انتقال الجينات عن بعد: بحث للعالم الكسندر جورفيتش

2024 مؤلف: Seth Attwood | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-16 15:57

في أواخر ربيع عام 1906 ، تم تسريح ألكسندر جافريلوفيتش جورفيتش ، في منتصف الثلاثينيات من عمره بالفعل ، وهو عالم معروف بالفعل ، من الجيش. خلال الحرب مع اليابان ، عمل كطبيب في الفوج الخلفي المتمركز في تشرنيغوف. (كان هناك أن جورفيتش ، على حد قوله ، "هاربًا من الكسل القسري" ، كتب ورسم "أطلسًا ومقالًا عن علم أجنة الفقاريات" ، نُشر بثلاث لغات في السنوات الثلاث التالية).

وهو الآن يغادر مع زوجته الشابة وابنته الصغيرة طوال الصيف إلى روستوف الكبير - لوالدي زوجته. ليس لديه وظيفة ، ولا يزال لا يعرف ما إذا كان سيبقى في روسيا أم سيعود إلى الخارج مرة أخرى.

خلف كلية الطب بجامعة ميونيخ ، أطروحة الدفاع ، ستراسبورغ وجامعة برن. العالم الروسي الشاب على دراية بالعديد من علماء الأحياء الأوروبيين ، وتحظى تجاربه بتقدير كبير من قبل Hans Driesch و Wilhelm Roux. والآن - ثلاثة أشهر من العزلة التامة عن العمل العلمي والتواصل مع الزملاء.

هذا الصيف A. G. يفكر جورفيتش في السؤال ، الذي صاغه بنفسه على النحو التالي: "ماذا يعني أن أسمي نفسي عالم أحياء ، وماذا ، في الواقع ، أريد أن أعرف؟" بعد ذلك ، بالنظر إلى عملية تكوين الحيوانات المنوية المدروسة والموضحة بدقة ، توصل إلى استنتاج مفاده أن جوهر تجليات الكائنات الحية يتكون من الروابط بين الأحداث المنفصلة التي تحدث بشكل متزامن. حدد هذا "زاوية نظره" في علم الأحياء.

التراث المطبوع لـ A. G. Gurvich - أكثر من 150 ورقة علمية. نُشر معظمها باللغات الألمانية والفرنسية والإنجليزية ، وكان مملوكًا لألكسندر جافريلوفيتش. ترك عمله بصمة مشرقة في علم الأجنة وعلم الخلايا وعلم الأنسجة وعلم الأنسجة وعلم الأحياء العام. ولكن ربما يكون من الصحيح القول إن "الاتجاه الرئيسي لنشاطه الإبداعي كان فلسفة علم الأحياء" (من كتاب "ألكسندر جافريلوفيتش جورفيتش. (1874-1954)". موسكو: ناوكا ، 1970).

اي جي. كان Gurvich في عام 1912 أول من أدخل مفهوم "المجال" في علم الأحياء. كان تطوير مفهوم المجال البيولوجي هو الموضوع الرئيسي لعمله واستمر لأكثر من عقد واحد. خلال هذا الوقت ، خضعت آراء جورفيتش حول طبيعة المجال البيولوجي لتغييرات عميقة ، لكنهم تحدثوا دائمًا عن المجال كعامل واحد يحدد اتجاه وتنظيم العمليات البيولوجية.

وغني عن القول ، يا له من مصير محزن ينتظر هذا المفهوم في نصف القرن القادم. كان هناك الكثير من التكهنات ، ادعى مؤلفوها أنهم فهموا الطبيعة الفيزيائية لما يسمى "الحقل الحيوي" ، تعهد شخص ما على الفور بمعالجة الناس. أشار البعض إلى A. G. Gurvich ، دون عناء على الإطلاق بمحاولات الخوض في معنى عمله. لم تكن الغالبية على علم بجورفيتش ، ولحسن الحظ ، لم تشر إليه ، لأنه لا إلى مصطلح "biofield" نفسه ، ولا إلى تفسيرات مختلفة لعمله من قبل A. G. لا علاقة لجورفيش بذلك. ومع ذلك ، فإن كلمات "المجال البيولوجي" اليوم تثير شكوكًا صريحة بين المحاورين المتعلمين. أحد أهداف هذه المقالة هو إخبار القراء بالقصة الحقيقية لفكرة المجال البيولوجي في العلوم.

ما يحرك الخلايا

اي جي. لم يكن جورفيتش راضيًا عن حالة علم الأحياء النظري في بداية القرن العشرين. لم ينجذب إلى إمكانيات علم الوراثة الرسمي ، لأنه كان يدرك أن مشكلة "انتقال الوراثة" تختلف اختلافًا جوهريًا عن مشكلة "تطبيق" السمات في الجسم.

