Penghantaran gen jauh: penyelidikan saintis Alexander Gurvich

2024 Pengarang: Seth Attwood | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-16 16:12

Pada akhir musim bunga tahun 1906, Alexander Gavrilovich Gurvich, pada pertengahan tiga puluhan sudah menjadi saintis terkenal, telah didemobilisasi daripada tentera. Semasa perang dengan Jepun, beliau berkhidmat sebagai doktor di rejimen belakang yang ditempatkan di Chernigov. (Di sanalah Gurvich, dalam kata-katanya sendiri, "melarikan diri dari kemalasan paksa", menulis dan menggambarkan "Atlas dan esei tentang embriologi vertebrata", yang diterbitkan dalam tiga bahasa dalam tiga tahun akan datang).

Kini dia pergi bersama isteri muda dan anak perempuannya sepanjang musim panas ke Rostov the Great - kepada ibu bapa isterinya. Dia tidak mempunyai pekerjaan, dan dia masih tidak tahu sama ada dia akan tinggal di Rusia atau akan pergi ke luar negara lagi.

Di belakang Fakulti Perubatan Universiti Munich, pertahanan tesis, Strasbourg dan Universiti Bern. Saintis muda Rusia itu sudah biasa dengan banyak ahli biologi Eropah, eksperimennya sangat dihargai oleh Hans Driesch dan Wilhelm Roux. Dan sekarang - tiga bulan pengasingan lengkap dari kerja saintifik dan hubungan dengan rakan sekerja.

Musim panas ini A. G. Gurvich merenungkan soalan itu, yang dia sendiri rumuskan seperti berikut: "Apakah maksudnya saya memanggil diri saya ahli biologi, dan apa, sebenarnya, saya ingin tahu?" Kemudian, memandangkan proses spermatogenesis yang dikaji dan digambarkan dengan teliti, dia sampai pada kesimpulan bahawa intipati manifestasi makhluk hidup terdiri dalam hubungan antara peristiwa berasingan yang berlaku serentak. Ini menentukan "sudut pandangan" beliau dalam biologi.

Warisan bercetak A. G. Gurvich - lebih daripada 150 kertas saintifik. Kebanyakannya diterbitkan dalam bahasa Jerman, Perancis dan Inggeris, yang dimiliki oleh Alexander Gavrilovich. Kerjanya meninggalkan tanda cerah dalam embriologi, sitologi, histologi, histofisiologi, biologi am. Tetapi mungkin betul untuk mengatakan bahawa "arah utama aktiviti kreatifnya ialah falsafah biologi" (dari buku "Alexander Gavrilovich Gurvich. (1874-1954)". Moscow: Nauka, 1970).

A. G. Gurvich pada tahun 1912 adalah yang pertama memperkenalkan konsep "bidang" ke dalam biologi. Perkembangan konsep bidang biologi adalah tema utama karya beliau dan berlangsung selama lebih dari satu dekad. Pada masa ini, pandangan Gurvich tentang sifat bidang biologi telah mengalami perubahan yang mendalam, tetapi mereka sentiasa bercakap tentang bidang itu sebagai satu faktor yang menentukan arah dan keteraturan proses biologi.

Tidak perlu dikatakan, betapa menyedihkan nasib yang menanti konsep ini dalam setengah abad akan datang. Terdapat banyak spekulasi, yang pengarangnya mendakwa telah memahami sifat fizikal apa yang dipanggil "biofield", seseorang segera mengambil tindakan untuk merawat orang. Ada yang merujuk kepada A. G. Gurvich, tanpa mengganggu sama sekali dengan percubaan untuk menyelidiki makna karyanya. Majoriti tidak tahu tentang Gurvich dan, mujurlah, tidak merujuk kepadanya, kerana tidak kepada istilah "biofield" itu sendiri, mahupun kepada pelbagai penjelasan mengenai tindakannya oleh A. G. Gurvich tiada kaitan dengannya. Walau bagaimanapun, hari ini perkataan "bidang biologi" menyebabkan keraguan yang tidak terselindung di kalangan rakan bicara yang berpendidikan. Salah satu matlamat artikel ini adalah untuk memberitahu pembaca kisah sebenar idea bidang biologi dalam sains.

Apa yang menggerakkan sel

A. G. Gurvich tidak berpuas hati dengan keadaan biologi teori pada awal abad ke-20. Dia tidak tertarik dengan kemungkinan genetik formal, kerana dia sedar bahawa masalah "penghantaran keturunan" pada asasnya berbeza daripada masalah "pelaksanaan" sifat dalam badan.

