1906. gada pavasara beigās pavasarī Aleksandrs Gavrilovičs Gurvičs, trīsdesmito gadu vidū jau pazīstamais zinātnieks, tika demobilizēts no armijas. Kara laikā ar Japānu viņš kalpoja par ārstu aizmugures pulkā, kas atradās Čerņigovā. (Tieši tur Gurvičs, pēc viņa vārdiem, "bēgdams no piespiedu dīkstāves", uzrakstīja un ilustrēja "mugurkaulnieku embrioloģijas atlantu un skici", kas nākamajos trīs gados tika publicēts trīs valodās). Tagad viņš visu vasaru kopā ar jauno sievu un mazo meitiņu dodas uz Rostovu Lielo - pie sievas vecākiem. Viņam nav darba, un viņš joprojām nezina, vai viņš paliks Krievijā vai atkal dosies uz ārzemēm.
Aiz Minhenes Universitātes Medicīnas fakultātes, disertācijas aizstāvēšanas, Strasbūrā un Bernes universitātē. Jaunais krievu zinātnieks jau ir pazīstams ar daudziem Eiropas biologiem, viņa eksperimentus augstu vērtē Hanss Driescs un Vilhelms Rouks. Un tagad - trīs mēneši pilnīgas norobežošanās no zinātniskā darba un kontaktiem ar kolēģiem.
Šovasar A. G. Gurvičs pārdomā jautājumu, kuru viņš pats formulēja šādi: "Ko tas nozīmē, ka es sevi saucu par biologu, un ko patiesībā es gribu zināt?" Tad, ņemot vērā rūpīgi izpētīto un ilustrēto spermatoģenēzes procesu, viņš nonāk pie secinājuma, ka dzīvo lietu izpausmes būtība sastāv no savienojumiem starp atsevišķiem notikumiem, kas notiek sinhroni. Tas noteica viņa "redzes leņķi" bioloģijā.
Iespiestais A. G. Gurvičam - vairāk nekā 150 zinātnisko darbu. Lielākā daļa no tiem tika publicēti vācu, franču un angļu valodā, kas piederēja Aleksandram Gavrilovičam. Viņa darbs atstāja spilgtu zīmi embrioloģijā, citoloģijā, histoloģijā, histofizioloģijā, vispārējā bioloģijā. Bet varbūt būtu pareizi teikt, ka “viņa radošās darbības galvenais virziens bija bioloģijas filozofija” (no grāmatas “Aleksandrs Gavrilovičs Gurvičs. (1874–1954). Maskava: Nauka, 1970).
A. G. Gurvičs 1912. gadā bija pirmais, kurš bioloģijā ieviesa jēdzienu "lauks". Bioloģiskā lauka koncepcijas izstrāde bija viņa darba galvenā tēma un ilga vairāk nekā desmit gadus. Šajā laikā Gurviča uzskatos par bioloģiskā lauka raksturu ir notikušas pamatīgas izmaiņas, taču viņi vienmēr runāja par lauku kā vienotu faktoru, kas nosaka bioloģisko procesu virzienu un kārtību.
Lieki piebilst, ka skumjš liktenis sagaidīja šo koncepciju nākamajā pusgadsimtā. Bija daudz spekulāciju, kuru autori apgalvoja, ka ir sapratuši tā dēvētā “biolauka” fizisko raksturu, kāds nekavējoties apņēmās izturēties pret cilvēkiem. Daži atsaucās uz A. G. Gurvičs, nemaz neraizējoties par mēģinājumiem ienirt sava darba jēgu. Lielākā daļa nezināja par Gurviču un, par laimi, neatsaucās, jo ne uz pašu terminu "biolauks", ne uz dažādiem A. G. paskaidrojumiem par savu rīcību. Gurvičam nav attiecību. Neskatoties uz to, šodien vārdi "bioloģiskais lauks" rada neslēptu skepsi izglītotu sarunu biedru starpā. Viens no šī raksta mērķiem ir pastāstīt lasītājiem patieso bioloģiskā lauka idejas stāstu zinātnē.
Kas pārvieto šūnas
Reklāmas video:
A. G. Gurviču neapmierināja teorētiskās bioloģijas stāvoklis 20. gadsimta sākumā. Viņu nepievilināja formālās ģenētikas iespējas, jo viņš apzinājās, ka "iedzimtības pārnešanas" problēma būtiski atšķiras no iezīmju "ieviešanas" problēmas organismā.