ربما تكون أهم مهمة في علم الأحياء حتى يومنا هذا هي البحث عن إجابة للسؤال "الطفولي": كيف تنشأ الكائنات الحية بكل تنوعها من كرة مجهرية لخلية واحدة؟ لماذا لا تشكل الخلايا المنقسمة مستعمرات متكتلة عديمة الشكل ، ولكنها تشكل هياكل معقدة ومثالية للأعضاء والأنسجة؟ في آليات التطور في ذلك الوقت ، تم تبني النهج التحليلي السببي الذي اقترحه دبليو رو: يتم تحديد تطور الجنين من خلال العديد من علاقات السبب والنتيجة الصلبة. لكن هذا النهج لا يتفق مع نتائج تجارب G. Driesch ، الذي أثبت أن التسبب في انحرافات حادة تجريبياً قد لا يتعارض مع التطور الناجح.في الوقت نفسه ، لا تتشكل أجزاء فردية من الجسم على الإطلاق من تلك الهياكل الطبيعية - لكنها تتشكل! بنفس الطريقة ، في تجارب Gurvich الخاصة ، حتى مع الطرد المركزي المكثف لبيض البرمائيات ، منتهكًا هيكلها المرئي ، استمر التطوير الإضافي بشكل متساوٍ - أي أنه انتهى بنفس الطريقة كما في البيض السليم.

أرز. 1 الأشكال أ. Gurvich من عام 1914 - صور تخطيطية لطبقات الخلايا في الأنبوب العصبي لجنين القرش. 1 - تكوين التكوين الأولي (أ) ، التكوين اللاحق (ب) (خط عريض - شكل مرصود ، متقطع - مفترض) ، 2 - التكوين الأولي (ج) والتكوين الملحوظ (د) ، 3 - الأولي (هـ) ، المتوقع (و) … تُظهر الخطوط العمودية المحاور الطويلة للخلايا - "إذا قمت ببناء منحنى عمودي على محاور الخلية في لحظة معينة من التطور ، يمكنك أن ترى أنه سيتزامن مع محيط مرحلة لاحقة من تطور هذه المنطقة"

اي جي. أجرى جورفيتش دراسة إحصائية عن الانقسامات (الانقسامات الخلوية) في الأجزاء المتناظرة من الجنين النامي أو الأعضاء الفردية وأثبت مفهوم "عامل التطبيع" ، الذي نشأ منه مفهوم المجال فيما بعد. أثبت جورفيتش أن عاملاً منفردًا يتحكم في الصورة العامة لتوزيع المخففات في أجزاء من الجنين ، دون تحديد الوقت والموقع الدقيق لكل منهما على الإطلاق. مما لا شك فيه ، أن فرضية نظرية المجال كانت متضمنة في صيغة دريش الشهيرة "يتم تحديد المصير المرتقب للعنصر من خلال موقعه ككل." إن الجمع بين هذه الفكرة ومبدأ التطبيع يقود جورفيتش إلى فهم النظام في الحياة على أنه "تبعية" العناصر لكامل واحد - على عكس "تفاعلها". في عمله "الوراثة كعملية تحقيق" (1912) ، طور لأول مرة مفهوم المجال الجنيني - الشكل. في الواقع ، كان اقتراحًا لكسر الحلقة المفرغة: لشرح ظهور عدم التجانس بين العناصر المتجانسة في البداية كدالة لموضع العنصر في الإحداثيات المكانية للكل.

بعد ذلك ، بدأ جورفيتش في البحث عن صياغة للقانون تصف حركة الخلايا في عملية التشكل. وجد أنه أثناء نمو الدماغ في أجنة القرش ، "تم توجيه المحاور الطويلة لخلايا الطبقة الداخلية للظهارة العصبية في أي وقت ليس بشكل عمودي على سطح التكوين ، ولكن في وقت معين (15- 20 ') زاوية لها. اتجاه الزوايا طبيعي: إذا قمت بإنشاء منحنى عمودي على محاور الخلية في لحظة معينة من التطور ، يمكنك أن ترى أنه سيتزامن مع كفاف مرحلة لاحقة في تطور هذه المنطقة "(الشكل 1)). يبدو أن الخلايا "تعرف" أين تتكئ ، وأين تتمدد لبناء الشكل المطلوب.

لشرح هذه الملاحظات ، أ. قدم جورفيتش مفهوم "سطح القوة" الذي يتزامن مع محيط السطح النهائي للبدائية ويوجه حركة الخلايا. ومع ذلك ، كان جورفيتش نفسه مدركًا لنقص هذه الفرضية. بالإضافة إلى تعقيد الشكل الرياضي ، لم يكن راضيًا عن "غائية" المفهوم (يبدو أنه يُخضع حركة الخلايا إلى شكل مستقبلي غير موجود). في العمل اللاحق "حول مفهوم الحقول الجنينية" (1922) "لا يُنظر إلى التكوين النهائي للبداية كسطح قوة جذابة ، ولكن كسطح متساوي الجهد للحقل المنبثق من مصادر نقطية." في نفس العمل ، تم تقديم مفهوم "المجال المورفوجيني" لأول مرة.

طرح جورفيتش السؤال على نطاق واسع وشامل لدرجة أن أي نظرية للتكوين قد تنشأ في المستقبل ستكون ، في جوهرها ، مجرد نوع آخر من نظرية المجال.

إل. بيلوسوف ، 1970

الأشعة فوق البنفسجية الحيوية

كتب أ.ج. Gurvich في عام 1941 في ملاحظات سيرته الذاتية.إن مصطلح "Mitogenesis" - وهو مصطلح عمل وُلد في مختبر Gurvich وسرعان ما دخل حيز الاستخدام العام ، يعادل مفهوم "الإشعاع الانقسامي" - وهو إشعاع فوق بنفسجي ضعيف جدًا لأنسجة الحيوانات والنبات ، مما يحفز عملية انقسام الخلايا (الانقسام المتساوي).

