Transmetimi i gjeneve në distancë: hulumtimi i shkencëtarit Alexander Gurvich

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-16 16:16

Në fund të pranverës së vitit 1906, Alexander Gavrilovich Gurvich, në mesin e të tridhjetave të tij tashmë një shkencëtar i njohur, u demobilizua nga ushtria. Gjatë luftës me Japoninë, ai shërbeu si mjek në regjimentin e pasmë të vendosur në Chernigov. (Aty Gurvich, me fjalët e tij, "duke ikur nga përtacia e detyruar", shkroi dhe ilustroi "Atlas dhe ese mbi embriologjinë e vertebrorëve", e cila u botua në tre gjuhë në tre vitet e ardhshme).

Tani ai po largohet me gruan e tij të re dhe vajzën e vogël për të gjithë verën në Rostovin e Madh - te prindërit e gruas së tij. Ai nuk ka punë dhe ende nuk e di nëse do të qëndrojë në Rusi apo do të shkojë përsëri jashtë vendit.

Pas Fakultetit të Mjekësisë të Universitetit të Mynihut, mbrojtja e tezës, Strasburg dhe Universiteti i Bernës. Shkencëtari i ri rus tashmë është i njohur me shumë biologë evropianë, eksperimentet e tij vlerësohen shumë nga Hans Driesch dhe Wilhelm Roux. Dhe tani - tre muaj izolim të plotë nga puna shkencore dhe kontaktet me kolegët.

Këtë verë A. G. Gurvich reflekton për pyetjen, të cilën ai vetë e formuloi si më poshtë: "Çfarë do të thotë që unë e quaj veten biolog dhe çfarë, në fakt, dua të di?" Pastaj, duke marrë parasysh procesin e studiuar dhe të ilustruar tërësisht të spermatogjenezës, ai arrin në përfundimin se thelbi i shfaqjes së gjallesave konsiston në lidhjet midis ngjarjeve të veçanta që ndodhin në mënyrë sinkrone. Kjo përcaktoi "këndin e tij të shikimit" në biologji.

Trashëgimia e shtypur e A. G. Gurvich - më shumë se 150 punime shkencore. Shumica e tyre u botuan në gjermanisht, frëngjisht dhe anglisht, të cilat ishin në pronësi të Alexander Gavrilovich. Puna e tij la gjurmë të ndritshme në embriologji, citologji, histologji, histofiziologji, biologji të përgjithshme. Por ndoshta do të ishte e saktë të thuhet se "drejtimi kryesor i veprimtarisë së tij krijuese ishte filozofia e biologjisë" (nga libri "Alexander Gavrilovich Gurvich. (1874-1954)". Moskë: Nauka, 1970).

A. G. Gurvich në 1912 ishte i pari që futi konceptin e "fushës" në biologji. Zhvillimi i konceptit të fushës biologjike ishte tema kryesore e punës së tij dhe zgjati për më shumë se një dekadë. Gjatë kësaj kohe, pikëpamjet e Gurvich për natyrën e fushës biologjike kanë pësuar ndryshime të thella, por ata gjithmonë kanë folur për fushën si një faktor i vetëm që përcakton drejtimin dhe rregullsinë e proceseve biologjike.

Eshtë e panevojshme të thuhet se çfarë fati i trishtuar e priste këtë koncept në gjysmëshekullin e ardhshëm. Kishte shumë spekulime, autorët e të cilave pretendonin se kishin kuptuar natyrën fizike të të ashtuquajturit "biofield", dikush menjëherë mori përsipër të trajtonte njerëzit. Disa iu referuan A. G. Gurvich, pa u shqetësuar fare me përpjekjet për të thelluar në kuptimin e veprës së tij. Shumica nuk dinte për Gurvich dhe, për fat të mirë, nuk iu referua, pasi as vetë termi "biofield", as shpjegimet e ndryshme të veprimit të tij nga A. G. Gurvich nuk ka asnjë lidhje me të. Megjithatë, sot fjalët "fushë biologjike" shkaktojnë skepticizëm të pambuluar tek bashkëbiseduesit e arsimuar. Një nga qëllimet e këtij artikulli është t'u tregojë lexuesve historinë e vërtetë të idesë së një fushe biologjike në shkencë.

Çfarë lëviz qelizat

A. G. Gurvich nuk ishte i kënaqur me gjendjen e biologjisë teorike në fillim të shekullit të 20-të. Ai nuk u tërhoq nga mundësitë e gjenetikës formale, pasi ishte i vetëdijshëm se problemi i "transmetimit të trashëgimisë" është thelbësisht i ndryshëm nga problemi i "zbatimit" të tipareve në trup.

