Geeni kaugülekanne: teadlase Aleksander Gurvitši uurimus

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-16 16:03

1906. aasta hiliskevadel demobiliseeriti armeest kolmekümnendate aastate keskel juba tuntud teadlane Aleksander Gavrilovitš Gurvitš. Sõja ajal Jaapaniga teenis ta arstina Tšernigovis paiknevas tagalarügemendis. (Seal kirjutas ja illustreeris Gurvich tema enda sõnul "sunnitud jõudeoleku eest põgenedes" "Atlase ja essee selgroogsete embrüoloogiast", mis ilmus järgmise kolme aasta jooksul kolmes keeles).

Nüüd lahkub ta koos oma noore naise ja tütrekesega terveks suveks Suuresse Rostovisse – oma naise vanemate juurde. Tal pole tööd ja ta ei tea siiani, kas ta jääb Venemaale või läheb uuesti välismaale.

Müncheni ülikooli arstiteaduskonna taga, väitekirja kaitsmine, Strasbourg ja Berni ülikool. Noor vene teadlane on juba tuttav paljudele Euroopa bioloogidele, tema katseid hindavad kõrgelt Hans Driesch ja Wilhelm Roux. Ja nüüd – kolm kuud täielikku isolatsiooni teadustööst ja kontaktidest kolleegidega.

Sel suvel A. G. Gurvich mõtiskleb küsimuse üle, mille ta ise sõnastas järgmiselt: "Mida see tähendab, et ma nimetan end bioloogiks ja mida ma tegelikult teada tahan?" Seejärel, arvestades põhjalikult uuritud ja illustreeritud spermatogeneesi protsessi, jõuab ta järeldusele, et elusolendite avaldumise olemus seisneb seostes eraldiseisvate sündmuste vahel, mis toimuvad sünkroonselt. See määras tema "vaatenurga" bioloogias.

Trükipärand A. G. Gurvich - rohkem kui 150 teadustööd. Enamik neist avaldati saksa, prantsuse ja inglise keeles, mille omanik oli Aleksander Gavrilovitš. Tema töö jättis ereda jälje embrüoloogiasse, tsütoloogiasse, histoloogiasse, histofüsioloogiasse, üldbioloogiasse. Aga ehk oleks õige öelda, et "tema loomingulise tegevuse põhisuunaks oli bioloogiafilosoofia" (raamatust "Aleksandr Gavrilovitš Gurvitš. (1874-1954)". Moskva: Nauka, 1970).

A. G. Gurvich oli 1912. aastal esimene, kes võttis bioloogiasse kasutusele mõiste "väli". Bioloogilise välja kontseptsiooni väljatöötamine oli tema töö põhiteema ja kestis üle kümne aasta. Selle aja jooksul on Gurvichi seisukohad bioloogilise välja olemuse kohta teinud läbi põhjalikud muutused, kuid alati räägiti väljast kui ühest tegurist, mis määrab bioloogiliste protsesside suuna ja korrastatuse.

Ütlematagi selge, milline kurb saatus ootas seda kontseptsiooni järgmise poole sajandi jooksul. Palju oli spekulatsioone, mille autorid väitsid, et mõistsid nn "biovälja" füüsilist olemust, keegi asus kohe inimesi ravima. Mõned viitasid A. G. Gurvich, vaevlemata end üldse katsetega oma teose tähendusse süveneda. Enamik Gurvichist ei teadnud ja õnneks ei viidanud sellele, kuna ei terminile "bioväli" endale ega ka A. G. erinevatele selgitustele selle tegevuse kohta. Gurvichil pole sellega midagi pistmist. Sellegipoolest põhjustavad tänapäeval sõnad "bioloogiline väli" haritud vestluskaaslastes varjamatut skeptitsismi. Selle artikli üks eesmärke on rääkida lugejatele tõestisündinud lugu teaduse bioloogilise valdkonna ideest.

Mis rakke liigutab

A. G. Gurvich ei olnud rahul teoreetilise bioloogia seisuga 20. sajandi alguses. Teda ei köitnud formaalse geneetika võimalused, kuna ta oli teadlik, et "pärilikkuse edasikandumise" probleem erineb põhimõtteliselt tunnuste "rakendamise" probleemist kehas.