اي جي. توصل جورفيتش إلى استنتاج مفاده أنه من الضروري اعتبار التخفيف في كائن حي ليس كأحداث منعزلة ، ولكن بشكل إجمالي ، كشيء منسق - سواء كان منظمًا بشكل صارم يخفف من المراحل الأولى لانقسام البويضة أو يخفف على ما يبدو عشوائيًا في أنسجة حيوان أو نبات بالغ. يعتقد جورفيتش أن الاعتراف بسلامة الكائن الحي فقط هو الذي يجعل من الممكن الجمع بين عمليات المستويات الجزيئية والخلوية مع السمات الطبوغرافية لتوزيع الانقسامات.

منذ بداية العشرينيات من القرن الماضي. نظر جورفيتش في الاحتمالات المختلفة للتأثيرات الخارجية التي تحفز الانقسام. في مجال رؤيته كان مفهوم الهرمونات النباتية ، الذي طوره في ذلك الوقت عالم النبات الألماني ج. هابرلاند. (لقد وضع ملاطًا من الخلايا المسحوقة على الأنسجة النباتية ولاحظ كيف تبدأ خلايا الأنسجة في الانقسام بشكل أكثر نشاطًا.) ولكن لم يكن من الواضح سبب عدم تأثير الإشارة الكيميائية على جميع الخلايا بنفس الطريقة ، فلماذا ، على سبيل المثال ، تنقسم الخلايا الصغيرة بشكل أكبر. في كثير من الأحيان من الكبيرة. اقترح جورفيتش أن النقطة الكاملة تكمن في بنية سطح الخلية: ربما ، في الخلايا الشابة ، يتم تنظيم عناصر السطح بطريقة خاصة ، مواتية لإدراك الإشارات ، ومع نمو الخلية ، يتم تعطيل هذا التنظيم. (بالطبع ، لم يكن هناك مفهوم لمستقبلات الهرمون في ذلك الوقت).

ومع ذلك ، إذا كان هذا الافتراض صحيحًا وكان التوزيع المكاني لبعض العناصر مهمًا لإدراك الإشارة ، فإن الافتراض يشير إلى أن الإشارة قد لا تكون كيميائية ، ولكنها فيزيائية بطبيعتها: على سبيل المثال ، يؤثر الإشعاع على بعض هياكل الخلية السطح رنان. تم تأكيد هذه الاعتبارات في النهاية في تجربة أصبحت معروفة على نطاق واسع فيما بعد.

أرز. 2 تحريض الانقسام الفتيلي عند طرف جذر البصل (رسم من عمل "Das Problem der Zellteilung physiologisch betrachtet" ، برلين ، 1926). التفسيرات في النص

فيما يلي وصف لهذه التجربة التي أجريت عام 1923 في جامعة القرم. تم تقوية الجذر المنبعث (المحث) ، المتصل بالمصباح ، أفقيًا ، وتم توجيه طرفه إلى منطقة النسيج الإنشائي (أي إلى منطقة تكاثر الخلايا ، وفي هذه الحالة أيضًا يقع بالقرب من طرف الجذر. - إد. ملاحظة) من الجذر (الكاشف) الثاني المماثل ثابتًا عموديًا. كانت المسافة بين الجذور 2-3 مم”(الشكل 2). في نهاية التعريض ، تم تمييز الجذر المدرك بدقة ، وتثبيته ، وتقطيعه إلى سلسلة من المقاطع الطولية التي تعمل بالتوازي مع المستوى الإنسي. تم فحص المقاطع تحت المجهر وتم حساب عدد الانقسامات على الجانبين المشع وجانب التحكم.

في ذلك الوقت كان من المعروف بالفعل أن التناقض بين عدد المخففات (عادة 1000-2000) في كلا نصفي طرف الجذر لا يتجاوز عادة 3-5 ٪. وبالتالي ، فإن "رجحانًا كبيرًا ومنهجيًا ومحدودًا بشكل حاد في عدد المخففات" في المنطقة المركزية لجذر الإدراك - وهذا ما رآه الباحثون في الأقسام - يشهد بلا منازع على تأثير عامل خارجي. أجبر شيء ينبثق من طرف جذر المحرِّض خلايا جذر الكاشف على الانقسام بنشاط أكبر (الشكل 3).

أظهر المزيد من الأبحاث بوضوح أن الأمر يتعلق بالإشعاع وليس بالمواد الكيميائية المتطايرة. انتشر التأثير على شكل حزمة متوازية ضيقة - بمجرد أن ينحرف الجذر المحرض قليلاً إلى الجانب ، اختفى التأثير. كما اختفى عند وضع صفيحة زجاجية بين الجذور. ولكن إذا كانت اللوحة مصنوعة من الكوارتز ، فإن التأثير يستمر! هذا يشير إلى أن الإشعاع كان فوق بنفسجي.في وقت لاحق ، تم تعيين حدوده الطيفية بشكل أكثر دقة - 190-330 نانومتر ، وتم تقدير متوسط الشدة عند مستوى 300-1000 فوتون / ثانية لكل سنتيمتر مربع. بعبارة أخرى ، كان الإشعاع الانقسامي الذي اكتشفه جورفيتش متوسطًا وقريبًا من الأشعة فوق البنفسجية بكثافة منخفضة للغاية. (وفقًا للبيانات الحديثة ، تكون الكثافة أقل - فهي في حدود عشرات الفوتونات / ثانية لكل سنتيمتر مربع.)