Ndoshta detyra më e rëndësishme e biologjisë deri më sot është kërkimi i një përgjigjeje për pyetjen "fëminore": si lindin qeniet e gjalla në të gjithë diversitetin e tyre nga një top mikroskopik i një qelize të vetme? Pse qelizat që ndahen nuk formojnë koloni me gunga pa formë, por struktura komplekse dhe të përsosura të organeve dhe indeve? Në mekanikën e zhvillimit të asaj kohe, u miratua qasja kauzale-analitike e propozuar nga W. Ru: zhvillimi i embrionit përcaktohet nga një mori marrëdhëniesh të ngurta shkak-pasojë. Por kjo qasje nuk ishte dakord me rezultatet e eksperimenteve të G. Driesch, i cili vërtetoi se devijimet e mprehta të shkaktuara eksperimentalisht nuk mund të ndërhyjnë në zhvillimin e suksesshëm. Në të njëjtën kohë, pjesët individuale të trupit nuk formohen fare nga ato struktura që janë normale - por ato formohen! Në të njëjtën mënyrë, në eksperimentet e vetë Gurvich, madje edhe me centrifugimin intensiv të vezëve të amfibëve, duke shkelur strukturën e tyre të dukshme, zhvillimi i mëtejshëm vazhdoi në mënyrë të barabartë - domethënë, ai përfundoi në të njëjtën mënyrë si në vezët e paprekura.

Oriz. 1 Figura A. G. Gurvich nga viti 1914 - imazhe skematike të shtresave qelizore në tubin nervor të një embrioni peshkaqen. 1 - konfigurimi fillestar i formimit (A), konfigurimi pasues (B) (vijë e trashë - forma e vëzhguar, e ndërprerë - e supozuar), 2 - konfigurimi fillestar (C) dhe i vëzhguar (D), 3 - fillestar (E), i parashikuar (F) … Vijat pingule tregojnë boshtet e gjata të qelizave - "nëse ndërtoni një kurbë pingul me boshtet e qelizave në një moment të caktuar zhvillimi, mund të shihni se ajo do të përkojë me konturin e një faze të mëvonshme të zhvillimit të kësaj zone"

A. G. Gurvich kreu një studim statistikor të mitozave (ndarjeve të qelizave) në pjesë simetrike të embrionit në zhvillim ose organeve individuale dhe vërtetoi konceptin e një "faktori normalizues", nga i cili më vonë lindi koncepti i një fushe. Gurvich vërtetoi se një faktor i vetëm kontrollon pamjen e përgjithshme të shpërndarjes së mitozave në pjesë të embrionit, pa përcaktuar fare kohën dhe vendndodhjen e saktë të secilit prej tyre. Pa dyshim, premisa e teorisë së fushës përmbahej në formulën e famshme të Driesch "fati i mundshëm i një elementi përcaktohet nga pozicioni i tij në tërësi". Kombinimi i kësaj ideje me parimin e normalizimit e çon Gurvich-un në një kuptim të rregullimit në të gjallë si "nënshtrim" i elementeve ndaj një tërësie të vetme - në krahasim me "ndërveprimin" e tyre. Në veprën e tij "Trashëgimia si proces realizimi" (1912), ai zhvillon për herë të parë konceptin e fushës embrionale - morfën. Në fakt, ishte një propozim për të thyer rrethin vicioz: për të shpjeguar shfaqjen e heterogjenitetit midis elementeve fillimisht homogjenë në funksion të pozicionit të elementit në koordinatat hapësinore të së tërës.

Pas kësaj, Gurvich filloi të kërkonte një formulim të ligjit që përshkruan lëvizjen e qelizave në procesin e morfogjenezës. Ai zbuloi se gjatë zhvillimit të trurit në embrionet e peshkaqenëve, "akset e gjata të qelizave të shtresës së brendshme të epitelit nervor ishin të orientuar në çdo kohë të caktuar jo pingul me sipërfaqen e formimit, por në një farë (15- 20 ') kënd ndaj tij. Orientimi i këndeve është i natyrshëm: nëse ndërtoni një kurbë pingul me boshtet e qelizave në një moment të caktuar zhvillimi, mund të shihni se ajo do të përkojë me konturin e një faze të mëvonshme në zhvillimin e kësaj zone "(Fig. 1). Dukej se qelizat "dinë" ku të mbështeten, ku të shtrihen për të ndërtuar formën e dëshiruar.

Për të shpjeguar këto vëzhgime, A. G. Gurvich prezantoi konceptin e një "sipërfaqe force" që përkon me konturin e sipërfaqes përfundimtare të rudimentit dhe drejton lëvizjen e qelizave. Sidoqoftë, vetë Gurvich ishte i vetëdijshëm për papërsosmërinë e kësaj hipoteze. Përveç kompleksitetit të formës matematikore, ai nuk ishte i kënaqur me "teleologjinë" e konceptit (dukej se e nënshtronte lëvizjen e qelizave në një formë joekzistente, të ardhshme). Në veprën pasuese "Mbi konceptin e fushave embrionale" (1922) "konfigurimi përfundimtar i rudimentit konsiderohet jo si një sipërfaqe e forcës tërheqëse, por si sipërfaqja ekuipotenciale e fushës që buron nga burimet pika". Në të njëjtën vepër u prezantua për herë të parë koncepti i "fushës morfogjenetike".

Pyetja u shtrua nga Gurvich aq gjerësisht dhe shteruese saqë çdo teori e morfogjenezës që mund të lindë në të ardhmen do të jetë, në thelb, vetëm një lloj tjetër teorie e fushës.