Varbūt galvenais bioloģijas uzdevums līdz šai dienai ir meklēt atbildes uz “bērnišķīgo” jautājumu: kā dzīvās būtnes visā to daudzveidībā rodas no vienas šūnas mikroskopiskās bumbiņas? Kāpēc dalītās šūnas veido nevis bezveidīgas vienreizējas kolonijas, bet gan sarežģītas un perfektas orgānu un audu struktūras? Tā laika attīstības mehānikā tika izmantota W. Ru ierosinātā cēloņsakarību analītiskā pieeja: embrija attīstību nosaka daudz stingru cēloņsakarību. Bet šī pieeja neatbilda G. Driesch eksperimentu rezultātiem, kuri pierādīja, ka eksperimentāli izraisītas asas novirzes var netraucēt veiksmīgai attīstībai. Tajā pašā laikā atsevišķas ķermeņa daļas netiek veidotas no tām normālām struktūrām - bet tās ir izveidotas!Tādā pašā veidā pašos Gurviča eksperimentos pat ar intensīvu abinieku olu centrifugēšanu, kas pārkāpj to redzamo struktūru, turpmākā attīstība noritēja vienādi - tas ir, tā beidzās tāpat kā neskartas olas.
Attēls: 1 attēli A. G. Gurvičs no 1914. gada darba - šūnu slāņu shematiski attēli haizivs embrija neironu caurulē. 1 - sākotnējā veidojuma konfigurācija (A), turpmākā konfigurācija (B) (treknā līnija - novērotā forma, pārtraukta - pieņemta), 2 - sākotnējā (C) un novērotā konfigurācija (D), 3 - sākotnējā (E), prognozētā (F) Perpendikulāras līnijas rāda šūnu garās asis - "ja noteiktā attīstības brīdī izveido līkni, kas ir perpendikulāra šūnas asīm, var redzēt, ka tā sakrīt ar šīs zonas vēlāka attīstības posma kontūru"
A. G. Gurvičs veica statistisku mitožu (šūnu dalījumu) pētījumu embrija vai atsevišķu orgānu simetriskajās daļās un pamatoja “normalizējošā faktora” jēdzienu, no kura vēlāk auga lauka jēdziens. Gurvičs konstatēja, ka atsevišķs faktors kontrolē kopējo mitozu izplatības ainu embrija daļās, neparedzot precīzu katras no tām laiku un vietu. Neapšaubāmi, lauka teorijas priekšnoteikums bija ietverts pat slavenajā Driesha formulā "elementa iespējamo likteni nosaka tā pozīcija kopumā". Šīs idejas apvienojums ar normalizācijas principu vedina Gurviču uz izpratni par dzīves kārtību kā elementu "pakļaušanu" vienam veselumam - pretstatā to "mijiedarbībai". Savā darbā "Iedzimtība kā ieviešanas process" (1912) viņš vispirms izstrādā embrionālā lauka jēdzienu - morfu. Faktiski tas bija priekšlikums izjaukt apburto loku: izskaidrot sākotnēji viendabīgo elementu neviendabīgumu kā funkciju no elementa stāvokļa kopējās telpiskās koordinātās.
Pēc tam Gurvičs sāka meklēt likuma formulējumu, kas apraksta šūnu kustību morfoģenēzes procesā. Viņš atklāja, ka smadzeņu attīstības laikā haizivju embrijos “neirālā epitēlija iekšējā slāņa šūnu garās asis jebkurā brīdī bija orientētas nevis perpendikulāri veidojuma virsmai, bet gan noteiktā (15-20”) leņķī pret to. Leņķu orientācija ir dabiska: ja noteiktā attīstības brīdī konstruējat līkni, kas ir perpendikulāra šūnas asīm, jūs varat redzēt, ka tā sakrīt ar vēlāku šīs zonas attīstības stadijas kontūru”(1. att.). Likās, ka šūnas "zina", kur noliekties, kur izstiepties, lai izveidotu vēlamo formu.
Lai izskaidrotu šos novērojumus, A. G. Gurvičs iepazīstināja ar "spēka virsmas" jēdzienu, kas sakrīt ar rudimenta pēdējās virsmas kontūru un vada šūnu kustību. Tomēr pats Gurvičs apzinājās šīs hipotēzes nepilnības. Papildus matemātiskās formas sarežģītībai viņu neapmierināja jēdziena “teleoloģija” (šķita, ka šūnu kustība tiek pakārtota neeksistējošai, nākotnes formai). Turpmākajā darbā "Par embriju lauku koncepciju" (1922) "rudimenta galīgā konfigurācija tiek uzskatīta nevis kā pievilcīgā spēka virsma, bet gan kā lauka ekvivalentā virsma, kas rodas no punktveida avotiem". Tajā pašā darbā pirmo reizi tika ieviests jēdziens "morfoģenētiskais lauks".
Biogēns ultravioletais starojums
“Mitoģenēzes problēmas pamati un saknes tika likti manā nemitīgajā interesei par brīnumaino kariokinēzes parādību (šādi mitozi sauca pagājušā gadsimta vidū. - Red. Piezīme),” rakstīja A. G. Gurvičs 1941. gadā savās autobiogrāfiskajās piezīmēs. "Mitoģenēze" - darba termins, kas dzimis Gurviča laboratorijā un drīz nonācis vispārējā lietošanā, ir līdzvērtīgs jēdzienam "mitoģenētiskais starojums" - ļoti vājš dzīvnieku un augu audu ultravioletais starojums, stimulējot šūnu dalīšanās procesu (mitozi).
