Transmissió de gens a distància: investigació del científic Alexander Gurvich

2024 Autora: Seth Attwood | [email protected]. Última modificació: 2023-12-16 16:00

A finals de la primavera de 1906, Alexander Gavrilovich Gurvich, als seus trenta anys ja un conegut científic, va ser desmobilitzat de l'exèrcit. Durant la guerra amb el Japó, va servir com a metge al regiment de rereguarda estacionat a Chernigov. (Va ser allà on Gurvich, segons les seves pròpies paraules, "fugint de la ociositat forçada", va escriure i il·lustrar "Atles i assaig sobre embriologia de vertebrats", que es va publicar en tres idiomes durant els tres anys següents).

Ara se'n va amb la seva jove dona i la seva filla petita durant tot l'estiu a Rostov el Gran, als pares de la seva dona. No té feina, i encara no sap si es quedarà a Rússia o tornarà a marxar a l'estranger.

Darrere de la Facultat de Medicina de la Universitat de Munic, defensa de la tesi, Estrasburg i la Universitat de Berna. El jove científic rus ja està familiaritzat amb molts biòlegs europeus, els seus experiments són molt apreciats per Hans Driesch i Wilhelm Roux. I ara, tres mesos d'aïllament complet del treball científic i contactes amb els seus col·legues.

Aquest estiu A. G. Gurvich reflexiona sobre la pregunta, que ell mateix va formular de la següent manera: "Què vol dir que em dic biòleg, i què, de fet, vull saber?" Aleshores, tenint en compte el procés a fons estudiat i il·lustrat de l'espermatogènesi, arriba a la conclusió que l'essència de la manifestació dels éssers vius consisteix en connexions entre esdeveniments separats que es produeixen de manera sincrònica. Això va determinar el seu "angle de visió" en biologia.

El patrimoni imprès d'A. G. Gurvich: més de 150 articles científics. La majoria d'ells es van publicar en alemany, francès i anglès, propietat d'Alexander Gavrilovich. El seu treball va deixar una marca brillant en embriologia, citologia, histologia, histofisiologia, biologia general. Però potser seria correcte dir que "la direcció principal de la seva activitat creativa va ser la filosofia de la biologia" (del llibre "Alexander Gavrilovich Gurvich. (1874-1954)". Moscou: Nauka, 1970).

A. G. Gurvich el 1912 va ser el primer a introduir el concepte de "camp" a la biologia. El desenvolupament del concepte de camp biològic va ser el tema principal del seu treball i va durar més d'una dècada. Durant aquest temps, les opinions de Gurvich sobre la naturalesa del camp biològic han experimentat canvis profunds, però sempre es va parlar del camp com un únic factor que determina la direcció i l'ordre dels processos biològics.

No cal dir, quin trist destí esperava aquest concepte en el següent mig segle. Hi va haver moltes especulacions, els autors de les quals afirmaven haver comprès la naturalesa física de l'anomenat "biocamp", algú es va comprometre immediatament a tractar les persones. Alguns es referien a A. G. Gurvich, sense molestar-se gens amb els intents d'aprofundir en el sentit de la seva obra. La majoria no sabia de Gurvich i, afortunadament, no s'hi referia, ja que ni al mateix terme “biocamp”, ni a diverses explicacions de la seva actuació per part d'A. G. Gurvich no hi té res a veure. No obstant això, avui les paraules "camp biològic" provoquen un escepticisme indissimulat entre els interlocutors educats. Un dels objectius d'aquest article és explicar als lectors la història real de la idea d'un camp biològic en la ciència.

Allò que mou les cèl·lules

A. G. Gurvich no estava satisfet amb l'estat de la biologia teòrica a principis del segle XX. No l'atreuen les possibilitats de la genètica formal, ja que era conscient que el problema de la "transmissió de l'herència" és fonamentalment diferent del problema de la "implementació" dels trets en el cos.