L. V. Belousov, 1970

Ultraviolet biogjene

"Themelet dhe rrënjët e problemit të mitogjenezës u hodhën në interesin tim të pashuar për fenomenin e mrekullueshëm të kariokinezës (kështu quhej mitoza në mesin e shekullit të kaluar - Ed. Shënim)", shkroi A. G. Gurvich në 1941 në shënimet e tij autobiografike."Mitogenesis" - një term pune që lindi në laboratorin e Gurvich dhe së shpejti hyri në përdorim të përgjithshëm, është ekuivalent me konceptin e "rrezatimit mitogjenetik" - rrezatimi ultravjollcë shumë i dobët i indeve të kafshëve dhe bimëve, duke stimuluar procesin e ndarjes së qelizave (mitoza).

A. G. Gurvich arriti në përfundimin se është e nevojshme të konsiderohen mitozat në një objekt të gjallë jo si ngjarje të izoluara, por në total, si diçka e koordinuar - pavarësisht nëse janë mitoza të organizuara rreptësisht të fazave të para të ndarjes së vezëve apo mitoza në dukje të rastësishme në indet e një kafshë ose bimë e rritur. Gurvich besonte se vetëm njohja e integritetit të organizmit do të bënte të mundur kombinimin e proceseve të niveleve molekulare dhe qelizore me tiparet topografike të shpërndarjes së mitozave.

Që nga fillimi i viteve 1920 A. G. Gurvich shqyrtoi mundësi të ndryshme të ndikimeve të jashtme që stimulojnë mitozën. Në fushën e tij të vizionit ishte koncepti i hormoneve bimore, i zhvilluar në atë kohë nga botanisti gjerman G. Haberlandt. (Ai vendosi një grumbull qelizash të grimcuara në indet bimore dhe vëzhgoi se si qelizat e indeve fillojnë të ndahen më aktivisht.) Por nuk ishte e qartë pse sinjali kimik nuk ndikon në të gjitha qelizat në të njëjtën mënyrë, pse, të themi, qelizat e vogla ndahen më shumë shpesh sesa ato të mëdha. Gurvich sugjeroi që e gjithë çështja është në strukturën e sipërfaqes së qelizës: ndoshta, në qelizat e reja, elementët sipërfaqësorë janë të organizuar në një mënyrë të veçantë, të favorshme për perceptimin e sinjaleve, dhe ndërsa qeliza rritet, ky organizim prishet. (Sigurisht, nuk kishte asnjë koncept të receptorëve të hormoneve në atë kohë.)

Megjithatë, nëse ky supozim është i saktë dhe shpërndarja hapësinore e disa elementeve është e rëndësishme për perceptimin e sinjalit, supozimi sugjeron vetë se sinjali mund të mos jetë kimik, por fizik në natyrë: për shembull, rrezatimi që prek disa struktura të qelizës. sipërfaqja është rezonante. Këto konsiderata u konfirmuan përfundimisht në një eksperiment që më vonë u bë i njohur gjerësisht.

Oriz. 2 Induksioni i mitozës në majën e rrënjës së qepës (vizatim nga vepra "Das Problem der Zellteilung physiologisch betrachtet", Berlin, 1926). Shpjegimet në tekst

Këtu është një përshkrim i këtij eksperimenti, i cili u krye në vitin 1923 në Universitetin e Krimesë. “Rrënja emetuese (induktori), e lidhur me llambën, u forcua horizontalisht dhe maja e saj drejtohej në zonën e meristemit (d.m.th., në zonën e përhapjes së qelizave, në këtë rast e vendosur edhe pranë majës së rrënjës. - Ed. Shënim) i rrënjës së dytë të ngjashme (detektorit) të fiksuar vertikalisht. Distanca midis rrënjëve ishte 2-3 mm”(Fig. 2). Në fund të ekspozimit, rrënja perceptuese u shënua me saktësi, u fiksua dhe u pre në një sërë seksionesh gjatësore që shkojnë paralelisht me rrafshin medial. Seksionet u ekzaminuan nën një mikroskop dhe numri i mitozave u numërua në anët e rrezatuara dhe të kontrollit.

Në atë kohë dihej tashmë se mospërputhja midis numrit të mitozave (zakonisht 1000-2000) në të dy gjysmat e majës së rrënjës normalisht nuk kalon 3-5%. Kështu, "një mbizotërim domethënës, sistematik, ashpërsisht i kufizuar në numrin e mitozave" në zonën qendrore të rrënjës perceptuese - dhe kjo është ajo që studiuesit panë në seksione - dëshmoi padiskutim për ndikimin e një faktori të jashtëm. Diçka që buronte nga maja e rrënjës së induktorit i detyroi qelizat e rrënjës së detektorit të ndaheshin më aktivisht (Fig. 3).

Hulumtimet e mëtejshme treguan qartë se bëhej fjalë për rrezatim dhe jo për kimikate të paqëndrueshme. Ndikimi u përhap në formën e një rrezeje të ngushtë paralele - sapo rrënja induktuese u devijua pak anash, efekti u zhduk. Ai u zhduk gjithashtu kur një pjatë xhami u vendos midis rrënjëve. Por nëse pllaka ishte prej kuarci, efekti vazhdoi! Kjo sugjeroi që rrezatimi ishte ultravjollcë. Më vonë, kufijtë e tij spektralë u vendosën më saktë - 190-330 nm, dhe intensiteti mesatar u vlerësua në nivelin 300-1000 fotone / s për centimetër katror. Me fjalë të tjera, rrezatimi mitogjenetik i zbuluar nga Gurvich ishte mesatar dhe afër ultravjollcë me intensitet jashtëzakonisht të ulët. (Sipas të dhënave moderne, intensiteti është edhe më i ulët - është në rendin e dhjetëra fotoneve / s për centimetër katror.)