أرز. 3 تمثيل رسومي لآثار أربع تجارب. الاتجاه الإيجابي (فوق محور الإحداثي) يعني غلبة الانقسام على الجانب المشع

سؤال طبيعي: ماذا عن الأشعة فوق البنفسجية للطيف الشمسي ، هل تؤثر على انقسام الخلايا؟ في التجارب ، تم استبعاد هذا التأثير: في كتاب A. G. جورفيتش و L. D. Gurvich "إشعاع Mitogenetic" (M. ، Medgiz ، 1945) ، في قسم التوصيات المنهجية ، يشار بوضوح إلى أنه يجب إغلاق النوافذ أثناء التجارب ، ويجب ألا تكون هناك ألسنة مفتوحة ومصادر للشرر الكهربائي في المختبرات. بالإضافة إلى ذلك ، كانت التجارب مصحوبة بالضرورة بضوابط. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن كثافة الأشعة فوق البنفسجية الشمسية أعلى بكثير ، وبالتالي ، فإن تأثيرها على الكائنات الحية في الطبيعة ، على الأرجح ، يجب أن يكون مختلفًا تمامًا.

أصبح العمل في هذا الموضوع أكثر كثافة بعد انتقال A. G. Gurvich في عام 1925 في جامعة موسكو - تم انتخابه بالإجماع رئيسًا لقسم علم الأنسجة وعلم الأجنة في كلية الطب. تم العثور على الإشعاع الجيني في الخميرة والخلايا البكتيرية ، وشق بيض قنافذ البحر والبرمائيات ، ومزارع الأنسجة ، وخلايا الأورام الخبيثة ، والجهاز العصبي (بما في ذلك المحاور المعزولة) والجهاز العضلي ، ودم الكائنات الحية الصحية. كما يتضح من القائمة ، فإن أنسجة غير قابلة للانشطار انبعثت أيضًا - دعونا نتذكر هذه الحقيقة.

تمت دراسة اضطرابات نمو يرقات قنفذ البحر المحفوظة في أوعية كوارتز محكمة الغلق تحت تأثير الإشعاع الانقسامي لفترات طويلة من الثقافات البكتيرية في الثلاثينيات من القرن العشرين بواسطة J. و M. Magrou في معهد باستير. (اليوم ، يتم إجراء دراسات مماثلة على أجنة الأسماك والبرمائيات في الأحياء الحيوية بجامعة موسكو الحكومية من قبل AB Burlakov.)

سؤال مهم آخر طرحه الباحثون على أنفسهم في نفس تلك السنوات: إلى أي مدى ينتشر تأثير الإشعاع في الأنسجة الحية؟ سيتذكر القارئ أنه في التجربة مع جذور البصل ، لوحظ تأثير محلي. هل هناك ، بجانبه ، عمل بعيد المدى أيضًا؟ لإثبات ذلك ، تم إجراء تجارب نموذجية: مع الإشعاع المحلي لأنابيب طويلة مملوءة بمحلول الجلوكوز والببتون والأحماض النووية والجزيئات الحيوية الأخرى ، ينتشر الإشعاع عبر الأنبوب. كانت سرعة انتشار ما يسمى بالإشعاع الثانوي حوالي 30 م / ث ، مما أكد الافتراض حول الطبيعة الإشعاعية الكيميائية للعملية. (بالمصطلحات الحديثة ، الجزيئات الحيوية ، تمتص فوتونات الأشعة فوق البنفسجية ، تتألق ، تصدر فوتونًا بطول موجي أطول. أدت الفوتونات بدورها إلى تحولات كيميائية لاحقة.) في الواقع ، في بعض التجارب ، لوحظ انتشار الإشعاع على طول طول الموجة بالكامل. كائن بيولوجي (على سبيل المثال ، في الجذور الطويلة لنفس القوس).

أظهر Gurvich وزملاؤه أيضًا أن الإشعاع فوق البنفسجي الموهن للغاية لمصدر مادي يعزز أيضًا انقسام الخلايا في جذور البصل ، كما يفعل المحرض البيولوجي.

إن صياغتنا للخاصية الأساسية للحقل البيولوجي لا تمثل في محتواها أي تشبيهات مع الحقول المعروفة في الفيزياء (على الرغم من أنها بالطبع لا تتعارض معها).

اي جي. جورفيتش. مبادئ علم الأحياء التحليلي ونظرية مجال الخلية

الفوتونات تجري

من أين تأتي الأشعة فوق البنفسجية في الخلية الحية؟ اي جي. سجل جورفيتش وزملاؤه في تجاربهم أطياف تفاعلات الأكسدة والاختزال غير العضوية الأنزيمية والبسيطة. لبعض الوقت ، ظلت مسألة مصادر الإشعاع الانقسام الخيطي مفتوحة.لكن في عام 1933 ، بعد نشر فرضية عالم الكيمياء الضوئية ف.فرانكنبرغر ، أصبح الموقف مع أصل الفوتونات داخل الخلايا واضحًا. يعتقد Frankenburger أن مصدر ظهور كوانت فوق بنفسجية عالية الطاقة كانت عمليات نادرة لإعادة تكوين الجذور الحرة التي تحدث أثناء العمليات الكيميائية والكيميائية الحيوية ، وبسبب ندرتها ، لم تؤثر على توازن الطاقة الكلي للتفاعلات.