Potser la tasca més important de la biologia fins avui és la recerca d'una resposta a la pregunta "infantil": com sorgeixen els éssers vius en tota la seva diversitat d'una bola microscòpica d'una sola cèl·lula? Per què les cèl·lules en divisió no formen colònies no formades, sinó estructures complexes i perfectes d'òrgans i teixits? En la mecànica del desenvolupament d'aquella època es va adoptar l'enfocament causal-analítica proposat per W. Ru: el desenvolupament de l'embrió està determinat per multitud de relacions rígides de causa-efecte. Però aquest enfocament no estava d'acord amb els resultats dels experiments de G. Driesch, que va demostrar que les desviacions agudes provocades experimentalment no poden interferir amb el desenvolupament reeixit. Al mateix temps, les parts individuals del cos no es formen en absolut a partir d'aquelles estructures que són normals, però sí! De la mateixa manera, en els propis experiments de Gurvich, fins i tot amb la centrifugació intensiva d'ous d'amfibis, violant la seva estructura visible, el desenvolupament posterior va procedir equifinalment, és a dir, va acabar de la mateixa manera que en els ous intactes.

Arròs. 1 Figures A. G. Gurvich de 1914: imatges esquemàtiques de capes cel·lulars al tub neural d'un embrió de tauró. 1 - configuració de formació inicial (A), configuració posterior (B) (línia en negreta - forma observada, guionat - suposada), 2 - configuració inicial (C) i observada (D), 3 - inicial (E), prevista (F) … Les línies perpendiculars mostren els eixos llargs de les cel·les: "si construïu una corba perpendicular als eixos de la cel·la en un moment determinat de desenvolupament, podeu veure que coincidirà amb el contorn d'una etapa posterior de desenvolupament d'aquesta àrea".

A. G. Gurvich va realitzar un estudi estadístic de mitosi (divisions cel·lulars) en parts simètriques de l'embrió en desenvolupament o òrgans individuals i va corroborar el concepte de "factor normalitzador", del qual va sorgir més tard el concepte de camp. Gurvich va establir que un sol factor controla la imatge global de la distribució de mitosi en parts de l'embrió, sense determinar en absolut l'hora i la ubicació exactes de cadascuna d'elles. Sens dubte, la premissa de la teoria de camps estava continguda en la famosa fórmula de Driesch "el destí prospectiu d'un element està determinat per la seva posició en el seu conjunt". La combinació d'aquesta idea amb el principi de normalització porta a Gurvich a entendre l'ordre en els vius com la "subordinació" dels elements a un únic tot, en oposició a la seva "interacció". A la seva obra "L'herència com a procés de realització" (1912), desenvolupa per primera vegada el concepte de camp embrionari: el morf. De fet, es tractava d'una proposta per trencar el cercle viciós: explicar l'aparició de l'heterogeneïtat entre elements inicialment homogenis en funció de la posició de l'element en les coordenades espacials del conjunt.

Després d'això, Gurvich va començar a buscar una formulació de la llei que descrigués el moviment de les cèl·lules en el procés de la morfogènesi. Va trobar que durant el desenvolupament del cervell en embrions de tauró, "els eixos llargs de les cèl·lules de la capa interna de l'epiteli neural estaven orientats en un moment donat no perpendiculars a la superfície de la formació, sinó en un cert temps (15-). angle de 20') amb ell. L'orientació dels angles és natural: si construïu una corba perpendicular als eixos de la cel·la en un moment determinat de desenvolupament, podeu veure que coincidirà amb el contorn d'una etapa posterior en el desenvolupament d'aquesta àrea "(Fig. 1).). Semblava que les cèl·lules "saben" on inclinar-se, on estirar-se per construir la forma desitjada.

Per explicar aquestes observacions, A. G. Gurvich va introduir el concepte de "superfície de força" que coincideix amb el contorn de la superfície final del rudiment i guia el moviment de les cèl·lules. Tanmateix, el mateix Gurvich era conscient de la imperfecció d'aquesta hipòtesi. A més de la complexitat de la forma matemàtica, no estava satisfet amb la "teleologia" del concepte (semblava subordinar el moviment de les cèl·lules a una forma futura inexistent). En el treball posterior "Sobre el concepte de camps embrionaris" (1922) "la configuració final del rudiment es considera no com una superfície de força atractiva, sinó com la superfície equipotencial del camp que emana de fonts puntuals". En el mateix treball es va introduir per primera vegada el concepte de "camp morfogenètic".

La pregunta va ser plantejada per Gurvich de manera tan àmplia i exhaustiva que qualsevol teoria de la morfogènesi que pugui sorgir en el futur serà, en essència, només un altre tipus de teoria de camps.