Oriz. 3 Paraqitja grafike e efekteve të katër eksperimenteve. Drejtimi pozitiv (mbi boshtin e abshisës) nënkupton mbizotërimin e mitozës në anën e rrezatuar

Një pyetje e natyrshme: po në lidhje me ultravjollcën e spektrit diellor, a ndikon në ndarjen e qelizave? Në eksperimente, një efekt i tillë u përjashtua: në librin e A. G. Gurvich dhe L. D. Gurvich "Rrezatimi mitogjenetik" (M., Medgiz, 1945), në seksionin e rekomandimeve metodologjike, tregohet qartë se dritaret gjatë eksperimenteve duhet të mbyllen, nuk duhet të ketë flakë të hapura dhe burime të shkëndijave elektrike në laboratorë. Përveç kësaj, eksperimentet shoqëroheshin domosdoshmërisht me kontrolle. Sidoqoftë, duhet të theksohet se intensiteti i UV-së diellore është dukshëm më i lartë, prandaj, efekti i tij në objektet e gjalla në natyrë, ka shumë të ngjarë, duhet të jetë krejtësisht i ndryshëm.

Puna për këtë temë u bë edhe më intensive pas tranzicionit të A. G. Gurvich në 1925 në Universitetin e Moskës - ai u zgjodh unanimisht kryetar i Departamentit të Histologjisë dhe Embriologjisë të Fakultetit të Mjekësisë. Rrezatimi mitogjenetik u gjet në maja dhe qeliza bakteriale, vezët copëtuese të iriqëve të detit dhe amfibëve, kulturat e indeve, qelizat e tumoreve malinje, sistemet nervore (përfshirë aksonët e izoluar) dhe muskulor, gjakun e organizmave të shëndetshëm. Siç mund të shihet nga lista, indet jo të zbërthyeshme gjithashtu emetohen - le të kujtojmë këtë fakt.

Çrregullimet e zhvillimit të larvave të iriqit të detit të mbajtura në enë kuarci të mbyllura nën ndikimin e rrezatimit të zgjatur mitogjenetik të kulturave bakteriale në vitet '30 të shekullit XX u studiuan nga J. dhe M. Magrou në Institutin Pasteur. (Sot, studime të ngjashme me peshq dhe embrione amfibësh po kryhen në biofaciet e Universitetit Shtetëror të Moskës nga A. B. Burlakov.)

Një pyetje tjetër e rëndësishme që studiuesit i parashtruan vetes në ato vite: sa larg përhapet veprimi i rrezatimit në indet e gjalla? Lexuesi do të kujtojë se në eksperimentin me rrënjët e qepës, u vu re një efekt lokal. A ka, përveç tij, edhe aksion me rreze të gjatë? Për të përcaktuar këtë, u kryen eksperimente modele: me rrezatim lokal të tubave të gjatë të mbushur me zgjidhje të glukozës, peptonit, acideve nukleike dhe biomolekulave të tjera, rrezatimi përhapet nëpër tub. Shpejtësia e përhapjes së të ashtuquajturit rrezatim dytësor ishte rreth 30 m / s, gjë që konfirmoi supozimin për natyrën rrezatuese-kimike të procesit. (Në terma modernë, biomolekulat, që thithnin fotone UV, fluorescuan, duke lëshuar një foton me një gjatësi vale më të madhe. Fotonet, nga ana tjetër, krijuan transformime kimike të mëvonshme.) Në të vërtetë, në disa eksperimente, përhapja e rrezatimit u vu re përgjatë gjithë gjatësisë së një objekt biologjik (për shembull, në rrënjët e gjata të të njëjtit hark).

Gurvich dhe bashkëpunëtorët e tij treguan gjithashtu se rrezatimi ultravjollcë shumë i dobësuar i një burimi fizik gjithashtu promovon ndarjen e qelizave në rrënjët e qepës, siç bën edhe një induktor biologjik.

Formulimi ynë i vetive bazë të një fushe biologjike nuk paraqet në përmbajtjen e tij asnjë analogji me fushat e njohura në fizikë (edhe pse, natyrisht, nuk i kundërshton ato).

A. G. Gurvich. Parimet e biologjisë analitike dhe teorisë së fushës qelizore

Fotonet përçojnë

Nga vjen rrezatimi UV në një qelizë të gjallë? A. G. Gurvich dhe kolegët në eksperimentet e tyre regjistruan spektrat e reaksioneve enzimatike dhe të thjeshta inorganike redoks. Për ca kohë, çështja e burimeve të rrezatimit mitogjenetik mbeti e hapur. Por në vitin 1933, pas publikimit të hipotezës së fotokimistit V. Frankenburger, situata me origjinën e fotoneve brendaqelizore u bë e qartë. Frankenburger besonte se burimi i shfaqjes së kuanteve ultravjollcë me energji të lartë ishin aktet e rralla të rikombinimit të radikaleve të lira që ndodhin gjatë proceseve kimike dhe biokimike dhe, për shkak të rrallësisë së tyre, nuk ndikuan në ekuilibrin e përgjithshëm të energjisë të reaksioneve.

