Dálkový přenos genů: výzkum vědce Alexandra Gurvicha

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-16 16:00

Koncem jara 1906 byl z armády demobilizován Alexander Gavrilovič Gurvič, ve svých třiceti letech již známý vědec. Během války s Japonskem sloužil jako lékař u týlového pluku dislokovaného v Černigově. (Bylo to tam, kde Gurvich, podle svých vlastních slov, „prchající před nucenou zahálkou“, napsal a ilustroval „Atlas a esej o embryologii obratlovců“, který byl v příštích třech letech publikován ve třech jazycích).

Nyní odjíždí se svou mladou ženou a malou dcerkou na celé léto do Rostova Velikého – k rodičům své ženy. Nemá práci a stále neví, zda zůstane v Rusku, nebo půjde znovu do zahraničí.

Za lékařskou fakultou mnichovské univerzity, obhajobou diplomové práce, Štrasburkem a univerzitou v Bernu. Mladý ruský vědec se již zná s mnoha evropskými biology, jeho experimenty vysoce oceňují Hans Driesch a Wilhelm Roux. A teď – tři měsíce naprosté izolace od vědecké práce a kontaktů s kolegy.

Letos v létě A. G. Gurvich se zamýšlí nad otázkou, kterou sám formuloval takto: "Co to znamená, že se nazývám biologem, a co vlastně chci vědět?" Poté, s ohledem na důkladně prostudovaný a ilustrovaný proces spermatogeneze, dochází k závěru, že podstata projevu živých tvorů spočívá ve spojení mezi jednotlivými událostmi, které se odehrávají synchronně. To určilo jeho „úhel pohledu“v biologii.

Tištěné dědictví A. G. Gurvich - více než 150 vědeckých prací. Většina z nich byla vydána v němčině, francouzštině a angličtině, které vlastnil Alexander Gavrilovič. Jeho práce zanechala jasnou stopu v embryologii, cytologii, histologii, histofyziologii, obecné biologii. Ale možná by bylo správné říci, že „hlavním směrem jeho tvůrčí činnosti byla filozofie biologie“(z knihy „Alexander Gavrilovič Gurvich. (1874-1954)“. Moskva: Nauka, 1970).

A. G. Gurvich v roce 1912 jako první zavedl pojem „pole“do biologie. Vývoj konceptu biologického pole byl hlavním tématem jeho práce a trval více než jedno desetiletí. Během této doby prošly Gurvičovy názory na povahu biologického pole hlubokými změnami, ale vždy mluvili o poli jako o jediném faktoru, který určuje směr a uspořádanost biologických procesů.

Netřeba dodávat, jaký smutný osud čekal tento koncept v následujícím půlstoletí. Objevilo se mnoho spekulací, jejichž autoři tvrdili, že pochopili fyzikální podstatu takzvaného „biopole“, někdo se okamžitě pustil do léčby lidí. Někteří odkazovali na A. G. Gurvich, aniž by se vůbec obtěžoval pokusy proniknout do smyslu svého díla. Většina o Gurvichovi nevěděla a naštěstí se na něj neodvolávala, protože ani samotný termín „biopole“, ani různá vysvětlení jeho působení A. G. Gurvich s tím nemá nic společného. Přesto dnes slova „biologický obor“vyvolávají mezi vzdělanými partnery neskrývanou skepsi. Jedním z cílů tohoto článku je vyprávět čtenářům skutečný příběh myšlenky biologického pole ve vědě.

Co hýbe buňkami

A. G. Gurvich nebyl spokojen se stavem teoretické biologie na počátku 20. století. Nelákaly ho možnosti formální genetiky, neboť si byl vědom, že problém „přenosu dědičnosti“je zásadně odlišný od problému „implementace“vlastností v těle.