Võib-olla on bioloogia olulisim ülesanne tänaseni vastuse otsimine "lapselikule" küsimusele: kuidas tekivad ühe raku mikroskoopilisest kerast elusolendid kogu oma mitmekesisuses? Miks jagunevad rakud ei moodusta mitte vormituid tükilisi kolooniaid, vaid keerukaid ja täiuslikke elundite ja kudede struktuure? Tolleaegses arengumehaanikas võeti omaks W. Ru pakutud põhjuslik-analüütiline lähenemine: embrüo arengu määrab hulk jäikaid põhjus-tagajärg seoseid. Kuid see lähenemine ei sobinud G. Drieschi katsete tulemustega, kes tõestasid, et eksperimentaalselt põhjustatud järsud kõrvalekalded ei pruugi edukat arengut segada. Samas ei moodustu üksikud kehaosad üldse nendest struktuuridest, mis on normaalsed - aga need tekivad! Samamoodi kulges Gurvichi enda katsetes isegi kahepaiksete munade intensiivsel tsentrifuugimisel, rikkudes nende nähtavat struktuuri, edasine areng võrdselt – ehk lõppes samamoodi nagu tervete munade puhul.

Riis. 1 Joonised A. G. Gurvich aastast 1914 - skemaatilised pildid rakukihtidest hai embrüo neuraaltorus. 1 – algkonfiguratsioon (A), järgnev konfiguratsioon (B) (paks joon – vaadeldav kuju, katkendlik – oletatav), 2 – esialgne (C) ja vaadeldav konfiguratsioon (D), 3 – esialgne (E), prognoositud (F) … Perpendikulaarsed jooned näitavad lahtrite pikki telgesid - "kui ehitada antud arenguhetkel raku telgedega risti kõver, siis on näha, et see langeb kokku selle ala hilisema arenguetapi kontuuriga"

A. G. Gurvich viis läbi statistilise uuringu mitooside (rakkude jagunemise) kohta areneva embrüo või üksikute organite sümmeetrilistes osades ja põhjendas "normaliseeriva teguri" mõistet, millest hiljem tekkis välja mõiste. Gurvich tegi kindlaks, et üks tegur kontrollib üldist pilti mitooside jaotumisest embrüo osades, määramata üldse nende igaühe täpset aega ja asukohta. Kahtlemata sisaldus väljateooria eeldus kuulsas Drieschi valemis "elemendi tulevase saatuse määrab selle positsioon tervikuna". Selle idee kombineerimine normaliseerimisprintsiibiga viib Gurvichi mõistmiseni korrastatusest elus kui elementide "allutamisest" ühtsele tervikule – vastandina nende "koostoimele". Oma teoses "Heredity as a Process of Realisation" (1912) arendab ta esmakordselt välja embrüonaalse välja mõiste – morf. Tegelikult oli see ettepanek nõiaringist välja murda: selgitada algselt homogeensete elementide heterogeensuse tekkimist funktsioonina elemendi asukohast terviku ruumikoordinaatides.

Pärast seda hakkas Gurvich otsima seaduse sõnastust, mis kirjeldaks rakkude liikumist morfogeneesi protsessis. Ta leidis, et haide embrüote aju arenemise ajal olid "närvi epiteeli sisekihi rakkude pikad teljed orienteeritud igal ajahetkel mitte risti moodustise pinnaga, vaid teatud (15- 20 ') nurga all. Nurkade orientatsioon on loomulik: kui konstrueerida antud arendushetkel raku telgedega risti kõver, siis on näha, et see langeb kokku selle ala hilisema arenguetapi kontuuriga”(joon. 1)). Tundus, et rakud "teavad", kuhu toetuda, kuhu venitada, et soovitud kuju ehitada.

Nende tähelepanekute selgitamiseks ütles A. G. Gurvich tutvustas mõistet "jõupind", mis langeb kokku rudimendi lõpppinna kontuuriga ja juhib rakkude liikumist. Gurvich ise oli aga teadlik selle hüpoteesi ebatäiuslikkusest. Lisaks matemaatilise vormi keerukusele ei rahuldanud teda mõiste “teleoloogia” (see näis allutavat rakkude liikumise olematule, tulevikuvormile). Järgnevas teoses "Embrüonaalsete väljade kontseptsioonist" (1922) ei käsitleta rudimendi lõplikku konfiguratsiooni mitte atraktiivse jõupinnana, vaid punktallikatest lähtuva välja ekvipotentsiaalipinnana. Samas töös võeti esmakordselt kasutusele mõiste "morfogeneetiline väli".

Küsimuse esitas Gurvich nii laialt ja ammendavalt, et igasugune tulevikus tekkida võiv morfogeneesi teooria on sisuliselt lihtsalt teist sorti väljateooria.

L. V. Belousov, 1970

Biogeenne ultraviolettkiirgus

"Mitogeneesi probleemi alused ja juured pandi paika minu igikestvas huvis karüokineesi imelise nähtuse vastu (nii nimetati mitoosi tagasi eelmise sajandi keskel. - Toim. Märkus)," kirjutas A. G. Gurvich 1941. aastal oma autobiograafilistes märkmetes."Mitogenees" - töötermin, mis sündis Gurvichi laboris ja tuli peagi üldkasutusele, on samaväärne mõistega "mitogeneetiline kiirgus" - loomsete ja taimsete kudede väga nõrk ultraviolettkiirgus, stimuleerides rakkude jagunemise protsessi (mitoos).

