Trasmissione genica a distanza: ricerca dello scienziato Alexander Gurvich

2024 Autore: Seth Attwood | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-16 16:08

Nella tarda primavera del 1906, Alexander Gavrilovich Gurvich, sulla trentina già noto scienziato, fu smobilitato dall'esercito. Durante la guerra con il Giappone, prestò servizio come medico nel reggimento di retroguardia di stanza a Chernigov. (Fu lì che Gurvich, con le sue stesse parole, "fuggendo dall'ozio forzato", scrisse e illustrò "Atlante e saggio sull'embriologia dei vertebrati", che fu pubblicato in tre lingue nei successivi tre anni).

Ora parte con la sua giovane moglie e la sua piccola figlia per tutta l'estate a Rostov il Grande, dai genitori di sua moglie. Non ha un lavoro e ancora non sa se resterà in Russia o se andrà di nuovo all'estero.

Dietro la Facoltà di Medicina dell'Università di Monaco, la discussione della tesi, Strasburgo e l'Università di Berna. Il giovane scienziato russo conosce già molti biologi europei, i suoi esperimenti sono molto apprezzati da Hans Driesch e Wilhelm Roux. E ora - tre mesi di completo isolamento dal lavoro scientifico e dai contatti con i colleghi.

Questa estate A. G. Gurvich riflette sulla domanda, che lui stesso ha formulato come segue: "Cosa significa che mi definisco un biologo, e cosa, infatti, voglio sapere?" Quindi, considerando il processo accuratamente studiato e illustrato della spermatogenesi, giunge alla conclusione che l'essenza della manifestazione degli esseri viventi consiste nelle connessioni tra eventi separati che si verificano in modo sincrono. Questo ha determinato il suo "angolo di vista" in biologia.

Il patrimonio a stampa di A. G. Gurvich - più di 150 articoli scientifici. La maggior parte di questi sono stati pubblicati in tedesco, francese e inglese, di proprietà di Alexander Gavrilovich. Il suo lavoro ha lasciato un segno luminoso in embriologia, citologia, istologia, istofisiologia, biologia generale. Ma forse sarebbe corretto dire che "la direzione principale della sua attività creativa era la filosofia della biologia" (dal libro "Alexander Gavrilovich Gurvich. (1874-1954)". Mosca: Nauka, 1970).

A. G. Gurvich nel 1912 fu il primo ad introdurre il concetto di "campo" in biologia. Lo sviluppo del concetto di campo biologico è stato il tema principale del suo lavoro ed è durato per più di un decennio. Durante questo periodo, le opinioni di Gurvich sulla natura del campo biologico hanno subito profondi cambiamenti, ma hanno sempre parlato del campo come di un unico fattore che determina la direzione e l'ordine dei processi biologici.

Inutile dire che triste destino attendeva questo concetto nel prossimo mezzo secolo. Ci sono state molte speculazioni, gli autori delle quali hanno affermato di aver compreso la natura fisica del cosiddetto "biocampo", qualcuno si è subito impegnato a curare le persone. Alcuni si riferivano ad A. G. Gurvich, senza preoccuparsi affatto dei tentativi di approfondire il significato del suo lavoro. La maggioranza non conosceva Gurvich e, fortunatamente, non vi faceva riferimento, poiché né il termine "biocampo" stesso, né le varie spiegazioni della sua azione da parte di A. G. Gurvich non c'entra niente. Tuttavia, oggi le parole "campo biologico" suscitano un palese scetticismo tra gli interlocutori colti. Uno degli obiettivi di questo articolo è raccontare ai lettori la vera storia dell'idea di un campo biologico nella scienza.

Cosa muove le cellule?

A. G. Gurvich non era soddisfatto dello stato della biologia teorica all'inizio del XX secolo. Non era attratto dalle possibilità della genetica formale, poiché era consapevole che il problema della "trasmissione dell'ereditarietà" è fondamentalmente diverso dal problema della "implementazione" dei tratti nel corpo.

Forse il compito più importante della biologia fino ad oggi è la ricerca di una risposta alla domanda "infantile": come nascono gli esseri viventi in tutta la loro diversità da una sfera microscopica di una singola cellula? Perché le cellule in divisione non formano colonie grumose informi, ma strutture complesse e perfette di organi e tessuti? Nella meccanica dello sviluppo di quel tempo fu adottato l'approccio causa-analitico proposto da W. Ru: lo sviluppo dell'embrione è determinato da una moltitudine di rigide relazioni causa-effetto. Ma questo approccio non era d'accordo con i risultati degli esperimenti di G. Driesch, che ha dimostrato che le deviazioni acute causate sperimentalmente potrebbero non interferire con lo sviluppo di successo. Allo stesso tempo, le singole parti del corpo non sono affatto formate da quelle strutture che sono normali, ma si formano! Allo stesso modo, negli esperimenti di Gurvich, anche con una centrifugazione intensiva delle uova di anfibi, violando la loro struttura visibile, l'ulteriore sviluppo procedeva in modo equifinale, cioè finiva allo stesso modo delle uova intatte.