L. V. Belousov, 1970

Ultravioleta biogènica

"Els fonaments i les arrels del problema de la mitogènesi es van establir en el meu interès mai minvant pel fenomen miraculós de la cariocinesi (així és com es va cridar la mitosi a mitjans del segle passat. - Nota de l'ed.)", va escriure A. G. Gurvich el 1941 a les seves notes autobiogràfiques."Mitogènesi" - un terme de treball que va néixer al laboratori de Gurvich i aviat es va fer servir generalment, és equivalent al concepte de "radiació mitogenètica": radiació ultraviolada molt feble dels teixits animals i vegetals, estimulant el procés de divisió cel·lular (mitosi).

A. G. Gurvich va arribar a la conclusió que cal considerar les mitoses en un objecte viu no com a esdeveniments aïllats, sinó en conjunt, com a quelcom coordinat, ja siguin mitosi estrictament organitzades de les primeres fases de la divisió dels ous o mitosi aparentment aleatòria en els teixits de un animal o una planta adulta. Gurvich creia que només el reconeixement de la integritat de l'organisme permetria combinar els processos dels nivells moleculars i cel·lulars amb les característiques topogràfiques de la distribució de mitosi.

Des de principis de la dècada de 1920 A. G. Gurvich va considerar diverses possibilitats d'influències externes estimulant la mitosi. En el seu camp de visió hi havia el concepte d'hormones vegetals, desenvolupat en aquella època pel botànic alemany G. Haberlandt. (Va posar una massa de cèl·lules triturades al teixit vegetal i va observar com les cèl·lules dels teixits comencen a dividir-se de manera més activa.) Però no estava clar per què el senyal químic no afecta totes les cèl·lules de la mateixa manera, per què, per exemple, les cèl·lules petites es divideixen més. sovint que les grans. Gurvich va suggerir que tot el punt està en l'estructura de la superfície cel·lular: potser, a les cèl·lules joves, els elements de la superfície s'organitzen d'una manera especial, favorable per a la percepció dels senyals, i a mesura que la cèl·lula creix, aquesta organització es veu alterada. (Per descomptat, no hi havia cap concepte de receptors hormonals en aquell moment.)

Tanmateix, si aquesta hipòtesi és correcta i la distribució espacial d'alguns elements és important per a la percepció del senyal, la hipòtesi suggereix que el senyal pot no ser de naturalesa química, sinó física: per exemple, la radiació que afecta algunes estructures de la cèl·lula. la superfície és ressonant. Aquestes consideracions es van confirmar finalment en un experiment que més tard es va fer àmpliament conegut.

Arròs. 2 Inducció de mitosi a la punta de l'arrel de la ceba (dibuix de l'obra "Das Problem der Zellteilung physiologisch betrachtet", Berlín, 1926). Explicacions en el text

Aquí teniu una descripció d'aquest experiment, que es va realitzar l'any 1923 a la Universitat de Crimea. “L'arrel emissora (inductor), connectada al bulb, es va reforçar horitzontalment, i la seva punta es va dirigir a la zona del meristema (és a dir, a la zona de proliferació cel·lular, en aquest cas també situada prop de la punta de l'arrel. - Ed. Nota) de la segona arrel similar (detector) fixada verticalment. La distància entre les arrels era de 2-3 mm”(Fig. 2). Al final de l'exposició, l'arrel perceptiva es va marcar, fixar i tallar amb precisió en una sèrie de seccions longitudinals paral·leles al pla medial. Les seccions es van examinar al microscopi i es va comptar el nombre de mitoses als costats irradiats i control.

En aquell moment ja se sabia que la discrepància entre el nombre de mitosi (generalment 1000-2000) a les dues meitats de la punta de l'arrel no supera normalment el 3-5%. Així, "una preponderància significativa, sistemàtica i fortament limitada en el nombre de mitosi" a la zona central de l'arrel perceptora -i això és el que van veure els investigadors a les seccions- va testimoniar indiscutiblement la influència d'un factor extern. Alguna cosa que emanava de la punta de l'arrel inductora va forçar les cèl·lules de l'arrel del detector a dividir-se de manera més activa (Fig. 3).

Investigacions posteriors van demostrar clarament que es tractava de radiació i no de productes químics volàtils. L'impacte es va estendre en forma d'un feix paral·lel estret: tan bon punt l'arrel inductora es va desviar lleugerament cap al costat, l'efecte va desaparèixer. També va desaparèixer quan es va col·locar una placa de vidre entre les arrels. Però si la placa era de quars, l'efecte persistia! Això va suggerir que la radiació era ultraviolada. Més tard, els seus límits espectrals es van establir amb més precisió: 190-330 nm, i la intensitat mitjana es va estimar al nivell de 300-1000 fotons / s per centímetre quadrat. En altres paraules, la radiació mitogenètica descoberta per Gurvich era mitjana i gairebé ultraviolada d'intensitat extremadament baixa. (Segons dades modernes, la intensitat és encara més baixa: és de l'ordre de desenes de fotons / s per centímetre quadrat.)