A. G. Gurvics nonāca pie secinājuma, ka mitozes dzīvā objektā ir jāuztver nevis kā izolētus notikumus, bet kopumā kā kaut ko koordinētu - vai tas ir stingri organizētas olšūnu šķelšanās pirmo fāžu mitozes vai šķietami izlases mitozes pieauguša dzīvnieka vai auga audos. Gurvičs uzskatīja, ka tikai organisma integritātes atzīšana ļaus apvienot molekulārā un šūnu līmeņa procesus ar mitožu izplatības topogrāfiskajām iezīmēm.
Kopš 1920. gadu sākuma A. G. Gurvičs apsvēra dažādas ārējo ietekmju iespējas, kas stimulē mitozi. Viņa redzamības laukā bija augu hormonu jēdziens, kuru tajā laikā izstrādāja vācu botāniķis G. Haberlandts. (Viņš augu audiem uzlika sasmalcinātu šūnu vircu un novēroja, kā audu šūnas sāk aktīvāk dalīties.) Bet nebija skaidrs, kāpēc ķīmiskais signāls neietekmē visas šūnas vienādi, kāpēc, teiksim, mazās šūnas dalās biežāk nekā lielās. Gurvičs ierosināja, ka viss punkts atrodas šūnas virsmas struktūrā: iespējams, ka jaunajās šūnās virsmas elementi tiek organizēti īpašā veidā, labvēlīgi signālu uztveršanai, un šūnai augot, šī organizācija tiek izjaukta. (Protams, joprojām nebija hormonu receptoru koncepcijas.)
Tomēr, ja šis pieņēmums ir pareizs un signāla uztverē ir svarīgs dažu elementu telpiskais sadalījums, pieņēmums pats par sevi liek domāt, ka signālam var būt nevis ķīmisks, bet fizisks raksturs: piemēram, starojums, kas ietekmē dažas šūnas virsmas struktūras, ir rezonējošs. Šie apsvērumi galu galā tika apstiprināti eksperimentā, kas vēlāk kļuva plaši pazīstams.
Attēls: 2 Mitozes indukcija sīpola saknes galā (zīmējums no darba "Das Problem der Zellteilung physiologisch betrachtet", Berlīne, 1926). Paskaidrojumi tekstā.
Šeit ir aprakstīts šis eksperiments, kas tika veikts 1923. gadā Krimas universitātē. “Izstarojošā sakne (induktors), kas savienota ar spuldzi, tika nostiprināta horizontāli, un tās gals tika novirzīts uz otrās līdzīgās saknes (detektora) meristema zonu (tas ir, uz šūnu proliferācijas zonu, šajā gadījumā arī atrodas netālu no saknes galiņa. - Red. Piezīme). fiksēts vertikāli. Attālums starp saknēm bija 2–3 mm”(2. att.). Ekspozīcijas beigās uztverošā sakne tika precīzi iezīmēta, nostiprināta un sagriezta garenisko sekciju virknē, kas virzījās paralēli mediālajai plaknei. Sekcijas tika pārbaudītas mikroskopā un mitozu skaits tika saskaitīts apstarotajā un kontroles pusē.
Tajā laikā jau bija zināms, ka neatbilstība starp mitožu skaitu (parasti 1000–2000) abās saknes galiņos nepārsniedz 3-5%. Tādējādi “ievērojams, sistemātisks, asi ierobežots pārsvars mitožu skaitā” uztverošās saknes centrālajā zonā - un tas bija tas, ko pētnieki redzēja sadaļās - neapšaubāmi liecināja par ārēja faktora ietekmi. Kaut kas, kas izplūst no induktora saknes gala, piespieda detektora saknes šūnas aktīvāk sadalīties (3. att.).
Turpmākie pētījumi skaidri parādīja, ka runa bija par radiāciju, nevis par gaistošām ķīmiskām vielām. Trieciens izplatījās šaura paralēla stara formā - tiklīdz inducējošā sakne bija nedaudz novirzīta uz sāniem, efekts izzuda. Tā arī pazuda, kad starp saknēm tika novietota stikla plāksne. Bet, ja plate bija izgatavota no kvarca, efekts saglabājās! Tas liecināja, ka starojums bija ultravioletais. Vēlāk tā spektrālās robežas tika noteiktas precīzāk - 190-330 nm, un vidējā intensitāte tika lēsta uz 300-1000 fotoniem / s uz kvadrātcentimetru. Citiem vārdiem sakot, Gurviča atklātais mitoģenētiskais starojums bija vidējs un tuvu ultravioletajam starojumam ar ļoti zemu intensitāti. (Saskaņā ar mūsdienu datiem, intensitāte ir vēl zemāka - tā ir pēc desmitiem fotonu / s uz kvadrātcentimetru.)
Attēls: 3 Četru eksperimentu efektu grafiskais attēlojums. Pozitīvais virziens (virs abscisa ass) nozīmē mitozes pārsvaru apstarotajā pusē.
