Transmission de gènes à distance : les recherches du scientifique Alexander Gurvich

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-16 16:04

À la fin du printemps 1906, Alexander Gavrilovich Gurvich, dans la mi-trentaine déjà un scientifique bien connu, a été démobilisé de l'armée. Pendant la guerre avec le Japon, il a servi comme médecin dans le régiment arrière stationné à Tchernigov. (C'est là que Gurvich, selon ses propres termes, "fuyant l'oisiveté forcée", a écrit et illustré "Atlas et essai sur l'embryologie des vertébrés", qui a été publié en trois langues au cours des trois années suivantes).

Maintenant, il part avec sa jeune femme et sa petite fille pour tout l'été à Rostov le Grand - chez les parents de sa femme. Il n'a pas de travail et il ne sait toujours pas s'il restera en Russie ou s'il retournera à l'étranger.

Derrière la Faculté de médecine de l'Université de Munich, soutenance de thèse, Strasbourg et l'Université de Berne. Le jeune scientifique russe connaît déjà de nombreux biologistes européens, ses expériences sont très appréciées par Hans Driesch et Wilhelm Roux. Et maintenant - trois mois d'isolement complet du travail scientifique et des contacts avec des collègues.

Cet été, A. G. Gurvich réfléchit à la question, qu'il a lui-même formulée comme suit: « Qu'est-ce que cela signifie que je m'appelle biologiste, et qu'est-ce que, en fait, je veux savoir ? Puis, considérant le processus minutieusement étudié et illustré de la spermatogenèse, il arrive à la conclusion que l'essence de la manifestation des êtres vivants consiste en des connexions entre des événements séparés qui se produisent de manière synchrone. Cela a déterminé son « angle de vue » en biologie.

L'héritage imprimé d'A. G. Gurvich - plus de 150 articles scientifiques. La plupart d'entre eux ont été publiés en allemand, français et anglais, propriété d'Alexander Gavrilovich. Ses travaux ont laissé une trace lumineuse en embryologie, cytologie, histologie, histophysiologie, biologie générale. Mais peut-être serait-il correct de dire que "la direction principale de son activité créatrice était la philosophie de la biologie" (extrait du livre "Alexander Gavrilovich Gurvich. (1874-1954)". Moscou: Nauka, 1970).

A. G. Gurvich en 1912 a été le premier à introduire le concept de "champ" en biologie. Le développement du concept de champ biologique a été le thème principal de son travail et a duré plus d'une décennie. Pendant ce temps, les vues de Gurvich sur la nature du champ biologique ont subi de profonds changements, mais ils ont toujours parlé du champ comme d'un facteur unique qui détermine la direction et l'ordre des processus biologiques.

Inutile de dire quel triste sort attendait ce concept au cours du prochain demi-siècle. Il y a eu beaucoup de spéculations, dont les auteurs ont affirmé avoir compris la nature physique du soi-disant "biofield", quelqu'un a immédiatement entrepris de traiter les gens. Certains ont fait référence à A. G. Gurvich, sans s'embarrasser du tout de tentatives pour approfondir le sens de son travail. La majorité ne connaissait pas Gurvich et, heureusement, n'y faisait pas référence, puisque ni le terme "biofield" lui-même, ni les diverses explications de son action par A. G. Gurvich n'a rien à voir avec ça. Néanmoins, aujourd'hui, les mots « champ biologique » suscitent un scepticisme non dissimulé chez les interlocuteurs avertis. L'un des objectifs de cet article est de raconter aux lecteurs l'histoire vraie de l'idée d'un domaine biologique en science.

Ce qui fait bouger les cellules

A. G. Gurvich n'était pas satisfait de l'état de la biologie théorique au début du 20e siècle. Il n'était pas attiré par les possibilités de la génétique formelle, car il était conscient que le problème de la « transmission de l'hérédité » est fondamentalement différent du problème de la « mise en œuvre » des traits dans le corps.

La tâche la plus importante de la biologie à ce jour est peut-être la recherche d'une réponse à la question « enfantine »: comment les êtres vivants dans toute leur diversité naissent-ils d'une boule microscopique d'une seule cellule ? Pourquoi les cellules en division ne forment-elles pas des colonies grumeleuses informes, mais des structures complexes et parfaites d'organes et de tissus ? Dans la mécanique du développement de l'époque, l'approche causale-analytique proposée par W. Ru a été adoptée: le développement de l'embryon est déterminé par une multitude de relations rigides de cause à effet. Mais cette approche n'était pas d'accord avec les résultats des expériences de G. Driesch, qui a prouvé que des écarts brusques provoqués expérimentalement ne peuvent pas interférer avec un développement réussi. Dans le même temps, certaines parties du corps ne sont pas du tout formées à partir de ces structures normales - mais elles sont formées ! De la même manière, dans les propres expériences de Gurvich, même avec une centrifugation intensive d'œufs d'amphibiens, violant leur structure visible, le développement ultérieur s'est déroulé de manière équifinale - c'est-à-dire qu'il s'est terminé de la même manière que dans les œufs intacts.