Riso. 1 Figure A. G. Gurvich del 1914 - immagini schematiche di strati cellulari nel tubo neurale di un embrione di squalo. 1 - configurazione della formazione iniziale (A), configurazione successiva (B) (linea in grassetto - forma osservata, tratteggiata - presunta), 2 - configurazione iniziale (C) e osservata (D), 3 - iniziale (E), prevista (F) … Le linee perpendicolari mostrano gli assi lunghi delle celle - "se costruisci una curva perpendicolare agli assi delle celle in un dato momento di sviluppo, puoi vedere che coinciderà con il contorno di uno stadio successivo di sviluppo di quest'area"

A. G. Gurvich ha condotto uno studio statistico sulle mitosi (divisioni cellulari) in parti simmetriche dell'embrione in via di sviluppo o di singoli organi e ha convalidato il concetto di "fattore normalizzante", da cui in seguito è emerso il concetto di campo. Gurvich ha stabilito che un singolo fattore controlla il quadro generale della distribuzione delle mitosi in parti dell'embrione, senza determinare affatto l'ora e la posizione esatte di ciascuna di esse. Indubbiamente, la premessa della teoria dei campi era contenuta nella famosa formula di Driesch "il destino futuro di un elemento è determinato dalla sua posizione nel suo insieme". La combinazione di questa idea con il principio di normalizzazione porta Gurvich a una comprensione dell'ordine nel vivente come "subordinazione" degli elementi a un unico insieme - in contrasto con la loro "interazione". Nella sua opera "L'ereditarietà come processo di realizzazione" (1912), sviluppa per la prima volta il concetto di campo embrionale - il morph. Si trattava infatti di una proposta per rompere il circolo vizioso: spiegare l'emergere di eterogeneità tra elementi inizialmente omogenei in funzione della posizione dell'elemento nelle coordinate spaziali dell'insieme.

Successivamente, Gurvich iniziò a cercare una formulazione della legge che descrivesse il movimento delle cellule nel processo di morfogenesi. Ha scoperto che durante lo sviluppo del cervello negli embrioni di squalo, "i lunghi assi delle cellule dello strato interno dell'epitelio neurale erano orientati in un dato momento non perpendicolarmente alla superficie della formazione, ma ad un certo (15- 20 ') angolo ad esso. L'orientamento degli angoli è naturale: se costruisci una curva perpendicolare agli assi della cella in un dato momento di sviluppo, puoi vedere che coinciderà con il contorno di una fase successiva nello sviluppo di quest'area "(Fig. 1). Sembrava che le cellule "sapessero" dove appoggiarsi, dove allungarsi per costruire la forma desiderata.

Per spiegare queste osservazioni, A. G. Gurvich ha introdotto il concetto di "superficie di forza" che coincide con il contorno della superficie finale del rudimento e guida il movimento delle cellule. Tuttavia, lo stesso Gurvich era consapevole dell'imperfezione di questa ipotesi. Oltre alla complessità della forma matematica, non era soddisfatto della "teleologia" del concetto (sembrava subordinare il movimento delle cellule a una forma futura inesistente). Nel successivo lavoro "Sul concetto di campi embrionali" (1922) "la configurazione finale del rudimento è considerata non come una superficie di forza attrattiva, ma come la superficie equipotenziale del campo emanante da sorgenti puntiformi". Nello stesso lavoro è stato introdotto per la prima volta il concetto di "campo morfogenetico".

La domanda è stata posta da Gurvich in modo così ampio ed esauriente che qualsiasi teoria della morfogenesi che potrebbe sorgere in futuro sarà, in sostanza, solo un altro tipo di teoria del campo.

L. V. Belousov, 1970

Ultravioletto biogeno

“Le fondamenta e le radici del problema della mitogenesi sono state poste nel mio incessante interesse per il fenomeno miracoloso della cariocinesi (così veniva chiamata la mitosi a metà del secolo scorso. - NdR)”, scriveva A. G. Gurvich nel 1941 nelle sue note autobiografiche."Mitogenesi" - un termine di lavoro nato nel laboratorio di Gurvich e presto entrato nell'uso generale, equivale al concetto di "radiazione mitogenetica" - radiazione ultravioletta molto debole dei tessuti animali e vegetali, che stimola il processo di divisione cellulare (mitosi).