Dabisks jautājums: kā ir ar saules spektra ultravioleto starojumu, vai tas ietekmē šūnu dalīšanos? Eksperimentos šāds efekts tika izslēgts: A. G. Gurvičs un L. D. Gurviča "Mitoģenētiskais starojums" (M., Medgiz, 1945) metodisko ieteikumu sadaļā skaidri norādīts, ka eksperimentu laikā logiem jābūt aizvērtiem, laboratorijās nedrīkst būt atklātas uguns un elektrisko dzirksteles avoti. Turklāt eksperimentus obligāti pavadīja kontrole. Tomēr jāņem vērā, ka saules UV intensitāte ir daudz augstāka, tāpēc, visticamāk, tās ietekmei uz dzīviem objektiem dabā vajadzētu būt pilnīgi atšķirīgai.
Darbs pie šīs tēmas kļuva vēl intensīvāks pēc A. G. Gurvičs 1925. gadā Maskavas universitātē - viņš vienbalsīgi tika ievēlēts par Medicīnas fakultātes Histoloģijas un embrioloģijas katedras vadītāju. Mitoģenētiskais starojums tika atrasts rauga un baktēriju šūnās, šķeļot jūras ežu un abinieku olas, audu kultūras, ļaundabīgu audzēju šūnas, nervu (ieskaitot izolētus aksonus) un muskuļu sistēmas, kā arī veselīgu organismu asinīs. Kā redzams no saraksta, izdalās arī nesadalāmi audi - atcerēsimies šo faktu.
Jūras ežu kāpuru attīstības traucējumus, kas XX gs. 30. gados tika turēti noslēgtos kvarca traukos baktēriju kultūru ilgstoša mitoģenētiskā starojuma ietekmē, pētīja J. un M. Magrou Pasteura institūtā. (Mūsdienās šādus pētījumus ar zivju un abinieku embrijiem Maskavas Valsts universitātes biofakātos veic A. B. Burlakovs.)
Vēl viens svarīgs jautājums, ko šajos pašos gados uzdeva pētnieki: cik tālu radiācijas darbība izplatās dzīvajos audos? Lasītājs atcerēsies, ka eksperimentā ar sīpolu saknēm tika novērots vietējs efekts. Vai, bez viņa, ir arī tālejoša darbība? Lai to noteiktu, tika veikti modeļa eksperimenti: ar lokālu apstarošanu garām mēģenēm, kas piepildītas ar glikozes, peptona, nukleīnskābju un citu biomolekulām, ar caurulīti izplatītais starojums. Tā saucamā sekundārā starojuma izplatīšanās ātrums bija aptuveni 30 m / s, kas apstiprināja pieņēmumu par procesa radiācijas-ķīmisko raksturu. (Mūsdienu izpratnē biomolekulas, absorbējot UV fotonus, fluorescēja, izstarojot fotonu ar garāku viļņa garumu. Savukārt fotoni izraisīja sekojošas ķīmiskas pārvērtības.) Patiešām,dažos eksperimentos radiācijas izplatība tika novērota visā bioloģiskā objekta garumā (piemēram, tā paša priekšgala garajās saknēs).
Gurvičs un viņa līdzstrādnieki arī parādīja, ka ļoti novājināts fiziskā avota ultravioletais starojums arī veicina šūnu dalīšanos sīpolu saknēs, tāpat kā bioloģiskais induktors.
Fotoni vada
Kur dzīvā šūnā rodas UV starojums? A. G. Gurvičs un kolēģi savos eksperimentos fiksēja fermentatīvo un vienkāršo neorganisko redoksreakciju spektrus. Kādu laiku jautājums par mitoģenētiskā starojuma avotiem palika atklāts. Bet 1933. gadā pēc fotoķīmiķa V. Frankenburgera hipotēzes publicēšanas kļuva skaidra situācija ar starpšūnu fotonu izcelsmi. Frankenburgers uzskatīja, ka augstas enerģijas ultravioletās krāsas kvantu parādīšanās avots ir reti sastopami brīvo radikāļu rekombinācijas akti, kas notiek ķīmisko un bioķīmisko procesu laikā un to retuma dēļ neietekmē reakciju kopējo enerģijas bilanci.
Radikāļu rekombinācijas laikā atbrīvoto enerģiju absorbē substrāta molekulas un izstaro ar šīm molekulām raksturīgo spektru. Šo shēmu precizēja N. N. Semjonovs (topošais Nobela prēmijas laureāts) un šādā veidā tika iekļauts visos turpmākajos rakstos un monogrāfijās par mitoģenēzi. Mūsdienu dzīvo sistēmu ķīmiskās luminiscences pētījums ir apstiprinājis šo uzskatu pareizību, kuri šodien ir vispārpieņemti. Šeit ir tikai viens piemērs: fluorescējošu olbaltumvielu pētījumi.