A. G. Gurvich jõudis järeldusele, et elusobjektis olevaid mitoose tuleb käsitleda mitte üksikute sündmustena, vaid koondina, millegi koordineerituna - olgu need siis munaraku lõhustamise esimeste faaside rangelt organiseeritud mitoosid või näiliselt juhuslikud mitoosid kudedes. täiskasvanud loom või taim. Gurvich uskus, et ainult organismi terviklikkuse äratundmine võimaldab ühendada molekulaarse ja rakutasandi protsessid mitooside jaotumise topograafiliste tunnustega.

Alates 1920. aastate algusest A. G. Gurvich kaalus mitoosi stimuleerivate välismõjude erinevaid võimalusi. Tema vaateväljas oli taimehormoonide kontseptsioon, mille töötas sel ajal välja saksa botaanik G. Haberlandt. (Ta pani taimekoele purustatud rakkude suspensiooni ja jälgis, kuidas koerakud hakkavad aktiivsemalt jagunema.) Kuid jäi arusaamatuks, miks keemiline signaal ei mõjuta kõiki rakke ühtemoodi, miks näiteks väikesed rakud jagunevad rohkem. sagedamini kui suured. Gurvich pakkus, et kogu asi on raku pinna struktuuris: võib-olla on noortes rakkudes pinnaelemendid organiseeritud eriliselt, signaalide tajumiseks soodsalt ja raku kasvades on see organiseeritus häiritud. (Muidugi polnud tol ajal veel hormooniretseptorite kontseptsiooni.)

Kui aga see eeldus on õige ja signaali tajumiseks on oluline mõne elemendi ruumiline jaotus, viitab eeldus ise sellele, et signaal ei pruugi olla keemiline, vaid füüsikaline: näiteks kiirgus, mis mõjutab raku mõningaid struktuure. pind on resonants. Need kaalutlused said lõpuks kinnitust katses, mis sai hiljem laialt tuntuks.

Riis. 2 Mitoosi esilekutsumine sibulajuure tipus (joonis tööst "Das Problem der Zellteilung physiologisch betrachtet", Berliin, 1926). Selgitused tekstis

Siin on selle katse kirjeldus, mis viidi läbi 1923. aastal Krimmi ülikoolis. Sibulaga ühendatud kiirgavat juurt (induktorit) tugevdati horisontaalselt ja selle ots suunati meristeemtsooni (see tähendab rakkude proliferatsiooni tsooni, antud juhul ka juuretipu lähedal. - Toim. Märkus) teise sarnase juure (detektori) vertikaalselt kinnitatud. Juurte vahe oli 2–3 mm”(joon. 2). Särituse lõpus märgiti tajuv juur täpselt, fikseeriti ja lõigati mediaalse tasapinnaga paralleelselt kulgevateks pikisuunalisteks osadeks. Sektsioone uuriti mikroskoobi all ja loendati mitooside arv kiiritatud ja kontrollpoolel.

Siis oli juba teada, et mitooside arvu (tavaliselt 1000-2000) lahknevus juuretipu mõlemas pooles ei ületa tavaliselt 3-5%. Seega andis "märkimisväärne, süstemaatiline, järsult piiratud ülekaal mitooside arvus" tajutava juure kesktsoonis – ja seda nägidki teadlased lõikudel – vaieldamatult välise teguri mõjust. Miski, mis tuli välja induktiivpooli juure otsast, sundis detektori juure rakke aktiivsemalt jagunema (joonis 3).

Edasised uuringud näitasid selgelt, et tegemist oli kiirgusega, mitte lenduvate kemikaalidega. Löök levis kitsa paralleelse kiirena – niipea, kui indutseeriv juur oli veidi kõrvale kaldunud, mõju kadus. See kadus ka siis, kui juurte vahele pandi klaasplaat. Aga kui plaat oli kvartsist, siis mõju püsis! See viitas sellele, et kiirgus oli ultraviolettkiirgus. Hiljem määrati selle spektripiirid täpsemalt - 190-330 nm ja keskmiseks intensiivsuseks hinnati 300-1000 footoni / s ruutsentimeetri kohta. Teisisõnu, Gurvichi avastatud mitogeneetiline kiirgus oli keskmine ja väga madala intensiivsusega peaaegu ultraviolettkiirgus. (Kaasaegsetel andmetel on intensiivsus veelgi väiksem - see on suurusjärgus kümneid footoneid / s ruutsentimeetri kohta.)

