Im späten Frühjahr 1906 wurde Alexander Gavrilovich Gurvich, bereits Mitte dreißig, ein bekannter Wissenschaftler, aus der Armee demobilisiert. Während des Krieges mit Japan diente er als Arzt im in Tschernigow stationierten hinteren Regiment. (Dort schrieb und illustrierte Gurvich in seinen eigenen Worten "Flucht vor erzwungenem Müßiggang" "Atlas und Aufsatz über die Embryologie von Wirbeltieren", der in den nächsten drei Jahren in drei Sprachen veröffentlicht wurde.) Jetzt reist er mit seiner jungen Frau und seiner kleinen Tochter den ganzen Sommer nach Rostow Veliky - zu den Eltern seiner Frau. Er hat keinen Job und weiß noch nicht, ob er in Russland bleiben oder wieder ins Ausland gehen wird.
Hinter der Medizinischen Fakultät der Universität München, Verteidigung der Dissertation, Straßburg und der Universität Bern. Der junge russische Wissenschaftler kennt bereits viele europäische Biologen, seine Experimente werden von Hans Driesch und Wilhelm Roux sehr geschätzt. Und jetzt - drei Monate völlige Isolation von wissenschaftlicher Arbeit und Kontakten mit Kollegen.
Diesen Sommer hat A. G. Gurvich reflektiert die Frage, die er selbst wie folgt formuliert hat: "Was bedeutet es, dass ich mich Biologe nenne und was ich eigentlich wissen möchte?" In Anbetracht des gründlich untersuchten und illustrierten Prozesses der Spermatogenese kommt er zu dem Schluss, dass das Wesen der Manifestation von Lebewesen in Verbindungen zwischen einzelnen Ereignissen besteht, die synchron ablaufen. Dies bestimmte seinen "Blickwinkel" in der Biologie.
Das gedruckte Erbe von A. G. Gurvich - mehr als 150 wissenschaftliche Arbeiten. Die meisten von ihnen wurden in deutscher, französischer und englischer Sprache veröffentlicht, die Alexander Gavrilovich gehörten. Seine Arbeit hat in der Embryologie, Zytologie, Histologie, Histophysiologie und allgemeinen Biologie deutliche Spuren hinterlassen. Aber vielleicht wäre es richtig zu sagen, dass "die Hauptrichtung seiner kreativen Tätigkeit die Philosophie der Biologie war" (aus dem Buch "Alexander Gavrilovich Gurvich. (1874-1954)". Moskau: Nauka, 1970).
A. G. Gurvich führte 1912 als erster das Konzept des "Feldes" in die Biologie ein. Die Entwicklung des biologischen Feldkonzepts war das Hauptthema seiner Arbeit und dauerte mehr als ein Jahrzehnt. Während dieser Zeit haben Gurvichs Ansichten über die Natur des biologischen Feldes tiefgreifende Veränderungen erfahren, aber sie sprachen immer über das Feld als einen einzigen Faktor, der die Richtung und Ordnung biologischer Prozesse bestimmt.
Unnötig zu erwähnen, was für ein trauriges Schicksal dieses Konzept im nächsten halben Jahrhundert erwartete. Es gab viele Spekulationen, deren Autoren behaupteten, die physikalische Natur des sogenannten "Biofeldes" verstanden zu haben, und jemand verpflichtete sich sofort, Menschen zu behandeln. Einige bezogen sich auf A. G. Gurvich, ohne sich überhaupt um Versuche zu kümmern, sich mit der Bedeutung seiner Arbeit auseinanderzusetzen. Die Mehrheit wusste nichts über Gurvich und bezog sich glücklicherweise nicht, da weder auf den Begriff "Biofeld" selbst noch auf verschiedene Erklärungen seiner Wirkung durch A. G. Gurvich hat keine Beziehung. Trotzdem verursachen die Worte "biologisches Feld" heute bei gebildeten Gesprächspartnern unverhüllte Skepsis. Eines der Ziele dieses Artikels ist es, den Lesern die wahre Geschichte der Idee des biologischen Feldes in der Wissenschaft zu erzählen.
Was bewegt Zellen
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A. G. Gurvich war zu Beginn des 20. Jahrhunderts mit dem Stand der theoretischen Biologie nicht zufrieden. Er war von den Möglichkeiten der formalen Genetik nicht angezogen, da er sich bewusst war, dass sich das Problem der "Übertragung der Vererbung" grundlegend von dem Problem der "Umsetzung" von Merkmalen im Körper unterscheidet.
Vielleicht ist die Hauptaufgabe der Biologie bis heute die Suche nach einer Antwort auf die "kindische" Frage: Wie entstehen Lebewesen in all ihrer Vielfalt aus einem mikroskopischen Ball einer einzelnen Zelle? Warum bilden sich teilende Zellen keine formlosen, klumpigen Kolonien, sondern komplexe und perfekte Strukturen von Organen und Geweben? In der damaligen Entwicklungsmechanik wurde der von W. Ru vorgeschlagene kausalanalytische Ansatz übernommen: Die Entwicklung des Embryos wird durch eine Vielzahl starrer Kausalzusammenhänge bestimmt. Dieser Ansatz stimmte jedoch nicht mit den Ergebnissen der Experimente von G. Driesch überein, der bewies, dass experimentell verursachte starke Abweichungen die erfolgreiche Entwicklung möglicherweise nicht beeinträchtigen. Gleichzeitig werden einzelne Körperteile nicht aus den normalen Strukturen gebildet - sondern gebildet!Auf die gleiche Weise verlief in Gurvichs eigenen Experimenten die Weiterentwicklung selbst bei intensiver Zentrifugation von Amphibieneiern, die ihre sichtbare Struktur störten, äquivalent - das heißt, sie endete auf die gleiche Weise wie bei intakten Eiern.