Mungkin tugas biologi yang paling penting hingga hari ini ialah mencari jawapan kepada soalan "kebudak-budakan": bagaimana makhluk hidup dalam semua kepelbagaian mereka timbul daripada bola mikroskopik sel tunggal? Mengapakah sel pembahagi membentuk bukan koloni berketul tidak berbentuk, tetapi struktur organ dan tisu yang kompleks dan sempurna? Dalam mekanik perkembangan masa itu, pendekatan kausal-analitik yang dicadangkan oleh W. Ru telah diterima pakai: perkembangan embrio ditentukan oleh banyak hubungan sebab-akibat yang tegar. Tetapi pendekatan ini tidak bersetuju dengan keputusan eksperimen G. Driesch, yang membuktikan bahawa secara eksperimen menyebabkan penyimpangan tajam mungkin tidak mengganggu pembangunan yang berjaya. Pada masa yang sama, bahagian individu badan tidak terbentuk sama sekali daripada struktur yang normal - tetapi ia terbentuk! Dengan cara yang sama, dalam eksperimen Gurvich sendiri, walaupun dengan sentrifugasi intensif telur amfibia, melanggar struktur yang boleh dilihat, pembangunan selanjutnya diteruskan secara sama akhir - iaitu, ia berakhir dengan cara yang sama seperti telur utuh.

nasi. 1 Angka A. G. Gurvich dari 1914 - imej skematik lapisan sel dalam tiub saraf embrio jerung. 1 - konfigurasi pembentukan awal (A), konfigurasi berikutnya (B) (garis tebal - bentuk diperhatikan, putus-putus - diandaikan), 2 - awal (C) dan konfigurasi diperhatikan (D), 3 - awal (E), ramalan (F) … Garis serenjang menunjukkan paksi panjang sel - "jika anda membina lengkung berserenjang dengan paksi sel pada masa pembangunan tertentu, anda dapat melihat bahawa ia akan bertepatan dengan kontur peringkat pembangunan kawasan ini kemudiannya"

A. G. Gurvich menjalankan kajian statistik mitosis (pembahagian sel) dalam bahagian simetri embrio atau organ individu yang sedang berkembang dan mengesahkan konsep "faktor normalisasi", dari mana konsep medan kemudian timbul. Gurvich menetapkan bahawa satu faktor mengawal gambaran keseluruhan pengedaran mitosis di bahagian-bahagian embrio, tanpa sama sekali menentukan masa dan lokasi yang tepat bagi setiap daripada mereka. Tidak dinafikan, premis teori medan terkandung dalam formula Driesch yang terkenal "nasib prospektif sesuatu unsur ditentukan oleh kedudukannya secara keseluruhan." Gabungan idea ini dengan prinsip normalisasi membawa Gurvich kepada pemahaman tentang keteraturan dalam kehidupan sebagai "penubuhan" unsur-unsur kepada satu keseluruhan - bertentangan dengan "interaksi" mereka. Dalam karyanya "Heredity as a Process of Realization" (1912), dia buat pertama kalinya mengembangkan konsep medan embrio - morph. Malah, ia adalah cadangan untuk memecahkan lingkaran ganas: untuk menjelaskan kemunculan kepelbagaian di antara unsur-unsur homogen pada mulanya sebagai fungsi kedudukan unsur dalam koordinat ruang keseluruhannya.

Selepas itu, Gurvich mula mencari rumusan hukum yang menerangkan pergerakan sel dalam proses morfogenesis. Beliau mendapati bahawa semasa perkembangan otak dalam embrio jerung, "paksi panjang sel-sel lapisan dalam epitelium saraf berorientasikan pada bila-bila masa tidak berserenjang dengan permukaan pembentukan, tetapi pada tertentu (15-). 20') sudut kepadanya. Orientasi sudut adalah semula jadi: jika anda membina lengkung berserenjang dengan paksi sel pada momen pembangunan tertentu, anda dapat melihat bahawa ia akan bertepatan dengan kontur peringkat kemudian dalam pembangunan kawasan ini "(Rajah 1).). Nampaknya sel-sel "tahu" di mana untuk bersandar, di mana untuk meregangkan untuk membina bentuk yang diingini.

Untuk menjelaskan pemerhatian ini, A. G. Gurvich memperkenalkan konsep "permukaan daya" yang bertepatan dengan kontur permukaan akhir asas dan membimbing pergerakan sel. Walau bagaimanapun, Gurvich sendiri menyedari ketidaksempurnaan hipotesis ini. Sebagai tambahan kepada kerumitan bentuk matematik, dia tidak berpuas hati dengan "teleologi" konsep (ia seolah-olah menundukkan pergerakan sel kepada bentuk masa depan yang tidak wujud). Dalam karya berikutnya "Mengenai konsep medan embrio" (1922) "konfigurasi akhir asas dianggap bukan sebagai permukaan daya yang menarik, tetapi sebagai permukaan ekuipotensi medan yang berasal dari sumber titik." Dalam karya yang sama, konsep "medan morfogenetik" diperkenalkan buat kali pertama.

Persoalan itu dikemukakan oleh Gurvich dengan begitu luas dan menyeluruh sehinggakan mana-mana teori morfogenesis yang mungkin timbul pada masa hadapan, pada dasarnya, hanyalah sejenis teori lapangan.

