Usambazaji wa jeni la mbali: utafiti wa mwanasayansi Alexander Gurvich

2024 Mwandishi: Seth Attwood | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-16 16:17

Mwishoni mwa chemchemi ya 1906, Alexander Gavrilovich Gurvich, katikati ya miaka ya thelathini tayari mwanasayansi mashuhuri, alifukuzwa kutoka kwa jeshi. Wakati wa vita na Japan, aliwahi kuwa daktari katika kikosi cha nyuma kilichowekwa Chernigov. (Hapo ndipo Gurvich, kwa maneno yake mwenyewe, "kukimbia uvivu wa kulazimishwa", aliandika na kuonyesha "Atlas na insha juu ya embryology ya wanyama wenye uti wa mgongo", ambayo ilichapishwa katika lugha tatu katika miaka mitatu iliyofuata).

Sasa anaondoka na mke wake mchanga na binti mdogo kwa msimu wote wa joto kwenda Rostov the Great - kwa wazazi wa mkewe. Hana kazi, na bado hajui kama atakaa nchini Urusi au atakwenda nje ya nchi tena.

Nyuma ya Kitivo cha Tiba cha Chuo Kikuu cha Munich, utetezi wa nadharia, Strasbourg na Chuo Kikuu cha Bern. Mwanasayansi mdogo wa Kirusi tayari anafahamu wanabiolojia wengi wa Ulaya, majaribio yake yanathaminiwa sana na Hans Driesch na Wilhelm Roux. Na sasa - miezi mitatu ya kutengwa kamili kutoka kwa kazi ya kisayansi na mawasiliano na wenzake.

Msimu huu wa kiangazi A. G. Gurvich anatafakari juu ya swali, ambalo yeye mwenyewe alitengeneza kama ifuatavyo: "Ina maana gani kwamba ninajiita mwanabiolojia, na nini, kwa kweli, nataka kujua?" Kisha, kwa kuzingatia mchakato uliosomwa vizuri na ulioonyeshwa wa spermatogenesis, anafikia hitimisho kwamba kiini cha udhihirisho wa viumbe hai kinajumuisha uhusiano kati ya matukio tofauti yanayotokea kwa usawa. Hii iliamua "angle yake ya mtazamo" katika biolojia.

Urithi uliochapishwa wa A. G. Gurvich - karatasi zaidi ya 150 za kisayansi. Wengi wao walichapishwa kwa Kijerumani, Kifaransa na Kiingereza, ambazo zilimilikiwa na Alexander Gavrilovich. Kazi yake iliacha alama nzuri katika embryology, cytology, histology, histophysiology, biolojia ya jumla. Lakini labda itakuwa sahihi kusema kwamba "mwelekeo kuu wa shughuli yake ya ubunifu ulikuwa falsafa ya biolojia" (kutoka kitabu "Alexander Gavrilovich Gurvich. (1874-1954)" Moscow: Nauka, 1970).

A. G. Gurvich mnamo 1912 alikuwa wa kwanza kuanzisha wazo la "shamba" katika biolojia. Ukuzaji wa dhana ya uwanja wa kibaolojia ndio mada kuu ya kazi yake na ilidumu kwa zaidi ya muongo mmoja. Wakati huu, maoni ya Gurvich juu ya asili ya uwanja wa kibaolojia yamebadilika sana, lakini kila wakati walizungumza juu ya uwanja kama sababu moja ambayo huamua mwelekeo na mpangilio wa michakato ya kibaolojia.

Bila kusema, ni hatima gani ya kusikitisha iliyongojea wazo hili katika nusu karne ijayo. Kulikuwa na uvumi mwingi, waandishi ambao walidai kuwa wameelewa asili ya kile kinachoitwa "biofield", mtu mara moja alichukua kutibu watu. Wengine walimtaja A. G. Gurvich, bila kusumbua hata kidogo na majaribio ya kuzama ndani ya maana ya kazi yake. Wengi hawakujua juu ya Gurvich na, kwa bahati nzuri, hawakurejelea, kwani sio kwa neno "biofield" yenyewe, au kwa maelezo kadhaa ya hatua yake na A. G. Gurvich haina uhusiano wowote nayo. Walakini, leo maneno "uwanja wa kibaolojia" husababisha mashaka yasiyofichika kati ya waingiliaji walioelimika. Moja ya malengo ya kifungu hiki ni kuwaambia wasomaji hadithi ya kweli ya wazo la uwanja wa kibaolojia katika sayansi.

Ni nini husonga seli

A. G. Gurvich hakuridhika na hali ya biolojia ya kinadharia mwanzoni mwa karne ya 20. Hakuvutiwa na uwezekano wa genetics rasmi, kwa vile alijua kwamba tatizo la "maambukizi ya urithi" kimsingi ni tofauti na tatizo la "utekelezaji" wa sifa katika mwili.