Riz. 1 Chiffres A. G. Gurvich de 1914 - images schématiques de couches cellulaires dans le tube neural d'un embryon de requin. 1 - configuration de formation initiale (A), configuration ultérieure (B) (ligne en gras - forme observée, pointillé - supposé), 2 - configuration initiale (C) et observée (D), 3 - initiale (E), prédite (F) … Les lignes perpendiculaires montrent les grands axes des cellules - "si vous construisez une courbe perpendiculaire aux axes des cellules à un moment donné de développement, vous pouvez voir qu'elle coïncidera avec le contour d'un stade ultérieur de développement de cette zone"

A. G. Gurvich a mené une étude statistique des mitoses (divisions cellulaires) dans des parties symétriques de l'embryon en développement ou d'organes individuels et a étayé le concept de "facteur de normalisation", à partir duquel le concept de champ est né plus tard. Gurvich a établi qu'un seul facteur contrôle l'image globale de la distribution des mitoses dans certaines parties de l'embryon, sans pour autant déterminer l'heure et l'emplacement exacts de chacune d'entre elles. Sans aucun doute, la prémisse de la théorie des champs était contenue dans la célèbre formule de Driesch « le destin éventuel d'un élément est déterminé par sa position dans son ensemble ». La combinaison de cette idée avec le principe de normalisation conduit Gurvich à une compréhension de l'ordre dans le vivant comme la « subordination » des éléments à un seul tout - par opposition à leur « interaction ». Dans son ouvrage "L'hérédité comme processus de réalisation" (1912), il développe pour la première fois le concept de champ embryonnaire - la morph. En fait, il s'agissait d'une proposition pour briser le cercle vicieux: expliquer l'émergence d'une hétérogénéité parmi des éléments initialement homogènes en fonction de la position de l'élément dans les coordonnées spatiales de l'ensemble.

Après cela, Gurvich a commencé à chercher une formulation de la loi décrivant le mouvement des cellules en cours de morphogenèse. Il a découvert que lors du développement du cerveau chez les embryons de requins, « les axes longs des cellules de la couche interne de l'épithélium neural étaient orientés à un moment donné non pas perpendiculairement à la surface de la formation, mais à une certaine distance (15- 20 ') angle par rapport à celui-ci. L'orientation des angles est naturelle: si vous construisez une courbe perpendiculaire aux axes des cellules à un moment donné de développement, vous pouvez voir qu'elle coïncidera avec le contour d'une étape ultérieure du développement de cette zone »(Fig. 1). Il semblait que les cellules "savent" où se pencher, où s'étirer pour construire la forme désirée.

Pour expliquer ces observations, A. G. Gurvich a introduit le concept d'une "surface de force" qui coïncide avec le contour de la surface finale du rudiment et guide le mouvement des cellules. Cependant, Gurvich lui-même était conscient de l'imperfection de cette hypothèse. Outre la complexité de la forme mathématique, il n'était pas satisfait de la « téléologie » du concept (elle semblait subordonner le mouvement des cellules à une forme future inexistante). Dans les travaux ultérieurs "Sur le concept de champs embryonnaires" (1922) "la configuration finale du rudiment est considérée non pas comme une surface de force attractive, mais comme la surface équipotentielle du champ émanant de sources ponctuelles." Dans le même ouvrage, le concept de « champ morphogénétique » a été introduit pour la première fois.

La question a été posée par Gurvich de manière si large et exhaustive que toute théorie de la morphogenèse qui pourrait survenir à l'avenir ne sera, en substance, qu'un autre type de théorie des champs.

L. V. Belousov, 1970

Ultraviolet biogénique

"Les fondements et les racines du problème de la mitogenèse ont été posés dans mon intérêt sans cesse renouvelé pour le phénomène miraculeux de la caryocinèse (c'est ainsi que la mitose a été rappelée au milieu du siècle dernier. - Note de la rédaction)", a écrit A. G. Gurvich en 1941 dans ses notes autobiographiques."Mitogenèse" - un terme de travail né dans le laboratoire de Gurvich et rapidement généralisé, équivaut au concept de "rayonnement mitogénétique" - un rayonnement ultraviolet très faible des tissus animaux et végétaux, stimulant le processus de division cellulaire (mitose).