L. V. Belousov, 1970

Ultraviolet biogenik

"Asas dan akar masalah mitogenesis diletakkan dalam minat saya yang tidak pernah pudar dalam fenomena karyokinesis yang ajaib (ini adalah bagaimana mitosis dipanggil semula pada pertengahan abad yang lalu. - Ed. Note)," tulis A. G. Gurvich pada tahun 1941 dalam nota autobiografinya."Mitogenesis" - istilah kerja yang dilahirkan di makmal Gurvich dan tidak lama lagi mula digunakan secara umum, bersamaan dengan konsep "radiasi mitogenetik" - sinaran ultraviolet yang sangat lemah pada tisu haiwan dan tumbuhan, merangsang proses pembahagian sel (mitosis).

A. G. Gurvich membuat kesimpulan bahawa adalah perlu untuk menganggap mitosis dalam objek hidup bukan sebagai peristiwa terpencil, tetapi secara agregat, sebagai sesuatu yang diselaraskan - sama ada mitosis yang dianjurkan dengan ketat pada fasa pertama pembelahan telur atau mitosis yang kelihatan rawak dalam tisu haiwan atau tumbuhan dewasa. Gurvich percaya bahawa hanya pengiktirafan integriti organisma akan memungkinkan untuk menggabungkan proses tahap molekul dan selular dengan ciri topografi pengedaran mitosis.

Sejak awal tahun 1920-an A. G. Gurvich mempertimbangkan pelbagai kemungkinan pengaruh luaran yang merangsang mitosis. Dalam bidang penglihatannya adalah konsep hormon tumbuhan, yang dibangunkan pada masa itu oleh ahli botani Jerman G. Haberlandt. (Dia meletakkan buburan sel yang dihancurkan pada tisu tumbuhan dan memerhatikan bagaimana sel tisu mula membahagi dengan lebih aktif.) Tetapi tidak jelas mengapa isyarat kimia tidak menjejaskan semua sel dengan cara yang sama, mengapa, katakan, sel-sel kecil membahagi lebih banyak selalunya daripada yang besar. Gurvich mencadangkan bahawa keseluruhan titik adalah dalam struktur permukaan sel: mungkin, dalam sel muda, elemen permukaan disusun dengan cara yang istimewa, sesuai untuk persepsi isyarat, dan apabila sel berkembang, organisasi ini terganggu. (Sudah tentu, tidak ada konsep reseptor hormon pada masa itu.)

Walau bagaimanapun, jika andaian ini betul dan taburan spatial beberapa elemen adalah penting untuk persepsi isyarat, andaian mencadangkan sendiri bahawa isyarat itu mungkin bukan kimia, tetapi bersifat fizikal: contohnya, sinaran yang menjejaskan beberapa struktur sel. permukaan adalah bergema. Pertimbangan ini akhirnya disahkan dalam eksperimen yang kemudiannya diketahui secara meluas.

nasi. 2 Induksi mitosis di hujung akar bawang (melukis daripada karya "Das Problem der Zellteilung physiologisch betrachtet", Berlin, 1926). Penjelasan dalam teks

Berikut adalah penerangan eksperimen ini, yang telah dilakukan pada tahun 1923 di Universiti Crimean. Akar pemancar (pengaruh), disambungkan ke mentol, diperkuat secara mendatar, dan hujungnya diarahkan ke zon meristem (iaitu, ke zon percambahan sel, dalam kes ini juga terletak berhampiran hujung akar. - Ed. Nota) punca kedua serupa (pengesan) dibetulkan secara menegak. Jarak antara akar ialah 2–3 mm”(Rajah 2). Pada penghujung pendedahan, akar persepsi telah ditanda dengan tepat, ditetapkan dan dipotong menjadi satu siri bahagian membujur yang selari dengan satah medial. Bahagian telah diperiksa di bawah mikroskop dan bilangan mitosis dikira pada bahagian penyinaran dan kawalan.

Pada masa itu sudah diketahui bahawa percanggahan antara bilangan mitosis (biasanya 1000-2000) pada kedua-dua bahagian hujung akar biasanya tidak melebihi 3-5%. Oleh itu, "keutamaan yang ketara, sistematik, terhad secara mendadak dalam bilangan mitosis" di zon tengah akar yang merasakan - dan inilah yang dilihat oleh penyelidik pada bahagian - tidak dapat dinafikan memberi keterangan tentang pengaruh faktor luaran. Sesuatu yang terpancar dari hujung akar induktor memaksa sel-sel akar pengesan membahagi dengan lebih aktif (Rajah 3).