Labda kazi muhimu zaidi ya biolojia hadi leo ni kutafuta jibu la swali la "kitoto": viumbe hai katika utofauti wao wote hutokaje kutoka kwa mpira wa microscopic wa seli moja? Kwa nini seli zinazogawanyika hazifanyi makoloni yenye uvimbe usio na umbo, lakini miundo tata na kamilifu ya viungo na tishu? Katika mitambo ya maendeleo ya wakati huo, mbinu ya causal-uchambuzi iliyopendekezwa na W. Ru ilipitishwa: maendeleo ya kiinitete imedhamiriwa na wingi wa mahusiano magumu ya sababu-na-athari. Lakini mbinu hii haikukubaliana na matokeo ya majaribio ya G. Driesch, ambaye alithibitisha kuwa majaribio yaliyosababisha kupotoka kwa kasi kunaweza kuingilia kati na maendeleo ya mafanikio. Wakati huo huo, sehemu za kibinafsi za mwili hazifanyiki kabisa kutoka kwa miundo hiyo ambayo ni ya kawaida - lakini huundwa! Kwa njia hiyo hiyo, katika majaribio ya Gurvich mwenyewe, hata kwa uingiliaji mkubwa wa mayai ya amphibian, kukiuka muundo wao unaoonekana, maendeleo zaidi yaliendelea kwa usawa - yaani, iliisha kwa njia sawa na katika mayai yasiyofaa.

Mchele. 1 Takwimu A. G. Gurvich kutoka 1914 - picha za schematic za tabaka za seli katika tube ya neural ya kiinitete cha papa. 1 - usanidi wa awali wa uundaji (A), usanidi uliofuata (B) (mstari wa ujasiri - sura iliyozingatiwa, iliyopigwa - kudhaniwa), 2 - ya awali (C) na usanidi uliozingatiwa (D), 3 - awali (E), uliotabiriwa (F) … Mistari ya perpendicular inaonyesha shoka ndefu za seli - "ikiwa utaunda curve perpendicular kwa shoka za seli kwa wakati fulani wa maendeleo, unaweza kuona kwamba itaambatana na contour ya hatua ya baadaye ya maendeleo ya eneo hili"

A. G. Gurvich alifanya uchunguzi wa takwimu wa mitosi (mgawanyiko wa seli) katika sehemu za ulinganifu wa kiinitete kinachokua au viungo vya mtu binafsi na akathibitisha wazo la "sababu ya kawaida", ambayo wazo la uwanja liliibuka baadaye. Gurvich aligundua kuwa kipengele kimoja kinadhibiti picha ya jumla ya usambazaji wa mitosi katika sehemu za kiinitete, bila kuamua wakati na eneo halisi la kila moja yao. Bila shaka, dhana ya nadharia ya uwanja ilikuwa katika fomula maarufu ya Driesch "hatma inayotarajiwa ya kipengele imedhamiriwa na nafasi yake kwa ujumla." Mchanganyiko wa wazo hili na kanuni ya kuhalalisha inaongoza Gurvich kuelewa utaratibu katika wanaoishi kama "utiishaji" wa vipengele kwa ujumla - kinyume na "mwingiliano" wao. Katika kazi yake "Heredity kama Mchakato wa Utambuzi" (1912), yeye kwa mara ya kwanza anaendeleza dhana ya uwanja wa kiinitete - morph. Kwa kweli, ilikuwa pendekezo la kuvunja mduara mbaya: kuelezea kuibuka kwa heterogeneity kati ya vipengele vya awali vya homogeneous kama kazi ya nafasi ya kipengele katika kuratibu za anga za jumla.

Baada ya hayo, Gurvich alianza kutafuta uundaji wa sheria inayoelezea harakati za seli katika mchakato wa morphogenesis. Aligundua kwamba wakati wa ukuzaji wa ubongo katika viinitete vya papa, "shoka ndefu za seli za safu ya ndani ya epithelium ya neva zilielekezwa wakati wowote sio kwa uso wa malezi, lakini kwa wakati fulani (15- 20 ') pembe yake. Mwelekeo wa pembe ni wa asili: ikiwa utaunda curve perpendicular kwa shoka za seli kwa wakati fulani wa maendeleo, unaweza kuona kwamba itaambatana na contour ya hatua ya baadaye katika maendeleo ya eneo hili "(Mchoro 1).) Ilionekana kuwa seli "zinajua" wapi kutegemea, wapi kunyoosha ili kujenga sura inayotaka.

Ili kufafanua uchunguzi huu, A. G. Gurvich alianzisha dhana ya "uso wa nguvu" ambayo inafanana na contour ya uso wa mwisho wa rudiment na inaongoza harakati za seli. Walakini, Gurvich mwenyewe alijua kutokamilika kwa nadharia hii. Mbali na ugumu wa fomu ya hisabati, hakuridhika na "teleolojia" ya dhana (ilionekana kuwa chini ya harakati za seli kwa fomu isiyopo, ya baadaye). Katika kazi iliyofuata "Katika dhana ya uwanja wa kiinitete" (1922) "usanidi wa mwisho wa rudiment hauzingatiwi kama uso wa nguvu wa kuvutia, lakini kama uso wa usawa wa uwanja unaotoka kwa vyanzo vya uhakika." Katika kazi hiyo hiyo, dhana ya "shamba la morphogenetic" ilianzishwa kwa mara ya kwanza.

Swali liliulizwa na Gurvich kwa upana na kwa ukamilifu kwamba nadharia yoyote ya morphogenesis ambayo inaweza kutokea katika siku zijazo itakuwa, kwa asili, kuwa aina nyingine ya nadharia ya shamba.