A. G. Gurvich è giunto alla conclusione che è necessario considerare le mitosi in un oggetto vivente non come eventi isolati, ma in aggregato, come qualcosa di coordinato - sia che si tratti di mitosi strettamente organizzate delle prime fasi della scissione dell'uovo o di mitosi apparentemente casuali nei tessuti di un animale o una pianta adulto. Gurvich riteneva che solo il riconoscimento dell'integrità dell'organismo avrebbe permesso di combinare i processi dei livelli molecolare e cellulare con le caratteristiche topografiche della distribuzione delle mitosi.

Dall'inizio degli anni '20 A. G. Gurvich ha considerato varie possibilità di influenze esterne che stimolano la mitosi. Nel suo campo visivo c'era il concetto di ormoni vegetali, sviluppato a quel tempo dal botanico tedesco G. Haberlandt. (Ha messo un impasto liquido di cellule frantumate sul tessuto vegetale e ha osservato come le cellule dei tessuti iniziano a dividersi più attivamente.) Ma non era chiaro perché il segnale chimico non influisse su tutte le cellule allo stesso modo, perché, diciamo, le piccole cellule si dividono di più spesso di quelli grandi. Gurvich ha suggerito che l'intero punto è nella struttura della superficie cellulare: forse, nelle cellule giovani, gli elementi di superficie sono organizzati in un modo speciale, favorevole alla percezione dei segnali, e man mano che la cellula cresce, questa organizzazione viene interrotta. (Naturalmente, a quel tempo non esisteva il concetto di recettori ormonali.)

Tuttavia, se questo presupposto è corretto e la distribuzione spaziale di alcuni elementi è importante per la percezione del segnale, l'ipotesi stessa suggerisce che il segnale potrebbe non essere di natura chimica, ma di natura fisica: ad esempio, radiazioni che colpiscono alcune strutture della cellula superficie è risonante. Queste considerazioni furono infine confermate in un esperimento che in seguito divenne ampiamente noto.

Riso. 2 Induzione della mitosi all'apice della radice della cipolla (tratto dall'opera "Das Problem der Zellteilung physiologisch betrachet", Berlino, 1926). Spiegazioni nel testo

Ecco una descrizione di questo esperimento, che fu eseguito nel 1923 all'Università di Crimea. “La radice emittente (induttore), collegata al bulbo, veniva irrobustita orizzontalmente, e la sua punta era diretta verso la zona del meristema (cioè verso la zona di proliferazione cellulare, in questo caso localizzata anche in questo caso vicino alla punta della radice. - Ed. Nota) della seconda radice simile (rivelatore) fissata verticalmente. La distanza tra le radici era di 2-3 mm (Fig. 2). Alla fine dell'esposizione, la radice percettiva è stata segnata con precisione, fissata e tagliata in una serie di sezioni longitudinali parallele al piano mediale. Le sezioni sono state esaminate al microscopio e il numero di mitosi è stato contato sui lati irradiati e di controllo.

A quel tempo era già noto che la discrepanza tra il numero di mitosi (di solito 1000-2000) in entrambe le metà dell'apice della radice non supera normalmente il 3-5%. Quindi, "una preponderanza significativa, sistematica, nettamente limitata nel numero di mitosi" nella zona centrale della radice percettiva - e questo è ciò che i ricercatori hanno visto sulle sezioni - ha indiscutibilmente testimoniato l'influenza di un fattore esterno. Qualcosa proveniente dalla punta della radice dell'induttore ha costretto le cellule della radice del rivelatore a dividersi più attivamente (Fig. 3).

Ulteriori ricerche hanno mostrato chiaramente che si trattava di radiazioni e non di sostanze chimiche volatili. L'impatto si è diffuso sotto forma di uno stretto raggio parallelo: non appena la radice inducente è stata leggermente deviata lateralmente, l'effetto è scomparso. Scomparve anche quando fu posta una lastra di vetro tra le radici. Ma se la lastra era di quarzo, l'effetto persisteva! Questo suggeriva che la radiazione fosse ultravioletta. Successivamente, i suoi confini spettrali sono stati impostati in modo più accurato - 190-330 nm e l'intensità media è stata stimata al livello di 300-1000 fotoni / s per centimetro quadrato. In altre parole, la radiazione mitogenetica scoperta da Gurvich era media e quasi ultravioletta di intensità estremamente bassa. (Secondo i dati moderni, l'intensità è ancora più bassa: è dell'ordine di decine di fotoni / s per centimetro quadrato.)