Riis. 3 Nelja katse mõju graafiline esitus. Positiivne suund (üle abstsisstelje) tähendab mitoosi ülekaalu kiiritatud poolel

Loomulik küsimus: kuidas on lood päikesespektri ultraviolettkiirgusega, kas see mõjutab rakkude jagunemist? Katsetes oli selline efekt välistatud: raamatus A. G. Gurvich ja L. D. Gurvich "Mitogeneetiline kiirgus" (M., Medgiz, 1945) on metoodiliste soovituste osas selgelt märgitud, et katsete ajal tuleks aknad sulgeda, laborites ei tohiks olla lahtist leeki ega elektrisädemete allikaid. Lisaks kaasnesid katsetega tingimata ka kontrollid. Siiski tuleb märkida, et päikese UV-kiirguse intensiivsus on oluliselt suurem, seetõttu peaks selle mõju looduses elavatele objektidele tõenäoliselt olema täiesti erinev.

Töö selle teemaga muutus veelgi intensiivsemaks pärast A. G. üleminekut. Gurvich 1925. aastal Moskva ülikoolis - ta valiti ühehäälselt arstiteaduskonna histoloogia ja embrüoloogia osakonna juhatajaks. Mitogeneetilist kiirgust leiti pärm- ja bakterirakkudes, merisiiliku ja kahepaiksete lõhustavates munades, koekultuurides, pahaloomuliste kasvajate rakkudes, närvisüsteemis (sh isoleeritud aksonites) ja lihassüsteemides, tervete organismide veres. Nagu loetelust näha, eraldusid ka mittelõhustuvad kuded – meenutagem seda fakti.

J. ja M. Magrou uurisid Pasteuri Instituudis XX sajandi 30. sajandil bakterikultuuride pikaajalise mitogeneetilise kiirguse mõjul suletud kvartsanumates hoitud merisiiliku vastsete arenguhäireid. (Täna viib A. B. Burlakov Moskva Riikliku Ülikooli biofatsiumides läbi sarnaseid uuringuid kalade ja kahepaiksete embrüotega.)

Veel üks oluline küsimus, mille teadlased neil samadel aastatel endale esitasid: kui kaugele levib kiirguse toime eluskoes? Lugeja mäletab, et sibulajuurtega tehtud katses täheldati lokaalset mõju. Kas peale tema on ka kaugtegevust? Selle kindlakstegemiseks viidi läbi mudelkatsed: pikkade glükoosi, peptooni, nukleiinhapete ja muude biomolekulide lahustega täidetud torude lokaalsel kiiritamisel levis kiirgus läbi toru. Nn sekundaarse kiirguse levimiskiirus oli umbes 30 m/s, mis kinnitas oletust protsessi kiirgus-keemilise olemuse kohta. (Tänapäeva mõistes UV-footoneid neelavad biomolekulid fluorestseerusid, kiirgades välja pikema lainepikkusega footoni. Footonid omakorda põhjustasid järgnevaid keemilisi muundumisi.) Tõepoolest, mõnes katses täheldati kiirguse levikut kogu fotoni pikkuses. bioloogiline objekt (näiteks sama vööri pikkades juurtes).

Gurvich ja tema kaastöötajad näitasid ka, et füüsilise allika tugevalt nõrgenenud ultraviolettkiirgus soodustab samuti rakkude jagunemist sibulajuurtes, nagu ka bioloogiline induktor.

Meie sõnastus bioloogilise välja põhiomadusest ei esinda oma sisult mingeid analooge füüsikas tuntud väljadega (kuigi see ei ole nendega muidugi vastuolus).

A. G. Gurvich. Analüütilise bioloogia ja rakuväljateooria põhimõtted

Footonid juhivad

Kust tuleb elusrakus UV-kiirgus? A. G. Gurvich ja kolleegid registreerisid oma katsetes ensümaatiliste ja lihtsate anorgaaniliste redoksreaktsioonide spektrid. Mõnda aega jäi lahtiseks küsimus mitogeneetilise kiirguse allikate kohta. Kuid 1933. aastal, pärast fotokeemik V. Frankenburgeri hüpoteesi avaldamist, sai selgeks olukord rakusiseste footonite tekkega. Frankenburger uskus, et suure energiaga ultraviolettkvantide ilmumise allikaks olid haruldased vabade radikaalide rekombinatsiooniaktid, mis toimuvad keemiliste ja biokeemiliste protsesside käigus ja mis nende harulduse tõttu ei mõjutanud reaktsioonide üldist energiabilanssi.