L. V. Belousov, 1970

Biogenic ultraviolet

“Misingi na mizizi ya tatizo la mitogenesis iliwekwa kwa nia yangu isiyopungua kamwe katika jambo la kimiujiza la karyokinesis (hivi ndivyo mitosis ilivyoitwa nyuma katikati ya karne iliyopita. - Mh. Kumbuka),” aliandika A. G. Gurvich mnamo 1941 katika maelezo yake ya tawasifu."Mitogenesis" - muda wa kufanya kazi ambao ulizaliwa katika maabara ya Gurvich na hivi karibuni ulianza kutumika kwa ujumla, ni sawa na dhana ya "mitogenetic mionzi" - mionzi ya ultraviolet dhaifu sana ya tishu za wanyama na mimea, na kuchochea mchakato wa mgawanyiko wa seli (mitosis).

A. G. Gurvich alifikia hitimisho kwamba ni muhimu kuzingatia mitosi katika kitu hai si kama matukio ya pekee, lakini kwa jumla, kama kitu kilichoratibiwa - iwe ni mitosi iliyopangwa madhubuti ya awamu ya kwanza ya kugawanyika kwa yai au mitoses inayoonekana kuwa nasibu katika tishu za mnyama au mmea mzima. Gurvich aliamini kuwa utambuzi wa uadilifu wa kiumbe pekee ndio ungewezesha kuchanganya michakato ya viwango vya molekuli na seli na sifa za topografia za usambazaji wa mitosi.

Tangu mwanzoni mwa miaka ya 1920 A. G. Gurvich alizingatia uwezekano mbalimbali wa athari za nje zinazochochea mitosis. Katika uwanja wake wa maono ilikuwa dhana ya homoni za mimea, iliyotengenezwa wakati huo na mtaalam wa mimea wa Ujerumani G. Haberlandt. (Aliweka tope la seli zilizokandamizwa kwenye tishu za mmea na akaona jinsi seli za tishu zinavyoanza kugawanyika kwa bidii zaidi.) Lakini haikuwa wazi kwa nini ishara ya kemikali haiathiri seli zote kwa njia ile ile, kwa nini, tuseme, seli ndogo hugawanyika zaidi. mara nyingi kuliko kubwa. Gurvich alipendekeza kuwa hatua nzima iko katika muundo wa uso wa seli: labda, katika seli za vijana, vipengele vya uso vinapangwa kwa njia maalum, vyema kwa mtazamo wa ishara, na wakati seli inakua, shirika hili linavunjwa. (Kwa kweli, hakukuwa na wazo la vipokezi vya homoni wakati huo.)

Walakini, ikiwa dhana hii ni sahihi na usambazaji wa anga wa vitu vingine ni muhimu kwa utambuzi wa ishara, dhana hiyo inajionyesha kuwa ishara inaweza kuwa sio kemikali, lakini asili ya asili: kwa mfano, mionzi inayoathiri muundo fulani wa seli. uso ni resonant. Mawazo haya hatimaye yalithibitishwa katika jaribio ambalo baadaye lilijulikana sana.

Mchele. 2 Uingizaji wa mitosis kwenye ncha ya mzizi wa vitunguu (kuchora kutoka kwa kazi "Das Problem der Zellteilung physiologisch betrachtet", Berlin, 1926). Ufafanuzi katika maandishi

Hapa kuna maelezo ya jaribio hili, ambalo lilifanyika mnamo 1923 katika Chuo Kikuu cha Crimea. Mzizi unaotoa (inductor), uliounganishwa na balbu, uliimarishwa kwa usawa, na ncha yake ilielekezwa kwa eneo la meristem (yaani, kwa eneo la kuenea kwa seli, katika kesi hii pia iko karibu na ncha ya mizizi. - Ed. Kumbuka) ya mzizi wa pili sawa (detector) fasta wima. Umbali kati ya mizizi ulikuwa 2-3 mm”(Mchoro 2). Mwishoni mwa mfiduo, mzizi wa utambuzi uliwekwa alama kwa usahihi, umewekwa, na kukatwa katika safu ya sehemu za longitudinal zinazoendana na ndege ya kati. Sehemu zilichunguzwa chini ya darubini na idadi ya mitosi ilihesabiwa kwenye pande zilizo na miale na udhibiti.

Wakati huo ilikuwa tayari inajulikana kuwa tofauti kati ya idadi ya mitosi (kawaida 1000-2000) katika nusu zote za ncha ya mizizi haizidi 3-5%. Kwa hivyo, "utabiri mkubwa, wa kimfumo, na mdogo sana katika idadi ya mitosi" katika ukanda wa kati wa mzizi wa utambuzi - na hii ndio watafiti waliona kwenye sehemu hizo - bila shaka walishuhudia ushawishi wa sababu ya nje. Kitu kinachotoka kwenye ncha ya mzizi wa inductor kililazimisha seli za mzizi wa detector kugawanyika zaidi kikamilifu (Mchoro 3).

Utafiti zaidi ulionyesha wazi kuwa ulihusu mionzi na si kuhusu kemikali tete. Athari ilienea kwa namna ya boriti nyembamba inayofanana - mara tu mzizi wa kushawishi ulipotoka kidogo kwa upande, athari ilipotea. Pia ilipotea wakati sahani ya kioo iliwekwa kati ya mizizi. Lakini ikiwa sahani ilifanywa kwa quartz, athari iliendelea! Hii ilipendekeza kuwa mionzi hiyo ilikuwa ultraviolet. Baadaye, mipaka yake ya spectral iliwekwa kwa usahihi zaidi - 190-330 nm, na kiwango cha wastani kilikadiriwa kwa kiwango cha 300-1000 photons / s kwa sentimita ya mraba. Kwa maneno mengine, mionzi ya mitogenetic iliyogunduliwa na Gurvich ilikuwa ya kati na karibu na ultraviolet ya kiwango cha chini sana. (Kulingana na data ya kisasa, ukubwa ni chini zaidi - ni kwa mpangilio wa makumi ya picha / s kwa sentimita ya mraba.)