A. G. Gurvich est arrivé à la conclusion qu'il est nécessaire de considérer les mitoses dans un objet vivant non pas comme des événements isolés, mais dans l'ensemble, comme quelque chose de coordonné - qu'il s'agisse de mitoses strictement organisées des premières phases de clivage de l'œuf ou de mitoses apparemment aléatoires dans les tissus de un animal ou une plante adulte. Gurvich croyait que seule la reconnaissance de l'intégrité de l'organisme permettrait de combiner les processus des niveaux moléculaire et cellulaire avec les caractéristiques topographiques de la distribution des mitoses.

Depuis le début des années 1920, A. G. Gurvich a examiné diverses possibilités d'influences extérieures stimulant la mitose. Dans son champ de vision se trouvait le concept d'hormones végétales, développé à l'époque par le botaniste allemand G. Haberlandt. (Il a mis une suspension de cellules broyées sur du tissu végétal et a observé comment les cellules tissulaires commencent à se diviser plus activement.) Mais il n'était pas clair pourquoi le signal chimique n'affecte pas toutes les cellules de la même manière, pourquoi, disons, les petites cellules se divisent davantage souvent que les grands. Gurvich a suggéré que tout l'intérêt réside dans la structure de la surface cellulaire: peut-être que, dans les cellules jeunes, les éléments de surface sont organisés d'une manière particulière, favorable à la perception des signaux, et à mesure que la cellule grandit, cette organisation est perturbée. (Bien sûr, il n'y avait pas de concept de récepteurs hormonaux à cette époque.)

Cependant, si cette hypothèse est correcte et que la distribution spatiale de certains éléments est importante pour la perception du signal, l'hypothèse suggère elle-même que le signal peut ne pas être de nature chimique, mais physique: par exemple, un rayonnement affectant certaines structures de la cellule la surface est résonante. Ces considérations ont finalement été confirmées dans une expérience qui est devenue plus tard largement connue.

Riz. 2 Induction de la mitose à l'extrémité de la racine d'oignon (d'après l'ouvrage "Das Problem der Zellteilung physiologisch betrachtet", Berlin, 1926). Explications dans le texte

Voici une description de cette expérience, qui a été réalisée en 1923 à l'Université de Crimée. La racine émettrice (inducteur), reliée au bulbe, était renforcée horizontalement et sa pointe était dirigée vers la zone méristémique (c'est-à-dire vers la zone de prolifération cellulaire, dans ce cas également située près de la pointe de la racine. - Ed. Note) de la deuxième racine similaire (détecteur) fixée verticalement. La distance entre les racines était de 2 à 3 mm »(Fig. 2). À la fin de l'exposition, la racine percevante a été précisément marquée, fixée et coupée en une série de sections longitudinales parallèles au plan médial. Les coupes ont été examinées au microscope et le nombre de mitoses a été compté du côté irradié et du côté témoin.

A cette époque, on savait déjà que l'écart entre le nombre de mitoses (généralement 1000-2000) dans les deux moitiés de la pointe radiculaire ne dépasse normalement pas 3-5%. Ainsi, "une prépondérance significative, systématique, fortement limitée du nombre de mitoses" dans la zone centrale de la racine perceptrice - et c'est ce que les chercheurs ont vu sur les coupes - témoignait indiscutablement de l'influence d'un facteur extérieur. Quelque chose émanant de la pointe de la racine de l'inducteur a forcé les cellules de la racine du détecteur à se diviser plus activement (Fig. 3).

Des recherches plus poussées ont clairement montré qu'il s'agissait de rayonnement et non de produits chimiques volatils. L'impact s'est propagé sous la forme d'un faisceau parallèle étroit - dès que la racine inductrice a été légèrement déviée sur le côté, l'effet a disparu. Il a également disparu lorsqu'une plaque de verre a été placée entre les racines. Mais si la plaque était en quartz, l'effet persistait ! Cela suggérait que le rayonnement était ultraviolet. Plus tard, ses limites spectrales ont été définies avec plus de précision - 190-330 nm, et l'intensité moyenne a été estimée au niveau de 300-1000 photons / s par centimètre carré. En d'autres termes, le rayonnement mitogénétique découvert par Gurvich était un ultraviolet moyen et proche d'une intensité extrêmement faible. (Selon les données modernes, l'intensité est encore plus faible - elle est de l'ordre de dizaines de photons / s par centimètre carré.)

