Pada akhir musim semi 1906, Alexander Gavrilovich Gurvich, di usia tiga puluhan sudah menjadi ilmuwan terkenal, dibebastugaskan dari ketentaraan. Selama perang dengan Jepang, ia menjabat sebagai dokter di resimen belakang yang ditempatkan di Chernigov. (Di sanalah Gurvich, dengan kata-katanya sendiri, "melarikan diri dari kemalasan yang dipaksakan", menulis dan mengilustrasikan "Atlas dan Sketsa Embriologi Vertebrata", yang diterbitkan dalam tiga bahasa dalam tiga tahun berikutnya). Sekarang dia pergi bersama istri muda dan putri kecilnya sepanjang musim panas ke Rostov Agung - kepada orang tua istrinya. Dia tidak punya pekerjaan, dan dia masih belum tahu apakah dia akan tinggal di Rusia atau akan pergi ke luar negeri lagi.
Di belakang Fakultas Kedokteran Universitas Munich, pertahanan tesis, Strasbourg dan Universitas Bern. Ilmuwan muda Rusia ini sudah akrab dengan banyak ahli biologi Eropa; eksperimennya sangat dihargai oleh Hans Driesch dan Wilhelm Roux. Dan sekarang - tiga bulan isolasi total dari karya ilmiah dan kontak dengan rekan kerja.
Musim panas ini A. G. Gurvich merenungkan pertanyaan, yang dirumuskannya sendiri sebagai berikut: "Apa artinya saya menyebut diri saya seorang ahli biologi, dan apa, sebenarnya, yang ingin saya ketahui?" Kemudian, dengan mempertimbangkan proses spermatogenesis yang dipelajari dan diilustrasikan secara menyeluruh, ia sampai pada kesimpulan bahwa esensi dari manifestasi makhluk hidup terdiri dari hubungan antara peristiwa-peristiwa individu yang terjadi secara serempak. Ini menentukan "sudut pandang" dalam biologi.
Warisan tercetak A. G. Gurvich - lebih dari 150 makalah ilmiah. Sebagian besar diterbitkan dalam bahasa Jerman, Prancis, dan Inggris, yang dimiliki oleh Alexander Gavrilovich. Karyanya meninggalkan jejak cemerlang dalam embriologi, sitologi, histologi, histofisiologi, biologi umum. Tapi mungkin benar untuk mengatakan bahwa "arah utama dari aktivitas kreatifnya adalah filosofi biologi" (dari buku "Alexander Gavrilovich Gurvich. (1874-1954)". Moskow: Nauka, 1970).
A. G. Gurvich pada tahun 1912 adalah orang pertama yang memperkenalkan konsep "lapangan" ke dalam biologi. Perkembangan konsep bidang biologi menjadi tema utama karyanya dan berlangsung lebih dari satu dekade. Selama ini, pandangan Gurvich tentang sifat bidang biologi telah mengalami perubahan yang sangat besar, namun mereka selalu membicarakan bidang tersebut sebagai faktor tunggal yang menentukan arah dan keteraturan proses biologis.
Tak perlu dikatakan, betapa menyedihkan nasib menunggu konsep ini dalam setengah abad mendatang. Ada banyak spekulasi, yang penulisnya mengklaim telah memahami sifat fisik dari apa yang disebut "biofield", seseorang segera berusaha untuk merawat orang. Beberapa merujuk pada A. G. Gurvich, tanpa repot-repot mencoba mencari arti dari karyanya. Mayoritas tidak tahu tentang Gurvich dan, untungnya, tidak merujuk, karena baik istilah "biofield" itu sendiri, maupun berbagai penjelasan tentang tindakannya oleh A. G. Gurvich tidak memiliki hubungan. Namun demikian, hari ini kata-kata "bidang biologis" menyebabkan skeptisisme yang tidak terselubung di antara lawan bicara yang terpelajar. Salah satu tujuan artikel ini adalah untuk memberi tahu pembaca tentang kisah nyata gagasan bidang biologi dalam sains.
Apa yang menggerakkan sel
Video promosi:
A. G. Gurvich tidak puas dengan keadaan biologi teoretis pada awal abad ke-20. Ia tidak tertarik dengan kemungkinan genetika formal, karena ia sadar bahwa masalah "transmisi hereditas" pada dasarnya berbeda dengan masalah "implementasi" ciri-ciri dalam tubuh.