Mchele. 3 Uwakilishi wa picha wa athari za majaribio manne. Mwelekeo chanya (juu ya mhimili wa abscissa) unamaanisha kuongezeka kwa mitosis kwenye upande ulioangaziwa.

Swali la asili: vipi kuhusu ultraviolet ya wigo wa jua, inathiri mgawanyiko wa seli? Katika majaribio, athari kama hiyo haikujumuishwa: katika kitabu cha A. G. Gurvich na L. D. Gurvich "Mitogenetic radiation" (M., Medgiz, 1945), katika sehemu ya mapendekezo ya mbinu, inaonyeshwa wazi kwamba madirisha wakati wa majaribio yanapaswa kufungwa, haipaswi kuwa na moto wazi na vyanzo vya cheche za umeme katika maabara. Kwa kuongeza, majaribio yaliambatana na udhibiti. Hata hivyo, ni lazima ieleweke kwamba nguvu ya UV ya jua ni ya juu zaidi, kwa hiyo, athari yake juu ya vitu hai katika asili, uwezekano mkubwa, inapaswa kuwa tofauti kabisa.

Kazi juu ya mada hii ikawa kubwa zaidi baada ya mabadiliko ya A. G. Gurvich mnamo 1925 katika Chuo Kikuu cha Moscow - alichaguliwa kwa kauli moja kuwa mkuu wa Idara ya Histology na Embryology ya Kitivo cha Tiba. Mionzi ya mitogenetic ilipatikana katika chachu na seli za bakteria, mayai ya kung'oa ya urchins na amfibia, tamaduni za tishu, seli za tumors mbaya, neva (pamoja na akzoni zilizotengwa) na mifumo ya misuli, damu ya viumbe vyenye afya. Kama inavyoonekana kutoka kwa kuorodhesha, tishu zisizoweza kutengana pia zilitolewa - wacha tukumbuke ukweli huu.

Matatizo ya maendeleo ya mabuu ya baharini yaliyowekwa katika vyombo vya quartz vilivyofungwa chini ya ushawishi wa mionzi ya mitogenetic ya muda mrefu ya tamaduni za bakteria katika miaka ya 30 ya karne ya XX ilisomwa na J. na M. Magrou katika Taasisi ya Pasteur. (Leo, masomo kama haya ya samaki na viini vya amfibia yanafanywa katika biofacies ya Chuo Kikuu cha Jimbo la Moscow na A. B. Burlakov.)

Swali lingine muhimu ambalo watafiti walijiuliza wenyewe katika miaka hiyo hiyo: hatua ya mionzi inaenea kwa tishu hai kwa umbali gani? Msomaji atakumbuka kwamba katika jaribio la mizizi ya vitunguu, athari ya ndani ilionekana. Je, badala yake, pia kuna hatua za masafa marefu? Ili kuanzisha hili, majaribio ya mfano yalifanyika: na mionzi ya ndani ya zilizopo za muda mrefu zilizojaa ufumbuzi wa glucose, peptoni, asidi ya nucleic, na biomolecules nyingine, mionzi ilienea kupitia tube. Kasi ya uenezi ya kinachojulikana kama mionzi ya sekondari ilikuwa karibu 30 m / s, ambayo ilithibitisha dhana juu ya asili ya mionzi ya kemikali ya mchakato. (Kwa maneno ya kisasa, biomolecules, kunyonya fotoni za UV, fluoresced, kutoa fotoni yenye urefu wa urefu wa mawimbi. Photoni, kwa upande wake, zilisababisha mabadiliko ya kemikali yaliyofuata.) Hakika, katika majaribio fulani, uenezi wa mionzi ulionekana kwa urefu wote wa kitu cha kibiolojia (kwa mfano, katika mizizi ndefu ya upinde huo).

Gurvich na wafanyikazi wenzake pia walionyesha kuwa mionzi ya ultraviolet iliyopunguzwa sana ya chanzo halisi pia inakuza mgawanyiko wa seli kwenye mizizi ya vitunguu, kama vile kichochezi cha kibaolojia.

Uundaji wetu wa mali ya msingi ya uwanja wa kibaolojia hauwakilishi katika maudhui yake mlinganisho wowote na nyanja zinazojulikana katika fizikia (ingawa, bila shaka, haipingani nao).

A. G. Gurvich. Kanuni za Biolojia ya Uchanganuzi na Nadharia ya Uga wa Seli

Picha zinafanya

Mionzi ya UV inatoka wapi kwenye seli hai? A. G. Gurvich na wenzake katika majaribio yao walirekodi wigo wa athari za enzymatic na rahisi za isokaboni redox. Kwa muda fulani, swali la vyanzo vya mionzi ya mitogenetic lilibaki wazi. Lakini mwaka wa 1933, baada ya kuchapishwa kwa hypothesis ya photochemist V. Frankenburger, hali na asili ya photons intracellular ikawa wazi. Frankenburger aliamini kuwa chanzo cha kuonekana kwa kiwango cha juu cha nishati ya ultraviolet kilikuwa vitendo adimu vya kuunganishwa tena kwa itikadi kali za bure ambazo hufanyika wakati wa michakato ya kemikali na biochemical na, kwa sababu ya uhaba wao, haukuathiri usawa wa jumla wa athari.