Snad nejdůležitějším úkolem biologie je dodnes hledání odpovědi na „dětskou“otázku: jak vznikají živé bytosti v celé své rozmanitosti z mikroskopické kuličky jediné buňky? Proč dělící se buňky netvoří beztvaré hrudkovité kolonie, ale složité a dokonalé struktury orgánů a tkání? V tehdejší mechanice vývoje byl přijat kauzálně-analytický přístup navržený W. Ru: vývoj embrya je určován množstvím rigidních vztahů příčina-následek. Tento přístup ale nesouhlasil s výsledky experimentů G. Driescha, který prokázal, že experimentálně způsobené prudké odchylky nemusí narušovat úspěšný vývoj. Jednotlivé části těla se přitom vůbec netvoří z těch struktur, které jsou normální – ale tvoří se! Stejně tak v Gurvichových vlastních pokusech i při intenzivním odstřeďování vajíček obojživelníků, narušujících jejich viditelnou strukturu, probíhal další vývoj ekvifinálně - tedy skončil stejně jako u neporušených vajíček.

Rýže. 1 Obrázky A. G. Gurvich z roku 1914 - schematické obrázky buněčných vrstev v neurální trubici žraločího embrya. 1 - počáteční konfigurace formace (A), následná konfigurace (B) (tučná čára - pozorovaný tvar, čárkovaná - předpokládaná), 2 - počáteční (C) a pozorovaná konfigurace (D), 3 - počáteční (E), předpovězená (F) … Kolmé čáry znázorňují dlouhé osy buněk - "pokud v daném okamžiku vývoje postavíte křivku kolmou k osám buněk, můžete vidět, že se bude shodovat s obrysem pozdější fáze vývoje této oblasti"

A. G. Gurvich provedl statistickou studii mitóz (buněčných dělení) v symetrických částech vyvíjejícího se embrya nebo jednotlivých orgánů a doložil koncept „normalizačního faktoru“, z něhož později vzešel koncept pole. Gurvich zjistil, že jediný faktor řídí celkový obraz distribuce mitóz v částech embrya, aniž by vůbec určoval přesný čas a umístění každé z nich. Premisa teorie pole byla nepochybně obsažena ve slavné Drieschově formuli „perspektivní osud prvku je určen jeho postavením jako celku“. Spojení této myšlenky s principem normalizace vede Gurviče k chápání uspořádanosti v životě jako „podřízení“prvků jedinému celku – na rozdíl od jejich „interakce“. Ve svém díle „Dědičnost jako proces realizace“(1912) poprvé rozvíjí koncept embryonálního pole – morf. Ve skutečnosti šlo o návrh prolomit začarovaný kruh: vysvětlit vznik heterogenity mezi původně homogenními prvky jako funkci polohy prvku v prostorových souřadnicích celku.

Poté začal Gurvich hledat formulaci zákona popisujícího pohyb buněk v procesu morfogeneze. Zjistil, že během vývoje mozku u žraločích embryí „byly dlouhé osy buněk vnitřní vrstvy neurálního epitelu v každém okamžiku orientovány nikoli kolmo k povrchu útvaru, ale v určité (15- 20') úhel k němu. Orientace úhlů je přirozená: pokud sestrojíte křivku kolmou k osám buněk v daném okamžiku vývoje, můžete vidět, že se bude shodovat s obrysem pozdější fáze vývoje této oblasti “(obr.). Zdálo se, že buňky „vědí“, kam se opřít, kde se natáhnout, aby vybudovaly požadovaný tvar.

Aby vysvětlil tato pozorování, A. G. Gurvich zavedl koncept „silového povrchu“, který se shoduje s obrysem konečného povrchu rudimentu a řídí pohyb buněk. Sám Gurvich si však uvědomoval nedokonalost této hypotézy. Kromě složitosti matematického tvaru nebyl spokojen s „teleologií“konceptu (zdá se, že podřizuje pohyb buněk neexistující budoucí podobě). V následném díle „O konceptu embryonálních polí“(1922) „je konečná konfigurace rudimentu považována nikoli za přitažlivou silovou plochu, ale za ekvipotenciální plochu pole vycházející z bodových zdrojů.“V téže práci byl poprvé představen pojem „morfogenetické pole“.

Otázku položil Gurvich tak široce a vyčerpávajícím způsobem, že jakákoliv teorie morfogeneze, která může v budoucnu vzniknout, bude v podstatě jen jiným druhem teorie pole.