Radikaalide rekombinatsiooni käigus vabanev energia neeldub substraadi molekulides ja kiirgub neile molekulidele iseloomuliku spektriga. Seda skeemi täpsustas N. N. Semjonov (tulevane Nobeli preemia laureaat) ja oli sellisel kujul kõigis järgnevates mitogeneesi käsitlevates artiklites ja monograafiates. Kaasaegne elussüsteemide kemoluminestsentsi uurimine on kinnitanud nende tänapäeval üldtunnustatud seisukohtade õigsust. Siin on vaid üks näide: fluorestseeruva valgu uuringud.

Loomulikult neelduvad valku mitmesugused keemilised sidemed, sealhulgas peptiidsidemed - keskmises ultraviolettkiirguses (kõige intensiivsemalt - 190-220 nm). Kuid fluorestsentsuuringute jaoks on olulised aromaatsed aminohapped, eriti trüptofaan. Sellel on neeldumismaksimum lainepikkusel 280 nm, fenüülalaniinil 254 nm ja türosiinil 274 nm juures. Neelates ultraviolettkvante, kiirgavad need aminohapped neid sekundaarse kiirguse kujul – loomulikult pikema lainepikkusega, valgu antud olekule iseloomuliku spektriga. Veelgi enam, kui valguses on vähemalt üks trüptofaani jääk, siis ainult see fluorestseerub - türosiini ja fenüülalaniini jääkide poolt neeldunud energia jaotub sellele ümber. Trüptofaanijäägi fluorestsentsi spekter sõltub tugevalt keskkonnast – kas jääk on näiteks kerapinna lähedal või sees vms ja see spekter varieerub 310-340 nm ribas.

A. G. Gurvich ja tema kaastöötajad näitasid peptiidide sünteesi mudelkatsetes, et footoneid sisaldavad ahelprotsessid võivad viia lõhustumiseni (fotodissotsiatsioon) või sünteesini (fotosüntees). Fotodissotsiatsioonireaktsioonidega kaasneb kiirgus, samas kui fotosünteesi protsessid ei kiirga.

Nüüd sai selgeks, miks kõik rakud kiirgavad, aga mitoosi ajal – eriti tugevalt. Mitoosi protsess on energiamahukas. Veelgi enam, kui kasvavas rakus toimub energia kogunemine ja kulutamine paralleelselt assimilatiivsete protsessidega, siis mitoosi käigus ainult kulub raku poolt interfaasis talletatud energia. Toimub keeruliste intratsellulaarsete struktuuride (näiteks tuuma kest) lagunemine ja energiakulukas pöörduv uute – näiteks kromatiini superspiraalide – teke.

A. G. Gurvich ja tema kolleegid tegid ka mitogeneetilise kiirguse registreerimist footoniloendurite abil. Lisaks Leningradi IEM-i Gurvichi laborile on need uuringud ka Leningradis, Phystechis A. F. Ioff, mida juhib G. M. Frank koos füüsikute Yu. B. Khariton ja S. F. Rodionov.

Läänes tegelesid mitogeneetilise kiirguse registreerimisega fotokordisti torude abil sellised silmapaistvad spetsialistid nagu B. Raevsky ja R. Oduber. Meenutagem ka kuulsa füüsiku W. Gerlachi (kvantitatiivse spektraalanalüüsi rajaja) õpilast G. Barthi. Barth töötas kaks aastat A. G. laboris. Gurvich ja jätkas uurimistööd Saksamaal. Töötades bioloogiliste ja keemiliste allikatega sai ta usaldusväärseid positiivseid tulemusi ning lisaks andis ta olulise panuse ülinõrga kiirguse tuvastamise metoodikasse. Barth viis läbi esialgse tundlikkuse kalibreerimise ja fotokordistite valiku. Tänapäeval on see protseduur kohustuslik ja rutiinne kõigile, kes mõõdavad nõrku valgusvooge. Kuid just selle ja mõne muu vajaliku nõude eiramine ei võimaldanud paljudel sõjaeelsetel uurijatel veenvaid tulemusi saada.

Tänaseks on Rahvusvahelises Biofüüsika Instituudis (Saksamaa) F. Popi juhtimisel saadud muljetavaldavad andmed bioloogiliste allikate ülinõrga kiirguse registreerimise kohta. Mõned tema oponendid on aga nende teoste suhtes skeptilised. Nad kipuvad arvama, et biofotoonid on ainevahetuse kõrvalsaadused, omamoodi valgusmüra, millel puudub bioloogiline tähendus. "Valguse emissioon on täiesti loomulik ja iseenesestmõistetav nähtus, mis kaasneb paljude keemiliste reaktsioonidega," rõhutab füüsik Rainer Ulbrich Göttingeni ülikoolist. Bioloog Gunther Rothe hindab olukorda järgmiselt: „Biofotonid on kahtlemata olemas – täna kinnitavad seda ühemõtteliselt kaasaegse füüsika käsutuses olevad ülitundlikud seadmed. Mis puudutab Popi tõlgendust (räägime sellest, et kromosoomid kiirgavad väidetavalt koherentseid footoneid. – Toimetaja märkus), siis see on ilus hüpotees, kuid pakutud eksperimentaalne kinnitus on selle paikapidavuse äratundmiseks siiski täiesti ebapiisav. Teisest küljest peame arvestama, et tõendeid on antud juhul väga raske hankida, sest esiteks on selle footonkiirguse intensiivsus väga madal ja teiseks on füüsikas kasutatavad klassikalised laservalguse tuvastamise meetodid. siin on raske taotleda."