Mungkin tugas utama biologi hingga hari ini adalah mencari jawaban atas pertanyaan "kekanak-kanakan": bagaimana makhluk hidup dalam segala keragamannya muncul dari bola mikroskopis sel tunggal? Mengapa sel-sel yang membelah tidak membentuk koloni yang tidak berbentuk, melainkan struktur organ dan jaringan yang kompleks dan sempurna? Dalam mekanisme perkembangan waktu itu, pendekatan kausal-analitis yang diusulkan oleh W. Ru diadopsi: perkembangan embrio ditentukan oleh banyak hubungan sebab-akibat yang kaku. Tetapi pendekatan ini tidak konsisten dengan hasil percobaan G. Driesch, yang membuktikan bahwa penyimpangan tajam yang disebabkan oleh percobaan tidak dapat mengganggu keberhasilan pengembangan. Pada saat yang sama, setiap bagian tubuh tidak terbentuk dari struktur yang normal itu - melainkan terbentuk!Dengan cara yang sama, dalam eksperimen Gurvich sendiri, bahkan dengan sentrifugasi intensif pada telur amfibi, yang mengganggu struktur kasat mata mereka, perkembangan lebih lanjut berlangsung secara seimbang - yaitu, berakhir dengan cara yang sama seperti pada telur utuh.
Angka: 1 Gambar A. G. Gurvich dari karya tahun 1914 - gambar skema lapisan sel dalam tabung saraf embrio hiu. 1 - konfigurasi formasi awal (A), konfigurasi selanjutnya (B) (garis tebal - bentuk yang diamati, diasumsikan putus-putus), 2 - awal (C) dan konfigurasi yang diamati (D), 3 - awal (E), prediksi (F). Garis tegak lurus menunjukkan sumbu panjang sel - "jika Anda membangun kurva yang tegak lurus dengan sumbu sel pada saat perkembangan tertentu, Anda dapat melihat bahwa itu bertepatan dengan kontur tahap perkembangan selanjutnya dari area ini"
A. G. Gurvich melakukan studi statistik tentang mitosis (pembelahan sel) di bagian simetris dari embrio yang sedang berkembang atau organ individu dan mendukung konsep "faktor normalisasi", yang darinya konsep bidang kemudian tumbuh. Gurvich menetapkan bahwa satu faktor mengontrol gambaran keseluruhan dari distribusi mitosis di bagian-bagian embrio, tanpa sama sekali menentukan waktu dan lokasi yang tepat dari masing-masingnya. Tidak diragukan lagi, premis teori medan terkandung bahkan dalam rumus terkenal Driesch, "nasib prospektif suatu elemen ditentukan oleh posisinya secara keseluruhan." Kombinasi ide ini dengan prinsip normalisasi membawa Gurvich pada pemahaman tentang keteraturan dalam kehidupan sebagai "subordinasi" dari elemen-elemen ke satu kesatuan - sebagai lawan dari "interaksi" mereka. Dalam karyanya "Hereditas sebagai proses implementasi" (1912), ia pertama kali mengembangkan konsep medan embrionik - morf. Sebenarnya, itu adalah proposal untuk memutus lingkaran setan: untuk menjelaskan munculnya heterogenitas di antara elemen-elemen yang awalnya homogen sebagai fungsi dari posisi elemen dalam koordinat spasial keseluruhan.
Setelah itu, Gurvich mulai mencari rumusan hukum yang menjelaskan pergerakan sel dalam proses morfogenesis. Dia menemukan bahwa selama perkembangan otak pada embrio hiu, “sumbu panjang sel dari lapisan dalam epitel saraf diorientasikan pada waktu tertentu tidak tegak lurus dengan permukaan formasi, tetapi pada sudut tertentu (15-20 ') padanya. Orientasi sudut adalah wajar: jika Anda membuat kurva tegak lurus dengan sumbu sel pada saat perkembangan tertentu, Anda dapat melihat bahwa itu akan bertepatan dengan kontur tahap selanjutnya dalam pengembangan area ini”(Gbr. 1). Tampaknya sel "tahu" ke mana harus bersandar, ke mana harus meregangkan untuk membangun bentuk yang diinginkan.
Untuk menjelaskan pengamatan ini, A. G. Gurvich memperkenalkan konsep "permukaan gaya" yang bertepatan dengan kontur permukaan akhir rudimen dan memandu pergerakan sel. Namun, Gurvich sendiri menyadari ketidaksempurnaan hipotesis ini. Selain kompleksitas bentuk matematika, ia tidak puas dengan konsep "teleologi" (tampaknya menyubordinasikan pergerakan sel ke bentuk masa depan yang tidak ada). Dalam karya berikutnya "Pada konsep medan embrionik" (1922) "konfigurasi akhir rudimen dianggap bukan sebagai permukaan gaya tarik, tetapi sebagai permukaan ekuipotensial bidang yang berasal dari sumber titik." Dalam karya yang sama, konsep "medan morfogenetik" diperkenalkan untuk pertama kalinya.