Nishati iliyotolewa wakati wa kuunganishwa tena kwa radicals inafyonzwa na molekuli za substrate na hutolewa na tabia ya wigo wa molekuli hizi. Mpango huu uliboreshwa na N. N. Semyonov (mshindi wa Tuzo ya Nobel ya baadaye) na katika fomu hii ilijumuishwa katika nakala zote zilizofuata na monographs juu ya mitogenesis. Utafiti wa kisasa wa chemiluminescence ya mifumo ya maisha imethibitisha usahihi wa maoni haya, ambayo yanakubaliwa kwa ujumla leo. Hapa kuna mfano mmoja tu: masomo ya protini ya fluorescent.

Bila shaka, vifungo mbalimbali vya kemikali vinaingizwa katika protini, ikiwa ni pamoja na vifungo vya peptidi - katikati ya ultraviolet (kwa ukali zaidi - 190-220 nm). Lakini kwa masomo ya fluorescence, asidi ya amino yenye kunukia, haswa tryptophan, inafaa. Ina kiwango cha juu cha kunyonya katika 280 nm, phenylalanine 254 nm, na tyrosine 274 nm. Kwa kunyonya quanta ya urujuanimno, asidi hizi za amino basi huzitoa katika mfumo wa mionzi ya pili - kwa kawaida, yenye urefu wa mawimbi, yenye sifa ya wigo wa hali fulani ya protini. Zaidi ya hayo, ikiwa angalau mabaki ya tryptophan yapo katika protini, basi itakuwa fluoresce tu - nishati inayoingizwa na tyrosine na mabaki ya phenylalanine inasambazwa tena. Wigo wa fluorescence ya mabaki ya tryptophan inategemea sana mazingira - ikiwa mabaki ni, tuseme, karibu na uso wa globule au ndani, nk, na wigo huu unatofautiana katika bendi ya 310-340 nm.

A. G. Gurvich na wafanyikazi wenzake walionyesha katika majaribio ya kielelezo juu ya usanisi wa peptidi kwamba michakato ya mnyororo inayohusisha fotoni inaweza kusababisha kupasuka (photodissociation) au usanisi (photosynthesis). Athari za utengano wa picha hufuatana na mionzi, wakati michakato ya photosynthesis haitoi.

Sasa ikawa wazi kwa nini seli zote hutoa, lakini wakati wa mitosis - hasa kwa nguvu. Mchakato wa mitosis ni mwingi wa nishati. Zaidi ya hayo, ikiwa katika seli inayokua mkusanyiko na matumizi ya nishati huendelea sambamba na michakato ya kunyonya, basi wakati wa mitosis nishati iliyohifadhiwa na seli katika interphase hutumiwa tu. Kuna mgawanyiko wa miundo tata ya intracellular (kwa mfano, shell ya kiini) na uundaji wa nishati unaoweza kubadilishwa wa mpya - kwa mfano, supercoils ya chromatin.

A. G. Gurvich na wenzake pia walifanya kazi ya usajili wa mionzi ya mitogenetic kwa kutumia counters photon. Mbali na maabara ya Gurvich katika Leningrad IEM, tafiti hizi pia ziko Leningrad, katika Phystech chini ya A. F. Ioffe, wakiongozwa na G. M. Frank, pamoja na wanafizikia Yu. B. Khariton na S. F. Rodionov.

Katika nchi za Magharibi, wataalamu mashuhuri kama B. Raevsky na R. Oduber walijishughulisha na usajili wa mionzi ya mitogenetic kwa kutumia mirija ya photomultiplier. Tunapaswa pia kukumbuka G. Barth, mwanafunzi wa mwanafizikia maarufu W. Gerlach (mwanzilishi wa uchambuzi wa spectral wa kiasi). Barth alifanya kazi kwa miaka miwili katika maabara ya A. G. Gurvich na kuendelea na utafiti wake huko Ujerumani. Alipata matokeo chanya ya kuaminika ya kufanya kazi na vyanzo vya kibaolojia na kemikali, na kwa kuongeza, alitoa mchango muhimu kwa mbinu ya kugundua mionzi dhaifu zaidi. Barth alifanya urekebishaji wa awali wa unyeti na uteuzi wa viboreshaji picha. Leo, utaratibu huu ni wa lazima na wa kawaida kwa kila mtu ambaye hupima fluxes dhaifu ya mwanga. Walakini, ilikuwa ni kupuuzwa kwa hii na mahitaji mengine muhimu ambayo hayakuruhusu idadi ya watafiti wa kabla ya vita kupata matokeo ya kushawishi.

Leo, data ya kuvutia juu ya usajili wa mionzi dhaifu zaidi kutoka kwa vyanzo vya kibaolojia imepatikana katika Taasisi ya Kimataifa ya Biofizikia (Ujerumani) chini ya uongozi wa F. Popp. Hata hivyo, baadhi ya wapinzani wake wana mashaka kuhusu kazi hizi. Wanaelekea kuamini kuwa biophotoni ni bidhaa za kimetaboliki, aina ya kelele nyepesi ambayo haina maana ya kibiolojia. "Utoaji wa mwanga ni jambo la asili kabisa na linalojidhihirisha yenyewe ambalo huambatana na athari nyingi za kemikali," anasisitiza mwanafizikia Rainer Ulbrich wa Chuo Kikuu cha Göttingen. Mwanabiolojia Gunther Rothe anatathmini hali hiyo kwa njia ifuatayo: "Biophotons zipo bila shaka - leo hii inathibitishwa bila shaka na vifaa nyeti sana vinavyopatikana kwa fizikia ya kisasa. Kuhusu tafsiri ya Popp (tunazungumza juu ya ukweli kwamba chromosomes inadaiwa hutoa picha za kushikamana. - Ujumbe wa Mhariri), hii ni hypothesis nzuri, lakini uthibitisho wa majaribio uliopendekezwa bado hautoshi kabisa kutambua uhalali wake. Kwa upande mwingine, ni lazima kuzingatia kwamba ni vigumu sana kupata ushahidi katika kesi hii, kwa sababu, kwanza, nguvu ya mionzi hii ya photon ni ya chini sana, na pili, mbinu za classical za kuchunguza mwanga wa laser kutumika katika fizikia ni. ni ngumu kuomba hapa."