Riso. 3 Rappresentazione grafica degli effetti di quattro esperimenti. La direzione positiva (sopra l'asse delle ascisse) indica la preponderanza della mitosi sul lato irradiato

Una domanda naturale: che dire dell'ultravioletto dello spettro solare, influisce sulla divisione cellulare? Negli esperimenti, tale effetto è stato escluso: nel libro di A. G. Gurvich e L. D. Gurvich "Radiazioni mitogenetiche" (M., Medgiz, 1945), nella sezione delle raccomandazioni metodologiche, è chiaramente indicato che le finestre durante gli esperimenti dovrebbero essere chiuse, non dovrebbero esserci fiamme libere e fonti di scintille elettriche nei laboratori. Inoltre, gli esperimenti erano necessariamente accompagnati da controlli. Tuttavia, va notato che l'intensità dell'UV solare è significativamente più alta, quindi il suo effetto sugli oggetti viventi in natura, molto probabilmente, dovrebbe essere completamente diverso.

Il lavoro su questo argomento è diventato ancora più intenso dopo la transizione di A. G. Gurvich nel 1925 all'Università di Mosca - fu eletto all'unanimità capo del Dipartimento di Istologia ed Embriologia della Facoltà di Medicina. La radiazione mitogenetica è stata trovata in lieviti e cellule batteriche, sfaldamento di uova di ricci di mare e anfibi, colture di tessuti, cellule di tumori maligni, sistemi nervosi (compresi assoni isolati) e muscolari, sangue di organismi sani. Come si può vedere dall'elenco, anche i tessuti non fissili emettono - ricordiamo questo fatto.

I disturbi dello sviluppo delle larve di riccio di mare mantenute in vasi di quarzo sigillati sotto l'influenza di radiazioni mitogenetiche prolungate di colture batteriche negli anni '30 del XX secolo sono stati studiati da J. e M. Magrou presso l'Istituto Pasteur. (Oggi, studi simili con embrioni di pesci e anfibi sono in corso presso le biofacies dell'Università statale di Mosca da A. B. Burlakov.)

Un'altra importante domanda che i ricercatori si ponevano in quegli stessi anni: fino a che punto si diffonde l'azione delle radiazioni nei tessuti viventi? Il lettore ricorderà che nell'esperimento con le radici di cipolla è stato osservato un effetto locale. C'è, oltre a lui, anche azione a lungo raggio? Per stabilire ciò, sono stati condotti esperimenti modello: con l'irradiazione locale di lunghi tubi riempiti con soluzioni di glucosio, peptone, acidi nucleici e altre biomolecole, la radiazione si è propagata attraverso il tubo. La velocità di propagazione della cosiddetta radiazione secondaria era di circa 30 m/s, il che confermava l'ipotesi circa la natura radiativo-chimica del processo. (In termini moderni, le biomolecole, assorbendo i fotoni UV, emettevano fluorescenza, emettendo un fotone con una lunghezza d'onda maggiore. I fotoni, a loro volta, davano luogo a successive trasformazioni chimiche.) Infatti, in alcuni esperimenti, è stata osservata la propagazione della radiazione lungo l'intera lunghezza del un oggetto biologico (ad esempio, nelle lunghe radici dello stesso arco).

Gurvich e i suoi collaboratori hanno anche dimostrato che la radiazione ultravioletta altamente attenuata di una fonte fisica promuove anche la divisione cellulare nelle radici della cipolla, così come un induttore biologico.

La nostra formulazione della proprietà fondamentale di un campo biologico non rappresenta nel suo contenuto alcuna analogia con i campi conosciuti in fisica (sebbene, ovviamente, non li contraddica).

A. G. Gurvich. Principi di biologia analitica e teoria dei campi cellulari

I fotoni stanno conducendo

Da dove provengono le radiazioni UV in una cellula vivente? A. G. Gurvich e colleghi nei loro esperimenti hanno registrato gli spettri delle reazioni redox enzimatiche e inorganiche semplici. Per qualche tempo, la questione delle fonti di radiazione mitogenetica è rimasta aperta. Ma nel 1933, dopo la pubblicazione dell'ipotesi del fotochimico V. Frankenburger, la situazione con l'origine dei fotoni intracellulari divenne chiara. Frankenburger credeva che la fonte della comparsa di quanti ultravioletti ad alta energia fossero rari atti di ricombinazione dei radicali liberi che si verificano durante i processi chimici e biochimici e, a causa della loro rarità, non influenzano il bilancio energetico complessivo delle reazioni.