L. V. Belousov, 1970

Biogenní ultrafialové

"Základy a kořeny problému mitogeneze byly položeny v mém nikdy neutuchajícím zájmu o zázračný fenomén karyokineze (tak se mitóza nazývala v polovině minulého století. - pozn. red.)," napsal A. G. Gurvich v roce 1941 ve svých autobiografických poznámkách."Mitogeneze" - pracovní termín, který se zrodil v laboratoři Gurvicha a brzy se začal používat, je ekvivalentní pojmu "mitogenetické záření" - velmi slabé ultrafialové záření živočišných a rostlinných tkání, stimulující proces buněčného dělení (mitóza).

A. G. Gurvich došel k závěru, že mitózy v živém objektu je nutné považovat nikoli za izolované děje, ale souhrnně, za něco koordinovaného – ať už jde o přísně organizované mitózy prvních fází štěpení vajíček nebo zdánlivě náhodné mitózy v tkáních dospělého zvířete nebo rostliny. Gurvich věřil, že pouze uznání integrity organismu umožní spojit procesy na molekulární a buněčné úrovni s topografickými rysy distribuce mitóz.

Od počátku 20. let 20. století A. G. Gurvich zvažoval různé možnosti vnějších vlivů stimulujících mitózu. V jeho zorném poli byl koncept rostlinných hormonů, který v té době vyvinul německý botanik G. Haberlandt. (Na rostlinnou tkáň nanesl kaši rozdrcených buněk a pozoroval, jak se tkáňové buňky začnou aktivněji dělit.) Nebylo však jasné, proč chemický signál neovlivňuje všechny buňky stejně, proč se řekněme malé buňky dělí více často než ty velké. Gurvich navrhl, že celá podstata je ve struktuře buněčného povrchu: možná v mladých buňkách jsou povrchové prvky organizovány zvláštním způsobem, příznivým pro vnímání signálů, a jak buňka roste, je tato organizace narušena. (V té době samozřejmě neexistovala žádná koncepce hormonálních receptorů.)

Pokud je však tento předpoklad správný a prostorové rozložení některých prvků je pro vnímání signálu důležité, předpokládá se, že signál nemusí být chemické, ale fyzikální povahy: například záření ovlivňující některé struktury buňky povrch je rezonanční. Tyto úvahy byly nakonec potvrzeny experimentem, který se později stal široce známým.

Rýže. 2 Indukce mitózy na špičce kořene cibule (kresba z práce "Das Problem der Zellteilung physiologisch betrachtet", Berlín, 1926). Vysvětlivky v textu

Zde je popis tohoto experimentu, který byl proveden v roce 1923 na Krymské univerzitě. „Emisní kořen (induktor), připojený k bulbu, byl zesílen horizontálně a jeho hrot směřoval do meristémové zóny (to znamená do zóny buněčné proliferace, v tomto případě také umístěné poblíž kořenové špičky. - Ed. Poznámka) druhého podobného kořene (detektoru) upevněného svisle. Vzdálenost mezi kořeny byla 2–3 mm“(obr. 2). Na konci expozice byl vnímající kořen přesně označen, fixován a rozřezán na sérii podélných řezů probíhajících rovnoběžně s mediální rovinou. Řezy byly zkoumány pod mikroskopem a byl spočítán počet mitóz na ozařované a kontrolní straně.

V té době již bylo známo, že nesoulad mezi počtem mitóz (obvykle 1000-2000) v obou polovinách kořenového hrotu běžně nepřesahuje 3-5%. Tedy „výrazná, systematická, ostře omezená převaha v počtu mitóz“v centrální zóně vnímajícího kořene – a to vědci na řezech viděli – nepochybně svědčila o vlivu vnějšího faktoru. Něco, co vycházelo z hrotu kořene induktoru, přimělo buňky kořene detektoru k aktivnějšímu dělení (obr. 3).

Další výzkum jasně ukázal, že šlo o záření a ne o těkavé chemikálie. Náraz se šířil v podobě úzkého rovnoběžného paprsku - jakmile byl vyvolávací kořen mírně vychýlen do strany, efekt zmizel. Zmizel také, když se mezi kořeny vložila skleněná deska. Ale pokud byla deska vyrobena z křemene, efekt přetrvával! To naznačovalo, že záření bylo ultrafialové. Později byly jeho spektrální hranice nastaveny přesněji - 190-330 nm a průměrná intenzita byla odhadována na úrovni 300-1000 fotonů/s na centimetr čtvereční. Jinými slovy, mitogenetické záření objevené Gurvichem bylo střední a blízké ultrafialovému záření extrémně nízké intenzity. (Podle moderních údajů je intenzita ještě nižší - řádově se pohybuje v desítkách fotonů/s na centimetr čtvereční.)