Miongoni mwa kazi za kibaolojia zilizochapishwa kutoka nchi yako, hakuna kitu kinachovutia usikivu wa ulimwengu wa kisayansi zaidi ya kazi yako.

Kutoka kwa barua kutoka kwa Albrecht Bethe ya tarehe 1930-08-01 kwenda kwa A. G. Gurvich

Ukosefu wa usawa unaodhibitiwa

Matukio ya udhibiti katika protoplasm A. G. Gurvich alianza kubahatisha baada ya majaribio yake ya mapema katika kuweka mayai ya mbolea ya amfibia na echinoderms. Karibu miaka 30 baadaye, wakati wa kuelewa matokeo ya majaribio ya mitogenetic, mada hii ilipata msukumo mpya. Gurvich ana hakika kwamba uchambuzi wa muundo wa substrate ya nyenzo (seti ya biomolecules) ambayo humenyuka kwa mvuto wa nje, bila kujali hali yake ya kazi, haina maana. A. G. Gurvich huunda nadharia ya kisaikolojia ya protoplasm. Kiini chake ni kwamba mifumo hai ina vifaa maalum vya Masi kwa uhifadhi wa nishati, ambayo kimsingi haina usawa. Katika fomu ya jumla, hii ni urekebishaji wa wazo kwamba utitiri wa nishati ni muhimu kwa mwili sio tu kwa ukuaji au kazi, lakini kimsingi kudumisha hali ambayo tunaiita hai.

Watafiti walizingatia ukweli kwamba mlipuko wa mionzi ya mitogenetic ilizingatiwa wakati mtiririko wa nishati ulikuwa mdogo, ambao ulidumisha kiwango fulani cha kimetaboliki ya mfumo wa maisha. (Kwa "kupunguza mtiririko wa nishati" inapaswa kueleweka kupungua kwa shughuli za mifumo ya enzymatic, ukandamizaji wa michakato mbalimbali ya usafiri wa transmembrane, kupungua kwa kiwango cha awali na matumizi ya misombo ya juu ya nishati - yaani, michakato yoyote ambayo kutoa nishati kwa seli - kwa mfano, kwa ubaridi uwezao kugeuzwa wa kitu au kwa ganzi kidogo.) Gurvich alibuni dhana ya miundo ya molekuli iliyolegea sana yenye uwezo ulioongezeka wa nishati, asili isiyo na usawa na kuunganishwa na utendaji wa kawaida. Aliziita vikundinyota vya molekuli zisizo na usawa (NMCs).

A. G. Gurvich aliamini kuwa ni kutengana kwa NMC, kuvuruga kwa shirika la protoplasm, ambayo ilisababisha kupasuka kwa mionzi. Hapa ana mengi sawa na mawazo ya A. Szent-Györgyi kuhusu uhamiaji wa nishati pamoja na viwango vya jumla vya nishati ya tata za protini. Mawazo sawa ya kuthibitisha asili ya mionzi ya "biophotonic" yanaonyeshwa leo na F. Popp - anaita mikoa ya kusisimua inayohamia "polaritons". Kutoka kwa mtazamo wa fizikia, hakuna kitu cha kawaida hapa. (Ni ipi kati ya miundo ya ndani ya seli inayojulikana kwa sasa inaweza kufaa kwa nafasi ya NMC katika nadharia ya Gurvich - tutaacha zoezi hili la kiakili kwa msomaji.)

Pia imeonyeshwa kwa majaribio kwamba mionzi pia hutokea wakati substrate inathiriwa mechanically na centrifugation au matumizi ya voltage dhaifu. Hii ilifanya iwezekane kusema kwamba NMC pia inamiliki mpangilio wa anga, ambao ulitatizwa na ushawishi wa kiufundi na kizuizi cha mtiririko wa nishati.

Kwa mtazamo wa kwanza, inaonekana kwamba NMC, kuwepo kwake ambayo inategemea utitiri wa nishati, ni sawa na miundo ya kutoweka ambayo hutokea katika mifumo ya thermodynamically nonequilibrium, ambayo iligunduliwa na mshindi wa Tuzo ya Nobel I. R. Prigogine. Walakini, mtu yeyote ambaye amesoma miundo kama hii (kwa mfano, mmenyuko wa Belousov - Zhabotinsky) anajua vizuri kuwa haijatolewa tena kutoka kwa uzoefu hadi uzoefu, ingawa tabia yao ya jumla imehifadhiwa. Kwa kuongezea, ni nyeti sana kwa mabadiliko kidogo katika vigezo vya mmenyuko wa kemikali na hali ya nje. Yote hii ina maana kwamba kwa kuwa vitu vilivyo hai pia ni fomu zisizo za usawa, haziwezi kudumisha utulivu wa kipekee wa nguvu wa shirika lao tu kutokana na mtiririko wa nishati. Sababu moja ya kuagiza ya mfumo pia inahitajika. Sababu hii A. G. Gurvich aliiita uwanja wa kibaolojia.