Zahl: 1 Figuren A. G. Gurvich aus der Arbeit von 1914 - schematische Bilder von Zellschichten im Neuralrohr eines Hai-Embryos. 1 - anfängliche Formationskonfiguration (A), nachfolgende Konfiguration (B) (fette Linie - beobachtete Form, gestrichelt - angenommen), 2 - anfängliche (C) und beobachtete Konfiguration (D), 3 - anfängliche (E), vorhergesagt (F). Senkrechte Linien zeigen die langen Achsen der Zellen - "Wenn Sie zu einem bestimmten Zeitpunkt der Entwicklung eine Kurve senkrecht zu den Zellachsen erstellen, können Sie sehen, dass sie mit der Kontur eines späteren Entwicklungsstadiums dieses Bereichs übereinstimmt."
A. G. Gurvich führte eine statistische Untersuchung von Mitosen (Zellteilungen) in symmetrischen Teilen des sich entwickelnden Embryos oder einzelner Organe durch und begründete das Konzept eines „Normalisierungsfaktors“, aus dem das Konzept eines Feldes anschließend hervorging. Gurvich stellte fest, dass ein einziger Faktor das Gesamtbild der Verteilung der Mitosen in Teilen des Embryos steuert, ohne die genaue Zeit und den genauen Ort der einzelnen Mitosen zu bestimmen. Zweifellos war die Prämisse der Feldtheorie sogar in der berühmten Formel von Driesch enthalten: "Das voraussichtliche Schicksal eines Elements wird durch seine Position als Ganzes bestimmt." Die Kombination dieser Idee mit dem Prinzip der Normalisierung führt Gurvich zu einem Verständnis der Ordnung im Leben als "Unterordnung" von Elementen unter ein einziges Ganzes - im Gegensatz zu ihrer "Interaktion". In seiner Arbeit "Vererbung als Umsetzungsprozess" (1912) entwickelt er zunächst das Konzept des embryonalen Feldmorphs. Tatsächlich war es ein Vorschlag, den Teufelskreis zu durchbrechen: die Entstehung von Heterogenität zwischen anfänglich homogenen Elementen als Funktion der Position des Elements in den Raumkoordinaten des Ganzen zu erklären.
Danach begann Gurvich nach der Formulierung des Gesetzes zu suchen, das die Bewegung von Zellen im Verlauf der Morphogenese beschreibt. Er fand heraus, dass während der Entwicklung des Gehirns in Hai-Embryonen „die langen Achsen der Zellen der inneren Schicht des neuralen Epithels zu einem bestimmten Zeitpunkt nicht senkrecht zur Oberfläche der Formation, sondern in einem bestimmten Winkel (15-20 ') dazu ausgerichtet waren. Die Ausrichtung der Winkel ist natürlich: Wenn Sie zu einem bestimmten Zeitpunkt der Entwicklung eine Kurve senkrecht zu den Zellachsen konstruieren, können Sie sehen, dass sie mit der Kontur eines späteren Stadiums in der Entwicklung dieses Bereichs übereinstimmt “(Abb. 1). Es schien, dass die Zellen "wissen", wo sie sich lehnen und wo sie sich dehnen müssen, um die gewünschte Form zu erhalten.
Um diese Beobachtungen zu erklären, hat A. G. Gurvich führte das Konzept einer "Kraftfläche" ein, die mit der Kontur der endgültigen Oberfläche des Rudiments übereinstimmt und die Bewegung der Zellen steuert. Gurvich selbst war sich jedoch der Unvollkommenheit dieser Hypothese bewusst. Neben der Komplexität der mathematischen Form war er mit der „Teleologie“des Konzepts nicht zufrieden (es schien die Bewegung von Zellen einer nicht existierenden zukünftigen Form unterzuordnen). In der nachfolgenden Arbeit "Über das Konzept der embryonalen Felder" (1922) "wird die endgültige Konfiguration des Rudiments nicht als anziehende Kraftfläche betrachtet, sondern als Äquipotentialfläche des von Punktquellen ausgehenden Feldes." In derselben Arbeit wurde erstmals das Konzept des "morphogenetischen Feldes" eingeführt.
Biogenes Ultraviolett
"Die Grundlagen und Wurzeln des Problems der Mitogenese wurden in meinem nie schwindenden Interesse an dem wundersamen Phänomen der Karyokinese gelegt (so wurde die Mitose Mitte des letzten Jahrhunderts zurückgerufen. - Ed. Note)", schrieb A. G. Gurvich im Jahr 1941 in seinen autobiografischen Notizen. "Mitogenese" - ein Arbeitsbegriff, der in Gurvichs Labor geboren wurde und bald allgemein verwendet wurde - entspricht dem Konzept der "mitogenetischen Strahlung" - einer sehr schwachen ultravioletten Strahlung von tierischen und pflanzlichen Geweben, die den Prozess der Zellteilung (Mitose) stimuliert.