Rýže. 3 Grafické znázornění účinků čtyř experimentů. Kladný směr (nad osou úsečky) znamená převahu mitózy na ozařované straně

Přirozená otázka: co ultrafialové záření slunečního spektra, ovlivňuje dělení buněk? V experimentech byl takový účinek vyloučen: v knize A. G. Gurvich a L. D. Gurvich "Mitogenetické záření" (M., Medgiz, 1945), v části metodických doporučení je jasně uvedeno, že okna během experimentů by měla být uzavřena, v laboratořích by neměl být otevřený plamen a zdroje elektrických jisker. Kromě toho byly experimenty nutně doprovázeny kontrolami. Je však třeba poznamenat, že intenzita slunečního UV záření je výrazně vyšší, a proto by jeho účinek na živé objekty v přírodě měl být s největší pravděpodobností zcela odlišný.

Práce na tomto tématu se ještě zintenzivnila po přechodu A. G. Gurvich v roce 1925 na Moskevské univerzitě - byl jednomyslně zvolen přednostou Ústavu histologie a embryologie lékařské fakulty. Mitogenetické záření bylo nalezeno v buňkách kvasinek a bakterií, štěpení vajíček ježovek a obojživelníků, tkáňových kulturách, buňkách zhoubných nádorů, nervovém (včetně izolovaných axonů) a svalovém systému, krvi zdravých organismů. Jak je z výpisu patrné, emitovaly i neštěpitelné tkáně - pamatujme na tuto skutečnost.

Poruchy vývoje larev ježovky chovaných v uzavřených křemenných nádobách pod vlivem prodlouženého mitogenetického záření bakteriálních kultur ve 30. letech 20. století studovali J. a M. Magrou v Pasteurově institutu. (Podobné studie s rybími a obojživelnými embryi dnes provádí A. B. Burlakov v biofaciích Moskevské státní univerzity.)

Další důležitá otázka, kterou si výzkumníci položili ve stejných letech: jak daleko se šíří působení záření v živé tkáni? Čtenář si vzpomene, že při pokusu s cibulovými kořeny byl pozorován lokální efekt. Existuje kromě něj i akce na velké vzdálenosti? Aby se to potvrdilo, byly provedeny modelové experimenty: při lokálním ozařování dlouhých trubic naplněných roztoky glukózy, peptonu, nukleových kyselin a dalších biomolekul se záření šířilo trubicí. Rychlost šíření tzv. sekundárního záření byla asi 30 m/s, což potvrdilo předpoklad o radiačně-chemické povaze procesu. (Moderně řečeno biomolekuly, absorbující UV fotony, fluorescenovaly, emitovaly foton s delší vlnovou délkou. Fotony zase daly vzniknout následným chemickým přeměnám.) V některých experimentech bylo skutečně pozorováno šíření záření po celé délce biologický objekt (například v dlouhých kořenech stejného luku).

Gurvich a jeho spolupracovníci také ukázali, že vysoce zeslabené ultrafialové záření fyzického zdroje také podporuje buněčné dělení v kořenech cibule, stejně jako biologický induktor.

Naše formulace základní vlastnosti biologického pole svým obsahem nepředstavuje žádné analogie s poli známými ve fyzice (ačkoliv jim samozřejmě neodporuje).

A. G. Gurvich. Základy analytické biologie a teorie buněčného pole

Fotony vedou

Odkud pochází UV záření v živé buňce? A. G. Gurvich a kolegové ve svých experimentech zaznamenali spektra enzymatických a jednoduchých anorganických redoxních reakcí. Po nějakou dobu zůstávala otázka zdrojů mitogenetického záření otevřená. Ale v roce 1933, po zveřejnění hypotézy fotochemika V. Frankenburgera, se situace se vznikem intracelulárních fotonů vyjasnila. Frankenburger se domníval, že zdrojem výskytu vysokoenergetických ultrafialových kvant byly vzácné rekombinace volných radikálů, ke kterým dochází během chemických a biochemických procesů, a vzhledem k jejich vzácnosti neovlivňují celkovou energetickou bilanci reakcí.