Energjia e çliruar gjatë rikombinimit të radikaleve absorbohet nga molekulat e substratit dhe emetohet me një spektër karakteristik të këtyre molekulave. Kjo skemë u rafinua nga N. N. Semyonov (laureati i ardhshëm i Nobelit) dhe në këtë formë u përfshi në të gjithë artikujt dhe monografitë pasuese mbi mitogjenezën. Studimi modern i kimilumineshencës së sistemeve të gjalla ka konfirmuar korrektësinë e këtyre pikëpamjeve, të cilat janë të pranuara përgjithësisht sot. Këtu është vetëm një shembull: studimet e proteinave fluoreshente.

Sigurisht, lidhje të ndryshme kimike thithen në proteinë, duke përfshirë lidhjet peptide - në ultravjollcë të mesme (më intensivisht - 190-220 nm). Por për studimet e fluoreshencës, aminoacidet aromatike, veçanërisht triptofani, janë të rëndësishme. Ka një maksimum përthithjeje në 280 nm, fenilalaninë në 254 nm dhe tirozinë në 274 nm. Duke thithur kuantet ultravjollcë, këto aminoacide më pas i lëshojnë ato në formën e rrezatimit dytësor - natyrisht, me një gjatësi vale më të madhe, me një spektër karakteristik për një gjendje të caktuar të proteinës. Për më tepër, nëse të paktën një mbetje e triptofanit është e pranishme në proteinë, atëherë vetëm ajo do të shkëlqejë - energjia e përthithur nga mbetjet e tirozinës dhe fenilalaninës i rishpërndahet asaj. Spektri i fluoreshencës së mbetjes së triptofanit varet shumë nga mjedisi - nëse mbetja është, të themi, afër sipërfaqes së rruzullit ose brenda, etj., dhe ky spektër ndryshon në brezin 310-340 nm.

A. G. Gurvich dhe bashkëpunëtorët e tij treguan në eksperimentet model mbi sintezën e peptideve se proceset e zinxhirit që përfshijnë fotone mund të çojnë në ndarje (fotodissociim) ose sintezë (fotosintezë). Reaksionet e fotodissociimit shoqërohen me rrezatim, ndërsa proceset e fotosintezës nuk emetojnë.

Tani u bë e qartë pse të gjitha qelizat lëshojnë, por gjatë mitozës - veçanërisht fort. Procesi i mitozës kërkon energji intensive. Për më tepër, nëse në një qelizë në rritje akumulimi dhe shpenzimi i energjisë vazhdon paralelisht me proceset asimiluese, atëherë gjatë mitozës energjia e ruajtur nga qeliza në interfazë konsumohet vetëm. Ekziston një shpërbërje e strukturave komplekse ndërqelizore (për shembull, guaska e bërthamës) dhe krijimi i kthyeshëm i energjisë i atyre të reja - për shembull, superbobinat e kromatinës.

A. G. Gurvich dhe kolegët e tij kryen gjithashtu punë për regjistrimin e rrezatimit mitogjenetik duke përdorur numërues fotone. Përveç laboratorit Gurvich në IEM të Leningradit, këto studime janë gjithashtu në Leningrad, në Phystech nën A. F. Ioffe, i udhëhequr nga G. M. Frank, së bashku me fizikantët Yu. B. Khariton dhe S. F. Rodionov.

Në Perëndim, specialistë të tillë të shquar si B. Raevsky dhe R. Oduber u angazhuan në regjistrimin e rrezatimit mitogjenetik duke përdorur tuba fotoshumësues. Duhet të kujtojmë gjithashtu G. Barth, një student i fizikanit të famshëm W. Gerlach (themelues i analizës sasiore spektrale). Barth punoi për dy vjet në laboratorin e A. G. Gurvich dhe vazhdoi kërkimet e tij në Gjermani. Ai mori rezultate pozitive të besueshme duke punuar me burime biologjike dhe kimike, dhe përveç kësaj, dha një kontribut të rëndësishëm në metodologjinë për zbulimin e rrezatimit ultra të dobët. Barth kreu kalibrimin paraprak të ndjeshmërisë dhe përzgjedhjen e fotoshumëzuesve. Sot, kjo procedurë është e detyrueshme dhe rutinë për të gjithë ata që mat flukset e dobëta të dritës. Megjithatë, ishte pikërisht neglizhimi i kësaj dhe i disa kërkesave të tjera të nevojshme që nuk lejuan një numër studiuesish të paraluftës të merrnin rezultate bindëse.