Ultraviolet biogenik
"Fondasi dan akar masalah mitogenesis diletakkan pada minat saya yang tidak pernah surut pada fenomena karyokinesis yang ajaib (begitulah mitosis dipanggil kembali pada pertengahan abad terakhir. - Catatan Ed.)," Tulis A. G. Gurvich pada tahun 1941 dalam catatan otobiografinya. "Mitogenesis" - istilah kerja yang lahir di laboratorium Gurvich dan segera digunakan secara umum, setara dengan konsep "radiasi mitogenetik" - radiasi ultraviolet yang sangat lemah pada jaringan hewan dan tumbuhan yang merangsang proses pembelahan sel (mitosis).
A. G. Gurvich sampai pada kesimpulan bahwa perlu untuk mempertimbangkan mitosis dalam objek hidup bukan sebagai peristiwa yang terisolasi, tetapi secara agregat, sebagai sesuatu yang terkoordinasi - baik itu mitosis yang diatur secara ketat dari fase pertama pembelahan telur atau mitosis yang tampaknya acak dalam jaringan hewan atau tumbuhan dewasa. Gurvich percaya bahwa hanya pengakuan integritas organisme yang memungkinkan untuk menggabungkan proses tingkat molekuler dan seluler dengan fitur topografi distribusi mitosis.
Sejak awal 1920-an A. G. Gurvich mempertimbangkan berbagai kemungkinan pengaruh eksternal yang merangsang mitosis. Di bidang visinya adalah konsep hormon tumbuhan, yang pada saat itu dikembangkan oleh ahli botani Jerman G. Haberlandt. (Dia meletakkan bubur sel yang dihancurkan pada jaringan tanaman dan mengamati bagaimana sel jaringan mulai membelah lebih aktif.) Tetapi tidak jelas mengapa sinyal kimiawi tidak mempengaruhi semua sel dengan cara yang sama, mengapa, katakanlah, sel kecil membelah lebih sering daripada sel besar. Gurvich menyarankan bahwa intinya ada pada struktur permukaan sel: mungkin, dalam sel muda, elemen permukaan diatur dengan cara khusus, menguntungkan untuk persepsi sinyal, dan saat sel tumbuh, organisasi ini terganggu. (Tentu saja, masih belum ada konsep reseptor hormon.)
Namun, jika asumsi ini benar dan distribusi spasial beberapa elemen penting untuk persepsi sinyal, asumsi tersebut menunjukkan bahwa sinyal tersebut mungkin bukan bersifat kimiawi, tetapi bersifat fisik: misalnya, radiasi yang memengaruhi beberapa struktur permukaan sel bersifat resonan. Pertimbangan ini akhirnya dikonfirmasi dalam eksperimen yang kemudian dikenal luas.
Angka: 2 Induksi mitosis pada ujung akar bawang merah (diambil dari karya "Das Problem der Zellteilung physiologisch betrachtet", Berlin, 1926). Penjelasan dalam teks.
Berikut adalah deskripsi eksperimen ini, yang dilakukan pada tahun 1923 di Universitas Krimea. “Akar pemancar (induktor), terhubung ke bohlam, diperkuat secara horizontal, dan ujungnya diarahkan ke zona meristem (yaitu, ke zona proliferasi sel, dalam hal ini juga terletak di dekat ujung akar. - Ed. Catatan) dari akar serupa kedua (detektor) diperbaiki secara vertikal. Jarak antar akar adalah 2–3 mm”(Gbr. 2). Pada akhir pemaparan, akar pengamat ditandai dengan tepat, diperbaiki, dan dipotong menjadi serangkaian bagian memanjang yang sejajar dengan bidang medial. Bagian-bagian tersebut diperiksa di bawah mikroskop dan jumlah mitosis dihitung pada sisi yang diradiasi dan kontrol.
Saat itu telah diketahui bahwa selisih jumlah mitosis (biasanya 1000-2000) pada kedua belahan ujung akar biasanya tidak melebihi 3-5%. Jadi, "dominansi yang signifikan, sistematis, dan sangat terbatas dalam jumlah mitosis" di zona pusat dari akar yang mengamati - dan inilah yang dilihat para peneliti pada bagian-bagian tersebut - yang tidak dapat disangkal bersaksi tentang pengaruh faktor eksternal. Sesuatu yang berasal dari ujung akar induktor memaksa sel-sel akar detektor untuk membelah lebih aktif (Gbr. 3).
Penelitian lebih lanjut dengan jelas menunjukkan bahwa ini tentang radiasi dan bukan tentang bahan kimia yang mudah menguap. Dampak menyebar dalam bentuk balok paralel sempit - segera setelah akar penginduksi sedikit dibelokkan ke samping, efeknya menghilang. Itu juga menghilang ketika piring kaca ditempatkan di antara akar. Tetapi jika pelatnya terbuat dari kuarsa, efeknya tetap ada! Ini menunjukkan bahwa radiasi itu ultraviolet. Kemudian, batas spektralnya ditetapkan lebih akurat - 190-330 nm, dan intensitas rata-rata diperkirakan 300-1000 foton / detik per sentimeter persegi. Dengan kata lain, radiasi mitogenetik yang ditemukan oleh Gurvich adalah ultraviolet sedang dan dekat dengan intensitas yang sangat rendah. (Menurut data modern, intensitasnya bahkan lebih rendah - berada di urutan puluhan foton / s per sentimeter persegi.)