Protams, olbaltumvielās tiek absorbētas dažādas ķīmiskās saites, ieskaitot peptīdu saites - vidējā ultravioletā starojumā (visintensīvāk - 190–220 nm). Bet aromātiskās aminoskābes, īpaši triptofāns, ir svarīgas fluorescences pētījumos. Tam ir absorbcijas maksimums pie 280 nm, fenilalanīns pie 254 nm un tirozīns pie 274 nm. Absorbējot ultravioletos kvantus, šīs aminoskābes tos izdala sekundārā starojuma veidā - dabiski, ar garāku viļņa garumu, ar spektru, kas raksturīgs noteiktajam olbaltumvielu stāvoklim. Turklāt, ja proteīnā ir vismaz viens triptofāna atlikums, tad tikai tas fluorescēs - enerģija, ko absorbē tirozīna un fenilalanīna atlikumi, tiek pārdalīta tajā. Triptofāna atlikuma fluorescences spektrs ir ļoti atkarīgs no vides - vai atlikums atrodas, teiksim, netālu no globusa virsmas vai iekšpusē utt.un šis spektrs mainās diapazonā 310-340 nm.
A. G. Gurvičs un viņa kolēģi peptīdu sintēzes modeļa eksperimentos parādīja, ka ķēdes procesi, kuros iesaistīti fotoni, var izraisīt šķelšanos (fotodissociāciju) vai sintēzi (fotosintēzi). Fotodisociācijas reakcijas pavada starojums, savukārt fotosintēzes procesi neizstaro.
Tagad kļuva skaidrs, kāpēc visas šūnas izstaro, bet mitozes laikā - īpaši spēcīgi. Mitozes process prasa daudz enerģijas. Turklāt, ja augošā šūnā enerģijas uzkrāšanās un tērēšana notiek paralēli asimilācijas procesiem, tad mitozes laikā enerģija, ko šūna uzkrāj starpfāzē, tiek patērēta tikai. Notiek sarežģītu intracelulāru struktūru (piemēram, kodola apvalka) sadalīšanās un jaunu enerģiju patērējoša atgriezeniska veidošanās - piemēram, hromatīna superkoles.
A. G. Gurvičs un viņa kolēģi arī veica darbu pie mitoģenētiskā starojuma reģistrēšanas, izmantojot fotonu skaitītājus. Papildus Gurviča laboratorijai Ļeņingradas IEM šie pētījumi ir arī Ļeņingradā, Phystech pakļautībā A. F. Ioffe, kuru vadīja G. M. Frenks kopā ar fiziķiem Yu. B. Khariton un S. F. Rodionovs.
Rietumos tādi ievērojami speciālisti kā B. Raevskis un R. Odubers nodarbojās ar mitoģenētiskā starojuma reģistrāciju, izmantojot fotokomplikatora caurules. Jāatgādina arī slavenā fiziķa W. Gerlaha (kvantitatīvās spektrālās analīzes dibinātāja) students G. Barts. Bārts divus gadus strādāja A. G. Gurvičs un turpināja pētījumus Vācijā. Viņš ieguva ticamus pozitīvus rezultātus, strādājot ar bioloģiskiem un ķīmiskiem avotiem, un turklāt deva nozīmīgu ieguldījumu metodē ultravājākā starojuma noteikšanai. Barts veica provizorisku jutības kalibrēšanu un fotopareizinātāju atlasi. Mūsdienās šī procedūra ir obligāta un ierasta ikvienam, kurš nodarbojas ar vāju gaismas plūsmu mērīšanu. Tomēr tieši šīs un dažu citu vajadzīgo prasību neievērošana neļāva vairākiem pirmskara pētniekiem gūt pārliecinošus rezultātus.
Šodien Starptautiskajā biofizikas institūtā (Vācija) F. Poppa vadībā ir iegūti iespaidīgi dati par īpaši vāja starojuma reģistrāciju no bioloģiskiem avotiem. Tomēr daži no viņa pretiniekiem skeptiski vērtē šos darbus. Viņi mēdz uzskatīt, ka biofotoni ir metabolisma blakusprodukti - sava veida gaismas troksnis, kam nav bioloģiskas nozīmes. “Gaismas izstarošana ir pilnīgi dabiska un pašsaprotama parādība, kas pavada daudzām ķīmiskām reakcijām,” uzsver fiziķis Rainers Ulbrics no Getingenes universitātes. Biologs Gunther Rothe situāciju vērtē šādi: “Biofotoni pastāv bez šaubām - šodien to viennozīmīgi apstiprina mūsdienu fizikas rīcībā esošās ļoti jutīgās ierīces. Kas attiecas uz Poppa interpretāciju (mēs runājam parka hromosomas it kā izstaro koherentus fotonus. - Piezīme. Ed.), Tad šī ir skaista hipotēze, taču ierosinātais eksperimentālais apstiprinājums joprojām ir pilnīgi nepietiekams, lai atzītu tā pamatotību. No otras puses, mums jāņem vērā, ka šajā gadījumā ir ļoti grūti iegūt pierādījumus, jo, pirmkārt, šī fotona starojuma intensitāte ir ļoti zema, un, otrkārt, šeit ir grūti pielietojamas fizikā izmantotās klasiskās lāzera gaismas noteikšanas metodes.un, otrkārt, šeit ir grūti izmantot klasiskās lāzera gaismas noteikšanas metodes, ko izmanto fizikā”.un, otrkārt, šeit ir grūti izmantot klasiskās lāzera gaismas noteikšanas metodes, ko izmanto fizikā”.