تمتص جزيئات الركيزة الطاقة المنبعثة أثناء إعادة تركيب الجذور وتنبعث مع طيف مميز لهذه الجزيئات. تم تنقيح هذا المخطط بواسطة N. N. تم تضمين Semyonov (الحائز على جائزة نوبل في المستقبل) وفي هذا النموذج في جميع المقالات والدراسات اللاحقة حول الانقسام. أكدت الدراسة الحديثة للتألق الكيميائي للأنظمة الحية صحة هذه الآراء ، والتي يتم قبولها بشكل عام اليوم. هذا مثال واحد فقط: دراسات البروتين الفلوري.

بالطبع ، يتم امتصاص روابط كيميائية مختلفة في البروتين ، بما في ذلك روابط الببتيد - في منتصف الأشعة فوق البنفسجية (بشكل مكثف - 190-220 نانومتر). لكن بالنسبة لدراسات الفلورة ، فإن الأحماض الأمينية العطرية ، وخاصة التربتوفان ، ذات صلة. لديه أقصى امتصاص عند 280 نانومتر ، فينيل ألانين عند 254 نانومتر ، والتيروزين عند 274 نانومتر. تمتص هذه الأحماض الأمينية الكميات فوق البنفسجية ، ثم تنبعث منها في شكل إشعاع ثانوي - بطبيعة الحال ، بطول موجي أطول ، مع طيف مميز لحالة معينة من البروتين. علاوة على ذلك ، إذا كانت هناك بقايا تريبتوفان واحدة على الأقل موجودة في البروتين ، فسوف تتألق فقط - يتم إعادة توزيع الطاقة التي تمتصها بقايا التيروزين والفينيل ألانين إليه. يعتمد طيف التألق لبقايا التربتوفان بشدة على البيئة - سواء كانت البقايا ، على سبيل المثال ، بالقرب من سطح الكرة الأرضية أو بالداخل ، وما إلى ذلك ، ويختلف هذا الطيف في النطاق 310-340 نانومتر.

اي جي. أظهر Gurvich وزملاؤه في تجارب نموذجية على تخليق الببتيد أن العمليات المتسلسلة التي تتضمن الفوتونات يمكن أن تؤدي إلى الانقسام (التفكك الضوئي) أو التوليف (التمثيل الضوئي). تصاحب تفاعلات الانحلال الضوئي إشعاع ، بينما لا تصدر عمليات التمثيل الضوئي.

أصبح من الواضح الآن سبب إصدار جميع الخلايا ، ولكن أثناء الانقسام - وخاصة بقوة. عملية الانقسام هي عملية كثيفة الطاقة. علاوة على ذلك ، إذا استمر تراكم الطاقة وإنفاقها في خلية متنامية بالتوازي مع عمليات الاستيعاب ، فعند الانقسام ، يتم استهلاك الطاقة المخزنة بواسطة الخلية في الطور البيني فقط. هناك تفكك للبنى المعقدة داخل الخلايا (على سبيل المثال ، قشرة النواة) وخلق مستهلك للطاقة للانعكاس لبنى جديدة - على سبيل المثال ، لفائف الكروماتين الفائقة.

اي جي. قام جورفيتش وزملاؤه أيضًا بعمل على تسجيل الإشعاع الانقسامي باستخدام عدادات الفوتون. بالإضافة إلى مختبر Gurvich في Leningrad IEM ، توجد هذه الدراسات أيضًا في Leningrad ، في Phystech تحت A. F. Ioffe ، بقيادة ج. فرانك مع الفيزيائيين يو ب. خاريتون وس. روديونوف.

في الغرب ، شارك متخصصون بارزون مثل B. Raevsky و R. Oduber في تسجيل الإشعاع الانقسامي باستخدام الأنابيب الضوئية. يجب أن نتذكر أيضًا جي بارث ، طالب الفيزيائي الشهير دبليو غيرلاخ (مؤسس التحليل الطيفي الكمي). عمل بارث لمدة عامين في مختبر A. G. واصل Gurvich بحثه في ألمانيا. حصل على نتائج إيجابية موثوقة من خلال العمل مع المصادر البيولوجية والكيميائية ، بالإضافة إلى ذلك ، قدم مساهمة مهمة في منهجية الكشف عن الإشعاع شديد الضعف. أجرى بارث معايرة حساسية أولية واختيار المضاعفات الضوئية. اليوم ، يعد هذا الإجراء إلزاميًا وروتينيًا لكل من يقيس تدفقات الإضاءة الضعيفة. ومع ذلك ، فإن إهمال هذا وبعض المتطلبات الضرورية الأخرى هو بالضبط ما لم يسمح لعدد من الباحثين قبل الحرب بالحصول على نتائج مقنعة.