Angka: 3 Representasi grafis dari efek empat percobaan. Arah positif (di atas sumbu absis) berarti dominasi mitosis pada sisi yang diradiasi.
Sebuah pertanyaan alami: bagaimana dengan ultraviolet dari spektrum matahari, apakah itu mempengaruhi pembelahan sel? Dalam eksperimen, efek seperti itu dikecualikan: dalam buku oleh A. G. Gurvich dan L. D. Gurvich "Radiasi mitogenetik" (M., Medgiz, 1945), pada bagian rekomendasi metodologi, dengan jelas ditunjukkan bahwa jendela selama percobaan harus ditutup, di laboratorium tidak boleh ada api terbuka dan sumber percikan listrik. Selain itu, eksperimen harus disertai dengan kontrol. Namun, perlu dicatat bahwa intensitas sinar UV matahari jauh lebih tinggi, oleh karena itu, pengaruhnya terhadap benda hidup di alam, kemungkinan besar, harus sama sekali berbeda.
Pengerjaan topik ini menjadi lebih intensif setelah transisi A. G. Gurvich pada tahun 1925 di Universitas Moskow - dia dengan suara bulat terpilih sebagai kepala Departemen Histologi dan Embriologi Fakultas Kedokteran. Radiasi mitogenetik ditemukan dalam ragi dan sel bakteri, pembelahan telur bulu babi dan amfibi, kultur jaringan, sel tumor ganas, saraf (termasuk akson yang terisolasi) dan sistem otot, serta darah organisme sehat. Seperti yang dapat dilihat dari daftar, jaringan non-fisil juga dipancarkan - mari kita ingat fakta ini.
Gangguan perkembangan larva bulu babi yang disimpan dalam bejana kuarsa tertutup di bawah pengaruh radiasi mitogenetik jangka panjang dari kultur bakteri di tahun 30-an abad XX dipelajari oleh J. dan M. Magrou di Institut Pasteur. (Saat ini, penelitian serupa dengan embrio ikan dan amfibi sedang dilakukan di Fakultas Biologi Universitas Negeri Moskow oleh A. B.
Pertanyaan penting lainnya yang diajukan oleh para peneliti pada tahun-tahun yang sama: seberapa jauh aksi radiasi menyebar di jaringan hidup? Pembaca akan ingat bahwa pengaruh lokal telah diamati dalam percobaan dengan akar bawang. Apakah ada, selain dia, juga aksi jarak jauh? Untuk menetapkan ini, percobaan model dilakukan: dengan iradiasi lokal tabung panjang yang diisi dengan larutan glukosa, pepton, asam nukleat dan biomolekul lainnya, radiasi disebarkan melalui tabung. Kecepatan propagasi dari apa yang disebut radiasi sekunder adalah sekitar 30 m / s, yang memperkuat asumsi tentang sifat radiatif-kimiawi dari proses tersebut. (Dalam istilah modern, biomolekul, menyerap foton UV, berfluoresensi, memancarkan foton dengan panjang gelombang yang lebih panjang. Foton tersebut, pada gilirannya, memunculkan transformasi kimia berikutnya.) Memang,dalam beberapa percobaan, perambatan radiasi diamati di sepanjang objek biologis (misalnya, pada akar panjang dari busur yang sama).
Gurvich dan rekan kerjanya juga menunjukkan bahwa radiasi ultraviolet yang sangat dilemahkan dari sumber fisik juga mendorong pembelahan sel di akar bawang, seperti halnya induktor biologis.
Foton sedang melakukan
Dari mana asal radiasi UV dalam sel hidup? A. G. Gurvich dan rekan kerjanya merekam spektrum reaksi redoks enzimatik dan sederhana dalam percobaan mereka. Untuk beberapa waktu, pertanyaan tentang sumber radiasi mitogenetik tetap terbuka. Tetapi pada tahun 1933, setelah publikasi hipotesis ahli fotokimia V. Frankenburger, situasi dengan asal foton intraseluler menjadi jelas. Frankenburger percaya bahwa sumber munculnya ultraviolet quanta berenergi tinggi adalah tindakan rekombinasi radikal bebas yang jarang terjadi selama proses kimia dan biokimia dan, karena kelangkaannya, tidak mempengaruhi keseimbangan energi reaksi secara keseluruhan.