A. G. Gurvich kam zu dem Schluss, dass es notwendig ist, Mitosen in einem lebenden Objekt nicht als isolierte Ereignisse, sondern insgesamt als etwas Koordiniertes zu betrachten - ob es sich um streng organisierte Mitosen der ersten Phasen der Eizellenspaltung oder um scheinbar zufällige Mitosen im Gewebe eines erwachsenen Tieres oder einer erwachsenen Pflanze handelt. Gurvich glaubte, dass nur das Erkennen der Integrität des Organismus es ermöglichen würde, die Prozesse der molekularen und zellulären Ebene mit den topografischen Merkmalen der Verteilung von Mitosen zu kombinieren.
Seit Anfang der 1920er Jahre hat A. G. Gurvich erwog verschiedene Möglichkeiten äußerer Einflüsse, die die Mitose stimulieren. In seinem Blickfeld befand sich das damals vom deutschen Botaniker G. Haberlandt entwickelte Konzept der Pflanzenhormone. (Er legte eine Aufschlämmung zerkleinerter Zellen auf Pflanzengewebe und beobachtete, wie sich Gewebezellen aktiver zu teilen beginnen.) Es war jedoch nicht klar, warum das chemische Signal nicht alle Zellen auf die gleiche Weise beeinflusst, warum sich beispielsweise kleine Zellen häufiger teilen als große. Gurvich schlug vor, dass der springende Punkt in der Struktur der Zelloberfläche liegt: Vielleicht sind in jungen Zellen Oberflächenelemente auf besondere Weise organisiert, was für die Wahrnehmung von Signalen günstig ist, und wenn die Zelle wächst, wird diese Organisation gestört. (Natürlich gab es noch kein Konzept für Hormonrezeptoren.)
Wenn diese Annahme jedoch richtig ist und die räumliche Verteilung einiger Elemente für die Wahrnehmung des Signals wichtig ist, legt sich die Annahme nahe, dass das Signal möglicherweise nicht chemischer, sondern physikalischer Natur ist: Beispielsweise ist Strahlung, die einige Strukturen der Zelloberfläche beeinflusst, resonant. Diese Überlegungen wurden letztendlich in einem Experiment bestätigt, das später allgemein bekannt wurde.
Zahl: 2 Induktion der Mitose an der Spitze der Zwiebelwurzel (nach dem Werk "Das Problem der Zellteilung physiologisch betrachtet", Berlin, 1926). Erklärungen im Text.
Hier ist eine Beschreibung dieses Experiments, das 1923 an der Krimuniversität durchgeführt wurde. „Die emittierende Wurzel (Induktor), die mit dem Kolben verbunden war, wurde horizontal verstärkt, und ihre Spitze war auf die Meristemzone (dh auf die Zone der Zellproliferation gerichtet, in diesem Fall auch in der Nähe der Wurzelspitze. - Anmerkung der Redaktion) der zweiten ähnlichen Wurzel (Detektor). vertikal fixiert. Der Abstand zwischen den Wurzeln betrug 2–3 mm “(Abb. 2). Am Ende der Exposition wurde die wahrnehmende Wurzel genau markiert, fixiert und in eine Reihe von Längsschnitten geschnitten, die parallel zur medialen Ebene verlaufen. Die Schnitte wurden unter einem Mikroskop untersucht und die Anzahl der Mitosen auf der Bestrahlungs- und Kontrollseite gezählt.
Zu diesem Zeitpunkt war bereits bekannt, dass die Diskrepanz zwischen der Anzahl der Mitosen (normalerweise 1000-2000) in beiden Hälften der Wurzelspitze normalerweise 3-5% nicht überschreitet. "Ein signifikantes, systematisches, stark begrenztes Übergewicht der Anzahl der Mitosen" in der zentralen Zone der wahrnehmenden Wurzel - und das sahen die Forscher in den Abschnitten - zeugte unbestreitbar vom Einfluss eines externen Faktors. Etwas, das von der Spitze der Induktorwurzel ausging, zwang die Zellen der Detektorwurzel, sich aktiver zu teilen (Abb. 3).
Weitere Untersuchungen zeigten deutlich, dass es um Strahlung und nicht um flüchtige Chemikalien ging. Der Aufprall breitete sich in Form eines schmalen parallelen Strahls aus - sobald die induzierende Wurzel leicht zur Seite abgelenkt wurde, verschwand der Effekt. Es verschwand auch, als eine Glasplatte zwischen die Wurzeln gelegt wurde. Aber wenn die Platte aus Quarz bestand, blieb der Effekt bestehen! Dies deutete darauf hin, dass die Strahlung ultraviolett war. Später wurden seine spektralen Grenzen genauer eingestellt - 190-330 nm, und die durchschnittliche Intensität wurde auf 300-1000 Photonen / s pro Quadratzentimeter geschätzt. Mit anderen Worten, die von Gurvich entdeckte mitogenetische Strahlung war mittel und nahezu ultraviolett von extrem geringer Intensität. (Nach modernen Daten ist die Intensität sogar noch geringer - sie liegt in der Größenordnung von zehn Photonen / s pro Quadratzentimeter.)