Kajian lanjut jelas menunjukkan bahawa ia adalah mengenai sinaran dan bukan mengenai bahan kimia yang tidak menentu. Hentakan merebak dalam bentuk rasuk selari sempit - sebaik sahaja akar teraruh terpesong sedikit ke tepi, kesannya hilang. Ia juga hilang apabila piring kaca diletakkan di antara akar. Tetapi jika plat itu diperbuat daripada kuarza, kesannya berterusan! Ini menunjukkan bahawa sinaran adalah ultraungu. Kemudian, sempadan spektrumnya ditetapkan dengan lebih tepat - 190-330 nm, dan keamatan purata dianggarkan pada tahap 300-1000 foton / s setiap sentimeter persegi. Dalam erti kata lain, sinaran mitogenetik yang ditemui oleh Gurvich adalah sederhana dan berhampiran ultraungu dengan keamatan yang sangat rendah. (Menurut data moden, keamatan adalah lebih rendah - ia adalah pada urutan berpuluh-puluh foton / s setiap sentimeter persegi.)

nasi. 3 Perwakilan grafik kesan empat eksperimen. Arah positif (di atas paksi absissa) bermakna kelebihan mitosis pada bahagian yang disinari

Soalan semula jadi: bagaimana dengan ultraungu spektrum suria, adakah ia menjejaskan pembahagian sel? Dalam eksperimen, kesan sedemikian telah dikecualikan: dalam buku oleh A. G. Gurvich dan L. D. Gurvich "Radiasi mitogenetik" (M., Medgiz, 1945), dalam bahagian cadangan metodologi, jelas menunjukkan bahawa tingkap semasa eksperimen harus ditutup, tidak sepatutnya ada api terbuka dan sumber percikan elektrik di makmal. Di samping itu, eksperimen semestinya disertai dengan kawalan. Walau bagaimanapun, perlu diingatkan bahawa keamatan UV suria jauh lebih tinggi, oleh itu, kesannya terhadap objek hidup di alam semula jadi, kemungkinan besar, harus sama sekali berbeza.

Kerja mengenai topik ini menjadi lebih intensif selepas peralihan A. G. Gurvich pada tahun 1925 di Universiti Moscow - beliau sebulat suara dipilih sebagai ketua Jabatan Histologi dan Embriologi Fakulti Perubatan. Radiasi mitogenetik ditemui dalam sel yis dan bakteria, membelah telur landak laut dan amfibia, kultur tisu, sel tumor malignan, saraf (termasuk akson terpencil) dan sistem otot, darah organisma yang sihat. Seperti yang dapat dilihat dari penyenaraian, tisu tidak boleh belah juga dipancarkan - mari kita ingat fakta ini.

Gangguan perkembangan larva landak laut yang disimpan di dalam kapal kuarza tertutup di bawah pengaruh sinaran mitogenetik yang berpanjangan kultur bakteria pada 30-an abad XX telah dikaji oleh J. dan M. Magrou di Institut Pasteur. (Hari ini, kajian serupa dengan ikan dan embrio amfibia sedang dijalankan di biofasies Universiti Negeri Moscow oleh A. B. Burlakov.)

Satu lagi persoalan penting yang ditimbulkan oleh penyelidik kepada diri mereka sendiri pada tahun-tahun yang sama: sejauh manakah tindakan radiasi merebak dalam tisu hidup? Pembaca akan ingat bahawa dalam eksperimen dengan akar bawang, kesan tempatan diperhatikan. Adakah selain dia, ada juga tindakan jarak jauh? Untuk memastikan ini, eksperimen model telah dijalankan: dengan penyinaran tempatan tiub panjang yang diisi dengan larutan glukosa, pepton, asid nukleik, dan biomolekul lain, sinaran disebarkan melalui tiub. Kelajuan penyebaran sinaran sekunder yang dipanggil adalah kira-kira 30 m / s, yang mengesahkan andaian tentang sifat sinaran-kimia proses itu. (Dalam istilah moden, biomolekul, menyerap foton UV, berpendarfluor, memancarkan foton dengan panjang gelombang yang lebih panjang. Foton, seterusnya, menimbulkan transformasi kimia seterusnya.) Malah, dalam beberapa eksperimen, perambatan sinaran diperhatikan sepanjang keseluruhan panjang objek biologi (contohnya, dalam akar panjang busur yang sama).

Gurvich dan rakan sekerjanya juga menunjukkan bahawa sinaran ultraungu yang sangat dilemahkan daripada sumber fizikal juga menggalakkan pembahagian sel dalam akar bawang, begitu juga dengan induktor biologi.

Perumusan kami tentang sifat asas bidang biologi tidak mewakili dalam kandungannya sebarang analogi dengan bidang yang diketahui dalam fizik (walaupun, sudah tentu, ia tidak bercanggah dengannya).

A. G. Gurvich. Prinsip Biologi Analitikal dan Teori Medan Sel

Foton sedang mengalir

Dari manakah sinaran UV datang dalam sel hidup? A. G. Gurvich dan rakan-rakan dalam eksperimen mereka merekodkan spektrum tindak balas redoks tak organik dan enzimatik yang mudah. Untuk beberapa waktu, persoalan tentang sumber sinaran mitogenetik tetap terbuka. Tetapi pada tahun 1933, selepas penerbitan hipotesis ahli fotokimia V. Frankenburger, keadaan dengan asal-usul foton intraselular menjadi jelas. Frankenburger percaya bahawa sumber kemunculan quanta ultraungu bertenaga tinggi adalah tindakan penggabungan semula radikal bebas yang jarang berlaku semasa proses kimia dan biokimia dan, kerana jarang berlaku, tidak menjejaskan keseimbangan tenaga keseluruhan tindak balas.