Arròs. 3 Representació gràfica dels efectes de quatre experiments. La direcció positiva (per sobre de l'eix de les abscisses) significa la preponderància de la mitosi al costat irradiat

Una pregunta natural: què passa amb l'ultraviolat de l'espectre solar, afecta la divisió cel·lular? En els experiments, aquest efecte es va excloure: al llibre d'A. G. Gurvich i L. D. Gurvich "Radiació mitogenètica" (M., Medgiz, 1945), a la secció de recomanacions metodològiques, s'indica clarament que les finestres durant els experiments haurien d'estar tancades, no hi hauria d'haver flames obertes i fonts d'espurnes elèctriques als laboratoris. A més, els experiments anaven necessàriament acompanyats de controls. No obstant això, cal assenyalar que la intensitat de la UV solar és significativament més alta, per tant, el seu efecte sobre els objectes vius de la natura, molt probablement, hauria de ser completament diferent.

El treball sobre aquest tema es va fer encara més intens després de la transició d'A. G. Gurvich el 1925 a la Universitat de Moscou - va ser elegit per unanimitat cap del Departament d'Histologia i Embriologia de la Facultat de Medicina. La radiació mitogenètica es va trobar en llevats i cèl·lules bacterianes, tallant ous d'eriçons de mar i amfibis, cultius de teixits, cèl·lules de tumors malignes, sistemes nerviós (inclosos axons aïllats) i musculars, sang d'organismes sans. Com es pot veure a la llista, també s'emeten teixits no fisionables; recordem aquest fet.

J. i M. Magrou van estudiar a l'Institut Pasteur els trastorns del desenvolupament de les larves d'eriçó de mar conservades en recipients de quars segellats sota la influència de la radiació mitogenètica prolongada de cultius bacterians als anys 30 del segle XX. (Avui, A. B. Burlakov s'estan realitzant estudis similars amb peixos i embrions d'amfibis a les biofacies de la Universitat Estatal de Moscou.)

Una altra pregunta important que els investigadors es van plantejar en aquells mateixos anys: fins a quin punt s'estén l'acció de la radiació en els teixits vius? El lector recordarà que en l'experiment amb arrels de ceba es va observar un efecte local. Hi ha, a més d'ell, també acció de llarg abast? Per establir-ho, es van realitzar experiments amb model: amb la irradiació local de tubs llargs plens de solucions de glucosa, peptona, àcids nucleics i altres biomolècules, la radiació es va propagar pel tub. La velocitat de propagació de l'anomenada radiació secundària era d'uns 30 m / s, la qual cosa va confirmar la suposició sobre la naturalesa radiatiu-química del procés. (En termes moderns, les biomolècules, que absorbien fotons UV, van fluorescer, emetent un fotó amb una longitud d'ona més llarga. Els fotons, al seu torn, van donar lloc a transformacions químiques posteriors.) De fet, en alguns experiments, es va observar la propagació de la radiació al llarg de tota la longitud de un objecte biològic (per exemple, a les arrels llargues del mateix arc).

Gurvich i els seus col·laboradors també van demostrar que la radiació ultraviolada altament atenuada d'una font física també afavoreix la divisió cel·lular a les arrels de la ceba, igual que un inductor biològic.

La nostra formulació de la propietat bàsica d'un camp biològic no representa en el seu contingut cap analogia amb camps coneguts a la física (tot i que, és clar, no els contradiu).

A. G. Gurvitx. Principis de Biologia Analítica i Teoria del Camp Cel·lular

Els fotons estan conduint

D'on prové la radiació UV en una cèl·lula viva? A. G. Gurvich i els seus col·legues en els seus experiments van registrar els espectres de les reaccions redox enzimàtiques i inorgàniques simples. Durant un temps, la qüestió de les fonts de radiació mitogenètica va romandre oberta. Però l'any 1933, després de la publicació de la hipòtesi del fotoquímic V. Frankenburger, es va fer evident la situació amb l'origen dels fotons intracel·lulars. Frankenburger creia que la font de l'aparició de quants ultraviolats d'alta energia eren actes rars de recombinació de radicals lliures que es produeixen durant processos químics i bioquímics i, a causa de la seva raresa, no afectaven el balanç energètic global de les reaccions.