Riz. 3 Représentation graphique des effets de quatre expériences. Le sens positif (au dessus de l'axe des abscisses) signifie la prépondérance de la mitose du côté irradié

Une question naturelle: qu'en est-il de l'ultraviolet du spectre solaire, affecte-t-il la division cellulaire ? Dans les expériences, un tel effet a été exclu: dans le livre d'A. G. Gurvich et L. D. Gurvich "Rayonnement mitogénétique" (M., Medgiz, 1945), dans la section des recommandations méthodologiques, il est clairement indiqué que les fenêtres pendant les expériences doivent être fermées, qu'il ne doit pas y avoir de flammes nues et de sources d'étincelles électriques dans les laboratoires. De plus, les expériences étaient nécessairement accompagnées de témoins. Cependant, il convient de noter que l'intensité des UV solaires est nettement plus élevée. Par conséquent, son effet sur les objets vivants dans la nature devrait très probablement être complètement différent.

Les travaux sur ce sujet sont devenus encore plus intensifs après la transition d'A. G. Gurvich en 1925 à l'Université de Moscou - il a été élu à l'unanimité chef du Département d'histologie et d'embryologie de la Faculté de médecine. Des radiations mitogénétiques ont été trouvées dans des cellules de levure et bactériennes, des œufs de clivage d'oursins et d'amphibiens, des cultures de tissus, des cellules de tumeurs malignes, des systèmes nerveux (y compris des axones isolés) et musculaires, du sang d'organismes sains. Comme on peut le voir sur la liste, des tissus non fissiles ont également émis - rappelons-nous de ce fait.

Les troubles du développement des larves d'oursins conservées dans des récipients en quartz scellés sous l'influence d'un rayonnement mitogénétique prolongé de cultures bactériennes dans les années 30 du XXe siècle ont été étudiés par J. et M. Magrou à l'Institut Pasteur. (Aujourd'hui, des études similaires avec des embryons de poissons et d'amphibiens sont menées au biofaciès de l'Université d'État de Moscou par A. B. Burlakov.)

Autre question importante que se sont posées les chercheurs ces mêmes années: jusqu'où l'action des rayonnements se propage-t-elle dans les tissus vivants ? Le lecteur se souviendra que dans l'expérience avec les racines d'oignon, un effet local a été observé. Y a-t-il, à part lui, aussi de l'action à longue portée ? Pour établir cela, des expériences modèles ont été réalisées: avec une irradiation locale de longs tubes remplis de solutions de glucose, de peptone, d'acides nucléiques et d'autres biomolécules, le rayonnement s'est propagé à travers le tube. La vitesse de propagation du rayonnement dit secondaire était d'environ 30 m/s, ce qui a confirmé l'hypothèse sur la nature radiative-chimique du processus. (En termes modernes, les biomolécules, absorbant les photons UV, émettaient une fluorescence, émettant un photon avec une longueur d'onde plus longue. Les photons, à leur tour, ont donné lieu à des transformations chimiques ultérieures.) En effet, dans certaines expériences, la propagation du rayonnement a été observée sur toute la longueur de un objet biologique (par exemple, dans les longues racines d'un même arc).

Gurvich et ses collègues ont également montré que le rayonnement ultraviolet hautement atténué d'une source physique favorise également la division cellulaire dans les racines d'oignon, tout comme un inducteur biologique.

Notre formulation de la propriété fondamentale d'un champ biologique ne représente dans son contenu aucune analogie avec les domaines connus en physique (bien que, bien sûr, elle ne les contredise pas).

A. G. Gurvitch. Principes de biologie analytique et théorie des champs cellulaires

Les photons conduisent

D'où vient le rayonnement UV dans une cellule vivante ? A. G. Gurvich et ses collègues dans leurs expériences ont enregistré les spectres de réactions redox enzymatiques et inorganiques simples. Pendant quelque temps, la question des sources de rayonnement mitogénétique est restée ouverte. Mais en 1933, après la publication de l'hypothèse du photochimiste V. Frankenburger, la situation avec l'origine des photons intracellulaires est devenue claire. Frankenburger croyait que la source de l'apparition des quanta ultraviolets à haute énergie était de rares actes de recombinaison de radicaux libres qui se produisent au cours de processus chimiques et biochimiques et, en raison de leur rareté, n'affectait pas le bilan énergétique global des réactions.