Sot, në Institutin Ndërkombëtar të Biofizikës (Gjermani) nën udhëheqjen e F. Popp, janë marrë të dhëna mbresëlënëse për regjistrimin e rrezatimit super të dobët nga burimet biologjike. Megjithatë, disa nga kundërshtarët e tij janë skeptikë për këto vepra. Ata priren të besojnë se biofotonet janë nënprodukte metabolike, një lloj zhurme e lehtë që nuk ka asnjë kuptim biologjik. “Emetimi i dritës është një fenomen krejtësisht i natyrshëm dhe i vetëkuptueshëm që shoqëron shumë reaksione kimike”, thekson fizikani Rainer Ulbrich i Universitetit të Göttingen. Biologu Gunther Rothe e vlerëson situatën në këtë mënyrë: Biofotonet ekzistojnë pa dyshim - sot kjo konfirmohet pa mëdyshje nga pajisjet shumë të ndjeshme në dispozicion të fizikës moderne. Sa i përket interpretimit të Popp-it (po flasim për faktin që gjoja kromozomet lëshojnë fotone koherente. - Shënim i redaktorit), kjo është një hipotezë e bukur, por konfirmimi eksperimental i propozuar është ende plotësisht i pamjaftueshëm për të njohur vlefshmërinë e tij. Nga ana tjetër, duhet të kemi parasysh se është shumë e vështirë të merren prova në këtë rast, sepse, së pari, intensiteti i këtij rrezatimi fotoni është shumë i ulët dhe së dyti, metodat klasike të zbulimit të dritës lazer të përdorura në fizikë janë. vështirë të aplikosh këtu”.

Ndër veprat biologjike të botuara nga vendi juaj, asgjë nuk tërheq vëmendjen e botës shkencore më shumë se puna juaj.

Nga një letër nga Albrecht Bethe e datës 1930-08-01 drejtuar A. G. Gurvich

Mosekuilibri i kontrolluar

Dukuritë rregullatore në protoplazmën A. G. Gurvich filloi të spekulojë pas eksperimenteve të tij të hershme në centrifugimin e vezëve të fekonduara të amfibëve dhe ekinodermave. Pothuajse 30 vjet më vonë, kur u kuptuan rezultatet e eksperimenteve mitogjenetike, kjo temë mori një shtysë të re. Gurvich është i bindur se analiza strukturore e një substrati material (një grup biomolekulash) që reagon ndaj ndikimeve të jashtme, pavarësisht nga gjendja e tij funksionale, është e pakuptimtë. A. G. Gurvich formulon teorinë fiziologjike të protoplazmës. Thelbi i tij është se sistemet e gjalla kanë një aparat specifik molekular për ruajtjen e energjisë, i cili është në thelb jo ekuilibër. Në një formë të përgjithësuar, ky është një fiksim i idesë se një fluks energjie është i nevojshëm për trupin jo vetëm për rritje ose punë, por kryesisht për të ruajtur gjendjen që ne e quajmë të gjallë.

Studiuesit tërhoqën vëmendjen për faktin se një shpërthim i rrezatimit mitogjenetik u vu re domosdoshmërisht kur rrjedha e energjisë ishte e kufizuar, gjë që ruante një nivel të caktuar të metabolizmit të sistemit të gjallë. (Me "kufizimin e rrjedhës së energjisë" duhet kuptuar një ulje e aktivitetit të sistemeve enzimatike, shtypja e proceseve të ndryshme të transportit transmembranor, një ulje e nivelit të sintezës dhe konsumit të komponimeve me energji të lartë - domethënë çdo proces që siguroni qelizën me energji - për shembull, me ftohje të kthyeshme të një objekti ose me anestezi të lehtë.) Gurvich formuloi konceptin e formacioneve molekulare jashtëzakonisht të paqëndrueshme me një potencial energjie të shtuar, në natyrë jo ekuilibër dhe të bashkuar nga një funksion i përbashkët. Ai i quajti ato konstelacione molekulare jo ekuilibër (NMCs).

A. G. Gurvich besonte se ishte shpërbërja e NMC, prishja e organizimit të protoplazmës, që shkaktoi një shpërthim rrezatimi. Këtu ai ka shumë të përbashkëta me idetë e A. Szent-Györgyi për migrimin e energjisë përgjatë niveleve të përgjithshme të energjisë të komplekseve proteinike. Ide të ngjashme për të vërtetuar natyrën e rrezatimit "biofotonik" shpreh sot F. Popp - ai i quan rajonet e eksitimit migrues "polariton". Nga pikëpamja e fizikës, këtu nuk ka asgjë të pazakontë. (Cila nga strukturat ndërqelizore të njohura aktualisht mund të jetë e përshtatshme për rolin e NMC në teorinë e Gurvich - ne do t'ia lëmë këtë ushtrim intelektual lexuesit.)

Në mënyrë eksperimentale është treguar gjithashtu se rrezatimi ndodh edhe kur nënshtresa ndikohet mekanikisht nga centrifugimi ose aplikimi i një tensioni të dobët. Kjo bëri të mundur që të thuhet se NMC posedon edhe renditje hapësinore, e cila ishte e shqetësuar si nga ndikimi mekanik ashtu edhe nga kufizimi i rrjedhës së energjisë.

Në pamje të parë, vihet re se NMC, ekzistenca e të cilave varet nga fluksi i energjisë, janë shumë të ngjashme me strukturat shpërhapëse që lindin në sistemet termodinamikisht jo ekuilibër, të cilat u zbuluan nga laureati Nobel I. R. Prigogine. Sidoqoftë, kushdo që ka studiuar struktura të tilla (për shembull, reagimi Belousov - Zhabotinsky) e di shumë mirë se ato nuk riprodhohen absolutisht saktësisht nga përvoja në përvojë, megjithëse karakteri i tyre i përgjithshëm ruhet. Përveç kësaj, ata janë jashtëzakonisht të ndjeshëm ndaj ndryshimit më të vogël në parametrat e një reaksioni kimik dhe kushteve të jashtme. E gjithë kjo do të thotë se duke qenë se objektet e gjalla janë gjithashtu formacione jo ekuilibër, ato nuk mund të ruajnë stabilitetin unik dinamik të organizimit të tyre vetëm për shkak të rrjedhës së energjisë. Kërkohet gjithashtu një faktor i vetëm i renditjes së sistemit. Ky faktor A. G. Gurvich e quajti atë një fushë biologjike.