Kwa muhtasari mfupi, toleo la mwisho la nadharia ya kibaolojia (ya seli) inaonekana kama hii. Shamba ina vector, sio nguvu, tabia. (Kumbuka: uwanja wa nguvu ni eneo la nafasi, katika kila hatua ambayo nguvu fulani hutenda juu ya kitu cha majaribio kilichowekwa ndani yake; kwa mfano, uwanja wa umeme. Sehemu ya vekta ni eneo la nafasi, katika kila hatua ambayo vekta fulani hutolewa, kwa mfano, vekta za kasi za chembe katika maji yanayotembea.) Molekuli ambazo ziko katika hali ya msisimko na hivyo kuwa na ziada ya nishati huanguka chini ya hatua ya shamba la vector. Wanapata mwelekeo mpya, kuharibika au kusonga kwenye uwanja sio kwa sababu ya nishati yake (hiyo ni, sio kwa njia sawa na inavyotokea na chembe iliyochajiwa kwenye uwanja wa sumakuumeme), lakini wanatumia nishati yao wenyewe. Sehemu kubwa ya nishati hii inabadilishwa kuwa nishati ya kinetic; wakati nishati ya ziada inatumiwa na molekuli inarudi kwenye hali isiyofurahi, athari ya shamba juu yake hukoma. Matokeo yake, utaratibu wa spatio-temporal huundwa katika uwanja wa seli - NMC huundwa, inayojulikana na uwezo wa kuongezeka wa nishati.

Kwa fomu iliyorahisishwa, ulinganisho ufuatao unaweza kufafanua hili. Ikiwa molekuli zinazohamia kwenye seli ni magari, na nishati yao ya ziada ni petroli, basi uwanja wa kibaolojia huunda unafuu wa eneo ambalo magari huendesha. Kwa kutii "unafuu", molekuli zilizo na sifa sawa za nishati huunda NMC. Wao, kama ilivyotajwa tayari, wameunganishwa sio kwa nguvu tu, bali pia na kazi ya kawaida, na zipo, kwanza, kwa sababu ya uingiaji wa nishati (magari hayawezi kwenda bila petroli), na pili, kwa sababu ya hatua ya kuagiza ya uwanja wa kibaolojia. (mbali ya barabara gari halitapita). Molekuli za mtu binafsi huingia na kuondoka kila mara kwenye NMC, lakini NMC nzima inasalia thabiti hadi thamani ya mtiririko wa nishati ya kuilisha ibadilike. Kwa kupungua kwa thamani yake, NMC hutengana, na nishati iliyohifadhiwa ndani yake hutolewa.

Sasa, fikiria kwamba katika eneo fulani la tishu hai, uingiaji wa nishati umepungua: kuoza kwa NMC imekuwa kali zaidi, kwa hiyo, nguvu ya mionzi imeongezeka, ambayo inadhibiti mitosis. Kwa kweli, mionzi ya mitogenetic inahusiana kwa karibu na uwanja - ingawa sio sehemu yake! Kama tunavyokumbuka, wakati wa kuoza (dissimilation), nishati ya ziada hutolewa, ambayo haijahamasishwa katika NMC na haishiriki katika michakato ya awali; haswa kwa sababu katika seli nyingi michakato ya kuiga na kutenganisha hutokea wakati huo huo, ingawa kwa uwiano tofauti, seli zina utaratibu wa mitojenetiki. Vile vile ni kesi ya mtiririko wa nishati: shamba haiathiri moja kwa moja kiwango chao, lakini, kutengeneza "misaada" ya anga, inaweza kusimamia kwa ufanisi mwelekeo na usambazaji wao.

A. G. Gurvich alifanya kazi kwenye toleo la mwisho la nadharia ya uwanja wakati wa miaka ngumu ya vita. "Nadharia ya uwanja wa kibaolojia" ilichapishwa mnamo 1944 (Moscow: Sayansi ya Soviet) na katika toleo lililofuata kwa Kifaransa - mnamo 1947. Nadharia ya nyanja za kibaolojia za seli imesababisha ukosoaji na kutokuelewana hata kati ya wafuasi wa dhana iliyotangulia. Lawama yao kuu ilikuwa kwamba Gurvich alidaiwa kuachana na wazo la yote, na akarudi kwenye kanuni ya mwingiliano wa vitu vya mtu binafsi (ambayo ni, uwanja wa seli za mtu binafsi), ambayo yeye mwenyewe aliikataa. Katika makala "Dhana ya" nzima "kwa kuzingatia nadharia ya uwanja wa seli" (Mkusanyiko "Inafanya kazi juu ya mitogenesis na nadharia ya nyanja za kibiolojia." Gurvich inaonyesha kwamba hii sivyo. Kwa kuwa mashamba yanayotokana na seli za mtu binafsi yanaenea zaidi ya mipaka yao, na vectors za shamba zinafupishwa wakati wowote wa nafasi kulingana na sheria za kuongeza kijiometri, dhana mpya inathibitisha dhana ya shamba "halisi". Kwa kweli, ni sehemu muhimu ya seli zote za chombo (au kiumbe), inayobadilika kwa muda na kumiliki mali ya jumla.