Teie riigist avaldatud bioloogiliste teoste hulgas ei köida miski teadusmaailma tähelepanu rohkem kui teie töö.

Albrecht Bethe kirjast 01.08.1930 A. G. Gurvich

Kontrollitud tasakaalutus

Regulatiivsed nähtused protoplasmas A. G. Gurvich hakkas spekuleerima pärast oma varaseid katseid kahepaiksete ja okasnahksete viljastatud munade tsentrifuugimisel. Peaaegu 30 aastat hiljem sai see teema mitogeneetiliste katsete tulemuste mõistmisel uue hoo. Gurvich on veendunud, et materjali substraadi (biomolekulide komplekti) struktuurianalüüs, mis reageerib välismõjudele, olenemata selle funktsionaalsest seisundist, on mõttetu. A. G. Gurvich sõnastab protoplasma füsioloogilise teooria. Selle olemus seisneb selles, et elussüsteemidel on energia salvestamiseks spetsiaalne molekulaarne aparaat, mis on põhimõtteliselt tasakaalutu. Üldistatud kujul on see idee fikseerimine, et energia juurdevool on keha jaoks vajalik mitte ainult kasvamiseks või tööks, vaid eelkõige selle seisundi säilitamiseks, mida me elusaks nimetame.

Teadlased juhtisid tähelepanu asjaolule, et energiavoo piiratuse korral täheldati tingimata mitogeneetilise kiirguse puhangut, mis säilitas elussüsteemi teatud ainevahetuse taseme. ("Energiavoolu piiramise" all tuleks mõista ensümaatiliste süsteemide aktiivsuse vähenemist, transmembraanse transpordi erinevate protsesside allasurumist, kõrge energiasisaldusega ühendite sünteesi ja tarbimise taseme langust - see tähendab kõiki protsesse, mis varustada rakku energiaga – näiteks eseme pööratava jahutamise või kerge anesteesiaga.) Gurvich sõnastas ülimalt labiilsete molekulaarsete moodustiste kontseptsiooni, millel on suurenenud energiapotentsiaal, mis on looduses mittetasakaalu ja mida ühendab ühine funktsioon. Ta nimetas neid mittetasakaalulisteks molekulaarseteks tähtkujudeks (NMC).

A. G. Gurvich uskus, et kiirguspuhangu põhjustas NMC lagunemine, protoplasma organiseerituse katkemine. Siin on tal palju ühist A. Szent-Györgyi ideedega energia migratsioonist mööda valgukomplekside üldist energiataset. Sarnaseid ideid "biofotoonilise" kiirguse olemuse põhjendamiseks väljendab täna ka F. Popp - rändavaid ergastuspiirkondi nimetab ta "polaritoniteks". Füüsika seisukohalt pole siin midagi ebatavalist. (Millised praegu teadaolevatest intratsellulaarsetest struktuuridest võiksid sobida NMC rolli Gurvichi teoorias – jätame selle intellektuaalse harjutuse lugeja hooleks.)

Samuti on eksperimentaalselt näidatud, et kiirgus tekib ka siis, kui substraati tsentrifuugimise või nõrga pinge rakendamisega mehaaniliselt mõjutada. See võimaldas väita, et NMC-l on ka ruumiline järjestus, mida häirisid nii mehaaniline mõju kui ka energiavoolu piiratus.

Esmapilgul on märgatav, et NMC-d, mille olemasolu sõltub energia sissevoolust, on väga sarnased dissipatiivsete struktuuridega, mis tekivad termodünaamiliselt mittetasakaalustes süsteemides, mille avastas Nobeli preemia laureaat I. R. Prigogine. Kuid igaüks, kes on selliseid struktuure uurinud (näiteks Belousovi-Žabotinski reaktsiooni), teab väga hästi, et neid ei reprodutseerita absoluutselt täpselt kogemusest kogemusse, kuigi nende üldine iseloom on säilinud. Lisaks on nad äärmiselt tundlikud keemilise reaktsiooni ja välistingimuste parameetrite vähimagi muutuse suhtes. Kõik see tähendab, et kuna elusobjektid on ka mittetasakaalulised moodustised, ei suuda nad säilitada oma organisatsiooni ainulaadset dünaamilist stabiilsust ainult tänu energiavoolule. Samuti on vaja süsteemi ühtset järjestustegurit. See tegur A. G. Gurvich nimetas seda bioloogiliseks väljaks.