Energi yang dilepaskan selama rekombinasi radikal diserap oleh molekul substrat dan dipancarkan dengan karakteristik spektrum molekul ini. Skema ini disempurnakan oleh N. N. Semyonov (calon penerima Nobel) dan dalam formulir ini dimasukkan dalam semua artikel dan monograf berikutnya tentang mitogenesis. Studi modern tentang chemiluminescence sistem kehidupan telah mengkonfirmasi kebenaran dari pandangan ini, yang diterima secara umum saat ini. Ini hanya satu contoh: studi protein fluoresen.
Tentu saja, berbagai ikatan kimia diserap dalam protein, termasuk ikatan peptida - di tengah ultraviolet (paling intensif - 190-220 nm). Tetapi asam amino aromatik, terutama triptofan, relevan untuk studi fluoresensi. Ini memiliki penyerapan maksimum pada 280 nm, fenilalanin pada 254 nm dan tirosin pada 274 nm. Menyerap kuanta ultraviolet, asam amino ini kemudian memancarkannya dalam bentuk radiasi sekunder - secara alami, dengan panjang gelombang yang lebih panjang, dengan karakteristik spektrum dari keadaan protein tertentu. Selain itu, jika setidaknya ada satu residu triptofan dalam protein, maka hanya itu yang akan berfluoresensi - energi yang diserap oleh residu tirosin dan fenilalanin didistribusikan kembali padanya. Spektrum fluoresensi residu triptofan sangat bergantung pada lingkungan - apakah residu tersebut, katakanlah, di dekat permukaan bola atau di dalam, dll.dan spektrum ini bervariasi pada pita 310-340 nm.
A. G. Gurvich dan rekan kerjanya menunjukkan dalam eksperimen model pada sintesis peptida bahwa proses rantai yang melibatkan foton dapat menyebabkan pembelahan (fotodisosiasi) atau sintesis (fotosintesis). Reaksi fotodisosiasi disertai dengan radiasi, sedangkan proses fotosintesis tidak memancarkan.
Sekarang menjadi jelas mengapa semua sel memancarkan, tetapi selama mitosis - terutama dengan kuat. Proses mitosis membutuhkan banyak energi. Selain itu, jika dalam sel yang sedang tumbuh akumulasi dan pengeluaran energi berjalan seiring dengan proses asimilatif, maka selama mitosis energi yang disimpan oleh sel dalam interfase hanya dikonsumsi. Disintegrasi struktur intraseluler yang kompleks (misalnya, cangkang inti) dan pembentukan yang baru dan dapat dibalik yang memakan energi - misalnya, superkoil kromatin, terjadi.
A. G. Gurvich dan rekan-rekannya juga melakukan pekerjaan pendaftaran radiasi mitogenetik menggunakan penghitung foton. Selain laboratorium Gurvich di Leningrad IEM, penelitian ini juga dilakukan di Leningrad, di Phystech di bawah A. F. Ioffe, dipimpin oleh G. M. Frank, bersama fisikawan Yu. B. Khariton dan S. F. Rodionov.
Di Barat, spesialis terkemuka seperti B. Raevsky dan R. Oduber terlibat dalam pendaftaran radiasi mitogenetik menggunakan tabung pengganda fotomulti. Kita juga harus mengingat G. Barth, seorang mahasiswa dari fisikawan terkenal W. Gerlach (pendiri analisis spektral kuantitatif). Bart bekerja selama dua tahun di laboratorium A. G. Gurvich dan melanjutkan penelitiannya di Jerman. Dia menerima hasil positif yang dapat diandalkan bekerja dengan sumber biologis dan kimia, dan sebagai tambahan, memberikan kontribusi penting pada metodologi untuk mendeteksi radiasi ultra-lemah. Barth melakukan kalibrasi sensitivitas awal dan pemilihan pengganda foto. Saat ini, prosedur ini wajib dan rutin untuk semua orang yang terlibat dalam mengukur fluks cahaya lemah. Namun, justru pengabaian ini dan beberapa persyaratan penting lainnya yang mencegah sejumlah peneliti sebelum perang mendapatkan hasil yang meyakinkan.