Energie uvolněná při rekombinaci radikálů je absorbována molekulami substrátu a je emitována se spektrem charakteristickým pro tyto molekuly. Toto schéma zdokonalil N. N. Semjonov (budoucí laureát Nobelovy ceny) a v této podobě byl zahrnut do všech následujících článků a monografií o mitogenezi. Moderní studium chemiluminiscence živých systémů potvrdilo správnost těchto dnes obecně uznávaných názorů. Zde je jen jeden příklad: fluorescenční studie proteinů.

V proteinu jsou samozřejmě absorbovány různé chemické vazby, včetně vazeb peptidových - ve středním ultrafialovém (nejintenzivněji - 190-220 nm). Ale pro fluorescenční studie jsou důležité aromatické aminokyseliny, zejména tryptofan. Má absorpční maximum při 280 nm, fenylalanin při 254 nm a tyrosin při 274 nm. Tyto aminokyseliny pohlcují ultrafialová kvanta a následně je emitují ve formě sekundárního záření – přirozeně, s delší vlnovou délkou, se spektrem charakteristickým pro daný stav proteinu. Navíc, pokud je v proteinu přítomen alespoň jeden tryptofanový zbytek, pak bude fluoreskovat pouze on - energie absorbovaná tyrosinovými a fenylalaninovými zbytky je do něj redistribuována. Fluorescenční spektrum tryptofanového zbytku silně závisí na prostředí – zda je zbytek, řekněme, blízko povrchu globule nebo uvnitř atd., a toto spektrum se mění v pásmu 310-340 nm.

A. G. Gurvich a jeho spolupracovníci v modelových experimentech syntézy peptidů ukázali, že řetězové procesy zahrnující fotony mohou vést ke štěpení (fotodisociace) nebo syntéze (fotosyntéza). Fotodisociační reakce jsou doprovázeny zářením, zatímco procesy fotosyntézy neemitují.

Nyní se ukázalo, proč všechny buňky emitují, ale během mitózy - obzvláště silně. Proces mitózy je energeticky náročný. Navíc, pokud v rostoucí buňce akumulace a výdej energie probíhá paralelně s asimilačními procesy, pak se během mitózy energie uložená buňkou v interfázi pouze spotřebovává. Dochází k rozpadu složitých intracelulárních struktur (například obalu jádra) a energeticky náročnému vratnému vytváření nových - například chromatinových supercoils.

A. G. Gurvich a jeho kolegové také prováděli práce na registraci mitogenetického záření pomocí fotonových čítačů. Kromě laboratoře Gurvich v Leningradské IEM jsou tyto studie také v Leningradu, ve Phystech pod A. F. Ioffe v čele s G. M. Frank spolu s fyziky Yu. B. Khariton a S. F. Rodionov.

Na Západě se registrací mitogenetického záření pomocí fotonásobičů zabývali takoví významní odborníci jako B. Raevsky a R. Oduber. Připomeňme také G. Bartha, žáka slavného fyzika W. Gerlacha (zakladatele kvantitativní spektrální analýzy). Barth pracoval dva roky v laboratoři A. G. Gurvich a pokračoval ve svém výzkumu v Německu. Získal spolehlivé pozitivní výsledky při práci s biologickými a chemickými zdroji a navíc významně přispěl k metodice detekce ultraslabého záření. Barth provedl předběžnou kalibraci citlivosti a výběr fotonásobičů. Dnes je tento postup povinný a rutinní pro každého, kdo měří slabé světelné toky. Bylo to však právě zanedbání tohoto a některých dalších nezbytných požadavků, které řadě předválečných badatelů neumožnilo získat přesvědčivé výsledky.