اليوم ، تم الحصول على بيانات مثيرة للإعجاب عن تسجيل الإشعاع فائق الضعف من المصادر البيولوجية في المعهد الدولي للفيزياء الحيوية (ألمانيا) تحت قيادة F. Popp. ومع ذلك ، فإن بعض خصومه يشككون في هذه الأعمال. إنهم يميلون إلى الاعتقاد بأن الفوتونات الحيوية هي منتجات ثانوية أيضية ، وهي نوع من ضوضاء الضوء ليس لها معنى بيولوجي. يؤكد الفيزيائي راينر أولبريتش من جامعة غوتنغن أن "انبعاث الضوء هو ظاهرة طبيعية تمامًا وواضحة ترافق العديد من التفاعلات الكيميائية". يقوم عالم الأحياء غونثر روث بتقييم الوضع بالطريقة التالية: "الفوتونات الحيوية موجودة بلا شك - وهذا ما تؤكده اليوم بشكل لا لبس فيه أجهزة شديدة الحساسية تحت تصرف الفيزياء الحديثة. بالنسبة لتفسير بوب (نحن نتحدث عن حقيقة أن الكروموسومات يُزعم أنها تصدر فوتونات متماسكة. - ملاحظة المحرر) ، هذه فرضية جميلة ، لكن التأكيد التجريبي المقترح لا يزال غير كافٍ تمامًا للتعرف على صحتها. من ناحية أخرى ، يجب أن نأخذ في الاعتبار أنه من الصعب جدًا الحصول على دليل في هذه الحالة ، لأن شدة هذا الإشعاع الفوتوني منخفضة جدًا ، وثانيًا ، الطرق التقليدية للكشف عن ضوء الليزر المستخدمة في الفيزياء هي من الصعب التقديم هنا ".

من بين الأعمال البيولوجية المنشورة من بلدك ، لا شيء يجذب انتباه العالم العلمي أكثر من عملك.

من خطاب من ألبريشت بيته بتاريخ 1930-08-01 إلى A. G. جورفيتش

اختلال التوازن المتحكم فيه

الظواهر التنظيمية في البروتوبلازم A. G. بدأ جورفيتش في التكهن بعد تجاربه المبكرة في طرد البيض المخصب من البرمائيات وشوكيات الجلد. بعد ما يقرب من 30 عامًا ، عند فهم نتائج التجارب التوليفية ، تلقى هذا الموضوع دفعة جديدة. Gurvich مقتنع بأن التحليل الهيكلي لركيزة مادية (مجموعة من الجزيئات الحيوية) تتفاعل مع التأثيرات الخارجية ، بغض النظر عن حالتها الوظيفية ، لا معنى له. اي جي. يصوغ جورفيتش النظرية الفسيولوجية للبروتوبلازم. جوهرها هو أن الأنظمة الحية لديها جهاز جزيئي معين لتخزين الطاقة ، وهو في الأساس غير متوازن. في شكل معمم ، يعد هذا تثبيتًا لفكرة أن تدفق الطاقة ضروري للجسم ليس فقط للنمو أو العمل ، ولكن بشكل أساسي للحفاظ على الحالة التي نسميها على قيد الحياة.

لفت الباحثون الانتباه إلى حقيقة أن انفجار الإشعاع الانقسامي لوحظ بالضرورة عندما كان تدفق الطاقة محدودًا ، مما يحافظ على مستوى معين من التمثيل الغذائي للنظام الحي. (من خلال "الحد من تدفق الطاقة" ينبغي فهم انخفاض نشاط الأنظمة الأنزيمية ، وقمع العمليات المختلفة للنقل عبر الغشاء ، وانخفاض مستوى تخليق واستهلاك المركبات عالية الطاقة - أي ، أي عمليات تزويد الخلية بالطاقة - على سبيل المثال ، مع تبريد قابل للانعكاس لجسم ما أو بتخدير خفيف.) صاغ جورفيتش مفهوم التكوينات الجزيئية شديدة التقلب مع إمكانات طاقة متزايدة ، غير متوازنة في الطبيعة وتوحدها وظيفة مشتركة. أطلق عليها اسم الأبراج الجزيئية غير المتوازنة (NMCs).

اي جي. يعتقد جورفيتش أن تفكك NMC ، وتعطيل تنظيم البروتوبلازم ، هو الذي تسبب في انفجار الإشعاع. يوجد هنا الكثير من القواسم المشتركة مع أفكار A. Szent-Györgyi حول هجرة الطاقة على طول مستويات الطاقة العامة لمجمعات البروتين. يتم التعبير عن أفكار مماثلة لإثبات طبيعة الإشعاع "الحيوي" اليوم من قبل F. Popp - يطلق على مناطق الإثارة المهاجرة "polaritons". من وجهة نظر الفيزياء ، لا يوجد شيء غير عادي هنا. (أي من البنى داخل الخلايا المعروفة حاليًا يمكن أن تكون مناسبة لدور NMC في نظرية جورفيتش - سنترك هذا التمرين الفكري للقارئ.)

وقد ثبت أيضًا تجريبيًا أن الإشعاع يحدث أيضًا عندما تتأثر الركيزة ميكانيكيًا بالطرد المركزي أو تطبيق جهد ضعيف. جعل هذا من الممكن القول أن NMC تمتلك أيضًا ترتيبًا مكانيًا ، والذي تم إزعاجه من خلال التأثير الميكانيكي والحد من تدفق الطاقة.

للوهلة الأولى ، من الملاحظ أن NMC ، التي يعتمد وجودها على تدفق الطاقة ، تشبه إلى حد بعيد الهياكل المشتتة التي تنشأ في أنظمة عدم التوازن الديناميكي الحراري ، والتي اكتشفها الحائز على جائزة نوبل I. R. بريغوجين. ومع ذلك ، فإن أي شخص درس مثل هذه الهياكل (على سبيل المثال ، رد فعل Belousov - Zhabotinsky) يعرف جيدًا أنه لا يتم إعادة إنتاجها تمامًا من تجربة إلى أخرى ، على الرغم من الحفاظ على طابعها العام. بالإضافة إلى ذلك ، فهي حساسة للغاية لأدنى تغيير في معاملات التفاعل الكيميائي والظروف الخارجية. كل هذا يعني أنه نظرًا لأن الكائنات الحية هي أيضًا تكوينات غير متوازنة ، فلا يمكنها الحفاظ على الاستقرار الديناميكي الفريد لمنظمتها فقط بسبب تدفق الطاقة. مطلوب أيضًا عامل ترتيب واحد للنظام. هذا العامل A. G. أطلق عليه جورفيتش اسم مجال بيولوجي.