Kontrolēta nelīdzsvarotība
Normatīvās parādības protoplazmā A. G. Gurvičs sāka spekulēt pēc saviem agrīnajiem eksperimentiem, centrifugējot abinieku un adatādaiņu apaugļotās olšūnas. Gandrīz 30 gadus vēlāk, izprotot mitoģenētisko eksperimentu rezultātus, šī tēma ieguva jaunu impulsu. Gurvičs ir pārliecināts, ka materiāla substrāta (biomolekulu kopa), kas reaģē uz ārējām ietekmēm, struktūras analīze neatkarīgi no tā funkcionālā stāvokļa ir bezjēdzīga. A. G. Gurvičs formulē protoplazmas fizioloģisko teoriju. Tās būtība ir tāda, ka dzīvām sistēmām ir īpašs molekulārais aparāts enerģijas uzkrāšanai, kas būtībā nav līdzsvara. Vispārinātā veidā tas ir idejas fiksējums, ka enerģijas pieplūdums ķermenim ir nepieciešams ne tikai izaugsmei vai darba veikšanai, bet galvenokārt šī stāvokļa uzturēšanai,kuru mēs saucam par dzīvu.
Pētnieki vērsa uzmanību uz to, ka, ja enerģijas plūsma bija ierobežota, obligāti tika novērots mitoģenētiskā starojuma pārsprāgums, kas uzturēja noteiktu dzīves sistēmas metabolisma līmeni. (Ar "enerģijas plūsmas ierobežošanu" jāsaprot fermentatīvo sistēmu aktivitātes samazināšanās, dažādu transmembranālo transporta procesu nomākšana, augstas enerģijas savienojumu sintēzes un patēriņa līmeņa pazemināšanās - tas ir, visi procesi, kas šūnai nodrošina enerģiju, piemēram, objekta atgriezeniskas dzesēšanas laikā vai ar vieglu anestēziju..) Gurvičs formulēja ārkārtīgi labilu molekulāro veidojumu jēdzienu ar paaugstinātu enerģijas potenciālu, dabā nelīdzsvarotu un vienotu kopīgu funkciju. Viņš tos sauca par nesabalansētiem molekulārajiem zvaigznājiem (NMC).
A. G. Gurvičs uzskatīja, ka tieši NMC sadalīšanās, protoplazmas organizācijas pārtraukšana izraisīja radiācijas pārrāvumu. Šeit viņam ir daudz kopīga ar A. Szent-Györgyi idejām par enerģijas migrāciju pa olbaltumvielu kompleksu vispārējo enerģijas līmeni. Līdzīgas idejas "biofotoniskā" starojuma rakstura pamatošanai tagad pauž F. Popps - viņš migrējošos ierosmes reģionus sauc par "polaritoniem". No fizikas viedokļa šeit nav nekas neparasts. (Kura no šobrīd zināmajām starpšūnu struktūrām varētu būt piemērota NMC lomai Gurviča teorijā - šo intelektuālo vingrinājumu atstās lasītājs.)
Eksperimentāli tika parādīts arī tas, ka radiācija notiek arī tad, ja pamatne tiek mehāniski ietekmēta - centrifugēšanas vai vājā sprieguma laikā. Tas ļāva apgalvot, ka NMC ir arī telpiskā kārtība, kuru traucēja gan mehāniskā ietekme, gan enerģijas plūsmas ierobežojums.
No pirmā acu uzmetiena ir pamanāms, ka NMC, kuru esamība ir atkarīga no enerģijas pieplūduma, ir ļoti līdzīgi izkliedējošām struktūrām, kas rodas termodinamiski nelīdzsvarotās sistēmās, kuras atklāja Nobela prēmijas laureāts I. R. Prigogine. Tomēr ikviens, kurš ir izpētījis šādas struktūras (piemēram, Belousova-Žabotinska reakcija), labi zina, ka tās netiek reproducētas pilnīgi precīzi no pieredzes uz pieredzi, kaut arī to vispārējais raksturs saglabājas. Turklāt tie ir ārkārtīgi jutīgi pret vismazākajām ķīmiskās reakcijas parametru un ārējo apstākļu izmaiņām. Tas viss nozīmē, ka, tā kā dzīvie objekti ir arī nelīdzsvaroti veidojumi, tie nevar uzturēt unikālo savas organizācijas dinamisko stabilitāti tikai enerģijas plūsmas dēļ. Nepieciešams arī viens sistēmas pasūtīšanas koeficients. Šis faktors A. G. Gurvičs to sauca par bioloģisko lauku.