L'énergie libérée lors de la recombinaison des radicaux est absorbée par les molécules substrats et est émise avec un spectre caractéristique de ces molécules. Ce schéma a été affiné par N. N. Semyonov (futur lauréat du prix Nobel) et sous cette forme a été inclus dans tous les articles et monographies ultérieurs sur la mitogenèse. L'étude moderne de la chimiluminescence des systèmes vivants a confirmé la justesse de ces vues, qui sont généralement acceptées aujourd'hui. Voici juste un exemple: les études de protéines fluorescentes.

Bien sûr, diverses liaisons chimiques sont absorbées dans la protéine, y compris les liaisons peptidiques - dans l'ultraviolet moyen (le plus intensément - 190-220 nm). Mais pour les études de fluorescence, les acides aminés aromatiques, en particulier le tryptophane, sont pertinents. Il a un maximum d'absorption à 280 nm, la phénylalanine à 254 nm et la tyrosine à 274 nm. Absorbant les quanta ultraviolets, ces acides aminés les émettent alors sous forme de rayonnement secondaire - naturellement, avec une longueur d'onde plus longue, avec un spectre caractéristique d'un état donné de la protéine. De plus, si au moins un résidu tryptophane est présent dans la protéine, alors seulement il sera fluorescent - l'énergie absorbée par les résidus tyrosine et phénylalanine lui est redistribuée. Le spectre de fluorescence du résidu tryptophane dépend fortement de l'environnement - si le résidu est, par exemple, près de la surface du globule ou à l'intérieur, etc., et ce spectre varie dans la bande 310-340 nm.

A. G. Gurvich et ses collaborateurs ont montré dans des expériences modèles sur la synthèse de peptides que les processus en chaîne impliquant des photons peuvent conduire au clivage (photodissociation) ou à la synthèse (photosynthèse). Les réactions de photodissociation s'accompagnent de rayonnement, tandis que les processus de photosynthèse n'émettent pas.

Maintenant, il est devenu clair pourquoi toutes les cellules émettent, mais pendant la mitose - particulièrement fortement. Le processus de mitose est énergivore. De plus, si dans une cellule en croissance, l'accumulation et la dépense d'énergie se déroulent parallèlement aux processus d'assimilation, alors pendant la mitose, l'énergie stockée par la cellule dans l'interphase est uniquement consommée. Il y a une désintégration de structures intracellulaires complexes (par exemple, l'enveloppe du noyau) et une création réversible énergivore de nouvelles - par exemple, des superbobines de chromatine.

A. G. Gurvich et ses collègues ont également effectué des travaux sur l'enregistrement du rayonnement mitogénétique à l'aide de compteurs de photons. En plus du laboratoire Gurvich à l'IEM de Leningrad, ces études sont également à Leningrad, au Phystech sous A. F. Ioffe, dirigé par G. M. Frank, avec les physiciens Yu. B. Khariton et S. F. Rodionov.

En Occident, des spécialistes aussi éminents que B. Raevsky et R. Oduber se sont occupés de l'enregistrement du rayonnement mitogénétique à l'aide de tubes photomultiplicateurs. Rappelons également G. Barth, élève du célèbre physicien W. Gerlach (fondateur de l'analyse spectrale quantitative). Barth a travaillé pendant deux ans dans le laboratoire d'A. G. Gurvich et a poursuivi ses recherches en Allemagne. Il a obtenu des résultats positifs fiables en travaillant avec des sources biologiques et chimiques et a en outre apporté une contribution importante à la méthodologie de détection des rayonnements ultra-faibles. Barth a effectué un étalonnage préliminaire de la sensibilité et une sélection des photomultiplicateurs. Aujourd'hui, cette procédure est obligatoire et routinière pour tous ceux qui mesurent de faibles flux lumineux. Cependant, c'est précisément la négligence de cette condition et d'autres exigences nécessaires qui n'a pas permis à un certain nombre de chercheurs d'avant-guerre d'obtenir des résultats convaincants.