Saat ini, data yang mengesankan tentang registrasi radiasi superweak dari sumber biologis telah diperoleh di International Institute of Biophysics (Jerman) di bawah kepemimpinan F. Popp. Namun, beberapa penentangnya meragukan karya-karya ini. Mereka cenderung percaya bahwa biofoton adalah produk sampingan metabolik, sejenis suara ringan yang tidak memiliki makna biologis. “Emisi cahaya adalah fenomena yang sepenuhnya alami dan terbukti dengan sendirinya yang menyertai banyak reaksi kimia,” tegas fisikawan Rainer Ulbrich dari Universitas Göttingen. Ahli biologi Gunther Rothe menilai situasi tersebut dengan cara berikut: “Biofoton ada tanpa keraguan - hari ini secara jelas dikonfirmasi oleh perangkat yang sangat sensitif yang digunakan fisika modern. Adapun interpretasi Popp (kita bicarakanbahwa kromosom memancarkan foton koheren. - Catatan. Ed.), Maka ini adalah hipotesis yang bagus, tetapi konfirmasi eksperimental yang diajukan masih belum cukup untuk mengakui validitasnya. Di sisi lain, kita harus memperhitungkan bahwa sangat sulit untuk mendapatkan bukti dalam hal ini, karena pertama, intensitas radiasi foton ini sangat rendah, dan kedua, metode klasik pendeteksian sinar laser yang digunakan dalam fisika sulit diterapkan di sini.dan kedua, metode klasik untuk mendeteksi sinar laser yang digunakan dalam fisika sulit diterapkan di sini”.dan kedua, metode klasik untuk mendeteksi sinar laser yang digunakan dalam fisika sulit diterapkan di sini”.
Disequilibrium terkontrol
Fenomena regulasi dalam protoplasma A. G. Gurvich mulai berspekulasi setelah percobaan awalnya dalam sentrifugasi telur amfibi dan echinodermata yang telah dibuahi. Hampir 30 tahun kemudian, ketika memahami hasil eksperimen mitogenetik, topik ini mendapat dorongan baru. Gurvich yakin bahwa analisis struktural substrat material (seperangkat biomolekul) yang bereaksi terhadap pengaruh eksternal, terlepas dari status fungsionalnya, tidak ada artinya. A. G. Gurvich merumuskan teori fisiologis protoplasma. Esensinya adalah bahwa sistem kehidupan memiliki peralatan molekuler khusus untuk penyimpanan energi, yang pada dasarnya tidak seimbang. Dalam bentuk umum, ini adalah fiksasi gagasan bahwa masuknya energi diperlukan tubuh tidak hanya untuk pertumbuhan atau kinerja pekerjaan, tetapi terutama untuk mempertahankan keadaan itu,yang kami sebut hidup.
Para peneliti menarik perhatian pada fakta bahwa ledakan radiasi mitogenetik harus diamati ketika aliran energi dibatasi, yang mempertahankan tingkat metabolisme tertentu dari sistem kehidupan. (Dengan "membatasi aliran energi" harus dipahami penurunan aktivitas sistem enzimatik, penekanan berbagai proses transpor transmembran, penurunan tingkat sintesis dan konsumsi senyawa berenergi tinggi - yaitu, setiap proses yang menyediakan sel dengan energi - misalnya, selama pendinginan benda yang dapat dibalik atau dengan anestesi ringan.) Gurvich merumuskan konsep formasi molekul yang sangat labil dengan potensi energi yang meningkat, tidak ada kesetimbangan di alam dan disatukan oleh fungsi yang sama. Dia menyebutnya konstelasi molekul non-ekuilibrium (NMC).
A. G. Gurvich percaya bahwa disintegrasi NMC, gangguan pengorganisasian protoplasma, yang menyebabkan ledakan radiasi. Di sini dia memiliki banyak kesamaan dengan gagasan A. Szent-Györgyi tentang migrasi energi sepanjang tingkat energi umum kompleks protein. Ide serupa untuk membuktikan sifat radiasi "biofotonik" sekarang diungkapkan oleh F. Popp - ia menyebut daerah eksitasi yang bermigrasi "polariton". Dari sudut pandang fisika, tidak ada yang aneh di sini. (Manakah dari struktur intraseluler yang saat ini diketahui dapat cocok untuk peran NMC dalam teori Gurvich - latihan intelektual ini akan diserahkan kepada pembaca.)
Secara eksperimental juga ditunjukkan bahwa radiasi juga terjadi ketika substrat dipengaruhi secara mekanis - selama sentrifugasi atau penerapan tegangan lemah. Hal ini memungkinkan untuk mengatakan bahwa NMC juga memiliki tatanan spasial, yang terganggu baik oleh pengaruh mekanis maupun oleh pembatasan aliran energi.
Sekilas, terlihat bahwa NMC, yang keberadaannya bergantung pada aliran masuk energi, sangat mirip dengan struktur disipatif yang muncul dalam sistem non-keseimbangan termodinamika, yang ditemukan oleh peraih Nobel I. R. Prigogine. Namun, siapa pun yang telah mempelajari struktur seperti itu (misalnya, reaksi Belousov - Zhabotinsky) tahu betul bahwa mereka tidak direproduksi secara mutlak dari pengalaman ke pengalaman, meskipun karakter umum mereka dipertahankan. Selain itu, mereka sangat sensitif terhadap perubahan sekecil apa pun dalam parameter reaksi kimia dan kondisi eksternal. Semua ini berarti bahwa karena benda-benda hidup juga merupakan bentukan-bentukan non-ekuilibrium, mereka tidak dapat mempertahankan stabilitas dinamis unik dari organisasinya hanya karena aliran energi. Faktor pemesanan tunggal dari sistem juga diperlukan. Faktor ini A. G. Gurvich menyebutnya sebagai bidang biologis.