باختصار قصير ، تبدو النسخة النهائية لنظرية المجال البيولوجي (الخلوي) هكذا. الحقل له طابع متجه ، وليس قوة. (تذكر: مجال القوة هو منطقة من الفضاء ، عند كل نقطة منها تؤثر قوة معينة على كائن اختبار موضوع فيه ؛ على سبيل المثال ، المجال الكهرومغناطيسي. حقل المتجه هو منطقة من الفضاء ، في كل نقطة منها يتم إعطاء متجه معين ، على سبيل المثال ، نواقل سرعة الجسيمات في مائع متحرك.) والجزيئات التي تكون في حالة مثارة وبالتالي لديها فائض من الطاقة تقع تحت تأثير المجال المتجه. يكتسبون اتجاهًا جديدًا أو يتشوهون أو يتحركون في المجال ليس بسبب طاقته (أي ، ليس بنفس الطريقة التي يحدث بها مع جسيم مشحون في مجال كهرومغناطيسي) ، لكنهم ينفقون طاقتهم الكامنة. يتم تحويل جزء كبير من هذه الطاقة إلى طاقة حركية ؛ عندما يتم إنفاق الطاقة الزائدة وعودة الجزيء إلى حالة غير متحمس ، يتوقف تأثير المجال عليها. نتيجة لذلك ، يتم تشكيل الترتيب الزماني والمكاني في المجال الخلوي - يتم تشكيل NMC ، الذي يتميز بإمكانية متزايدة للطاقة.

في شكل مبسط ، يمكن للمقارنة التالية توضيح ذلك. إذا كانت الجزيئات التي تتحرك في الخلية عبارة عن سيارات ، وطاقتها الزائدة هي البنزين ، فإن الحقل البيولوجي يشكل تضاريس الأرض التي تسير عليها السيارات. طاعة "الإغاثة" ، تشكل الجزيئات ذات خصائص الطاقة المماثلة NMC. هم ، كما ذكرنا سابقًا ، متحدون ليس فقط بقوة ، ولكن أيضًا بوظيفة مشتركة ، وهم موجودون ، أولاً ، بسبب تدفق الطاقة (لا يمكن للسيارات أن تسير بدون البنزين) ، وثانيًا ، بسبب ترتيب عمل المجال البيولوجي (على الطرق الوعرة لن تمر السيارة). تدخل الجزيئات الفردية باستمرار وتغادر NMC ، لكن NMC بأكمله يظل مستقرًا حتى تتغير قيمة تدفق الطاقة الذي يغذيه. مع انخفاض قيمته ، يتحلل NMC ، ويتم إطلاق الطاقة المخزنة فيه.

الآن ، تخيل أنه في منطقة معينة من الأنسجة الحية ، انخفض تدفق الطاقة: أصبح اضمحلال NMC أكثر كثافة ، وبالتالي ، زادت شدة الإشعاع ، الذي يتحكم في الانقسام الفتيلي. بالطبع ، يرتبط الإشعاع الانقسامي ارتباطًا وثيقًا بالمجال - على الرغم من أنه ليس جزءًا منه! كما نتذكر ، أثناء التحلل (التشوه) ، تنبعث الطاقة الزائدة ، والتي لا يتم تعبئتها في NMC ولا تشارك في عمليات التوليف ؛ على وجه التحديد لأن عمليات الاستيعاب والتشوه في معظم الخلايا تحدث في وقت واحد ، على الرغم من أن الخلايا بنسب مختلفة لها نظام الانقسام الخلوي المميز.وينطبق الشيء نفسه على تدفقات الطاقة: لا يؤثر المجال بشكل مباشر على شدتها ، ولكن ، بتشكيل "ارتياح" مكاني ، يمكن أن ينظم بشكل فعال اتجاهها وتوزيعها.

اي جي. عمل جورفيتش على النسخة النهائية من نظرية المجال خلال سنوات الحرب الصعبة. نُشرت "نظرية المجال البيولوجي" في عام 1944 (موسكو: العلوم السوفيتية) وفي طبعة لاحقة باللغة الفرنسية - عام 1947. تسببت نظرية المجالات البيولوجية الخلوية في النقد وسوء الفهم حتى بين مؤيدي المفهوم السابق. كان عيبهم الرئيسي هو أن جورفيتش تخلى عن فكرة الكل وعاد إلى مبدأ تفاعل العناصر الفردية (أي مجالات الخلايا الفردية) ، وهو ما رفضه هو نفسه. في مقال "مفهوم" الكل "في ضوء نظرية المجال الخلوي" (مجموعة "يعمل على الانقسام الخفيف ونظرية المجالات البيولوجية". يوضح جورفيتش أن الأمر ليس كذلك. نظرًا لأن الحقول التي تولدها الخلايا الفردية تمتد إلى ما وراء حدودها ، ويتم جمع متجهات المجال في أي نقطة في الفضاء وفقًا لقواعد الإضافة الهندسية ، فإن المفهوم الجديد يبرهن على مفهوم المجال "الفعلي". إنه ، في الواقع ، مجال ديناميكي متكامل لجميع خلايا العضو (أو الكائن الحي) ، يتغير بمرور الوقت ويمتلك خصائص الكل.

