značaj ohranjen. Poleg tega so izjemno občutljivi na najmanjšo spremembo parametrov kemične reakcije in zunanjih pogojev. Vse to pomeni, da ker so živi objekti tudi neravnovesne tvorbe, samo zaradi pretoka energije ne morejo vzdrževati edinstvene dinamične stabilnosti svoje organizacije. Potreben je tudi en sam faktor naročanja sistema. Ta dejavnik A. G. Gurvich ga je imenoval biološko polje.

V kratkem povzetku končna različica teorije biološkega (celičnega) polja izgleda takole. Polje ima vektorski značaj, ne sile. (Ne pozabite: silno polje je območje prostora, v vsaki točki katerega na testni predmet, nameščen v njem, deluje določena sila; na primer elektromagnetno polje. Vektorsko polje je območje prostora, na vsaki točki katerega določen vektor je podan na primer vektorji hitrosti delcev v gibljivi tekočini.) Molekule, ki so v vzbujenem stanju in imajo tako presežek energije, padejo pod delovanje vektorskega polja. Pridobijo novo orientacijo, se deformirajo ali premikajo v polju ne zaradi njegove energije (torej ne na enak način, kot se to zgodi z nabitim delcem v elektromagnetnem polju), ampak zaradi porabe lastne potencialne energije. Pomemben del te energije se pretvori v kinetično energijo; ko se odvečna energija porabi in se molekula vrne v nevzbujeno stanje, učinek polja nanjo preneha. Posledično se v celičnem polju oblikuje prostorsko-časovna ureditev - nastanejo NMC, za katere je značilen povečan energetski potencial.

V poenostavljeni obliki lahko naslednja primerjava to razjasni. 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. V skladu z "reliefom" molekule s podobnimi energijskimi lastnostmi tvorijo NMC. Kot je bilo že omenjeno, jih združuje ne le energijsko, ampak tudi skupna funkcija in obstajajo, prvič, zaradi dotoka energije (avtomobili ne morejo iti brez bencina), in drugič, zaradi ureditvenega delovanja biološkega polja. (off-road avto ne bo šel). Posamezne molekule nenehno vstopajo in zapuščajo NMC, vendar celoten NMC ostane stabilen, dokler se ne spremeni vrednost pretoka energije, ki ga hrani. Z zmanjšanjem njegove vrednosti se NMC razgradi in energija, shranjena v njem, se sprosti.

Zdaj si predstavljajte, da se je na določenem območju živega tkiva dotok energije zmanjšal: razpad NMC je postal intenzivnejši, zato se je povečala intenzivnost sevanja, tistega, ki nadzoruje mitozo. Seveda je mitogenetsko sevanje tesno povezano s poljem – čeprav ni njegov del! Kot se spomnimo, se pri razpadu (disimilaciji) oddaja presežna energija, ki se v NMC ne mobilizira in ni vključena v procese sinteze; prav zato, ker se v večini celic procesi asimilacije in disimilacije odvijajo hkrati, čeprav v različnih razmerjih, imajo celice značilen mitogenetski režim. Enako je pri energetskih tokovih: polje ne vpliva neposredno na njihovo intenzivnost, ampak lahko s tvorbo prostorskega "reliefa" učinkovito uravnava njihovo smer in porazdelitev.

A. G. Gurvič je v težkih vojnih letih delal na končni različici teorije polja. "Teorija biološkega polja" je bila objavljena leta 1944 (Moskva: Sovjetska znanost) in v naslednji izdaji v francoščini - leta 1947. Teorija celičnih bioloških polj je povzročila kritike in nerazumevanje tudi med zagovorniki prejšnjega koncepta. Njihov glavni očitek je bil, da naj bi Gurvich opustil idejo celote in se vrnil k načelu interakcije posameznih elementov (to je polj posameznih celic), ki ga je sam zavrnil. V članku "Koncept" celote "v luči teorije celičnega polja" (Zbirka "Dela o mitogenezi in teoriji bioloških polj." Gurvič kaže, da temu ni tako. Ker se polja, ki jih generirajo posamezne celice, presegajo njihove meje in se vektorji polj seštevajo na kateri koli točki v prostoru po pravilih geometrijskega seštevanja, nov koncept utemeljuje koncept »dejanskega« polja. Pravzaprav je dinamično integralno polje vseh celic organa (ali organizma), ki se sčasoma spreminja in ima lastnosti celote.