Zahl: 3 Grafische Darstellung der Auswirkungen von vier Experimenten. Die positive Richtung (oberhalb der Abszissenachse) bedeutet das Vorherrschen der Mitose auf der bestrahlten Seite.
Eine natürliche Frage: Was ist mit dem Ultraviolett des Sonnenspektrums? Beeinflusst es die Zellteilung? In Experimenten wurde ein solcher Effekt ausgeschlossen: In dem Buch von A. G. Gurvich und L. D. Gurvich "Mitogenetische Strahlung" (M., Medgiz, 1945), im Abschnitt der methodischen Empfehlungen wird klar darauf hingewiesen, dass die Fenster während der Experimente geschlossen werden sollten, in den Labors sollte es kein offenes Feuer und keine elektrischen Funkenquellen geben. Zusätzlich wurden die Experimente notwendigerweise von Kontrollen begleitet. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die Intensität der solaren UV-Strahlung viel höher ist, weshalb ihre Wirkung auf lebende Objekte in der Natur höchstwahrscheinlich völlig unterschiedlich sein sollte.
Die Arbeit an diesem Thema wurde nach dem Übergang von A. G. Gurvich 1925 an der Moskauer Universität - er wurde einstimmig zum Leiter der Abteilung für Histologie und Embryologie der Medizinischen Fakultät gewählt. Mitogenetische Strahlung wurde in Hefe- und Bakterienzellen, spaltenden Eiern von Seeigeln und Amphibien, Gewebekulturen, Zellen bösartiger Tumoren, Nerven (einschließlich isolierter Axone) und Muskelsystemen sowie im Blut gesunder Organismen gefunden. Wie aus der Auflistung hervorgeht, wurden auch nicht spaltbare Gewebe emittiert - erinnern wir uns an diese Tatsache.
Die Entwicklungsstörungen von Seeigellarven, die in den 30er Jahren des 20. Jahrhunderts in versiegelten Quarzgefäßen unter dem Einfluss längerer mitogenetischer Strahlung von Bakterienkulturen gehalten wurden, wurden von J. und M. Magra am Pasteur-Institut untersucht. (Solche Studien mit Embryonen von Fischen und Amphibien werden heute von A. B. Burlakov an den Biofazies der Moskauer Staatsuniversität durchgeführt.)
Eine weitere wichtige Frage, die Forscher in denselben Jahren stellten: Wie weit verbreitet sich die Strahlungswirkung in lebendem Gewebe? Der Leser wird sich daran erinnern, dass im Experiment mit Zwiebelwurzeln ein lokaler Effekt beobachtet wurde. Gibt es neben ihm auch Fernkampf? Um dies festzustellen, wurden Modellexperimente durchgeführt: Bei lokaler Bestrahlung langer Röhrchen, die mit Lösungen von Glucose, Pepton, Nukleinsäuren und anderen Biomolekülen gefüllt waren, breitete sich die Strahlung durch das Röhrchen aus. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der sogenannten Sekundärstrahlung betrug etwa 30 m / s, was die Annahme über die strahlungschemische Natur des Prozesses bestätigte. (In modernen Begriffen fluoreszierten Biomoleküle, die UV-Photonen absorbierten, und emittierten ein Photon mit einer längeren Wellenlänge. Die Photonen führten wiederum zu nachfolgenden chemischen Umwandlungen.) In der TatIn einigen Experimenten wurde die Strahlungsausbreitung über die gesamte Länge eines biologischen Objekts beobachtet (zum Beispiel in den langen Wurzeln desselben Bogens).
Gurvich und seine Mitarbeiter zeigten auch, dass die stark abgeschwächte ultraviolette Strahlung einer physikalischen Quelle ebenso wie ein biologischer Induktor die Zellteilung in Zwiebelwurzeln fördert.
Photonen leiten
Woher kommt UV-Strahlung in einer lebenden Zelle? A. G. Gurvich et al. Haben in ihren Experimenten die Spektren enzymatischer und einfacher anorganischer Redoxreaktionen aufgezeichnet. Die Frage nach den Quellen mitogenetischer Strahlung blieb einige Zeit offen. 1933, nach der Veröffentlichung der Hypothese des Photochemikers V. Frankenburger, wurde die Situation mit dem Ursprung intrazellulärer Photonen klar. Frankenburger glaubte, dass die Ursache für das Auftreten hochenergetischer ultravioletter Quanten seltene Rekombinationsvorgänge freier Radikale waren, die während chemischer und biochemischer Prozesse auftreten und aufgrund ihrer Seltenheit die Gesamtenergiebilanz der Reaktionen nicht beeinflussten.
Die bei der Rekombination von Radikalen freigesetzte Energie wird von den Substratmolekülen absorbiert und mit einem für diese Moleküle charakteristischen Spektrum emittiert. Dieses Schema wurde von N. N. Semyonov (zukünftiger Nobelpreisträger) und in dieser Form war in allen nachfolgenden Artikeln und Monographien zur Mitogenese enthalten. Die moderne Untersuchung der Chemilumineszenz lebender Systeme hat die Richtigkeit dieser heute allgemein akzeptierten Ansichten bestätigt. Hier nur ein Beispiel: Fluoreszenzproteinstudien.