Në një përmbledhje të shkurtër, versioni përfundimtar i teorisë biologjike (qelizore) të fushës duket kështu. Fusha ka një karakter vektor, jo forcë. (Mos harroni: një fushë force është një rajon i hapësirës, në secilën pikë të së cilës një forcë e caktuar vepron në një objekt testues të vendosur në të; për shembull, një fushë elektromagnetike. Një fushë vektoriale është një rajon i hapësirës, në secilën pikë të së cilës jepet një vektor i caktuar, për shembull, vektorët e shpejtësisë së grimcave në një lëng në lëvizje.) Molekulat që janë në gjendje të ngacmuar dhe kështu kanë një tepricë të energjisë bien nën veprimin e fushës vektoriale. Ata fitojnë një orientim të ri, deformohen ose lëvizin në fushë jo për shkak të energjisë së saj (d.m.th., jo në të njëjtën mënyrë siç ndodh me një grimcë të ngarkuar në një fushë elektromagnetike), por duke shpenzuar energjinë e tyre potenciale. Një pjesë e konsiderueshme e kësaj energjie shndërrohet në energji kinetike; kur energjia e tepërt harxhohet dhe molekula kthehet në një gjendje të pangacmuar, efekti i fushës në të pushon. Si rezultat, në fushën qelizore formohet renditja hapësinore-kohore - formohen NMC, të karakterizuara nga një potencial i rritur energjetik.

Në një formë të thjeshtuar, krahasimi i mëposhtëm mund ta sqarojë këtë. Nëse molekulat që lëvizin në qelizë janë makina, dhe energjia e tepërt e tyre është benzinë, atëherë fusha biologjike formon relievin e terrenit në të cilin lëvizin makinat. Duke iu bindur "lehtësimit", molekulat me karakteristika të ngjashme energjetike formojnë NMC. Ata, siç u përmend më lart, janë të bashkuar jo vetëm energjikisht, por edhe nga një funksion i përbashkët, dhe ekzistojnë, së pari, për shkak të fluksit të energjisë (makinat nuk mund të shkojnë pa benzinë), dhe së dyti, për shkak të veprimit të rendit të fushës biologjike. (jashtë rrugës makina nuk do të kalojë). Molekulat individuale vazhdimisht hyjnë dhe dalin nga NMC, por i gjithë NMC mbetet i qëndrueshëm derisa vlera e rrjedhës së energjisë që e ushqen atë të ndryshojë. Me një ulje të vlerës së tij, NMC dekompozohet dhe energjia e ruajtur në të lirohet.

Tani, imagjinoni që në një zonë të caktuar të indit të gjallë, fluksi i energjisë është zvogëluar: prishja e NMC është bërë më intensive, prandaj, intensiteti i rrezatimit është rritur, pikërisht ai që kontrollon mitozën. Sigurisht, rrezatimi mitogjenetik është i lidhur ngushtë me fushën - megjithëse nuk është pjesë e saj! Siç kujtojmë, gjatë kalbjes (disimilimit), emetohet energji e tepërt, e cila nuk mobilizohet në NMC dhe nuk përfshihet në proceset e sintezës; pikërisht sepse në shumicën e qelizave proceset e asimilimit dhe disimilimit ndodhin njëkohësisht, edhe pse në përmasa të ndryshme, qelizat kanë një regjim karakteristik mitogjenetik. E njëjta gjë është edhe me rrjedhat e energjisë: fusha nuk ndikon drejtpërdrejt në intensitetin e tyre, por, duke formuar një "reliev" hapësinor, mund të rregullojë në mënyrë efektive drejtimin dhe shpërndarjen e tyre.

A. G. Gurvich punoi në versionin përfundimtar të teorisë së fushës gjatë viteve të vështira të luftës. "Teoria e fushës biologjike" u botua në 1944 (Moskë: Shkenca Sovjetike) dhe në botimin pasues në frëngjisht - në 1947. Teoria e fushave biologjike qelizore ka shkaktuar kritika dhe keqkuptime edhe në mesin e mbështetësve të konceptit të mëparshëm. Qortimi i tyre kryesor ishte se Gurvich gjoja braktisi idenë e së tërës dhe u kthye në parimin e ndërveprimit të elementeve individuale (d.m.th., fushat e qelizave individuale), të cilën ai vetë e hodhi poshtë. Në artikullin "Koncepti i" së tërës "nën dritën e teorisë së fushës qelizore" (Koleksioni "Punimet mbi mitogjenezën dhe teorinë e fushave biologjike". Gurvich tregon se nuk është kështu. Meqenëse fushat e krijuara nga qelizat individuale shtrihen përtej kufijve të tyre, dhe vektorët e fushës përmblidhen në çdo pikë të hapësirës sipas rregullave të mbledhjes gjeometrike, koncepti i ri vërteton konceptin e një fushe "aktuale". Është, në fakt, një fushë integrale dinamike e të gjitha qelizave të një organi (ose organizmi), që ndryshon me kalimin e kohës dhe zotëron vetitë e një tërësie.