Tenaga yang dibebaskan semasa penggabungan semula radikal diserap oleh molekul substrat dan dipancarkan dengan ciri spektrum molekul ini. Skim ini telah diperhalusi oleh N. N. Semyonov (pemenang Nobel masa depan) dan dalam bentuk ini dimasukkan dalam semua artikel dan monograf berikutnya mengenai mitogenesis. Kajian moden tentang chemiluminescence sistem hidup telah mengesahkan ketepatan pandangan ini, yang diterima umum hari ini. Ini hanya satu contoh: kajian protein pendarfluor.

Sudah tentu, pelbagai ikatan kimia diserap dalam protein, termasuk ikatan peptida - dalam ultraviolet tengah (paling sengit - 190-220 nm). Tetapi untuk kajian pendarfluor, asid amino aromatik, terutamanya triptofan, adalah relevan. Ia mempunyai penyerapan maksimum pada 280 nm, fenilalanin pada 254 nm, dan tirosin pada 274 nm. Menyerap kuanta ultraviolet, asid amino ini kemudian memancarkannya dalam bentuk sinaran sekunder - secara semula jadi, dengan panjang gelombang yang lebih panjang, dengan ciri spektrum keadaan protein tertentu. Lebih-lebih lagi, jika sekurang-kurangnya satu residu triptofan terdapat dalam protein, maka hanya ia akan berpendar - tenaga yang diserap oleh sisa tirosin dan fenilalanin diagihkan semula kepadanya. Spektrum pendarfluor sisa triptofan sangat bergantung pada persekitaran - sama ada sisa itu, katakan, berhampiran permukaan globul atau di dalam, dsb., dan spektrum ini berbeza dalam jalur 310-340 nm.

A. G. Gurvich dan rakan sekerjanya menunjukkan dalam eksperimen model mengenai sintesis peptida bahawa proses rantai yang melibatkan foton boleh membawa kepada pembelahan (fotodissosiasi) atau sintesis (fotosintesis). Tindak balas fotodissosiasi disertai oleh sinaran, manakala proses fotosintesis tidak memancarkan.

Kini menjadi jelas mengapa semua sel memancarkan, tetapi semasa mitosis - terutamanya dengan kuat. Proses mitosis adalah intensif tenaga. Lebih-lebih lagi, jika dalam sel yang semakin meningkat pengumpulan dan perbelanjaan tenaga berjalan selari dengan proses asimilasi, maka semasa mitosis tenaga yang disimpan oleh sel dalam interfasa hanya digunakan. Terdapat perpecahan struktur intrasel yang kompleks (contohnya, cangkang nukleus) dan penciptaan boleh balik yang memakan tenaga baru - contohnya, supergegelung kromatin.

A. G. Gurvich dan rakan-rakannya juga menjalankan kerja pendaftaran sinaran mitogenetik menggunakan pembilang foton. Sebagai tambahan kepada makmal Gurvich di Leningrad IEM, kajian ini juga di Leningrad, di Phystech di bawah A. F. Ioffe, diketuai oleh G. M. Frank, bersama ahli fizik Yu. B. Khariton dan S. F. Rodionov.

Di Barat, pakar terkemuka seperti B. Raevsky dan R. Oduber terlibat dalam pendaftaran sinaran mitogenetik menggunakan tiub photomultiplier. Kita juga harus ingat G. Barth, seorang pelajar ahli fizik terkenal W. Gerlach (pengasas analisis spektrum kuantitatif). Barth bekerja selama dua tahun di makmal A. G. Gurvich dan meneruskan penyelidikannya di Jerman. Beliau menerima keputusan positif yang boleh dipercayai bekerja dengan sumber biologi dan kimia, dan sebagai tambahan, memberikan sumbangan penting kepada metodologi untuk mengesan sinaran ultra-lemah. Barth melakukan penentukuran sensitiviti awal dan pemilihan fotomultiplier. Hari ini, prosedur ini adalah wajib dan rutin untuk semua orang yang mengukur fluks cahaya yang lemah. Walau bagaimanapun, pengabaian terhadap perkara ini dan beberapa keperluan lain yang diperlukan yang tidak membenarkan beberapa penyelidik sebelum perang memperoleh hasil yang meyakinkan.