Natürlich werden verschiedene chemische Bindungen im Protein absorbiert, einschließlich Peptidbindungen - im mittleren Ultraviolett (am intensivsten - 190-220 nm). Aromatische Aminosäuren, insbesondere Tryptophan, sind jedoch für Fluoreszenzstudien relevant. Es hat ein Absorptionsmaximum bei 280 nm, Phenylalanin bei 254 nm und Tyrosin bei 274 nm. Diese Aminosäuren absorbieren ultraviolette Quanten und emittieren sie dann in Form von Sekundärstrahlung - natürlich mit einer längeren Wellenlänge und einem Spektrum, das für einen bestimmten Zustand des Proteins charakteristisch ist. Wenn mindestens ein Tryptophanrest im Protein vorhanden ist, fluoresziert nur dieser - die von den Resten von Tyrosin und Phenylalanin absorbierte Energie wird auf dieses Protein umverteilt. Das Fluoreszenzspektrum eines Tryptophanrests hängt stark von der Umgebung ab - ob sich der Rest beispielsweise in der Nähe der Oberfläche der Kugel oder im Inneren befindet usw.und dieses Spektrum variiert in der 310-340 nm-Bande.
A. G. Gurvich und seine Kollegen zeigten in Modellexperimenten zur Peptidsynthese, dass Kettenprozesse mit Photonen zur Spaltung (Photodissoziation) oder Synthese (Photosynthese) führen können. Photodissoziationsreaktionen werden von Strahlung begleitet, während Photosyntheseprozesse nicht emittieren.
Nun wurde klar, warum alle Zellen emittieren, aber während der Mitose - besonders stark. Der Prozess der Mitose ist energieintensiv. Wenn in einer wachsenden Zelle die Akkumulation und der Energieverbrauch parallel zu assimilativen Prozessen verläuft, wird während der Mitose nur die von der Zelle in der Interphase gespeicherte Energie verbraucht. Der Zerfall komplexer intrazellulärer Strukturen (z. B. der Hülle des Kerns) und die energieaufwendige reversible Erzeugung neuer Strukturen - beispielsweise Chromatin-Superspulen - finden statt.
A. G. Gurvich und seine Kollegen führten auch Arbeiten zur Registrierung mitogenetischer Strahlung unter Verwendung von Photonenzählern durch. Neben dem Gurvich-Labor am Leningrader IEM befinden sich diese Studien auch in Leningrad am Phystech unter A. F. Ioffe, geführt von G. M. Frank, zusammen mit den Physikern Yu. B. Khariton und S. F. Rodionov.
Im Westen waren so prominente Spezialisten wie B. Raevsky und R. Oduber mit der Registrierung mitogenetischer Strahlung unter Verwendung von Photovervielfacherröhren beschäftigt. Wir sollten uns auch an G. Barth erinnern, einen Studenten des berühmten Physikers W. Gerlach (Begründer der quantitativen Spektralanalyse). Bart arbeitete zwei Jahre im Labor von A. G. Gurvich und setzte seine Forschung in Deutschland fort. Er erzielte zuverlässige positive Ergebnisse bei der Arbeit mit biologischen und chemischen Quellen und leistete darüber hinaus einen wichtigen Beitrag zur Methodik zum Nachweis ultraschwacher Strahlung. Barth führte eine vorläufige Empfindlichkeitskalibrierung und Auswahl von Fotovervielfachern durch. Heute ist dieses Verfahren für alle, die an der Messung schwacher Lichtflüsse beteiligt sind, obligatorisch und routinemäßig. Es war jedoch genau die Vernachlässigung dieser und einiger anderer notwendiger Anforderungen, die eine Reihe von Vorkriegsforschern daran hinderte, überzeugende Ergebnisse zu erzielen.