L'energia alliberada durant la recombinació dels radicals és absorbida per les molècules del substrat i s'emet amb un espectre característic d'aquestes molècules. Aquest esquema va ser perfeccionat per N. N. Semyonov (futur premi Nobel) i en aquesta forma es va incloure en tots els articles i monografies posteriors sobre mitogènesi. L'estudi modern de la quimioluminescència dels sistemes vius ha confirmat la correcció d'aquestes vistes, que avui dia són generalment acceptades. Aquí només hi ha un exemple: estudis de proteïnes fluorescents.

Per descomptat, a la proteïna s'absorbeixen diversos enllaços químics, inclosos els enllaços peptídics, a l'ultraviolat mitjà (més intensament - 190-220 nm). Però per als estudis de fluorescència, els aminoàcids aromàtics, especialment el triptòfan, són rellevants. Té un màxim d'absorció a 280 nm, fenilalanina a 254 nm i tirosina a 274 nm. Absorbint quants ultraviolats, aquests aminoàcids els emeten després en forma de radiació secundària, de manera natural, amb una longitud d'ona més llarga, amb un espectre característic d'un estat determinat de la proteïna. A més, si almenys un residu de triptòfan està present a la proteïna, només es fluorescerà: l'energia absorbida pels residus de tirosina i fenilalanina es redistribueix. L'espectre de fluorescència del residu de triptòfan depèn fortament de l'entorn: si el residu està, per exemple, a prop de la superfície del glòbul o a l'interior, etc., i aquest espectre varia en la banda de 310-340 nm.

A. G. Gurvich i els seus col·laboradors van demostrar en experiments de model sobre síntesi de pèptids que els processos en cadena que impliquen fotons poden conduir a la ruptura (fotodissociació) o la síntesi (fotosíntesi). Les reaccions de fotodisssociació van acompanyades de radiació, mentre que els processos de fotosíntesi no emeten.

Ara va quedar clar per què totes les cèl·lules emeten, però durant la mitosi, especialment amb força. El procés de mitosi consumeix energia. A més, si en una cèl·lula en creixement l'acumulació i la despesa d'energia es produeixen paral·lelament als processos d'assimilació, aleshores durant la mitosi només es consumeix l'energia emmagatzemada per la cèl·lula a la interfase. Hi ha una desintegració d'estructures intracel·lulars complexes (per exemple, la closca del nucli) i la creació reversible que consumeix energia de noves, per exemple, les superbobines de cromatina.

A. G. Gurvich i els seus col·legues també van treballar en el registre de la radiació mitogenètica mitjançant comptadors de fotons. A més del laboratori Gurvich de l'IEM de Leningrad, aquests estudis també es fan a Leningrad, al Phystech sota A. F. Ioffe, dirigida per G. M. Frank, juntament amb els físics Yu. B. Khariton i S. F. Rodionov.

A Occident, especialistes tan destacats com B. Raevsky i R. Oduber es van dedicar al registre de la radiació mitogenètica mitjançant tubs fotomultiplicadors. També cal recordar a G. Barth, estudiant del famós físic W. Gerlach (fundador de l'anàlisi espectral quantitativa). Barth va treballar durant dos anys al laboratori d'A. G. Gurvich i va continuar la seva recerca a Alemanya. Va rebre resultats positius fiables treballant amb fonts biològiques i químiques i, a més, va fer una important contribució a la metodologia de detecció de radiació ultra feble. Barth va realitzar la calibració preliminar de la sensibilitat i la selecció de fotomultiplicadors. Avui dia, aquest procediment és obligatori i rutinari per a tothom que mesura fluxos lluminosos febles. No obstant això, va ser precisament l'abandonament d'aquest i d'alguns altres requisits necessaris el que no va permetre a una sèrie d'investigadors d'abans de la guerra obtenir resultats convincents.