L'energia liberata durante la ricombinazione dei radicali viene assorbita dalle molecole del substrato ed emessa con uno spettro caratteristico di queste molecole. Questo schema è stato perfezionato da N. N. Semyonov (futuro premio Nobel) e in questa forma è stato incluso in tutti i successivi articoli e monografie sulla mitogenesi. Lo studio moderno della chemiluminescenza dei sistemi viventi ha confermato la correttezza di queste visioni, oggi generalmente accettate. Ecco solo un esempio: studi sulle proteine fluorescenti.

Naturalmente, nella proteina vengono assorbiti vari legami chimici, compresi i legami peptidici - nel mezzo dell'ultravioletto (più intensamente - 190-220 nm). Ma per gli studi di fluorescenza, gli amminoacidi aromatici, in particolare il triptofano, sono rilevanti. Ha un massimo di assorbimento a 280 nm, fenilalanina a 254 nm e tirosina a 274 nm. Assorbendo i quanti ultravioletti, questi amminoacidi li emettono poi sotto forma di radiazione secondaria - naturalmente, con una lunghezza d'onda maggiore, con uno spettro caratteristico di un dato stato della proteina. Inoltre, se nella proteina è presente almeno un residuo di triptofano, allora solo esso emetterà una fluorescenza: l'energia assorbita dai residui di tirosina e fenilalanina viene ridistribuita ad essa. Lo spettro di fluorescenza del residuo di triptofano dipende fortemente dall'ambiente - se il residuo è, diciamo, vicino alla superficie del globulo o all'interno, ecc., e questo spettro varia nella banda di 310-340 nm.

A. G. Gurvich ei suoi collaboratori hanno mostrato in esperimenti modello sulla sintesi dei peptidi che i processi a catena che coinvolgono i fotoni possono portare alla scissione (fotodissociazione) o alla sintesi (fotosintesi). Le reazioni di fotodissociazione sono accompagnate da radiazioni, mentre i processi di fotosintesi non emettono.

Ora è diventato chiaro perché tutte le cellule emettono, ma durante la mitosi, in modo particolarmente forte. Il processo della mitosi è ad alta intensità energetica. Inoltre, se in una cellula in crescita l'accumulo e il dispendio di energia procede parallelamente ai processi assimilativi, durante la mitosi viene consumata solo l'energia immagazzinata dalla cellula nell'interfase. C'è una disintegrazione di complesse strutture intracellulari (ad esempio, il guscio del nucleo) e la creazione reversibile che consuma energia di nuove, ad esempio i superavvolgimenti della cromatina.

A. G. Gurvich e i suoi colleghi hanno anche svolto un lavoro sulla registrazione della radiazione mitogenetica utilizzando contatori di fotoni. Oltre al laboratorio Gurvich presso l'IEM di Leningrado, questi studi sono anche a Leningrado, presso il Phystech sotto A. F. Ioffe, guidato da G. M. Frank, insieme ai fisici Yu. B. Khariton e S. F. Rodionov.

In Occidente, specialisti di spicco come B. Raevsky e R. Oduber erano impegnati nella registrazione della radiazione mitogenetica utilizzando tubi fotomoltiplicatori. Ricordiamo anche G. Barth, allievo del famoso fisico W. Gerlach (fondatore dell'analisi spettrale quantitativa). Barth ha lavorato per due anni nel laboratorio di A. G. Gurvich e continuò le sue ricerche in Germania. Ha ricevuto risultati positivi affidabili lavorando con fonti biologiche e chimiche e, inoltre, ha dato un contributo importante alla metodologia per rilevare le radiazioni ultra-deboli. Barth ha eseguito una calibrazione preliminare della sensibilità e la selezione dei fotomoltiplicatori. Oggi questa procedura è obbligatoria e di routine per tutti coloro che misurano flussi luminosi deboli. Tuttavia, è stata proprio la negligenza di questo e di altri requisiti necessari a non consentire a numerosi ricercatori prebellici di ottenere risultati convincenti.