Gurvičs lauka avotu savienoja ar šūnas centru, vēlāk ar kodolu, bet teorijas galīgajā variantā - ar hromosomām. Pēc viņa domām, lauks radās hromatīna pārveidojumu (sintēzes) laikā, un hromatīna reģions varēja kļūt par lauka avotu tikai atrodoties kaimiņu reģiona laukā, kas jau bija šajā stāvoklī. Objekta lauks kopumā, pēc vēlākajām Gurviča idejām, pastāvēja kā šūnu lauku summa.
Īsā kopsavilkumā bioloģiskā (šūnu) lauka teorijas galīgā versija izskatās šādi. Laukā ir vektors, nevis spēks, raksturs. (Atgādinām: spēka lauks ir telpas reģions, kura katrā punktā noteikts spēks iedarbojas uz tajā ievietoto testa objektu; piemēram, elektromagnētiskais lauks. Vektora lauks ir telpas reģions, kurā katrā punktā tiek dots noteikts vektors, piemēram, kustīgā šķidrumā esošu daļiņu ātruma vektori).) Molekulas, kas atrodas ierosinātā stāvoklī un tādējādi pārņem enerģiju, ietilpst vektora lauka darbībā. Viņi iegūst jaunu orientāciju, deformējas vai pārvietojas laukā nevis uz tā enerģijas rēķina (tas ir, ne tādā pašā veidā, kā tas notiek ar uzlādētu daļiņu elektromagnētiskajā laukā), bet gan tērējot savu potenciālo enerģiju. Ievērojama šīs enerģijas daļa tiek pārveidota par kinētisko enerģiju; kad enerģijas pārpalikums tiek iztērēts un molekula atgriežas neizmantotā stāvoklī, lauka ietekme uz to apstājas. Rezultātā šūnu laukā veidojas telpas un laika sakārtošana - veidojas NMC, kam raksturīgs paaugstināts enerģijas potenciāls.
Vienkāršotā veidā to var izskaidrot šāds salīdzinājums. Ja šūnā pārvietojošās molekulas ir automašīnas, un to liekā enerģija ir benzīns, tad bioloģiskais lauks veido reljefa reljefu, pa kuru automašīnas brauc. Ievērojot "reljefu", molekulas ar līdzīgām enerģijas īpašībām veido NMC. Tos, kā jau minēts, vieno ne tikai enerģētiski, bet arī kopīga funkcija, un pastāv, pirmkārt, enerģijas plūsmas dēļ (automašīnas nevar izbraukt bez benzīna), un, otrkārt, bioloģiskā lauka (bezceļa) pasūtīšanas darbības dēļ auto neizies). Atsevišķas molekulas pastāvīgi iekļūst un iziet no NMC, bet viss NMC paliek stabils, līdz mainās enerģijas plūsmas vērtība, kas to baro. Samazinoties tā vērtībai, NMC sadalās un tajā uzkrātā enerģija tiek atbrīvota.
Tagad iedomāsimies, ka noteiktā dzīvo audu apgabalā enerģijas pieplūdums ir samazinājies: NMC sabrukšana ir kļuvusi intensīvāka, tāpēc ir palielinājusies radiācijas intensitāte - tā pati, kas kontrolē mitozi. Protams, mitoģenētiskais starojums ir cieši saistīts ar lauku - kaut arī tas nav tā sastāvdaļa! Kā mēs atceramies, sabrukšanas (disimilācijas) laikā tiek izdalīta liekā enerģija, kas netiek mobilizēta NMC un nav iesaistīta sintēzes procesos; tieši tāpēc, ka lielākajā daļā šūnu asimilācijas un sadalīšanās procesi notiek vienlaikus, lai arī dažādās proporcijās, šūnām ir raksturīgs mitoģenētiskais režīms. Tas pats ir ar enerģijas plūsmām: lauks tieši neietekmē to intensitāti, bet, veidojot telpisku "reljefu", var efektīvi regulēt to virzienu un sadalījumu.
A. G. Grūtajos kara gados Gurvičs strādāja pie lauka teorijas galīgās versijas. "Bioloģiskā lauka teorija" tika publicēta 1944. gadā (Maskava: Padomju zinātne) un turpmākajā izdevumā franču valodā 1947. gadā. Šūnu bioloģisko lauku teorija ir izraisījusi kritiku un neizpratni pat iepriekšējās koncepcijas atbalstītāju vidū. Viņu galvenais pārmetums bija tāds, ka Gurvics it kā atteicās no idejas par kopumu un atgriezās pie atsevišķu elementu (tas ir, atsevišķu šūnu lauku) mijiedarbības principa, kuru viņš pats noraidīja. Rakstā " Visa "jēdziens, ņemot vērā šūnu lauka teoriju" (Kolekcija "Darbi par mitoģenēzi un bioloģisko lauku teoriju." M.: AMN izdevniecība, 1947) AG Gurvičs parāda, ka tas tā nav. Tā kā atsevišķu šūnu radītie lauki pārsniedz to robežas,un lauka vektori tiek summēti jebkurā telpas punktā saskaņā ar ģeometriskās pievienošanas noteikumiem, jaunā koncepcija pamato “faktiskā” lauka jēdzienu. Tas faktiski ir visu orgāna (vai organisma) šūnu dinamiskais neatņemamais lauks, kas laika gaitā mainās un kam ir kopuma īpašības.