Heute wurden am Internationalen Institut für Biophysik (Deutschland) unter der Leitung von F. Popp beeindruckende Daten zur Registrierung von superschwacher Strahlung aus biologischen Quellen erhalten. Einige seiner Gegner stehen diesen Arbeiten jedoch skeptisch gegenüber. Sie neigen dazu zu glauben, dass Biophotonen metabolische Nebenprodukte sind, eine Art leichtes Rauschen, das keine biologische Bedeutung hat. „Die Lichtemission ist ein völlig natürliches und selbstverständliches Phänomen, das mit vielen chemischen Reaktionen einhergeht“, betont der Physiker Rainer Ulbrich von der Universität Göttingen. Der Biologe Gunther Rothe beurteilt die Situation folgendermaßen: „Biophotonen existieren ohne Zweifel - dies wird heute durch hochempfindliche Geräte, die der modernen Physik zur Verfügung stehen, eindeutig bestätigt. Was Popps Interpretation betrifft (wir sprechen darüberdass Chromosomen angeblich kohärente Photonen emittieren. - Hinweis. Ed.), Dann ist dies eine schöne Hypothese, aber die vorgeschlagene experimentelle Bestätigung reicht immer noch nicht aus, um ihre Gültigkeit zu erkennen. Andererseits müssen wir berücksichtigen, dass es in diesem Fall sehr schwierig ist, Beweise zu erhalten, da zum einen die Intensität dieser Photonenstrahlung sehr gering ist und zum anderen die in der Physik verwendeten klassischen Methoden zur Detektion von Laserlicht hier schwer anzuwenden sind.und zweitens sind die in der Physik verwendeten klassischen Methoden zur Detektion von Laserlicht hier schwer anzuwenden. “und zweitens sind die in der Physik verwendeten klassischen Methoden zur Detektion von Laserlicht hier schwer anzuwenden. “
Kontrolliertes Ungleichgewicht
Regulatorische Phänomene im Protoplasma A. G. Gurvich begann nach seinen frühen Experimenten mit der Zentrifugation befruchteter Eier von Amphibien und Stachelhäutern zu spekulieren. Fast 30 Jahre später, als die Ergebnisse mitogenetischer Experimente verstanden wurden, erhielt dieses Thema neue Impulse. Gurvich ist überzeugt, dass die Strukturanalyse eines Materialsubstrats (einer Reihe von Biomolekülen), das unabhängig von seinem Funktionszustand auf äußere Einflüsse reagiert, bedeutungslos ist. A. G. Gurvich formuliert die physiologische Theorie des Protoplasmas. Sein Wesen ist, dass lebende Systeme einen spezifischen molekularen Apparat zur Energiespeicherung haben, der grundsätzlich kein Gleichgewicht darstellt. In einer verallgemeinerten Form ist dies eine Fixierung der Idee, dass ein Energiezufluss für den Körper nicht nur für das Wachstum oder die Leistung der Arbeit notwendig ist, sondern in erster Linie, um diesen Zustand aufrechtzuerhalten.was wir lebendig nennen.
Die Forscher machten darauf aufmerksam, dass bei begrenztem Energiefluss zwangsläufig ein Ausbruch mitogenetischer Strahlung beobachtet wurde, wodurch ein gewisser Stoffwechsel des lebenden Systems aufrechterhalten wurde. (Unter "Begrenzung des Energieflusses" ist eine Abnahme der Aktivität enzymatischer Systeme, die Unterdrückung verschiedener Prozesse des Transmembrantransports, eine Abnahme des Synthesegrades und des Verbrauchs von Hochenergieverbindungen zu verstehen, dh alle Prozesse, die die Zelle mit Energie versorgen, beispielsweise während der reversiblen Abkühlung eines Objekts oder bei milder Anästhesie.) Gurvich formulierte das Konzept extrem labiler molekularer Formationen mit einem erhöhten Energiepotential, einem Ungleichgewicht in der Natur und einer gemeinsamen Funktion. Er nannte sie molekulare Nichtgleichgewichtskonstellationen (NMC).
A. G. Gurvich glaubte, dass es der Zerfall von NMC, die Störung der Organisation des Protoplasmas, war, der einen Strahlungsstoß verursachte. Hier hat er viel mit den Vorstellungen von A. Szent-Györgyi über die Migration von Energie entlang der allgemeinen Energieniveaus von Proteinkomplexen gemeinsam. Ähnliche Ideen zur Begründung der Natur der "biophotonischen" Strahlung werden jetzt von F. Popp geäußert - er nennt die wandernden Anregungsregionen "Polaritonen". Aus physikalischer Sicht gibt es hier nichts Ungewöhnliches. (Welche der derzeit bekannten intrazellulären Strukturen könnte für die Rolle von NMC in Gurvichs Theorie geeignet sein - diese intellektuelle Übung wird dem Leser überlassen.)
Experimentell wurde auch gezeigt, dass Strahlung auch dann auftritt, wenn ein Substrat mechanisch beeinflusst wird - während der Zentrifugation oder des Anlegens einer schwachen Spannung. Dies ermöglichte es zu sagen, dass NMC auch eine räumliche Ordnung besitzt, die sowohl durch mechanischen Einfluss als auch durch Begrenzung des Energieflusses gestört wurde.
Auf den ersten Blick fällt auf, dass NMC, dessen Existenz vom Energiezufluss abhängt, dissipativen Strukturen in thermodynamisch nicht ausgeglichenen Systemen sehr ähnlich sind, die vom Nobelpreisträger I. R. Prigogine. Jeder, der solche Strukturen untersucht hat (zum Beispiel die Belousov-Zhabotinsky-Reaktion), weiß jedoch sehr gut, dass sie von Erfahrung zu Erfahrung nicht absolut exakt reproduziert werden, obwohl ihr allgemeiner Charakter erhalten bleibt. Darüber hinaus sind sie äußerst empfindlich gegenüber der geringsten Änderung der Parameter einer chemischen Reaktion und der äußeren Bedingungen. All dies bedeutet, dass lebende Objekte, da sie auch Nichtgleichgewichtsformationen sind, die einzigartige dynamische Stabilität ihrer Organisation nicht nur aufgrund des Energieflusses aufrechterhalten können. Ein einzelner Bestellfaktor des Systems ist ebenfalls erforderlich. Dieser Faktor A. G. Gurvich nannte es ein biologisches Feld.