Gurvich menghubungkan sumber medan dengan pusat sel, kemudian dengan nukleus, dan dalam versi terakhir teori tersebut dengan kromosom. Menurutnya, medan bermula selama transformasi (sintesis) kromatin, dan daerah kromatin bisa menjadi sumber medan hanya pada bidang daerah tetangga yang sudah dalam keadaan ini. Bidang objek secara keseluruhan, menurut gagasan Gurvich selanjutnya, ada sebagai jumlah bidang sel.
Singkatnya, versi terakhir dari teori medan biologis (seluler) terlihat seperti ini. Medan memiliki karakter vektor, bukan gaya. (Kami mengingatkan Anda: medan gaya adalah wilayah ruang, di setiap titik gaya tertentu bekerja pada benda uji yang ditempatkan di dalamnya; misalnya, medan elektromagnetik. Bidang vektor adalah wilayah ruang, di setiap titik diberikan vektor tertentu, misalnya vektor kecepatan partikel dalam fluida yang bergerak.) Molekul yang berada dalam keadaan tereksitasi dan dengan demikian memiliki energi berlebih termasuk dalam aksi medan vektor. Mereka memperoleh orientasi baru, berubah bentuk atau bergerak di medan tidak dengan mengorbankan energinya (yaitu, tidak dengan cara yang sama seperti yang terjadi pada partikel bermuatan dalam medan elektromagnetik), tetapi dengan mengeluarkan energi potensial mereka sendiri. Sebagian besar energi ini diubah menjadi energi kinetik; ketika energi berlebih dikeluarkan dan molekul kembali ke keadaan tidak tereksitasi, efek medan padanya berhenti. Akibatnya, tatanan spatio-temporal terbentuk di bidang seluler - NMC terbentuk, ditandai dengan potensi energi yang meningkat.
Dalam bentuk yang disederhanakan, perbandingan berikut dapat menjelaskan hal ini. Jika molekul yang bergerak di dalam sel adalah mobil, dan kelebihan energinya adalah bensin, maka medan biologis membentuk kelegaan dari medan yang dilalui mobil. Mengikuti "relief", molekul dengan karakteristik energi yang sama membentuk NMC. Mereka, seperti yang telah disebutkan, disatukan tidak hanya secara energik, tetapi juga oleh fungsi yang sama, dan ada, pertama, karena aliran energi (mobil tidak dapat berjalan tanpa bensin), dan kedua, karena tindakan pengaturan medan biologis (off-road mobil tidak akan lewat). Molekul individu terus-menerus masuk dan keluar dari NMC, tetapi seluruh NMC tetap stabil sampai nilai aliran energi yang mengumpankannya berubah. Dengan penurunan nilainya, NMC terurai, dan energi yang tersimpan di dalamnya dilepaskan.
Sekarang mari kita bayangkan bahwa di area tertentu jaringan hidup aliran masuk energi telah berkurang: peluruhan NMC menjadi lebih intens, oleh karena itu, intensitas radiasi meningkat, yang mengontrol mitosis. Tentu saja, radiasi mitogenetik sangat erat kaitannya dengan medan - meskipun bukan bagian darinya! Seperti yang kita ingat, selama peluruhan (disimilasi) energi berlebih dipancarkan, yang tidak dimobilisasi dalam NMC dan tidak terlibat dalam proses sintesis; justru karena dalam kebanyakan sel proses asimilasi dan disimilasi terjadi secara bersamaan, meskipun dalam proporsi yang berbeda, sel-sel memiliki karakteristik mitogenetik. Hal yang sama terjadi pada aliran energi: medan tidak secara langsung mempengaruhi intensitasnya, tetapi, dengan membentuk "relief" spasial, dapat secara efektif mengatur arah dan distribusinya.
A. G. Gurvich mengerjakan versi terakhir dari teori lapangan selama tahun-tahun perang yang sulit. "Teori bidang biologi" diterbitkan pada tahun 1944 (Moskow: Sains Soviet) dan dalam edisi berikutnya dalam bahasa Prancis - pada tahun 1947. Teori bidang biologi seluler telah menimbulkan kritik dan kesalahpahaman bahkan di kalangan pendukung konsep sebelumnya. Kecaman utama mereka adalah bahwa Gurvich diduga meninggalkan gagasan keseluruhan, dan kembali ke prinsip interaksi elemen individu (yaitu bidang sel individu), yang dia sendiri tolak. Dalam artikel "Konsep" keseluruhan "dalam terang teori bidang seluler" (Koleksi "Bekerja pada mitogenesis dan teori bidang biologi." M.: Rumah Penerbitan AMN, 1947) A. G. Gurvich menunjukkan bahwa ini bukanlah masalahnya. Karena bidang yang dihasilkan oleh sel individu melampaui batasnya,dan vektor medan dijumlahkan di titik mana pun dalam ruang menurut aturan penambahan geometris, konsep baru ini memperkuat konsep bidang "aktual". Ini sebenarnya adalah bidang integral dinamis dari semua sel organ (atau organisme), yang berubah seiring waktu dan memiliki sifat keseluruhan.