Avui en dia, s'han obtingut dades impressionants sobre el registre de radiació súper feble de fonts biològiques a l'Institut Internacional de Biofísica (Alemanya) sota el lideratge de F. Popp. Tanmateix, alguns dels seus oponents es mostren escèptics sobre aquestes obres. Acostumen a creure que els biofotons són subproductes metabòlics, una mena de soroll lleuger que no té cap significat biològic. "L'emissió de llum és un fenomen completament natural i evident que acompanya moltes reaccions químiques", subratlla el físic Rainer Ulbrich de la Universitat de Göttingen. El biòleg Gunther Rothe valora la situació de la següent manera: “Els biofotons existeixen sens dubte; avui això es confirma sense ambigüitats amb dispositius altament sensibles a disposició de la física moderna. Pel que fa a la interpretació de Popp (estem parlant del fet que suposadament els cromosomes emeten fotons coherents. - Nota de l'editor), aquesta és una bella hipòtesi, però la confirmació experimental proposada és encara completament insuficient per reconèixer-ne la validesa. D'altra banda, hem de tenir en compte que és molt difícil obtenir proves en aquest cas, perquè, en primer lloc, la intensitat d'aquesta radiació fotònica és molt baixa, i en segon lloc, els mètodes clàssics de detecció de llum làser utilitzats en física són difícil d'aplicar aquí".

Entre els treballs biològics publicats des del teu país, res no crida més l'atenció del món científic que el teu treball.

D'una carta d'Albrecht Bethe de l'1930-08-01 a A. G. Gurvitx

Desequilibri controlat

Fenòmens reguladors en el protoplasma A. G. Gurvich va començar a especular després dels seus primers experiments en la centrifugació d'ous fecundats d'amfibis i equinoderms. Gairebé 30 anys després, en comprendre els resultats dels experiments mitogenètics, aquest tema va rebre un nou impuls. Gurvich està convençut que l'anàlisi estructural d'un substrat material (un conjunt de biomolècules) que reacciona a influències externes, independentment del seu estat funcional, no té sentit. A. G. Gurvich formula la teoria fisiològica del protoplasma. La seva essència és que els sistemes vius tenen un aparell molecular específic per a l'emmagatzematge d'energia, que és fonamentalment no equilibri. En una forma generalitzada, es tracta d'una fixació de la idea que una entrada d'energia és necessària per al cos no només per al creixement o el treball, sinó sobretot per mantenir l'estat que anomenem viu.

Els investigadors van cridar l'atenció sobre el fet que s'observava necessàriament un esclat de radiació mitogenètica quan el flux d'energia era limitat, cosa que mantenia un cert nivell de metabolisme del sistema viu. (Per "limitar el flux d'energia" s'ha d'entendre una disminució de l'activitat dels sistemes enzimàtics, la supressió de diversos processos de transport transmembrana, una disminució del nivell de síntesi i consum de compostos d'alta energia, és a dir, qualsevol procés que proporcionar energia a la cèl·lula, per exemple, amb un refredament reversible d'un objecte o amb una anestèsia lleu.) Gurvich va formular el concepte de formacions moleculars extremadament làbils amb un potencial energètic augmentat, sense equilibri a la naturalesa i unides per una funció comuna. Els va anomenar constel·lacions moleculars sense equilibri (NMC).

A. G. Gurvich creia que va ser la desintegració de NMC, la interrupció de l'organització del protoplasma, la que va provocar un esclat de radiació. Aquí té molt en comú amb les idees d'A. Szent-Györgyi sobre la migració de l'energia al llarg dels nivells energètics generals dels complexos proteics. Idees similars per corroborar la naturalesa de la radiació "biofotònica" són expressades avui per F. Popp: ell anomena "polaritons" les regions d'excitació migratòries. Des del punt de vista de la física, aquí no hi ha res inusual. (Quina de les estructures intracel·lulars conegudes actualment podria ser adequada per al paper de la NMC en la teoria de Gurvich; deixarem aquest exercici intel·lectual al lector).

També s'ha demostrat experimentalment que la radiació també es produeix quan el substrat està influenciat mecànicament per la centrifugació o l'aplicació d'una tensió feble. Això va permetre dir que els NMC també posseeixen un ordenament espacial, que es va veure alterat tant per la influència mecànica com per la limitació del flux d'energia.

A primera vista, es nota que les NMC, l'existència de les quals depèn de l'afluència d'energia, són molt semblants a les estructures dissipatives que sorgeixen en sistemes termodinàmicament sense equilibri, que van ser descobertes pel premi Nobel I. R. Prigogine. Tanmateix, qualsevol persona que hagi estudiat aquestes estructures (per exemple, la reacció de Belousov - Zhabotinsky) sap molt bé que no es reprodueixen de manera absolutament exacta d'experiència en experiència, tot i que es conserva el seu caràcter general. A més, són extremadament sensibles al menor canvi en els paràmetres d'una reacció química i les condicions externes. Tot això vol dir que com que els objectes vius també són formacions sense equilibri, no poden mantenir l'estabilitat dinàmica única de la seva organització només a causa del flux d'energia. També es requereix un únic factor d'ordenació del sistema. Aquest factor A. G. Gurvich el va anomenar un camp biològic.