Gurvich verband die Quelle des Feldes mit dem Zentrum der Zelle, später mit dem Kern und in der endgültigen Version der Theorie mit den Chromosomen. Seiner Meinung nach entstand das Feld während der Transformationen (Synthese) von Chromatin, und die Chromatinregion konnte zur Quelle des Feldes werden, das sich nur im Feld der Nachbarregion befand, die sich bereits in diesem Zustand befand. Das Feld des gesamten Objekts existierte nach den späteren Vorstellungen von Gurvich als Summe der Felder der Zellen.
In einer kurzen Zusammenfassung sieht die endgültige Version der biologischen (zellulären) Feldtheorie so aus. Das Feld hat einen Vektor, keinen Kraftcharakter. (Wir erinnern Sie daran: Ein Kraftfeld ist ein Raumbereich, an dem an jedem Punkt eine bestimmte Kraft auf ein darin platziertes Testobjekt wirkt, beispielsweise ein elektromagnetisches Feld. Ein Vektorfeld ist ein Raumbereich, an dem an jedem Punkt ein bestimmter Vektor angegeben ist, beispielsweise die Geschwindigkeitsvektoren von Partikeln in einer sich bewegenden Flüssigkeit.) Moleküle, die sich in einem angeregten Zustand befinden und somit einen Energieüberschuss aufweisen, fallen unter die Wirkung des Vektorfeldes. Sie erhalten eine neue Orientierung, verformen sich oder bewegen sich im Feld nicht auf Kosten ihrer Energie (dh nicht auf die gleiche Weise wie bei einem geladenen Teilchen in einem elektromagnetischen Feld), sondern indem sie ihre eigene potentielle Energie verbrauchen. Ein erheblicher Teil dieser Energie wird in kinetische Energie umgewandelt; Wenn die überschüssige Energie verbraucht ist und das Molekül in einen nicht angeregten Zustand zurückkehrt, hört die Wirkung des Feldes auf es auf. Infolgedessen wird im zellulären Feld eine räumlich-zeitliche Ordnung gebildet - NMC werden gebildet, die durch ein erhöhtes Energiepotential gekennzeichnet sind.
In vereinfachter Form kann der folgende Vergleich dies verdeutlichen. Wenn die Moleküle, die sich in der Zelle bewegen, Autos sind und ihre überschüssige Energie Benzin ist, bildet das biologische Feld das Relief des Geländes, auf dem die Autos fahren. Unter dem "Relief" bilden Moleküle mit ähnlichen Energieeigenschaften NMC. Sie sind, wie bereits erwähnt, nicht nur energetisch, sondern auch durch eine gemeinsame Funktion verbunden und existieren zum einen aufgrund des Energieflusses (Autos können nicht ohne Benzin fahren) und zum anderen aufgrund der Ordnungswirkung des biologischen Feldes (Offroad) das Auto wird nicht passieren). Einzelne Moleküle treten ständig in das NMC ein und verlassen es, aber das gesamte NMC bleibt stabil, bis sich der Wert des Energieflusses, der es speist, ändert. Mit abnehmendem Wert zersetzt sich das NMC und die darin gespeicherte Energie wird freigesetzt.
Stellen wir uns nun vor, dass in einem bestimmten Bereich des lebenden Gewebes der Energiezufluss abgenommen hat: Der Zerfall von NMC ist intensiver geworden, daher hat die Intensität der Strahlung zugenommen, genau diejenige, die die Mitose kontrolliert. Natürlich ist die mitogenetische Strahlung eng mit dem Feld verbunden - obwohl sie nicht Teil davon ist! Wie wir uns erinnern, wird während des Zerfalls (Dissimilation) überschüssige Energie emittiert, die im NMC nicht mobilisiert wird und nicht an den Syntheseprozessen beteiligt ist. gerade weil in den meisten Zellen die Assimilations- und Dissimilationsprozesse gleichzeitig ablaufen, obwohl die Zellen in unterschiedlichen Anteilen ein charakteristisches mitogenetisches Regime aufweisen. Gleiches gilt für Energieflüsse: Das Feld beeinflusst ihre Intensität nicht direkt, kann aber als räumliches "Relief" ihre Richtung und Verteilung effektiv regulieren.
A. G. Gurvich arbeitete in den schwierigen Kriegsjahren an der endgültigen Version der Feldtheorie. "Theorie des biologischen Feldes" wurde 1944 (Moskau: Sowjetische Wissenschaft) und 1947 in französischer Sprache veröffentlicht. Die Theorie der zellbiologischen Felder hat selbst unter den Befürwortern des vorherigen Konzepts Kritik und Missverständnisse hervorgerufen. Ihr Hauptvorwurf war, dass Gurvich angeblich die Idee des Ganzen aufgab und zum Prinzip der Interaktion einzelner Elemente (dh der Felder einzelner Zellen) zurückkehrte, das er selbst ablehnte. In dem Artikel "Das Konzept des" Ganzen "im Lichte der Theorie des zellulären Feldes" (Sammlung "Arbeiten zur Mitogenese und zur Theorie der biologischen Felder". M.: Verlag des AMN, 1947) A. G. Gurvich zeigt, dass dies nicht der Fall ist. Da die von einzelnen Zellen erzeugten Felder über ihre Grenzen hinausgehen,und die Feldvektoren werden an jedem Punkt im Raum gemäß den Regeln der geometrischen Addition summiert, das neue Konzept begründet das Konzept eines "tatsächlichen" Feldes. Dies ist in der Tat ein dynamisches Integralfeld aller Zellen eines Organs (oder Organismus), das sich im Laufe der Zeit ändert und die Eigenschaften eines Ganzen hat.