Oggi, presso l'Istituto Internazionale di Biofisica (Germania) sotto la guida di F. Popp, sono stati ottenuti dati impressionanti sulla registrazione delle radiazioni superdeboli da fonti biologiche. Tuttavia, alcuni dei suoi avversari sono scettici su questi lavori. Tendono a credere che i biofotoni siano sottoprodotti metabolici, una sorta di rumore luminoso che non ha alcun significato biologico. "L'emissione di luce è un fenomeno del tutto naturale ed evidente che accompagna molte reazioni chimiche", sottolinea il fisico Rainer Ulbrich dell'Università di Göttingen. Il biologo Gunther Rothe valuta la situazione nel modo seguente: "I biofotoni esistono senza dubbio - oggi questo è confermato inequivocabilmente da dispositivi altamente sensibili a disposizione della fisica moderna. Quanto all'interpretazione di Popp (si tratta del fatto che i cromosomi emettono presumibilmente fotoni coerenti. - NdR), si tratta di una bella ipotesi, ma la conferma sperimentale proposta è ancora del tutto insufficiente per riconoscerne la validità. D'altra parte, dobbiamo tenere conto che è molto difficile ottenere prove in questo caso, perché, in primo luogo, l'intensità di questa radiazione fotonica è molto bassa e, in secondo luogo, i metodi classici di rilevamento della luce laser utilizzati in fisica sono difficile da applicare qui."

Tra i lavori biologici pubblicati dal tuo paese, niente attira l'attenzione del mondo scientifico più del tuo lavoro.

Da una lettera di Albrecht Bethe del 1930-08-01 ad A. G. Gurvich

Squilibrio controllato

Fenomeni regolatori nel protoplasma A. G. Gurvich iniziò a speculare dopo i suoi primi esperimenti sulla centrifugazione di uova fecondate di anfibi ed echinodermi. Quasi 30 anni dopo, quando si comprendevano i risultati degli esperimenti mitogenetici, questo argomento riceveva un nuovo impulso. Gurvich è convinto che l'analisi strutturale di un substrato materiale (un insieme di biomolecole) che reagisce alle influenze esterne, indipendentemente dal suo stato funzionale, sia priva di significato. A. G. Gurvich formula la teoria fisiologica del protoplasma. La sua essenza è che i sistemi viventi hanno uno specifico apparato molecolare per l'immagazzinamento dell'energia, che è fondamentalmente un non equilibrio. In una forma generalizzata, questa è una fissazione dell'idea che un afflusso di energia è necessario per il corpo non solo per la crescita o il lavoro, ma principalmente per mantenere lo stato che chiamiamo vivo.

I ricercatori hanno attirato l'attenzione sul fatto che un'esplosione di radiazioni mitogenetiche è stata necessariamente osservata quando il flusso di energia era limitato, il che ha mantenuto un certo livello di metabolismo del sistema vivente. (Per "limitare il flusso di energia" si dovrebbe intendere una diminuzione dell'attività dei sistemi enzimatici, la soppressione di vari processi di trasporto transmembrana, una diminuzione del livello di sintesi e consumo di composti ad alta energia - cioè qualsiasi processo che fornire energia alla cellula - ad esempio, con il raffreddamento reversibile di un oggetto o con una leggera anestesia.) Gurvich ha formulato il concetto di formazioni molecolari estremamente labili con un potenziale energetico aumentato, di natura non equilibrata e unite da una funzione comune. Le chiamò costellazioni molecolari di non equilibrio (NMC).

A. G. Gurvich credeva che fosse la disintegrazione dell'NMC, l'interruzione dell'organizzazione del protoplasma, a causare un'esplosione di radiazioni. Qui ha molto in comune con le idee di A. Szent-Györgyi sulla migrazione di energia lungo i livelli energetici generali dei complessi proteici. Idee simili per dimostrare la natura della radiazione "biofotonica" sono espresse oggi da F. Popp - chiama "polaritoni" le regioni di eccitazione migratorie. Dal punto di vista della fisica, non c'è niente di insolito qui. (Quale delle strutture intracellulari attualmente conosciute potrebbe essere adatta per il ruolo di NMC nella teoria di Gurvich - lasceremo questo esercizio intellettuale al lettore.)

È stato anche dimostrato sperimentalmente che la radiazione si verifica anche quando il substrato è meccanicamente influenzato dalla centrifugazione o dall'applicazione di una debole tensione. Ciò ha permesso di affermare che gli NMC possiedono anche un ordinamento spaziale, che è stato disturbato sia dall'influenza meccanica che dalla limitazione del flusso di energia.