Dnes byly v Mezinárodním biofyzikálním ústavu (Německo) pod vedením F. Poppa získány působivé údaje o registraci superslabého záření z biologických zdrojů. Někteří jeho odpůrci jsou však k těmto dílům skeptičtí. Mají tendenci věřit, že biofotony jsou metabolické vedlejší produkty, druh světelného šumu, který nemá žádný biologický význam. „Emise světla je zcela přirozený a samozřejmý jev, který doprovází mnoho chemických reakcí,“zdůrazňuje fyzik Rainer Ulbrich z univerzity v Göttingenu. Biolog Gunther Rothe hodnotí situaci následovně: „Biofotony bezpochyby existují – dnes to jednoznačně potvrzují vysoce citlivé přístroje, kterými disponuje moderní fyzika. Pokud jde o Poppovu interpretaci (bavíme se o tom, že chromozomy údajně emitují koherentní fotony. - pozn. redakce), je to krásná hypotéza, ale navrhované experimentální potvrzení je pro uznání její platnosti stále zcela nedostatečné. Na druhou stranu musíme vzít v úvahu, že v tomto případě je velmi obtížné získat důkazy, protože za prvé je intenzita tohoto fotonového záření velmi nízká a za druhé klasické metody detekce laserového světla používané ve fyzice jsou je těžké se zde uplatnit."

Mezi biologickými pracemi publikovanými z vaší země nic nepřitahuje pozornost vědeckého světa více než vaše práce.

Z dopisu Albrechta Betheho z 1.8.1930 A. G. Gurvich

Řízená nerovnováha

Regulační jevy v protoplazmě A. G. Gurvich začal spekulovat po svých raných experimentech s odstřeďováním oplodněných vajíček obojživelníků a ostnokožců. Téměř o 30 let později, když jsme pochopili výsledky mitogenetických experimentů, dostalo toto téma nový impuls. Gurvich je přesvědčen, že strukturní analýza hmotného substrátu (souboru biomolekul), který bez ohledu na svůj funkční stav reaguje na vnější vlivy, postrádá smysl. A. G. Gurvich formuluje fyziologickou teorii protoplazmy. Jeho podstatou je, že živé systémy mají specifický molekulární aparát pro ukládání energie, který je zásadně nerovnovážný. V zobecněné podobě jde o zafixování představy, že příliv energie je pro tělo nezbytný nejen pro růst či práci, ale především pro udržení stavu, který nazýváme živý.

Vědci upozornili na skutečnost, že výbuch mitogenetického záření byl nutně pozorován při omezeném toku energie, což udržovalo určitou úroveň metabolismu živého systému. (Pod „omezením toku energie“je třeba rozumět snížení aktivity enzymatických systémů, potlačení různých procesů transmembránového transportu, snížení úrovně syntézy a spotřeby vysokoenergetických sloučenin – tedy jakékoli procesy, které poskytnout buňce energii - např. reverzibilním ochlazením předmětu nebo mírnou anestezií.) Gurvich formuloval koncept extrémně labilních molekulárních útvarů se zvýšeným energetickým potenciálem, v přírodě nerovnovážných a spojených společnou funkcí. Nazval je nerovnovážné molekulární konstelace (NMC).

A. G. Gurvich věřil, že to byl rozpad NMC, narušení organizace protoplazmy, co způsobilo výbuch radiace. Zde má mnoho společného s myšlenkami A. Szent-Györgyiho o migraci energie podél obecných energetických hladin proteinových komplexů. Podobné myšlenky pro doložení podstaty „biofotonického“záření dnes vyjadřuje F. Popp – migrující oblasti excitace nazývá „polaritony“. Z hlediska fyziky zde není nic neobvyklého. (Která ze současně známých intracelulárních struktur by mohla být vhodná pro roli NMC v Gurvichově teorii - toto intelektuální cvičení necháme na čtenáři.)

Experimentálně bylo také prokázáno, že k záření dochází také při mechanickém ovlivnění substrátu centrifugací nebo aplikací slabého napětí. To umožnilo říci, že NMC má také prostorové uspořádání, které bylo narušeno jak mechanickým vlivem, tak omezením toku energie.