Kopš 1948. gada A. G. Gurvičs ir spiests koncentrēties galvenokārt teorētiskajā sfērā. Pēc VASKhNIL augusta sesijas viņš neredzēja iespēju turpināt darbu Krievijas Medicīnas zinātņu akadēmijas Eksperimentālās medicīnas institūtā (kura direktors viņš bija kopš institūta dibināšanas 1945. gadā), un septembra sākumā viņš iesniedza pieteikumu akadēmijas prezidijā, lai aizietu pensijā. Pēdējos dzīves gados viņš ir rakstījis daudzus darbus par dažādiem bioloģiskā lauka teorijas, teorētiskās bioloģijas un bioloģisko pētījumu metodoloģijas aspektiem. Gurvičs šos darbus uzskatīja par vienas grāmatas nodaļām, kas tika izdota 1991. gadā ar nosaukumu "Šūnu lauku analītiskās bioloģijas principi un teorija" (Maskava: Nauka).
Empātija bez izpratnes
A. G. Gurvičs par mitoģenēzi pirms Otrā pasaules kara bija ļoti populārs gan mūsu valstī, gan ārzemēs. Gurviča laboratorijā aktīvi tika pētīti kanceroģenēzes procesi, jo īpaši tika parādīts, ka vēža slimnieku asinis atšķirībā no veselīgu cilvēku asinīm nav mitoģenētiskā starojuma avots. 1940. gadā A. G. Gurvičam tika piešķirta Valsts balva par darbu vēža problēmas mitoģenētiskajā izpētē. Gurviča "lauka" jēdzieni nekad nav guvuši plašu popularitāti, kaut arī tie vienmēr izraisīja lielu interesi. Bet šī interese par viņa darbu un ziņojumiem bieži ir palikusi virspusēja. A. A. Ļubiščevs, kurš vienmēr sevi sauca par A. G. Gurvičs raksturoja šo attieksmi kā "līdzjūtību bez izpratnes".
Mūsu laikā simpātijas ir nomainījis naidīgums. Nozīmīgs ieguldījums A. G. Gurviču iepazīstināja daži topošie sekotāji, kuri zinātnieka domas interpretēja "pēc viņu pašu izpratnes". Bet galvenais pat tas nav. Gurviča idejas izrādījās ārpus "pareizticīgo" bioloģijas ceļa. Pēc dubultās spirāles atklāšanas pētniekiem parādījās jaunas un pievilcīgas perspektīvas. Ķēde "gēna - olbaltumvielu zīme" piesaista ar savu precizitāti, šķietami vieglu rezultāta iegūšanu. Protams, molekulārā bioloģija, molekulārā ģenētika, bioķīmija kļuva par galvenajām straumēm, un neģenētiski un ne enzimātiski kontroles procesi dzīvās sistēmās tika pakāpeniski novirzīti uz zinātnes perifēriju, un viņu pašu pētījumu sāka uzskatīt par apšaubāmu, vieglprātīgu nodarbošanos.
Mūsdienu fizikāli ķīmiskajām un molekulārajām filiālēm izpratne par integritāti ir sveša, ko A. G. Gurvičs to uzskatīja par dzīvo lietu pamatīpašību. No otras puses, sadalīšana praktiski tiek pielīdzināta jaunu zināšanu iegūšanai. Priekšroka tiek dota pētījumiem par parādību ķīmisko pusi. Pētot hromatīnu, uzsvars tiek likts uz primāro DNS struktūru, un tajā viņi dod priekšroku redzēt galvenokārt gēnu. Lai arī formāli tiek atzīts bioloģisko procesu līdzsvara trūkums, neviens tam nepiešķir nozīmīgu lomu: lielākā daļa darbu ir vērsti uz atšķirību starp “melno” un “balto”, olbaltumvielu esamību vai neesamību, gēna aktivitāti vai bezdarbību. (Ne velti bioloģisko universitāšu studentu termodinamika ir viena no nemīlētākajām un sliktāk uztvertajām fizikas nozarēm.) Ko mēs esam zaudējuši pusgadsimta laikā pēc Gurvičacik lieli zaudējumi - zinātnes nākotne pateiks atbildi.
Iespējams, ka bioloģijai vēl ir jāaktivizē idejas par dzīvo lietu būtību un līdzsvaru, par vienotu pasūtīšanas principu, kas nodrošina šo integritāti. Un, iespējams, Gurviča idejas vēl ir priekšā, un viņu vēsture vēl tikai sākas.
O. G. Gavrišs, bioloģisko zinātņu kandidāts
"Ķīmija un dzīve - XXI gadsimts"