Hari ini, data yang mengagumkan mengenai pendaftaran sinaran superlemah daripada sumber biologi telah diperolehi di Institut Biofizik Antarabangsa (Jerman) di bawah pimpinan F. Popp. Walau bagaimanapun, beberapa lawannya ragu-ragu tentang karya-karya ini. Mereka cenderung mempercayai bahawa biofoton adalah hasil sampingan metabolik, sejenis bunyi bising ringan yang tidak mempunyai makna biologi. "Pancaran cahaya adalah fenomena semula jadi dan nyata yang mengiringi banyak tindak balas kimia," menekankan ahli fizik Rainer Ulbrich dari Universiti Göttingen. Ahli biologi Gunther Rothe menilai keadaan dengan cara berikut: "Biofoton wujud tanpa keraguan - hari ini ini disahkan dengan jelas oleh peranti yang sangat sensitif yang digunakan oleh fizik moden. Bagi tafsiran Popp (kita bercakap tentang fakta bahawa kromosom didakwa mengeluarkan foton yang koheren. - Nota editor), ini adalah hipotesis yang cantik, tetapi pengesahan percubaan yang dicadangkan masih tidak mencukupi sepenuhnya untuk mengenal pasti kesahihannya. Sebaliknya, kita mesti mengambil kira bahawa sangat sukar untuk mendapatkan bukti dalam kes ini, kerana, pertama, keamatan sinaran foton ini sangat rendah, dan kedua, kaedah klasik untuk mengesan cahaya laser yang digunakan dalam fizik adalah. susah nak apply kat sini."

Antara karya biologi yang diterbitkan dari negara anda, tiada apa yang menarik perhatian dunia saintifik lebih daripada karya anda.

Daripada surat daripada Albrecht Bethe bertarikh 1930-08-01 kepada A. G. Gurvich

Ketidakseimbangan terkawal

Fenomena kawal selia dalam protoplasma A. G. Gurvich mula membuat spekulasi selepas eksperimen awalnya dalam mengempar telur disenyawakan amfibia dan echinodermata. Hampir 30 tahun kemudian, apabila memahami keputusan eksperimen mitogenetik, topik ini menerima dorongan baru. Gurvich yakin bahawa analisis struktur substrat bahan (satu set biomolekul) yang bertindak balas kepada pengaruh luar, tanpa mengira keadaan fungsinya, adalah tidak bermakna. A. G. Gurvich merumuskan teori fisiologi protoplasma. Intipatinya ialah sistem hidupan mempunyai radas molekul khusus untuk penyimpanan tenaga, yang pada asasnya bukan keseimbangan. Dalam bentuk umum, ini adalah penetapan idea bahawa kemasukan tenaga diperlukan untuk badan bukan sahaja untuk pertumbuhan atau kerja, tetapi terutamanya untuk mengekalkan keadaan yang kita panggil hidup.

Para penyelidik menarik perhatian kepada fakta bahawa letusan sinaran mitogenetik semestinya diperhatikan apabila aliran tenaga terhad, yang mengekalkan tahap metabolisme sistem hidup tertentu. (Dengan "mengehadkan aliran tenaga" harus difahami penurunan dalam aktiviti sistem enzimatik, penindasan pelbagai proses pengangkutan transmembran, penurunan tahap sintesis dan penggunaan sebatian tenaga tinggi - iaitu, sebarang proses yang membekalkan sel dengan tenaga - contohnya, dengan penyejukan objek yang boleh diterbalikkan atau dengan anestesia ringan.) Gurvich merumuskan konsep pembentukan molekul yang sangat labil dengan potensi tenaga yang meningkat, sifat tidak seimbang dan disatukan oleh fungsi yang sama. Dia memanggil mereka buruj molekul bukan keseimbangan (NMC).

A. G. Gurvich percaya bahawa ia adalah perpecahan NMC, gangguan organisasi protoplasma, yang menyebabkan letusan radiasi. Di sini dia mempunyai banyak persamaan dengan idea A. Szent-Györgyi tentang penghijrahan tenaga sepanjang tahap tenaga am kompleks protein. Idea yang sama untuk menyokong sifat sinaran "biofotonik" dinyatakan hari ini oleh F. Popp - dia memanggil kawasan pengujaan yang berhijrah "polariton". Dari sudut fizik, tidak ada yang luar biasa di sini. (Manakah antara struktur intraselular yang diketahui pada masa ini boleh sesuai untuk peranan NMC dalam teori Gurvich - kami akan menyerahkan latihan intelektual ini kepada pembaca.)

Ia juga telah ditunjukkan secara eksperimen bahawa sinaran juga berlaku apabila substrat dipengaruhi secara mekanikal oleh sentrifugasi atau penggunaan voltan lemah. Ini memungkinkan untuk mengatakan bahawa NMC juga mempunyai susunan spatial, yang terganggu oleh pengaruh mekanikal dan oleh pengehadan aliran tenaga.