Lühikokkuvõttes näeb bioloogilise (raku)välja teooria lõplik versioon välja selline. Väljal on vektor, mitte jõud, iseloom. (Pidage meeles: jõuväli on ruumi piirkond, mille igas punktis mõjub teatud jõud sellesse asetatud katseobjektile; näiteks elektromagnetväli. Vektorväli on ruumi piirkond, mille igas punktis teatud vektor on antud näiteks liikuvas vedelikus olevate osakeste kiirusvektorid.) Molekulid, mis on ergastatud olekus ja millel on seega üleliigne energia, langevad vektorvälja toime alla. Nad omandavad uue orientatsiooni, deformeeruvad või liiguvad väljas mitte selle energia tõttu (st mitte nii, nagu see juhtub laetud osakesega elektromagnetväljas), vaid kulutades oma potentsiaalset energiat. Märkimisväärne osa sellest energiast muundatakse kineetiliseks energiaks; kui liigne energia kulutatakse ära ja molekul läheb tagasi ergastamata olekusse, siis välja mõju sellele lakkab. Selle tulemusena moodustub rakuväljas ruumilis-ajaline järjestus - moodustuvad NMC-d, mida iseloomustab suurenenud energiapotentsiaal.

Lihtsustatud kujul võib seda selgitada järgmine võrdlus. Kui rakus liikuvad molekulid on autod ja nende liigenergia on bensiin, siis bioloogiline väli moodustab maastiku reljeefi, millel autod sõidavad. "Reljeefile" alludes moodustavad sarnaste energiaomadustega molekulid NMC. Neid ühendab, nagu juba mainitud, mitte ainult energeetiliselt, vaid ka ühine funktsioon ning need eksisteerivad esiteks tänu energia sissevoolule (autod ei saa ilma bensiinita sõita) ja teiseks bioloogilise välja korrastava toime tõttu. (maastikul auto läbi ei lähe). Üksikud molekulid sisenevad ja väljuvad pidevalt NMC-st, kuid kogu NMC jääb stabiilseks, kuni seda toitava energiavoo väärtus muutub. Selle väärtuse vähenemisega NMC laguneb ja selles salvestatud energia vabaneb.

Kujutage nüüd ette, et teatud eluskoe piirkonnas on energia sissevool vähenenud: NMC lagunemine on muutunud intensiivsemaks, seetõttu on suurenenud kiirguse intensiivsus, just see, mis kontrollib mitoosi. Muidugi on mitogeneetiline kiirgus valdkonnaga tihedalt seotud – kuigi see ei ole selle osa! Nagu mäletame, eraldub lagunemise (dissimilatsiooni) käigus üleliigne energia, mis ei mobiliseerita NMC-s ega osale sünteesiprotsessides; just seetõttu, et enamikus rakkudes toimuvad assimilatsiooni- ja dissimilatsiooniprotsessid samaaegselt, kuigi erinevates proportsioonides, on rakkudel iseloomulik mitogeneetiline režiim. Sama lugu on energiavoogudega: väli ei mõjuta otseselt nende intensiivsust, kuid moodustades ruumilise "reljeefi", saab tõhusalt reguleerida nende suunda ja jaotust.

A. G. Gurvich töötas rasketel sõja-aastatel väljateooria lõpliku versiooni kallal. "Bioloogilise välja teooria" ilmus 1944. aastal (Moskva: Nõukogude teadus) ja sellele järgnenud prantsuse keeles - 1947. aastal. Rakubioloogiliste väljade teooria on tekitanud kriitikat ja arusaamatust ka eelmise kontseptsiooni pooldajate seas. Nende peamine etteheide oli see, et Gurvich loobus väidetavalt terviku ideest ja pöördus tagasi üksikute elementide (st üksikute rakkude väljade) koostoime põhimõtte juurde, mille ta ise tagasi lükkas. Artiklis "Terviku mõiste "rakuvälja teooria valguses" (kogumik "Tööb mitogeneesi ja bioloogiliste väljade teooria kohta". Gurvich näitab, et see pole nii. Kuna üksikute lahtrite poolt genereeritud väljad ulatuvad üle oma piiride ja väljavektorid summeeritakse geomeetrilise liitmise reeglite järgi suvalises ruumipunktis, põhjendab uus kontseptsioon “tegeliku” välja kontseptsiooni. Tegelikult on see elundi (või organismi) kõigi rakkude dünaamiline terviklik väli, mis ajas muutub ja millel on terviku omadused.