Aujourd'hui, des données impressionnantes sur l'enregistrement du rayonnement superfaible provenant de sources biologiques ont été obtenues à l'Institut international de biophysique (Allemagne) sous la direction de F. Popp. Cependant, certains de ses opposants sont sceptiques quant à ces travaux. Ils ont tendance à croire que les biophotons sont des sous-produits métaboliques, une sorte de bruit lumineux qui n'a aucune signification biologique. « L'émission de lumière est un phénomène tout à fait naturel et évident qui accompagne de nombreuses réactions chimiques », souligne le physicien Rainer Ulbrich de l'université de Göttingen. Le biologiste Gunther Rothe évalue la situation de la manière suivante: « Les biophotons existent sans aucun doute - aujourd'hui, cela est confirmé sans ambiguïté par les appareils hautement sensibles à la disposition de la physique moderne. Quant à l'interprétation de Popp (on parle du fait que les chromosomes émettent prétendument des photons cohérents. - NDLR), c'est une belle hypothèse, mais la confirmation expérimentale proposée est encore totalement insuffisante pour en reconnaître la validité. D'autre part, nous devons tenir compte du fait qu'il est très difficile d'obtenir des preuves dans ce cas, car, d'une part, l'intensité de ce rayonnement photonique est très faible, et d'autre part, les méthodes classiques de détection de la lumière laser utilisées en physique sont difficile à appliquer ici."

Parmi les travaux biologiques publiés depuis votre pays, rien n'attire plus l'attention du monde scientifique que votre travail.

Extrait d'une lettre d'Albrecht Bethe du 1930-08-01 à A. G. Gurvitch

Déséquilibre contrôlé

Phénomènes régulateurs dans le protoplasme A. G. Gurvich a commencé à spéculer après ses premières expériences de centrifugation d'œufs fécondés d'amphibiens et d'échinodermes. Près de 30 ans plus tard, lors de la compréhension des résultats des expériences de mitogenèse, ce sujet a reçu un nouvel élan. Gurvich est convaincu que l'analyse structurelle d'un substrat matériel (un ensemble de biomolécules) qui réagit aux influences extérieures, quel que soit son état fonctionnel, n'a pas de sens. A. G. Gurvich formule la théorie physiologique du protoplasme. Son essence est que les systèmes vivants ont un appareil moléculaire spécifique pour le stockage d'énergie, qui est fondamentalement hors d'équilibre. Dans une forme généralisée, il s'agit d'une fixation de l'idée qu'un apport d'énergie est nécessaire au corps non seulement pour la croissance ou le travail, mais principalement pour maintenir l'état que nous appelons vivant.

Les chercheurs ont attiré l'attention sur le fait qu'un sursaut de rayonnement mitogénétique était nécessairement observé lorsque le flux d'énergie était limité, ce qui maintenait un certain niveau de métabolisme du système vivant. (Par "limiter le flux d'énergie", il faut comprendre une diminution de l'activité des systèmes enzymatiques, la suppression de divers processus de transport transmembranaire, une diminution du niveau de synthèse et de consommation de composés à haute énergie - c'est-à-dire tout processus qui fournir de l'énergie à la cellule - par exemple, avec un refroidissement réversible d'un objet ou avec une anesthésie légère.) Gurvich a formulé le concept de formations moléculaires extrêmement labiles avec un potentiel énergétique accru, de nature non équilibrée et unies par une fonction commune. Il les a appelés constellations moléculaires hors d'équilibre (NMC).

A. G. Gurvich croyait que c'était la désintégration de la NMC, la perturbation de l'organisation du protoplasme, qui avait provoqué une explosion de radiations. Ici, il a beaucoup en commun avec les idées d'A. Szent-Györgyi sur la migration de l'énergie le long des niveaux d'énergie généraux des complexes protéiques. Des idées similaires pour justifier la nature du rayonnement "biophotonique" sont exprimées aujourd'hui par F. Popp - il appelle les régions d'excitation migrantes "polaritons". Du point de vue de la physique, il n'y a rien d'inhabituel ici. (Laquelle des structures intracellulaires actuellement connues pourrait convenir au rôle de NMC dans la théorie de Gurvich - nous laisserons cet exercice intellectuel au lecteur.)

Il a également été montré expérimentalement que le rayonnement se produit également lorsque le substrat est mécaniquement influencé par la centrifugation ou l'application d'une faible tension. Cela a permis de dire que les NMC possèdent également un ordre spatial, qui a été perturbé à la fois par l'influence mécanique et par la limitation du flux d'énergie.

À première vue, on remarque que les NMC, dont l'existence dépend de l'afflux d'énergie, sont très similaires aux structures dissipatives qui apparaissent dans les systèmes thermodynamiquement hors d'équilibre, qui ont été découvertes par le lauréat du prix Nobel I. R. Prigogine. Cependant, quiconque a étudié de telles structures (par exemple, la réaction Belousov - Zhabotinsky) sait très bien qu'elles ne se reproduisent pas absolument exactement d'une expérience à l'autre, bien que leur caractère général soit préservé. De plus, ils sont extrêmement sensibles au moindre changement des paramètres d'une réaction chimique et des conditions extérieures. Tout cela signifie que puisque les objets vivants sont également des formations hors d'équilibre, ils ne peuvent pas maintenir la stabilité dynamique unique de leur organisation uniquement en raison du flux d'énergie. Un seul facteur de commande du système est également requis. Ce facteur A. G. Gurvich l'a appelé un champ biologique.