Pada pandangan pertama, adalah ketara bahawa NMC, kewujudannya bergantung kepada kemasukan tenaga, sangat serupa dengan struktur pelesapan yang timbul dalam sistem tidak seimbang secara termodinamik, yang ditemui oleh pemenang Nobel I. R. Prigogine. Walau bagaimanapun, sesiapa yang telah mengkaji struktur sedemikian (contohnya, reaksi Belousov - Zhabotinsky) tahu dengan baik bahawa mereka tidak dihasilkan semula secara mutlak dari pengalaman ke pengalaman, walaupun sifat umum mereka dipelihara. Di samping itu, mereka sangat sensitif terhadap sedikit perubahan dalam parameter tindak balas kimia dan keadaan luaran. Semua ini bermakna bahawa oleh kerana objek hidup juga merupakan pembentukan bukan keseimbangan, mereka tidak boleh mengekalkan kestabilan dinamik unik organisasi mereka hanya disebabkan oleh aliran tenaga. Faktor pesanan tunggal sistem juga diperlukan. Faktor ini A. G. Gurvich memanggilnya sebagai bidang biologi.

Secara ringkasnya, versi akhir teori medan biologi (selular) kelihatan seperti ini. Medan mempunyai watak vektor, bukan daya. (Ingat: medan daya ialah kawasan ruang, pada setiap titik di mana daya tertentu bertindak ke atas objek ujian yang diletakkan di dalamnya; contohnya, medan elektromagnet. Medan vektor ialah kawasan ruang, pada setiap titik yang vektor tertentu diberikan, sebagai contoh, vektor halaju zarah dalam bendalir bergerak.) Molekul yang berada dalam keadaan teruja dan dengan itu mempunyai lebihan tenaga jatuh di bawah tindakan medan vektor. Mereka memperoleh orientasi baru, ubah bentuk atau bergerak di medan bukan kerana tenaganya (iaitu, tidak dengan cara yang sama seperti yang berlaku dengan zarah bercas dalam medan elektromagnet), tetapi membelanjakan tenaga potensi mereka sendiri. Sebahagian besar tenaga ini ditukar kepada tenaga kinetik; apabila lebihan tenaga dibelanjakan dan molekul kembali ke keadaan tidak teruja, kesan medan ke atasnya terhenti. Akibatnya, susunan spatio-temporal terbentuk dalam medan selular - NMC terbentuk, dicirikan oleh potensi tenaga yang meningkat.

Dalam bentuk yang dipermudahkan, perbandingan berikut boleh menjelaskan perkara ini. Jika molekul yang bergerak di dalam sel adalah kereta, dan tenaga berlebihan mereka adalah petrol, maka medan biologi membentuk kelegaan rupa bumi di mana kereta memandu. Mematuhi "pelepasan", molekul dengan ciri tenaga yang serupa membentuk NMC. Mereka, seperti yang telah disebutkan, bersatu bukan sahaja secara bertenaga, tetapi juga oleh fungsi yang sama, dan wujud, pertama, disebabkan oleh aliran masuk tenaga (kereta tidak boleh pergi tanpa petrol), dan kedua, disebabkan oleh tindakan pesanan bidang biologi. (luar jalan kereta tidak akan lalu). Molekul individu sentiasa masuk dan keluar dari NMC, tetapi keseluruhan NMC kekal stabil sehingga nilai aliran tenaga yang membekalkannya berubah. Dengan penurunan nilainya, NMC terurai, dan tenaga yang tersimpan di dalamnya dibebaskan.

Sekarang, bayangkan bahawa di kawasan tertentu tisu hidup, aliran masuk tenaga telah berkurangan: pereputan NMC telah menjadi lebih sengit, oleh itu, keamatan sinaran telah meningkat, yang mengawal mitosis. Sudah tentu, sinaran mitogenetik berkait rapat dengan medan - walaupun ia bukan sebahagian daripadanya! Seperti yang kita ingat, semasa pereputan (dissimilation), tenaga berlebihan dipancarkan, yang tidak digerakkan dalam NMC dan tidak terlibat dalam proses sintesis; tepat kerana dalam kebanyakan sel proses asimilasi dan disimilasi berlaku serentak, walaupun dalam perkadaran yang berbeza, sel mempunyai rejim mitogenetik yang berciri. Begitu juga dengan aliran tenaga: medan tidak secara langsung mempengaruhi keamatannya, tetapi, membentuk "pelepasan" spatial boleh mengawal arah dan pengedarannya dengan berkesan.

A. G. Gurvich bekerja pada versi akhir teori lapangan semasa tahun perang yang sukar. "Teori bidang biologi" diterbitkan pada tahun 1944 (Moscow: Sains Soviet) dan dalam edisi berikutnya dalam bahasa Perancis - pada tahun 1947. Teori bidang biologi selular telah menyebabkan kritikan dan salah faham walaupun di kalangan penyokong konsep sebelumnya. Celaan utama mereka adalah bahawa Gurvich didakwa meninggalkan idea keseluruhan, dan kembali kepada prinsip interaksi elemen individu (iaitu bidang sel individu), yang dia sendiri menolak. Dalam artikel "Konsep" keseluruhan "berdasarkan teori bidang selular" (Koleksi "Berfungsi pada mitogenesis dan teori bidang biologi." Gurvich menunjukkan bahawa ini tidak berlaku. Memandangkan medan yang dijana oleh sel individu melangkaui hadnya, dan vektor medan dijumlahkan pada mana-mana titik dalam ruang mengikut peraturan penambahan geometri, konsep baharu itu menyokong konsep medan "sebenar". Ia, sebenarnya, medan integral dinamik semua sel organ (atau organisma), berubah mengikut masa dan memiliki sifat keseluruhan.