Tangu 1948, shughuli za kisayansi za A. G. Gurvich analazimika kuzingatia hasa katika nyanja ya kinadharia. Baada ya kikao cha Agosti cha Chuo cha Kilimo cha All-Union, hakuona fursa ya kuendelea kufanya kazi katika Taasisi ya Tiba ya Majaribio ya Chuo cha Sayansi ya Tiba cha Urusi (mkurugenzi ambaye alikuwa tangu taasisi hiyo ilianzishwa mnamo 1945). na mapema Septemba alituma maombi kwa Ofisi ya Rais wa Chuo kwa ajili ya kustaafu. Katika miaka ya mwisho ya maisha yake, aliandika kazi nyingi juu ya nyanja mbali mbali za nadharia ya uwanja wa kibaolojia, biolojia ya kinadharia na mbinu ya utafiti wa kibiolojia. Gurvich alizingatia kazi hizi kama sura za kitabu kimoja, ambacho kilichapishwa mnamo 1991 chini ya kichwa "Kanuni za Biolojia ya Uchambuzi na Nadharia ya Sehemu za Seli" (Moscow: Nauka).

Uwepo wa mfumo wa maisha ni, kwa kusema madhubuti, shida kubwa zaidi, kwa kulinganisha na ambayo utendaji wake unabaki au unapaswa kubaki kwenye vivuli.

A. G. Gurvich. Misingi ya kihistoria ya biolojia. Jena, 1930 (kwa Kijerumani)

Huruma bila kuelewa

Kazi za A. G. Gurvich juu ya mitogenesis kabla ya Vita vya Kidunia vya pili walikuwa maarufu sana katika nchi yetu na nje ya nchi. Katika maabara ya Gurvich, taratibu za kansajeni zilisomwa kikamilifu, hasa, ilionyeshwa kuwa damu ya wagonjwa wa saratani, tofauti na damu ya watu wenye afya, sio chanzo cha mionzi ya mitogenetic. Mnamo 1940 A. G. Gurvich alitunukiwa Tuzo la Jimbo kwa kazi yake juu ya utafiti wa mitogenetic wa shida ya saratani. Dhana za "shamba" za Gurvich hazikuwahi kufurahia umaarufu mkubwa, ingawa mara kwa mara ziliamsha shauku kubwa. Lakini shauku hii katika kazi yake na ripoti mara nyingi imebaki ya juu juu. A. A. Lyubishchev, ambaye kila wakati alijiita mwanafunzi wa A. G. Gurvich, alielezea mtazamo huu kama "huruma bila kuelewa."

Katika wakati wetu, huruma imebadilishwa na uadui. Mchango mkubwa katika kudharau mawazo ya A. G. Gurvich ilianzishwa na baadhi ya wafuasi ambao walitafsiri mawazo ya mwanasayansi "kulingana na ufahamu wao wenyewe." Lakini jambo kuu sio hata hivyo. Mawazo ya Gurvich yalijikuta kwenye kando ya njia iliyochukuliwa na biolojia ya "orthodox". Baada ya ugunduzi wa helix mbili, mitazamo mpya na ya kuvutia ilionekana mbele ya watafiti. Mlolongo "jeni - protini - ishara" inayovutiwa na ukweli wake, inaonekana kuwa rahisi kupata matokeo. Kwa kawaida, baiolojia ya molekuli, genetics ya molekuli, biokemia ikawa miongozo, na michakato ya udhibiti isiyo ya kijeni na isiyo ya enzymatic katika mifumo hai ilisukuma hatua kwa hatua kwenye ukingo wa sayansi, na uchunguzi wao wenyewe ulianza kuzingatiwa kuwa kazi ya kutia shaka, isiyo na maana.

Kwa matawi ya kisasa ya physicochemical na molekuli ya biolojia, uelewa wa uadilifu ni mgeni, ambayo A. G. Gurvich alizingatia mali ya msingi ya viumbe hai. Kwa upande mwingine, kukatwa viungo ni sawa na kupata maarifa mapya. Upendeleo hutolewa kwa utafiti juu ya upande wa kemikali wa matukio. Katika utafiti wa chromatin, msisitizo huhamishiwa kwenye muundo wa msingi wa DNA, na ndani yake wanapendelea kuona hasa jeni. Ingawa kutokuwepo kwa usawa kwa michakato ya kibaolojia kunatambuliwa rasmi, hakuna mtu anayeipa jukumu muhimu: kazi nyingi sana zinalenga kutofautisha kati ya "nyeusi" na "nyeupe", uwepo au kutokuwepo kwa protini, shughuli au kutofanya kazi kwa jeni.. (Sio bure kwamba thermodynamics kati ya wanafunzi wa vyuo vikuu vya kibaolojia ni mojawapo ya matawi ya fizikia ambayo hayakupendwa na yenye kutambuliwa vibaya.) Tumepoteza nini katika nusu karne baada ya Gurvich, hasara ni kubwa kiasi gani - jibu litasababishwa na mustakabali wa sayansi.

Pengine, biolojia bado haijachukua mawazo kuhusu uadilifu wa kimsingi na ukosefu wa usawa wa viumbe hai, kuhusu kanuni moja ya kuagiza ambayo inahakikisha uadilifu huu. Na labda mawazo ya Gurvich bado yako mbele, na historia yao inaanza tu.

O. G. Gavrish, mgombea wa sayansi ya kibiolojia