Na první pohled je patrné, že NMC, jejichž existence je závislá na přílivu energie, jsou velmi podobné disipativním strukturám vznikajícím v termodynamicky nerovnovážných systémech, které objevil nositel Nobelovy ceny I. R. Prigogine. Kdo však takové struktury studoval (například reakce Belousov - Žabotinskij), dobře ví, že se nereprodukují absolutně přesně ze zkušenosti do zkušenosti, i když je jejich obecný charakter zachován. Navíc jsou extrémně citlivé na sebemenší změnu parametrů chemické reakce a vnějších podmínek. To vše znamená, že vzhledem k tomu, že živé objekty jsou také nerovnovážné útvary, nemohou si udržet jedinečnou dynamickou stabilitu své organizace pouze díky toku energie. Vyžaduje se také jediný objednávkový faktor systému. Tento faktor A. G. Gurvich tomu říkal biologické pole.

V krátkém shrnutí vypadá finální verze biologické (celulární) teorie pole takto. Pole má vektorový, nikoli silový charakter. (Pamatujte si: silové pole je oblast prostoru, v jejímž každém bodě působí určitá síla na testovaný předmět v něm umístěný; např. elektromagnetické pole. Vektorové pole je oblast prostoru, v jejímž každém bodě určitý vektor je dán např. vektory rychlosti částic v pohybující se tekutině.) Působením vektorového pole spadají molekuly, které jsou v excitovaném stavu a mají tak přebytek energie. Získají novou orientaci, deformují se nebo se pohybují v poli nikoli díky jeho energii (tedy ne stejným způsobem, jako se to děje u nabité částice v elektromagnetickém poli), ale utrácejí svou vlastní potenciální energii. Značná část této energie se přemění na kinetickou energii; když se nadbytečná energie vynaloží a molekula se vrátí do nevybuzeného stavu, vliv pole na ni ustane. V důsledku toho se v buněčném poli vytváří časoprostorové uspořádání - vznikají NMC, vyznačující se zvýšeným energetickým potenciálem.

Ve zjednodušené podobě to může objasnit následující srovnání. Pokud jsou molekuly pohybující se v buňce automobily a jejich přebytečnou energií je benzín, pak biologické pole tvoří reliéf terénu, po kterém auta jezdí. Posloucháním "reliéfu" tvoří molekuly s podobnými energetickými charakteristikami NMC. Jak již bylo zmíněno, jsou spojeny nejen energeticky, ale také společnou funkcí a existují jednak díky přílivu energie (auta se bez benzínu neobejdou), jednak díky uspořádanému působení biologického pole. (terénem auto neprojede). Jednotlivé molekuly neustále vstupují do NMC a opouštějí je, ale celý NMC zůstává stabilní, dokud se nezmění hodnota energetického toku, který ji dodává. S poklesem jeho hodnoty se NMC rozkládá a uvolňuje se v něm uložená energie.

Nyní si představte, že v určité oblasti živé tkáně se přítok energie snížil: rozpad NMC se stal intenzivnějším, proto se zvýšila intenzita záření, právě toho, který řídí mitózu. S polem samozřejmě úzce souvisí mitogenetické záření – i když není jeho součástí! Jak si pamatujeme, během rozpadu (disimilace) je emitována přebytečná energie, která není mobilizována v NMC a není zapojena do procesů syntézy; právě proto, že ve většině buněk probíhají procesy asimilace a disimilace současně, i když v různém poměru, buňky mají charakteristický mitogenetický režim. Totéž platí pro energetické toky: pole neovlivňuje přímo jejich intenzitu, ale tvoříc prostorový „reliéf“může účinně regulovat jejich směr a rozložení.

A. G. Gurvich pracoval na konečné verzi teorie pole během těžkých válečných let. "Teorie biologického pole" byla zveřejněna v roce 1944 (Moskva: Sovětská věda) a v následném vydání ve francouzštině - v roce 1947. Teorie buněčných biologických polí vyvolala kritiku a nepochopení i mezi zastánci předchozí koncepce. Jejich hlavní výtkou bylo, že Gurvich údajně opustil myšlenku celku a vrátil se k principu interakce jednotlivých prvků (tedy polí jednotlivých buněk), který sám odmítal. V článku "Koncepce" celku "ve světle teorie buněčného pole" (Sbírka "Práce o mitogenezi a teorii biologických polí." Gurvich ukazuje, že tomu tak není. Protože pole generovaná jednotlivými buňkami přesahují jejich hranice a vektory polí se sčítají v libovolném bodě prostoru podle pravidel geometrického sčítání, nový koncept podporuje koncept „skutečného“pole. Je to ve skutečnosti dynamické integrální pole všech buněk orgánu (nebo organismu), které se v čase mění a má vlastnosti celku.