En bref, la version finale de la théorie des champs biologiques (cellulaires) ressemble à ceci. Le champ a un vecteur, pas une force, caractère. (Rappelez-vous: un champ de force est une région de l'espace, à chaque point duquel une certaine force agit sur un objet de test placé dedans; par exemple, un champ électromagnétique. Un champ vectoriel est une région de l'espace, à chaque point de laquelle un certain vecteur est donné, par exemple, les vecteurs de vitesse des particules dans un fluide en mouvement.) Les molécules qui sont dans un état excité et ont donc un excès d'énergie tombent sous l'action du champ vectoriel. Ils acquièrent une nouvelle orientation, se déforment ou se déplacent dans le champ non pas en raison de son énergie (c'est-à-dire pas de la même manière qu'avec une particule chargée dans un champ électromagnétique), mais en dépensant leur propre énergie potentielle. Une partie importante de cette énergie est convertie en énergie cinétique; lorsque l'excès d'énergie est dépensé et que la molécule revient à un état non excité, l'effet du champ sur elle cesse. En conséquence, un ordre spatio-temporel se forme dans le champ cellulaire - des NMC se forment, caractérisées par un potentiel énergétique accru.

Sous une forme simplifiée, la comparaison suivante peut clarifier cela. Si les molécules se déplaçant dans la cellule sont des voitures et que leur excès d'énergie est de l'essence, alors le champ biologique forme le relief du terrain sur lequel les voitures roulent. En obéissant au "relief", des molécules aux caractéristiques énergétiques similaires forment la NMC. Comme déjà mentionné, ils sont unis non seulement énergétiquement, mais aussi par une fonction commune, et existent, d'une part, en raison de l'afflux d'énergie (les voitures ne peuvent pas fonctionner sans essence), et d'autre part, en raison de l'action ordonnatrice du champ biologique. (hors route la voiture ne passera pas). Des molécules individuelles entrent et sortent constamment du NMC, mais l'ensemble du NMC reste stable jusqu'à ce que la valeur du flux d'énergie qui l'alimente change. Avec une diminution de sa valeur, le NMC se décompose et l'énergie qu'il contient est libérée.

Maintenant, imaginez que dans une certaine zone du tissu vivant, l'afflux d'énergie a diminué: la décroissance du NMC est devenue plus intense, donc, l'intensité du rayonnement a augmenté, celui-là même qui contrôle la mitose. Bien sûr, le rayonnement mitogénétique est étroitement lié au domaine - même s'il n'en fait pas partie ! On s'en souvient, lors de la décroissance (dissimilation), un excès d'énergie est émis, qui n'est pas mobilisé dans le NMC et n'intervient pas dans les processus de synthèse; précisément parce que dans la plupart des cellules les processus d'assimilation et de dissimilation se produisent simultanément, bien que dans des proportions différentes, les cellules ont un régime mitogénétique caractéristique. Il en est de même des flux d'énergie: le champ n'affecte pas directement leur intensité, mais, formant un « relief » spatial, peut réguler efficacement leur direction et leur répartition.

A. G. Gurvich a travaillé sur la version finale de la théorie des champs pendant les années de guerre difficiles. La "Théorie du champ biologique" a été publiée en 1944 (Moscou: Soviet Science) et dans l'édition suivante en français - en 1947. La théorie des champs biologiques cellulaires a suscité des critiques et des malentendus, même parmi les partisans du concept précédent. Leur principal reproche était que Gurvich aurait abandonné l'idée d'ensemble et serait revenu au principe d'interaction des éléments individuels (c'est-à-dire les champs des cellules individuelles), qu'il rejetait lui-même. Dans l'article « Le concept du « tout » à la lumière de la théorie du champ cellulaire » (Collection « Travaux sur la mitogenèse et la théorie des champs biologiques ». Gurvich montre que ce n'est pas le cas. Étant donné que les champs générés par les cellules individuelles s'étendent au-delà de leurs limites et que les vecteurs de champ sont additionnés en tout point de l'espace selon les règles de l'addition géométrique, le nouveau concept justifie le concept d'un champ « réel ». Il s'agit en fait d'un champ intégral dynamique de toutes les cellules d'un organe (ou organisme), évoluant dans le temps et possédant les propriétés d'un tout.