En un breu resum, la versió final de la teoria del camp biològic (cel·lular) té aquest aspecte. El camp té un caràcter vectorial, no una força. (Recordeu: un camp de força és una regió de l'espai, en cada punt de la qual una determinada força actua sobre un objecte de prova col·locat en ell; per exemple, un camp electromagnètic. Un camp vectorial és una regió de l'espai, en cada punt de la qual un determinat vector es dóna, per exemple, els vectors velocitat de les partícules en un fluid en moviment.) Les molècules que es troben en estat excitat i per tant tenen un excés d'energia cauen sota l'acció del camp vectorial. Adquireixen una nova orientació, es deformen o es mouen en el camp no per la seva energia (és a dir, no de la mateixa manera que passa amb una partícula carregada en un camp electromagnètic), sinó gastant la seva pròpia energia potencial. Una part important d'aquesta energia es converteix en energia cinètica; quan s'esgota l'excés d'energia i la molècula torna a un estat no excitat, l'efecte del camp sobre ella cessa. Com a resultat, es forma un ordenament espai-temporal al camp cel·lular: es formen NMC, caracteritzats per un potencial energètic augmentat.

D'una forma simplificada, la següent comparació pot aclarir-ho. Si les molècules que es mouen a la cèl·lula són cotxes, i el seu excés d'energia és gasolina, aleshores el camp biològic forma el relleu del terreny on circulen els cotxes. Obeint el "relleu", les molècules amb característiques energètiques similars formen NMC. Com ja s'ha esmentat, estan units no només energèticament, sinó també per una funció comuna, i existeixen, en primer lloc, a causa de l'entrada d'energia (els cotxes no poden anar sense gasolina), i en segon lloc, a causa de l'acció ordenadora del camp biològic. (fora de carretera el cotxe no passarà). Les molècules individuals entren i surten constantment del NMC, però tot el NMC es manté estable fins que canvia el valor del flux d'energia que l'alimenta. Amb una disminució del seu valor, l'NMC es descompon i s'allibera l'energia emmagatzemada en ell.

Ara, imagineu que en una determinada àrea del teixit viu, l'entrada d'energia ha disminuït: la descomposició de NMC s'ha fet més intensa, per tant, la intensitat de la radiació ha augmentat, la mateixa que controla la mitosi. Per descomptat, la radiació mitogenètica està estretament relacionada amb el camp, encara que no en forma part! Com recordem, durant la decadència (dissimilació) s'emet un excés d'energia, que no es mobilitza a l'NMC i no participa en els processos de síntesi; precisament perquè en la majoria de cèl·lules els processos d'assimilació i dissimilació es produeixen simultàniament, encara que en proporcions diferents, les cèl·lules presenten un règim mitogenètic característic. El mateix passa amb els fluxos d'energia: el camp no afecta directament la seva intensitat, però, formant un "relleu" espacial, pot regular de manera efectiva la seva direcció i distribució.

A. G. Gurvich va treballar en la versió final de la teoria del camp durant els difícils anys de guerra. "Teoria del camp biològic" es va publicar el 1944 (Moscou: Ciència soviètica) i en l'edició posterior en francès - el 1947. La teoria dels camps biològics cel·lulars ha provocat crítiques i malentesos fins i tot entre els partidaris del concepte anterior. El seu principal retreu va ser que Gurvich suposadament va abandonar la idea del conjunt i va tornar al principi d'interacció dels elements individuals (és a dir, els camps de les cèl·lules individuals), que ell mateix va rebutjar. A l'article "El concepte del" tot "a la llum de la teoria del camp cel·lular" (Col·lecció "Treballs sobre la mitogènesi i la teoria dels camps biològics". Gurvich demostra que no és així. Com que els camps generats per cel·les individuals s'estenen més enllà dels seus límits, i els vectors de camp es sumen en qualsevol punt de l'espai segons les regles de l'addició geomètrica, el nou concepte fonamenta el concepte de camp "real". És, de fet, un camp integral dinàmic de totes les cèl·lules d'un òrgan (o organisme), que canvia amb el temps i que posseeix les propietats d'un tot.