منذ عام 1948 ، بدأ النشاط العلمي لـ A. G. يُجبر جورفيتش على التركيز بشكل أساسي في المجال النظري. بعد جلسة أغسطس لأكاديمية All-Union الزراعية ، لم ير فرصة لمواصلة العمل في معهد الطب التجريبي التابع للأكاديمية الروسية للعلوم الطبية (الذي كان مديرًا له منذ تأسيس المعهد في عام 1945) وفي أوائل سبتمبر تقدمت بطلب إلى هيئة رئاسة الأكاديمية للتقاعد. في السنوات الأخيرة من حياته ، كتب العديد من الأعمال حول جوانب مختلفة من نظرية المجال البيولوجي ، وعلم الأحياء النظري ومنهجية البحث البيولوجي. اعتبر جورفيتش هذه الأعمال بمثابة فصول من كتاب واحد نُشر عام 1991 تحت عنوان "مبادئ علم الأحياء التحليلي ونظرية الحقول الخلوية" (موسكو: نوكا).

إن مجرد وجود نظام حي هو ، بالمعنى الدقيق للكلمة ، المشكلة الأكثر عمقًا ، حيث يظل عمله أو يجب أن يظل في الظل مقارنة به.

اي جي. جورفيتش. أسس علم الأحياء النسيجية. جينا ، 1930 (في المانيا)

التعاطف دون فهم

أعمال A. G. كان Gurvich على الانقسام قبل الحرب العالمية الثانية يحظى بشعبية كبيرة في كل من بلدنا وخارجها. في مختبر Gurvich ، تمت دراسة عمليات التسرطن بنشاط ، على وجه الخصوص ، تبين أن دماء مرضى السرطان ، على عكس دماء الأشخاص الأصحاء ، ليست مصدرًا للإشعاع الانقسامي. في عام 1940 م. حصل Gurvich على جائزة الدولة لعمله في الدراسة الانقسامية لمشكلة السرطان. لم تحظى مفاهيم "مجال" جورفيتش بشعبية كبيرة على الإطلاق ، على الرغم من أنها أثارت اهتمامًا كبيرًا على الدوام. لكن هذا الاهتمام بعمله وتقاريره ظل في كثير من الأحيان سطحيًا. أ. Lyubishchev ، الذي لطالما أطلق على نفسه تلميذ A. G. ووصف جورفيتش هذا الموقف بأنه "تعاطف بدون فهم".

في عصرنا ، حل العداء محل التعاطف. مساهمة كبيرة في تشويه سمعة أفكار A. G. تم تقديم Gurvich من قبل بعض الأتباع المحتملين الذين فسروا أفكار العالم "وفقًا لفهمهم الخاص". لكن الشيء الرئيسي ليس ذلك. وجدت أفكار جورفيتش نفسها على هامش المسار الذي سلكته البيولوجيا "الأرثوذكسية". بعد اكتشاف الحلزون المزدوج ، ظهرت آفاق جديدة وجذابة أمام الباحثين. تجذب سلسلة "علامة الجين - البروتين" من خلال ملموسها ، مما يبدو سهولة في الحصول على نتيجة. بطبيعة الحال ، أصبحت البيولوجيا الجزيئية ، وعلم الوراثة الجزيئية ، والكيمياء الحيوية ، هي السائدة ، وتم دفع عمليات التحكم غير الوراثية وغير الأنزيمية في الأنظمة الحية تدريجياً إلى محيط العلم ، وبدأت دراستهم تعتبر مهنة مشكوك فيها وتافهة.

بالنسبة للفروع الفيزيائية والكيميائية والجزيئية الحديثة للبيولوجيا ، فإن فهم النزاهة أمر غريب ، وهو ما جعل A. G. اعتبر جورفيتش الملكية الأساسية للكائنات الحية. من ناحية أخرى ، فإن تقطيع الأوصال يكاد يكون عمليا مع اكتساب معرفة جديدة. تعطى الأفضلية للبحث في الجانب الكيميائي للظواهر. في دراسة الكروماتين ، يتحول التركيز إلى التركيب الأساسي للحمض النووي ، وفيه يفضلون رؤية الجين في المقام الأول. على الرغم من أن عدم توازن العمليات البيولوجية معترف به رسميًا ، فلا أحد يعينه دورًا مهمًا: تهدف الغالبية العظمى من الأعمال إلى التمييز بين "الأسود" و "الأبيض" ، ووجود البروتين أو عدمه ، ونشاط الجين أو عدم نشاطه. (ليس من أجل لا شيء أن الديناميكا الحرارية بين طلاب الجامعات البيولوجية هي واحدة من أكثر فروع الفيزياء غير المحبوبة وضعيفة الإدراك.) ما فقدناه في نصف قرن بعد Gurvich ، كم كانت الخسائر كبيرة - الإجابة ستكون مدفوعة من قبل مستقبل العلم.

من المحتمل أن علم الأحياء لم يستوعب بعد الأفكار المتعلقة بالسلامة الأساسية وعدم التوازن للكائنات الحية ، حول مبدأ ترتيب واحد يضمن هذه النزاهة. وربما لا تزال أفكار جورفيتش في المقدمة ، وتاريخهم قد بدأ للتو.

O. G Gavrish ، مرشح العلوم البيولوجية