Depuis 1948, l'activité scientifique d'A. G. Gurvich est obligé de se concentrer principalement dans la sphère théorique. Après la session d'août de l'Académie agricole de toute l'Union, il n'a pas vu l'opportunité de continuer à travailler à l'Institut de médecine expérimentale de l'Académie russe des sciences médicales (dont il était le directeur depuis la fondation de l'institut en 1945). et au début de septembre appliqué au Présidium de l'Académie pour la retraite. Au cours des dernières années de sa vie, il a écrit de nombreux ouvrages sur divers aspects de la théorie des champs biologiques, de la biologie théorique et de la méthodologie de la recherche biologique. Gurvich considérait ces travaux comme les chapitres d'un seul livre, qui fut publié en 1991 sous le titre "Principles of Analytical Biology and Theory of Cell Fields" (Moscou: Nauka).

L'existence même d'un système vivant est, à proprement parler, le problème le plus profond, par rapport auquel son fonctionnement reste ou doit rester dans l'ombre.

A. G. Gurvitch. Fondements histologiques de la biologie. Iéna, 1930 (en allemand)

"Empathie sans compréhension"

Les travaux d'A. G. Gurvich sur la mitogenèse avant la Seconde Guerre mondiale était très populaire dans notre pays et à l'étranger. Dans le laboratoire de Gurvich, les processus de cancérogenèse ont été activement étudiés, en particulier, il a été démontré que le sang des patients cancéreux, contrairement au sang des personnes en bonne santé, n'est pas une source de rayonnement mitogénétique. En 1940 A. G. Gurvich a reçu le prix d'État pour ses travaux sur l'étude mitogénétique du problème du cancer. Les concepts de « terrain » de Gurvich n'ont jamais connu une grande popularité, bien qu'ils aient invariablement suscité un vif intérêt. Mais cet intérêt pour ses travaux et ses reportages est souvent resté superficiel. AA Lyubishchev, qui s'est toujours qualifié d'élève d'A. G. Gurvich, a décrit cette attitude comme « de la sympathie sans compréhension ».

A notre époque, la sympathie a été remplacée par l'hostilité. Une contribution significative au discrédit des idées d'A. G. Gurvich a été présenté par certains adeptes potentiels qui ont interprété les pensées du scientifique "selon leur propre compréhension". Mais l'essentiel n'est même pas cela. Les idées de Gurvich se sont retrouvées en marge de la voie empruntée par la biologie « orthodoxe ». Après la découverte de la double hélice, des perspectives nouvelles et séduisantes sont apparues aux chercheurs. La chaîne « gène - protéine - signe » séduit par sa concrétude, semblant facile d'obtenir un résultat. Naturellement, la biologie moléculaire, la génétique moléculaire, la biochimie sont devenues des courants dominants, et les processus de contrôle non génétiques et non enzymatiques dans les systèmes vivants ont été progressivement poussés à la périphérie de la science, et leur étude même a commencé à être considérée comme une occupation douteuse et frivole.

Pour les branches physico-chimiques et moléculaires modernes de la biologie, la compréhension de l'intégrité est étrangère, ce qu'A. G. Gurvich considérait la propriété fondamentale des êtres vivants. D'autre part, le démembrement est pratiquement assimilé à l'acquisition de nouvelles connaissances. La préférence est donnée aux recherches sur l'aspect chimique des phénomènes. Dans l'étude de la chromatine, l'accent est mis sur la structure primaire de l'ADN, et ils préfèrent y voir principalement un gène. Bien que le déséquilibre des processus biologiques soit formellement reconnu, personne ne lui attribue un rôle important: l'écrasante majorité des travaux visent à distinguer entre « noir » et « blanc », la présence ou l'absence de protéine, l'activité ou l'inactivité d'un gène.. (Ce n'est pas pour rien que la thermodynamique parmi les étudiants des universités de biologie est l'une des branches de la physique les plus mal aimées et les moins perçues.) Qu'avons-nous perdu en un demi-siècle après Gurvich, quelle est l'ampleur des pertes ? l'avenir de la science.

La biologie n'a probablement pas encore assimilé les idées sur l'intégrité et le déséquilibre fondamentaux des êtres vivants, sur un principe d'ordonnancement unique qui assure cette intégrité. Et peut-être que les idées de Gurvich sont encore en avance et que leur histoire ne fait que commencer.

O. G. Gavrish, candidat en sciences biologiques