Des de 1948, l'activitat científica d'A. G. Gurvich es veu obligat a concentrar-se principalment en l'àmbit teòric. Després de la sessió d'agost de l'Acadèmia Agrícola de tota la Unió, no va veure l'oportunitat de continuar treballant a l'Institut de Medicina Experimental de l'Acadèmia Russa de Ciències Mèdiques (el director de la qual havia estat des que es va fundar l'institut el 1945) i a principis de setembre va sol·licitar la jubilació al Presidium de l'Acadèmia. En els darrers anys de la seva vida, va escriure nombrosos treballs sobre diversos aspectes de la teoria del camp biològic, la biologia teòrica i la metodologia de la recerca biològica. Gurvich va considerar aquestes obres com a capítols d'un sol llibre, que es va publicar l'any 1991 sota el títol "Principis de biologia analítica i teoria dels camps cel·lulars" (Moscou: Nauka).

L'existència mateixa d'un sistema viu és, en sentit estricte, el problema més profund, en comparació amb el qual el seu funcionament roman o hauria de romandre a l'ombra.

A. G. Gurvitx. Fonaments histològics de la biologia. Jena, 1930 (en alemany)

"Empatia sense comprensió"

Les obres d'A. G. Gurvich sobre mitogènesi abans de la Segona Guerra Mundial eren molt populars tant al nostre país com a l'estranger. Al laboratori de Gurvich, es van estudiar activament els processos de carcinogènesi, en particular, es va demostrar que la sang dels pacients amb càncer, a diferència de la sang de les persones sanes, no és una font de radiació mitogenètica. L'any 1940 A. G. Gurvich va rebre el Premi Estatal pel seu treball sobre l'estudi mitogenètic del problema del càncer. Els conceptes de "camp" de Gurvich mai van gaudir d'una gran popularitat, tot i que invariablement van despertar un gran interès. Però aquest interès per la seva obra i els seus informes sovint ha quedat superficial. A. A. Lyubishchev, que sempre es va dir estudiant d'A. G. Gurvich, va descriure aquesta actitud com a "simpatia sense comprensió".

En el nostre temps, la simpatia ha estat substituïda per l'hostilitat. Una contribució significativa a desacreditar les idees d'A. G. Gurvich va ser presentat per alguns aspirants a seguidors que van interpretar els pensaments del científic "segons la seva pròpia comprensió". Però el més important no és ni això. Les idees de Gurvich es van trobar al marge del camí de la biologia "ortodoxa". Després del descobriment de la doble hèlix, els investigadors van aparèixer noves i atractives perspectives. La cadena "gen - proteïna - signe" atreta per la seva concreció, semblant fàcil d'obtenir un resultat. Naturalment, la biologia molecular, la genètica molecular, la bioquímica es van convertir en corrents principals, i els processos de control no genètics i no enzimàtics dels sistemes vius es van anar empès a poc a poc a la perifèria de la ciència, i el seu mateix estudi va començar a considerar-se una ocupació dubtosa i frívola.

Per a les branques fisicoquímiques i moleculars modernes de la biologia, la comprensió de la integritat és aliena, cosa que A. G. Gurvich considerava la propietat fonamental dels éssers vius. D'altra banda, el desmembrament s'equipara pràcticament a l'adquisició de nous coneixements. Es prefereix la investigació sobre el vessant químic dels fenòmens. En l'estudi de la cromatina, l'èmfasi es desplaça cap a l'estructura primària de l'ADN, i en ella prefereixen veure principalment un gen. Tot i que el desequilibri dels processos biològics es reconeix formalment, ningú li assigna un paper important: la gran majoria dels treballs tenen com a objectiu distingir entre "negre" i "blanc", la presència o absència de proteïnes, l'activitat o la inactivitat d'un gen.. (No en va que la termodinàmica entre els estudiants de les universitats biològiques sigui una de les branques de la física més desestimades i mal percebudes.) Què hem perdut en mig segle després de Gurvich, com de grans són les pèrdues? el futur de la ciència.

Probablement, la biologia encara ha d'assimilar idees sobre la integritat i el desequilibri fonamentals dels éssers vius, sobre un únic principi d'ordenació que garanteixi aquesta integritat. I potser les idees de Gurvich encara estan per davant, i la seva història tot just comença.

O. G. Gavrish, candidat de ciències biològiques