Od leta 1948 znanstvena dejavnost A. G. Gurvič se je prisiljen osredotočiti predvsem na teoretično področje. Po avgustovski seji Vsezvezne kmetijske akademije ni videl priložnosti za nadaljevanje dela na Inštitutu za eksperimentalno medicino Ruske akademije medicinskih znanosti (čiji direktor je bil od ustanovitve inštituta leta 1945) in v začetku septembra zaprosil predsedstvo Akademije za upokojitev. V zadnjih letih svojega življenja je napisal številna dela o različnih vidikih teorije biološkega polja, teoretične biologije in biološke metodologije raziskovanja. Gurvich je ta dela obravnaval kot poglavja ene same knjige, ki je izšla leta 1991 pod naslovom "Načela analitične biologije in teorije celičnih polj" (Moskva: Nauka).

Že sam obstoj živega sistema je, strogo gledano, najgloblji problem, v primerjavi s katerim njegovo delovanje ostaja oziroma bi moralo ostati v senci.

A. G. Gurvič. Histološke osnove biologije. Jena, 1930 (v nemščini)

Empatija brez razumevanja

Dela A. G. Gurviča o mitogenezi pred drugo svetovno vojno so bili zelo priljubljeni tako pri nas kot v tujini. V laboratoriju Gurvich so aktivno preučevali procese karcinogeneze, zlasti se je pokazalo, da kri bolnikov z rakom za razliko od krvi zdravih ljudi ni vir mitogenetskega sevanja. Leta 1940 A. G. Gurvič je prejel državno nagrado za svoje delo na mitogenetski študiji problema raka. Gurvičevi koncepti »polja« nikoli niso uživali široke priljubljenosti, čeprav so vedno vzbudili veliko zanimanje. Toda to zanimanje za njegovo delo in poročila je pogosto ostalo površno. A. A. Lyubishchev, ki se je vedno imenoval študent A. G. Gurvič, je ta odnos opisal kot "sočutje brez razumevanja".

V našem času je sočutje nadomestila sovražnost. Pomemben prispevek k diskreditaciji idej A. G. Gurviča so predstavili nekateri morebitni privrženci, ki so razlagali znanstvenikove misli »po lastnem razumevanju«. A glavno niti to ni. Gurvičeve ideje so se znašle na robu poti, ki jo je ubrala »ortodoksna« biologija. Po odkritju dvojne vijačnice so se raziskovalcem pojavile nove in privlačne perspektive. Veriga "gen - beljakovina - znak" je pritegnila s svojo konkretnostjo, navidezno enostavnostjo pridobivanja rezultata. Seveda so molekularna biologija, molekularna genetika, biokemija postale glavne tokove, negenetski in neencimski nadzorni procesi v živih sistemih pa so bili postopoma potisnjeni na obrobje znanosti, njihovo preučevanje pa je začelo veljati za dvomljiv, neresen poklic.

Za sodobne fizikalno-kemijske in molekularne veje biologije je razumevanje celovitosti tuje, kar A. G. Gurvič je smatral za temeljno lastnost živih bitij. Po drugi strani pa je razkosavanje praktično izenačeno s pridobivanjem novega znanja. Prednost imajo raziskave na kemijski strani pojavov. Pri preučevanju kromatina se poudarek premakne na primarno strukturo DNK, v njej pa najraje vidijo predvsem gen. Čeprav je neravnovesje bioloških procesov formalno priznano, mu nihče ne pripisuje pomembne vloge: velika večina del je namenjenih razlikovanju med »črnim« in »belim«, prisotnostjo ali odsotnostjo beljakovin, aktivnostjo ali neaktivnostjo gena.. (Ni zastonj 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 spodbudil prihodnost znanosti.

Verjetno mora biologija še asimilirati ideje o temeljni celovitosti in neravnovesju živih bitij, o enem samem načelu urejanja, ki zagotavlja to celovitost. In morda so Gurvičeve ideje še naprej, njihova zgodovina pa se šele začenja.

O. G. Gavrish, kandidat bioloških znanosti