Që nga viti 1948, veprimtaria shkencore e A. G. Gurvich është i detyruar të përqendrohet kryesisht në sferën teorike. Pas seancës së gushtit të Akademisë Bujqësore All-Union, ai nuk pa mundësinë për të vazhduar punën në Institutin e Mjekësisë Eksperimentale të Akademisë Ruse të Shkencave Mjekësore (drejtor i së cilës ai kishte qenë që nga themelimi i institutit në 1945) dhe në fillim të shtatorit aplikoi në Presidiumin e Akademisë për pension. Në vitet e fundit të jetës së tij, ai shkroi shumë vepra mbi aspekte të ndryshme të teorisë së fushës biologjike, biologjisë teorike dhe metodologjisë së kërkimit biologjik. Gurvich i konsideroi këto vepra si kapituj të një libri të vetëm, i cili u botua në vitin 1991 me titullin "Parimet e biologjisë analitike dhe teoria e fushave qelizore" (Moskë: Nauka).

Vetë ekzistenca e një sistemi të gjallë është, në mënyrë rigoroze, problemi më i thellë, në krahasim me të cilin funksionimi i tij mbetet ose duhet të mbetet në hije.

A. G. Gurvich. Bazat histologjike të biologjisë. Jena, 1930 (në gjermanisht)

Empati pa kuptim

Punimet e A. G. Gurvich mbi mitogjenezën para Luftës së Dytë Botërore ishin shumë të njohura si në vendin tonë ashtu edhe jashtë saj. Në laboratorin e Gurvich, proceset e kancerogjenezës u studiuan në mënyrë aktive, në veçanti, u tregua se gjaku i pacientëve me kancer, ndryshe nga gjaku i njerëzve të shëndetshëm, nuk është një burim i rrezatimit mitogjenetik. Në vitin 1940 A. G. Gurvich u nderua me Çmimin Shtetëror për punën e tij në studimin mitogjenetik të problemit të kancerit. Konceptet e "fushës" së Gurvich kurrë nuk gëzuan popullaritet të gjerë, megjithëse ato ngjallnin pa ndryshim interesim të madh. Por ky interesim për punën dhe raportet e tij shpesh ka mbetur sipërfaqësor. A. A. Lyubishchev, i cili gjithmonë e quante veten student të A. G. Gurvich, e përshkroi këtë qëndrim si "simpati pa mirëkuptim".

Në kohën tonë, simpatia është zëvendësuar nga armiqësia. Një kontribut i rëndësishëm në diskreditimin e ideve të A. G. Gurvich u prezantua nga disa ndjekës të mundshëm, të cilët interpretuan mendimet e shkencëtarit "sipas kuptimit të tyre". Por gjëja kryesore nuk është as kjo. Idetë e Gurvich-it e gjetën veten në periferi të rrugës së ndjekur nga biologjia "ortodokse". Pas zbulimit të spirales së dyfishtë, para studiuesve u shfaqën perspektiva të reja dhe tërheqëse. Zinxhiri "gjen - proteinë - shenjë" tërhiqet nga konkretiteti i tij, në dukje lehtësisht për të marrë një rezultat. Natyrisht, biologjia molekulare, gjenetika molekulare, biokimia u bënë rryma kryesore dhe proceset e kontrollit jogjenetik dhe jo enzimatik në sistemet e gjalla u shtynë gradualisht në periferi të shkencës dhe vetë studimi i tyre filloi të konsiderohej një profesion i dyshimtë, joserioz.

Për degët moderne fiziko-kimike dhe molekulare të biologjisë, kuptimi i integritetit është i huaj, gjë që A. G. Gurvich konsideroi pronën themelore të gjallesave. Nga ana tjetër, shpërbërja praktikisht barazohet me përvetësimin e njohurive të reja. Preferenca i jepet kërkimit mbi anën kimike të fenomeneve. Në studimin e kromatinës, theksi zhvendoset në strukturën parësore të ADN-së, dhe në të ata preferojnë të shohin kryesisht një gjen. Megjithëse disekuilibri i proceseve biologjike njihet zyrtarisht, askush nuk i cakton atij një rol të rëndësishëm: shumica dërrmuese e punimeve synojnë të bëjnë dallimin midis "të zezës" dhe "të bardhës", pranisë ose mungesës së proteinës, aktivitetit ose pasivitetit të një gjeni.. (Nuk është më kot që termodinamika midis studentëve të universiteteve biologjike është një nga degët më të padashura dhe të perceptuara keq të fizikës.) Çfarë kemi humbur në gjysmë shekulli pas Gurvich, sa të mëdha janë humbjet - përgjigja do të nxitet nga e ardhmja e shkencës.

Ndoshta, biologjia duhet të asimilojë ende idetë për integritetin dhe disekuilibrin themelor të gjallesave, për një parim të vetëm të renditjes që siguron këtë integritet. Dhe ndoshta idetë e Gurvich janë ende përpara, dhe historia e tyre sapo ka filluar.

O. G. Gavrish, kandidat i shkencave biologjike