Sejak tahun 1948, aktiviti saintifik A. G. Gurvich terpaksa menumpukan perhatian terutamanya dalam bidang teori. Selepas sesi Ogos Akademi Pertanian All-Union, dia tidak melihat peluang untuk terus bekerja di Institut Perubatan Eksperimen Akademi Sains Perubatan Rusia (pengarahnya sejak institut itu ditubuhkan pada tahun 1945) dan pada awal September memohon kepada Presidium Akademi untuk bersara. Pada tahun-tahun terakhir hidupnya, beliau menulis banyak karya mengenai pelbagai aspek teori bidang biologi, biologi teori dan metodologi penyelidikan biologi. Gurvich menganggap karya-karya ini sebagai bab satu buku, yang diterbitkan pada tahun 1991 di bawah tajuk "Principles of Analytical Biology and Theory of Cell Fields" (Moscow: Nauka).

Kewujudan sistem hidup, secara tegasnya, adalah masalah yang paling mendalam, jika dibandingkan dengan fungsinya kekal atau harus kekal dalam bayang-bayang.

A. G. Gurvich. Asas histologi biologi. Jena, 1930 (dalam bahasa Jerman)

Empati tanpa pemahaman

Karya A. G. Gurvich mengenai mitogenesis sebelum Perang Dunia II sangat popular di negara kita dan di luar negara. Di makmal Gurvich, proses karsinogenesis dikaji secara aktif, khususnya, ditunjukkan bahawa darah pesakit kanser, tidak seperti darah orang yang sihat, bukanlah sumber radiasi mitogenetik. Pada tahun 1940 A. G. Gurvich telah dianugerahkan Hadiah Negeri untuk kerjanya mengenai kajian mitogenetik tentang masalah kanser. Konsep "bidang" Gurvich tidak pernah mendapat populariti yang meluas, walaupun ia sentiasa membangkitkan minat yang mendalam. Tetapi minat dalam kerja dan laporannya selalunya kekal dangkal. A. A. Lyubishchev, yang selalu memanggil dirinya sebagai pelajar A. G. Gurvich, menggambarkan sikap ini sebagai "simpati tanpa persefahaman."

Pada zaman kita, simpati telah digantikan dengan permusuhan. Sumbangan penting untuk memburukkan idea A. G. Gurvich diperkenalkan oleh beberapa bakal pengikut yang mentafsirkan pemikiran saintis itu "mengikut pemahaman mereka sendiri." Tetapi perkara utama bukanlah itu. Idea Gurvich mendapati diri mereka berada di pinggir jalan yang diambil oleh biologi "ortodoks". Selepas penemuan heliks berganda, perspektif baharu dan memikat muncul di hadapan penyelidik. Rantaian "gen - protein - tanda" tertarik dengan kekonkretannya, seolah-olah mudah untuk mendapatkan hasil. Sememangnya, biologi molekul, genetik molekul, biokimia menjadi arus perdana, dan proses kawalan bukan genetik dan bukan enzim dalam sistem hidup secara beransur-ansur ditolak ke pinggir sains, dan kajian mereka mula dianggap sebagai pekerjaan yang meragukan dan remeh.

Bagi cabang biologi fizikokimia dan molekul moden, pemahaman integriti adalah asing, yang A. G. Gurvich menganggap harta asas makhluk hidup. Sebaliknya, pemotongan secara praktikal disamakan dengan pemerolehan pengetahuan baru. Keutamaan diberikan kepada penyelidikan tentang aspek kimia fenomena. Dalam kajian kromatin, penekanan dialihkan kepada struktur utama DNA, dan di dalamnya mereka lebih suka melihat terutamanya gen. Walaupun ketidakseimbangan proses biologi diiktiraf secara rasmi, tiada siapa yang memberikannya peranan penting: kebanyakan kerja bertujuan untuk membezakan antara "hitam" dan "putih", kehadiran atau ketiadaan protein, aktiviti atau ketidakaktifan gen.. (Bukan sia-sia bahawa termodinamik di kalangan pelajar universiti biologi adalah salah satu cabang fizik yang paling tidak disayangi dan dianggap kurang.) Apa yang telah kita hilang dalam setengah abad selepas Gurvich, betapa besarnya kerugian - jawapannya akan didorong oleh masa depan sains.

Mungkin, biologi masih belum mengasimilasikan idea tentang integriti asas dan ketidakseimbangan benda hidup, tentang satu prinsip susunan yang memastikan integriti ini. Dan mungkin idea Gurvich masih di hadapan, dan sejarah mereka baru bermula.

O. G. Gavrish, calon sains biologi