Sejak 1948, A. G. Gurvich dipaksa untuk berkonsentrasi terutama di bidang teoretis. Setelah sesi VASKhNIL bulan Agustus, dia tidak melihat kesempatan untuk melanjutkan bekerja di Institut Kedokteran Eksperimental Akademi Ilmu Kedokteran Rusia (direktur tempat dia bekerja sejak institut itu didirikan pada tahun 1945) dan pada awal September dia melamar ke Presidium Akademi untuk pensiun. Pada tahun-tahun terakhir hidupnya, ia banyak menulis karya tentang berbagai aspek teori medan biologi, biologi teori, dan metodologi penelitian biologi. Gurvich menganggap karya-karya ini sebagai bab dari satu buku, yang diterbitkan pada tahun 1991 dengan judul "Prinsip Biologi Analitik dan Teori Bidang Sel" (Moskow: Nauka).
Empati tanpa pemahaman
Karya A. G. Gurvich tentang mitogenesis sebelum Perang Dunia II sangat populer baik di negara kita maupun di luar negeri. Di laboratorium Gurvich, proses karsinogenesis dipelajari secara aktif, khususnya, ditunjukkan bahwa darah pasien kanker, tidak seperti darah orang sehat, bukanlah sumber radiasi mitogenetik. Pada tahun 1940 A. G. Gurvich dianugerahi Penghargaan Negara untuk karyanya pada studi mitogenetik dari masalah kanker. Konsep "lapangan" Gurvich tidak pernah menikmati popularitas luas, meskipun mereka selalu membangkitkan minat. Tetapi minat pada pekerjaan dan laporannya sering kali tetap dangkal. A A. Lyubishchev, yang selalu menyebut dirinya murid A. G. Gurvich, menggambarkan sikap ini sebagai "simpati tanpa pengertian."
Di zaman kita, simpati telah digantikan oleh permusuhan. Kontribusi yang signifikan untuk mendiskreditkan ide A. G. Gurvich diperkenalkan oleh beberapa calon pengikut, yang menafsirkan pemikiran ilmuwan "menurut pemahaman mereka sendiri." Tapi yang utama bahkan bukan itu. Ide Gurvich ternyata berada di luar jalur yang diambil oleh biologi "ortodoks". Setelah penemuan heliks ganda, perspektif baru dan menarik muncul di hadapan para peneliti. Rantai "gen - protein - tanda" yang tertarik dengan konkretnya, tampak mudah untuk mendapatkan hasil. Secara alami, biologi molekuler, genetika molekuler, biokimia menjadi arus utama, dan proses kontrol non-genetik dan non-enzimatik dalam sistem kehidupan secara bertahap didorong ke pinggiran sains, dan studi mereka mulai dianggap sebagai pekerjaan yang meragukan dan sembrono.
Untuk cabang biologi fisikokimia dan molekuler modern, pemahaman tentang integritas adalah hal yang asing, yang A. G. Gurvich menganggapnya sebagai properti fundamental makhluk hidup. Di sisi lain, pemotongan secara praktis disamakan dengan memperoleh pengetahuan baru. Preferensi diberikan pada penelitian di sisi kimiawi dari fenomena. Dalam studi tentang kromatin, penekanannya bergeser ke struktur primer DNA, dan di dalamnya mereka lebih suka melihat sebuah gen. Meskipun ketidakseimbangan proses biologis secara resmi diakui, tidak ada yang memberinya peran penting: sebagian besar karya ditujukan untuk membedakan antara "hitam" dan "putih", ada atau tidaknya protein, aktivitas atau ketidakaktifan gen. (Bukan tanpa alasan bahwa termodinamika di antara mahasiswa universitas biologi adalah salah satu cabang fisika yang paling tidak disukai dan dipersepsikan dengan buruk.) Apa yang telah hilang dalam setengah abad setelah Gurvich,betapa besar kerugiannya - masa depan sains akan menjawabnya.
Mungkin, biologi belum mengasimilasi gagasan tentang integritas fundamental dan ketidakseimbangan makhluk hidup, tentang prinsip keteraturan tunggal yang menjamin integritas ini. Dan mungkin ide Gurvich masih ada di depan, dan sejarah mereka baru saja dimulai.
O. G. Gavrish, calon ilmu biologi
"Kimia dan Kehidupan - Abad XXI"