A prima vista, è evidente che gli NMC, la cui esistenza dipende dall'afflusso di energia, sono molto simili alle strutture dissipative che sorgono nei sistemi termodinamicamente non in equilibrio, scoperte dal premio Nobel I. R. Prigogine. Tuttavia, chiunque abbia studiato tali strutture (ad esempio la reazione Belousov - Zhabotinsky) sa molto bene che non vengono riprodotte in modo assolutamente esatto da un'esperienza all'altra, sebbene il loro carattere generale sia preservato. Inoltre, sono estremamente sensibili al minimo cambiamento nei parametri di una reazione chimica e delle condizioni esterne. Tutto ciò significa che poiché gli oggetti viventi sono anche formazioni di non equilibrio, non possono mantenere l'unica stabilità dinamica della loro organizzazione solo a causa del flusso di energia. È richiesto anche un unico fattore di ordinazione del sistema. Questo fattore A. G. Gurvich lo definì un campo biologico.

In un breve riassunto, la versione finale della teoria del campo biologico (cellulare) si presenta così. Il campo ha un vettore, non una forza, un carattere. (Ricorda: un campo di forza è una regione dello spazio, in ogni punto della quale una certa forza agisce su un oggetto di prova posto al suo interno; per esempio, un campo elettromagnetico. Un campo vettoriale è una regione dello spazio, in ogni punto della quale un certo vettore è dato, ad esempio, i vettori di velocità delle particelle in un fluido in movimento.) Le molecole che si trovano in uno stato eccitato e quindi hanno un eccesso di energia cadono sotto l'azione del campo vettoriale. Acquisiscono un nuovo orientamento, si deformano o si muovono nel campo non a causa della sua energia (cioè non nello stesso modo in cui avviene con una particella carica in un campo elettromagnetico), ma spendendo la propria energia potenziale. Una parte significativa di questa energia viene convertita in energia cinetica; quando l'energia in eccesso viene consumata e la molecola ritorna in uno stato non eccitato, l'effetto del campo su di essa cessa. Di conseguenza, nel campo cellulare si forma l'ordinamento spazio-temporale: si formano NMC, caratterizzati da un aumento del potenziale energetico.

In forma semplificata, il seguente confronto può chiarire questo. Se le molecole che si muovono nella cellula sono automobili e la loro energia in eccesso è benzina, allora il campo biologico forma il rilievo del terreno su cui viaggiano le macchine. Obbedendo al "rilievo", molecole con caratteristiche energetiche simili formano NMC. Essi, come già accennato, sono uniti non solo energeticamente, ma anche da una funzione comune, ed esistono, in primo luogo, per l'afflusso di energia (le automobili non possono fare a meno della benzina), e in secondo luogo, per l'azione ordinatrice del campo biologico (fuoristrada l'auto non passerà). Le singole molecole entrano ed escono costantemente dall'NMC, ma l'intero NMC rimane stabile fino a quando non cambia il valore del flusso di energia che lo alimenta. Con una diminuzione del suo valore, l'NMC si decompone e l'energia immagazzinata in esso viene rilasciata.

Ora, immagina che in una certa area del tessuto vivente, l'afflusso di energia sia diminuito: il decadimento di NMC è diventato più intenso, quindi è aumentata l'intensità della radiazione, proprio quella che controlla la mitosi. Naturalmente, la radiazione mitogenetica è strettamente correlata al campo, sebbene non ne faccia parte! Come ricordiamo, durante il decadimento (dissimilazione), viene emessa energia in eccesso, che non viene mobilitata negli NMC e non è coinvolta nei processi di sintesi; proprio perché nella maggior parte delle cellule i processi di assimilazione e dissimilazione avvengono contemporaneamente, seppur in proporzioni diverse, le cellule hanno un caratteristico regime mitogenetico. Lo stesso è il caso dei flussi di energia: il campo non influenza direttamente la loro intensità, ma, formando un "rilievo" spaziale, può regolarne efficacemente la direzione e la distribuzione.

A. G. Gurvich lavorò alla versione finale della teoria del campo durante i difficili anni della guerra. "Teoria del campo biologico" è stata pubblicata nel 1944 (Mosca: Scienza sovietica) e nella successiva edizione in francese - nel 1947. La teoria dei campi biologici cellulari ha suscitato critiche e incomprensioni anche tra i sostenitori del concetto precedente. Il loro principale rimprovero era che Gurvich avrebbe abbandonato l'idea del tutto e tornò al principio di interazione dei singoli elementi (cioè i campi delle singole cellule), che lui stesso rifiutò. Nell'articolo "Il concetto di "tutto" alla luce della teoria del campo cellulare" (Raccolta "Lavori sulla mitogenesi e la teoria dei campi biologici". Gurvich mostra che non è così. Poiché i campi generati dalle singole celle si estendono oltre i loro limiti e i vettori di campo vengono sommati in qualsiasi punto dello spazio secondo le regole dell'addizione geometrica, il nuovo concetto sostanzia il concetto di campo "reale". È, infatti, un campo integrale dinamico di tutte le cellule di un organo (o organismo), che cambia nel tempo e possiede le proprietà di un tutto.