Od roku 1948 se vědecká činnost A. G. Gurvich je nucen soustředit se především na teoretickou sféru. Po srpnovém zasedání Všesvazové zemědělské akademie neviděl příležitost dále pracovat v Institutu experimentální medicíny Ruské akademie lékařských věd (jehož ředitelem byl od založení ústavu v roce 1945) a začátkem září požádal prezidium Akademie o odchod do důchodu. V posledních letech svého života napsal mnoho prací o různých aspektech teorie biologického pole, teoretické biologie a metodologie biologického výzkumu. Gurvich považoval tyto práce za kapitoly jediné knihy, která vyšla v roce 1991 pod názvem „Principy analytické biologie a teorie buněčných polí“(Moskva: Nauka).

Samotná existence živého systému je přísně vzato tím nejhlubším problémem, ve srovnání s nímž jeho fungování zůstává nebo by mělo zůstat ve stínu.

A. G. Gurvich. Histologické základy biologie. Jena, 1930 (v němčině)

"Empatie bez porozumění"

Díla A. G. Gurvich o mitogenezi před 2. světovou válkou byly velmi populární jak u nás, tak v zahraničí. V laboratoři Gurvicha byly aktivně studovány procesy karcinogeneze, zejména se ukázalo, že krev pacientů s rakovinou, na rozdíl od krve zdravých lidí, není zdrojem mitogenetického záření. V roce 1940 A. G. Gurvich získal státní cenu za práci na mitogenetické studii problému rakoviny. Gurvichovy „polní“koncepty se nikdy netěšily velké oblibě, i když vždy vzbuzovaly velký zájem. Ale tento zájem o jeho práci a reportáže zůstával často povrchní. A. A. Ljubishchev, který se vždy nazýval studentem A. G. Gurvich popsal tento postoj jako „sympatie bez porozumění“.

V naší době sympatie vystřídalo nepřátelství. Významný příspěvek k diskreditaci myšlenek A. G. Gurvich byl představen některými potenciálními následovníky, kteří interpretovali myšlenky vědce „podle svého vlastního chápání“. Ale to hlavní ani není. Gurvičovy myšlenky se ocitly na okraji cesty „ortodoxní“biologie. Po objevu dvojité šroubovice se před výzkumníky objevily nové a lákavé perspektivy. Řetězec "gen - protein - znamení" přitahuje svou konkrétností, zdánlivě snadným dosažením výsledku. Přirozeně se hlavními proudy staly molekulární biologie, molekulární genetika, biochemie a negenetické a neenzymatické řídicí procesy v živých systémech byly postupně vytlačovány na periferii vědy a jejich samotné studium začalo být považováno za pochybné, neseriózní povolání.

Pro moderní fyzikálně-chemická a molekulární odvětví biologie je chápání integrity cizí, což A. G. Gurvich považoval za základní vlastnost živých věcí. Na druhou stranu je rozkouskování prakticky ztotožňováno se získáváním nových znalostí. Přednost se dává výzkumu chemické stránky jevů. Při studiu chromatinu se důraz přesouvá na primární strukturu DNA a v ní raději vidí především gen. Přestože je nerovnováha biologických procesů formálně uznávána, nikdo jí nepřisuzuje důležitou roli: naprostá většina prací je zaměřena na rozlišení „černé“a „bílé“, přítomnost nebo nepřítomnost proteinu, aktivitu nebo nečinnost genu.. (Ne nadarmo je termodynamika mezi studenty biologických univerzit jedním z nejvíce nemilovaných a špatně vnímaných oborů fyziky.) Co jsme ztratili za půl století po Gurvičovi, jak velké jsou ztráty - odpověď nám vynutí budoucnost vědy.

Biologie pravděpodobně ještě asimilovala představy o základní integritě a nerovnováze živých věcí, o jediném principu uspořádání, který tuto integritu zajišťuje. A možná jsou Gurvičovy myšlenky stále před námi a jejich historie teprve začíná.

O. G. Gavrish, kandidát biologických věd