Seit 1948 ist A. G. Gurvich ist gezwungen, sich hauptsächlich auf den theoretischen Bereich zu konzentrieren. Nach der August-Sitzung von VASKhNIL sah er keine Gelegenheit, am Institut für Experimentelle Medizin der Russischen Akademie der Medizinischen Wissenschaften (deren Direktor er seit der Gründung des Instituts im Jahr 1945 war) weiterzuarbeiten, und beantragte Anfang September beim Präsidium der Akademie die Pensionierung. In den letzten Jahren seines Lebens schrieb er viele Arbeiten zu verschiedenen Aspekten der biologischen Feldtheorie, der theoretischen Biologie und der biologischen Forschungsmethodik. Gurvich betrachtete diese Werke als Kapitel eines einzigen Buches, das 1991 unter dem Titel "Prinzipien der analytischen Biologie und Theorie der Zellfelder" (Moskau: Nauka) veröffentlicht wurde.
Empathie ohne Verständnis
Die Werke von A. G. Gurvich über Mitogenese vor dem Zweiten Weltkrieg war sowohl in unserem Land als auch im Ausland sehr beliebt. Im Labor von Gurvich wurden die Prozesse der Karzinogenese aktiv untersucht, insbesondere wurde gezeigt, dass das Blut von Krebspatienten im Gegensatz zum Blut gesunder Menschen keine Quelle mitogenetischer Strahlung ist. 1940 wurde A. G. Gurvich erhielt den Staatspreis für seine Arbeit zur mitogenetischen Untersuchung des Krebsproblems. Gurvichs "Feld" -Konzepte erfreuten sich nie großer Beliebtheit, obwohl sie ausnahmslos großes Interesse erregten. Dieses Interesse an seiner Arbeit und seinen Berichten ist jedoch oft oberflächlich geblieben. A. A. Lyubishchev, der sich immer als Schüler von A. G. Gurvich beschrieb diese Haltung als "Sympathie ohne Verständnis".
In unserer Zeit wurde Sympathie durch Feindseligkeit ersetzt. Ein bedeutender Beitrag zur Diskreditierung der Ideen von A. G. Gurvich wurde von einigen potenziellen Anhängern vorgestellt, die die Gedanken des Wissenschaftlers "nach ihrem eigenen Verständnis" interpretierten. Aber die Hauptsache ist nicht einmal das. Gurvichs Ideen erwiesen sich als außerhalb des Weges der "orthodoxen" Biologie. Nach der Entdeckung der Doppelhelix erschienen vor den Forschern neue und attraktive Perspektiven. Die Kette "Gen-Protein-Zeichen" zog sich durch ihre Konkretheit an und schien leicht ein Ergebnis zu erzielen. Natürlich wurden Molekularbiologie, Molekulargenetik und Biochemie zu Mainstreams, und nicht-genetische und nicht-enzymatische Kontrollprozesse in lebenden Systemen wurden allmählich an die Peripherie der Wissenschaft gedrängt, und ihre Untersuchung wurde als zweifelhafte, leichtfertige Beschäftigung angesehen.
Für moderne physikalisch-chemische und molekulare Zweige der Biologie ist das Verständnis von Integrität fremd, was A. G. Gurvich betrachtete es als eine grundlegende Eigenschaft von Lebewesen. Auf der anderen Seite wird Zerstückelung praktisch mit dem Erwerb neuen Wissens gleichgesetzt. Forschung auf der chemischen Seite von Phänomenen wird bevorzugt. Bei der Untersuchung von Chromatin wird der Schwerpunkt auf die Primärstruktur der DNA verlagert, und darin bevorzugen sie es, hauptsächlich ein Gen zu sehen. Obwohl das Ungleichgewicht biologischer Prozesse formal anerkannt ist, weist ihm niemand eine wichtige Rolle zu: Die überwiegende Mehrheit der Arbeiten zielt darauf ab, zwischen „schwarz“und „weiß“, der Anwesenheit oder Abwesenheit von Protein, der Aktivität oder Inaktivität eines Gens zu unterscheiden. (Nicht umsonst ist die Thermodynamik unter Studenten biologischer Universitäten einer der ungeliebtesten und am wenigsten wahrgenommenen Bereiche der Physik.) Was haben wir in einem halben Jahrhundert nach Gurvich verloren?Wie groß die Verluste sind - die Zukunft der Wissenschaft wird die Antwort geben.
Wahrscheinlich hat die Biologie noch keine Vorstellungen über die grundlegende Integrität und das Ungleichgewicht von Lebewesen aufgenommen, über ein einziges Ordnungsprinzip, das diese Integrität gewährleistet. Und vielleicht sind Gurvichs Ideen noch in der Zukunft und ihre Geschichte fängt gerade erst an.
O. G. Gavrish, Kandidat der Biowissenschaften
"Chemie und Leben - 21. Jahrhundert"