Dal 1948 l'attività scientifica di A. G. Gurvich è costretto a concentrarsi principalmente nella sfera teorica. Dopo la sessione di agosto dell'Accademia agricola di tutta l'Unione, non vedeva l'opportunità di continuare a lavorare presso l'Istituto di medicina sperimentale dell'Accademia russa delle scienze mediche (di cui era stato direttore sin dalla fondazione dell'istituto nel 1945) e ai primi di settembre ha chiesto la pensione al Presidium dell'Accademia. Negli ultimi anni della sua vita ha scritto molti lavori su vari aspetti della teoria del campo biologico, della biologia teorica e della metodologia della ricerca biologica. Gurvich considerava queste opere come capitoli di un unico libro, che è stato pubblicato nel 1991 con il titolo "Principi di biologia analitica e teoria dei campi cellulari" (Mosca: Nauka).

L'esistenza stessa di un sistema vivente è, in senso stretto, il problema più profondo, rispetto al quale il suo funzionamento rimane o dovrebbe rimanere nell'ombra.

A. G. Gurvich. Fondamenti istologici della biologia. Jena, 1930 (in tedesco)

Empatia senza comprensione

Le opere di A. G. Gurvich sulla mitogenesi prima della seconda guerra mondiale era molto popolare sia nel nostro paese che all'estero. Nel laboratorio di Gurvich sono stati attivamente studiati i processi di cancerogenesi, in particolare è stato dimostrato che il sangue dei malati di cancro, a differenza del sangue delle persone sane, non è una fonte di radiazioni mitogenetiche. Nel 1940 A. G. Gurvich è stato insignito del Premio di Stato per il suo lavoro sullo studio mitogenetico del problema del cancro. I concetti di "campo" di Gurvich non godettero mai di grande popolarità, sebbene invariabilmente suscitassero vivo interesse. Ma questo interesse per il suo lavoro e le sue relazioni è rimasto spesso superficiale. AA. Lyubishchev, che si è sempre definito uno studente di A. G. Gurvich, ha descritto questo atteggiamento come "simpatia senza comprensione".

Nel nostro tempo, la simpatia è stata sostituita dall'ostilità. Un contributo significativo per screditare le idee di A. G. Gurvich è stato introdotto da alcuni aspiranti seguaci che hanno interpretato i pensieri dello scienziato "secondo la propria comprensione". Ma la cosa principale non è nemmeno quella. Le idee di Gurvich si trovarono ai margini del percorso intrapreso dalla biologia "ortodossa". Dopo la scoperta della doppia elica, nuove e seducenti prospettive sono apparse davanti ai ricercatori. La catena "gene - proteina - segno" attratta dalla sua concretezza, sembra la facilità di ottenere un risultato. Naturalmente, la biologia molecolare, la genetica molecolare, la biochimica divennero mainstream e i processi di controllo non genetici e non enzimatici nei sistemi viventi furono gradualmente spinti alla periferia della scienza, e il loro stesso studio cominciò a essere considerato un'occupazione dubbia e frivola.

Per i moderni rami fisico-chimici e molecolari della biologia, la comprensione dell'integrità è aliena, cosa che A. G. Gurvich considerava la proprietà fondamentale degli esseri viventi. D'altra parte, lo smembramento è praticamente equiparato all'acquisizione di nuove conoscenze. Viene data preferenza alla ricerca sul lato chimico dei fenomeni. Nello studio della cromatina, l'enfasi è spostata sulla struttura primaria del DNA e in essa preferiscono vedere principalmente un gene. Sebbene lo squilibrio dei processi biologici sia formalmente riconosciuto, nessuno gli assegna un ruolo importante: la stragrande maggioranza dei lavori è volta a distinguere tra "nero" e "bianco", la presenza o assenza di proteine, l'attività o l'inattività di un gene. (Non per niente la termodinamica tra gli studenti delle università biologiche è una delle branche della fisica più poco amate e poco percepite.) Cosa abbiamo perso in mezzo secolo dopo Gurvich, quanto sono grandi le perdite - la risposta verrà suggerita da il futuro della scienza.

Probabilmente, la biologia deve ancora assimilare idee sulla fondamentale integrità e squilibrio degli esseri viventi, su un singolo principio ordinatore che garantisca questa integrità. E forse le idee di Gurvich sono ancora avanti, e la loro storia è solo all'inizio.

O. G. Gavrish, candidato di scienze biologiche