Alates 1948. aastast on A. G. teaduslik tegevus. Gurvich on sunnitud keskenduma peamiselt teoreetilisele sfäärile. Pärast Üleliidulise Põllumajandusakadeemia augustikuu istungit ei näinud ta võimalust jätkata tööd Venemaa Meditsiiniteaduste Akadeemia Eksperimentaalmeditsiini Instituudis (mille direktor ta oli olnud instituudi asutamisest 1945. aastal). ja septembri alguses taotles akadeemia presiidiumi pensionile jäämist. Oma viimastel eluaastatel kirjutas ta palju töid bioloogilise väljateooria, teoreetilise bioloogia ja bioloogilise uurimise metodoloogia erinevatest aspektidest. Gurvich käsitles neid teoseid ühe raamatu peatükkidena, mis ilmus 1991. aastal pealkirja all "Analüütilise bioloogia ja rakuväljade teooria põhimõtted" (Moskva: Nauka).

Elava süsteemi olemasolu on rangelt võttes kõige sügavam probleem, millega võrreldes selle toimimine jääb või peaks jääma varju.

A. G. Gurvich. Bioloogia histoloogilised alused. Jena, 1930 (saksa keeles)

"Empaatia ilma mõistmiseta"

A. G. teosed. Gurvich mitogeneesist enne II maailmasõda oli väga populaarne nii meil kui ka välismaal. Gurvichi laboris uuriti aktiivselt kantserogeneesi protsesse, eelkõige näidati, et vähihaigete veri, erinevalt tervete inimeste verest, ei ole mitogeneetilise kiirguse allikas. Aastal 1940 A. G. Gurvich pälvis riikliku preemia vähiprobleemi mitogeneetilise uurimise alal tehtud töö eest. Gurvichi "välja" kontseptsioonid ei nautinud kunagi laialdast populaarsust, kuigi tekitasid alati suurt huvi. Kuid see huvi tema töö ja aruannete vastu on sageli jäänud pinnapealseks. A. A. Ljubitšev, kes nimetas end alati A. G õpilaseks. Gurvich kirjeldas seda suhtumist kui "kaastunnet ilma mõistmiseta".

Meie ajal on kaastunne asendunud vaenulikkusega. Märkimisväärne panus A. G ideede diskrediteerimisel. Gurvichi tutvustasid mõned tulevased järgijad, kes tõlgendasid teadlase mõtteid "oma arusaamade järgi". Kuid peamine pole isegi see. Gurvichi ideed sattusid "ortodoksse" bioloogia tee kõrvale. Pärast topeltheeliksi avastamist ilmusid teadlaste ette uued ja ahvatlevad vaatenurgad. Ahel "geen - valk - märk" tõmbab ligi oma konkreetsus, näiv tulemuse saamise lihtsus. Loomulikult muutusid peavooludeks molekulaarbioloogia, molekulaargeneetika, biokeemia ning mittegeneetilised ja mitteensümaatilised juhtimisprotsessid elussüsteemides tõrjusid järk-järgult teaduse perifeeriasse ning nende uurimist hakati pidama kahtlaseks, kergemeelseks tööks.

Kaasaegsete bioloogia füüsikalis-keemiliste ja molekulaarsete harude jaoks on terviklikkuse mõistmine võõras, mida A. G. Gurvich pidas elusolendite põhiliseks omaduseks. Teisest küljest võrdsustatakse tükeldamine praktiliselt uute teadmiste omandamisega. Eelistatakse nähtuste keemilise poole uurimist. Kromatiini uurimisel on rõhk nihkunud DNA esmasele struktuurile ja selles eelistatakse näha eelkõige geeni. Kuigi bioloogiliste protsesside tasakaalutus on formaalselt tunnustatud, ei omista sellele keegi olulist rolli: valdav enamus töid on suunatud “musta” ja “valge”, valgu olemasolu või puudumise, geeni aktiivsuse või passiivsuse eristamisele.. (Ega asjata ei ole termodünaamika bioloogiaülikoolide üliõpilaste seas üks armastatumaid ja kehvemini tajutavaid füüsikaharusid.) Mida oleme kaotanud poole sajandiga pärast Gurvichi, kui suured on kaotused – vastuse annab teaduse tulevik.

Tõenäoliselt peab bioloogia veel omastama ideid elusolendite fundamentaalsest terviklikkusest ja tasakaalustamatusest, ühtsest korrastusprintsiibist, mis seda terviklikkust tagab. Ja võib-olla on Gurvichi ideed veel ees ja nende ajalugu alles algab.

O. G. Gavrish, bioloogiateaduste kandidaat