Radiația mitogenetică este radiația ultravioletă cu o gamă largă (190-325 nm), despre care s-a presupus că poate apărea în timpul reacțiilor chimice exoterme care apar in vitro și în sistemele vii și se caracterizează printr-o intensitate foarte scăzută. Absorbția unui astfel de flux slab de fotoni de înaltă energie de către molecule duce la o serie de consecințe în sistemele vii, dintre care cea mai importantă este stimularea diviziunilor celulare ( mitoze ).
Studiile nu au găsit radiații mitogenetice [1] [2] .
Radiația mitogenetică (MHI) a fost descoperită în 1923 de A. G. Gurvich în experimente cu rădăcini de ceapă [3] . O altă rădăcină a fost adusă aproape de o rădăcină în creștere a cepei. Vârful celei de-a doua rădăcini a fost orientat perpendicular pe axa lungă a primei la o anumită distanță de vârful acesteia, în apropierea zonei de diviziune celulară, ceea ce determină creșterea rădăcinii. Ca urmare, pe partea către care a fost îndreptat impactul, frecvența diviziunii celulare a crescut, iar rădăcina, în consecință, s-a îndoit. Placa de sticlă dintre cele două rădăcini a eliminat efectul, în timp ce cea de cuarț nu a afectat efectul. În consecință, conform concluziei lui Gurvich, efectul se datorează nu influențelor chimice, ci radiațiilor absorbite de sticlă și nu absorbite de cuarț. Radiația ultravioletă are aceste proprietăți.
Compoziția spectrală a radiației a fost stabilită ulterior în experimentele lui G. M. Frank , un student al lui Gurvich, care, folosind un spectrograf cu cuarț, a stabilit că numai radiațiile UV în intervalul 190-325 nm determină o creștere a mitozelor într-o cultură de drojdie. [4] .
Gurvich a demonstrat importanța practică importantă a radiațiilor deschise în studiul tumorilor canceroase. S-a dovedit că radiația celulelor tumorale este foarte diferită de radiația celulelor normale, iar în sângele bolnavilor de cancer au găsit o substanță capabilă să suprime MHI-ul celulelor normale. Pentru cercetarea problemei cancerului, A. Gurvich a fost nominalizat de mai multe ori (în 1932, 1933 și 1934) la Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină, iar în 1941 i s-a acordat Premiul Stalin .
Studiile asupra diferitelor aspecte ale MHI au atras o mare atenție a oamenilor de știință în anii dinainte de război. Deși la conferința Societății Faraday din 1938, copreședinții conferinței, P. Pringsheim și S. I. Vavilov , au remarcat că emisia de radiații UV în timpul reacțiilor chimice în procesele biologice poate fi considerată în sfârșit stabilite, proprietățile radiațiilor mitogenetice observate în experimente diferă mult de conceptele biochimiei clasice. Alături de un număr mare de articole care confirmă concluziile lui Gurvich (peste 1000 de publicații în total, 10 dintre ele în revista Nature ), au existat și lucrări (aproximativ 20, în special, un studiu voluminos [5] ) care au pus îndoieli asupra lui. rezultate. Motivul apariției lucrărilor în care autorii nu au reușit să detecteze efectul MHI ar trebui considerat ca un nivel extrem de slab al MHI (de obicei 10-1000 fotoni/(cm²·s)) și complexitatea semnificativă a protocolului experimental. După cum au arătat autorii [6] , care au studiat practic toate lucrările „negative” semnificative, niciuna dintre ele nu a îndeplinit cerințele necesare pentru experiment. Din păcate, războiul a întrerupt cercetările în acest domeniu pentru o lungă perioadă de timp.
În perioada postbelică, după moartea lui A. G. Gurvich în 1954, cercetările au fost continuate de Anna Gurvich (fiica lui A. G. Gurvich) [7] și grupul lui Tarusov B. N. de la Departamentul de Biofizică a Facultății de Biologie a Universității de Stat din Moscova. [8] . Din păcate, aceste lucrări, publicate deja în anii 1960 în limba rusă, nu erau cunoscute în Occident. Deci, începând cu sfârșitul anilor 30, datorită mai multor încercări nereușite de a-l reproduce, efectul MHI a fost considerat „închis”, iar studiile sale de către oamenii de știință occidentali au fost complet oprite. Mai mult, incapacitatea oamenilor de știință de a explica teoretic și de a înregistra experimental efectul MHI ia dat lui Irving Langmuir motive să-l atribuie așa-numitei „ științe patologice ” [9] .
Cu toate acestea, au continuat lucrările privind studiul radiațiilor electromagnetice ultraslabe ale obiectelor biologice. Astfel, lucrările academicianului V.P. Kaznacheev [10] și monografia recentă a lui A.V. Budagovsky [11] au fost consacrate problemelor interacțiunii intercelulare la distanță . A. M. Kuzin a presupus că radiațiile biogene secundare descoperite de el în 1994 au o natură comună cu razele mitogenetice. În opinia sa, ambele procese se bazează pe radiații coerente de intensitate ultra-scăzută care apar continuu în polimerii condensați sub influența radiațiilor atomice de origine terestră și cosmică [12] .
În prezent, radiația coerentă ultraslabă a obiectelor biologice este studiată de mai multe grupuri de cercetare, printre care grupul lui A. Popp de la Institutul Internațional de Biofizică (Neuss, Germania) și grupul lui L. V. Belousov de la Facultatea de Biologie a Universității de Stat din Moscova. .
Semnificația radiațiilor mitogenetice în condițiile de zbor spațial urmează să fie evaluată prin experimentele incluse (pentru perioada 2014–2020) în programul de cercetare științifică și aplicată asupra complexelor spațiale cu echipaj. Site-ul web TsNIIMASH conține un program detaliat al experimentului și o descriere a dispozitivului proiectat de Întreprinderea de Cercetare și Producție Biotekhsis LLC pentru implementarea acestuia [13] . Se observă că „metoda a fost dezvoltată în Rusia și este folosită ca control al compoziției comunităților microbiene în ecologie, biotehnologie și medicină. Nu există analogi străini.”
De la descoperirea radiațiilor mitogenetice, cercetătorii s-au confruntat cu problema sursei unei astfel de radiații de înaltă energie (cu o energie mai mare de 100 kcal/mol), în timp ce aceasta a fost înregistrată și studiată în procese enzimatice cu o energie de ieșire de doar câteva kcal/mol. Gurvich însuși credea că capacitatea organismelor de a emite fotoni se datorează unei stări speciale a complexelor moleculare înalte ale materiei vii. Gurvich a numit astfel de ansambluri ipotetice de macromolecule „ constelații moleculare neechilibrate ”. Starea lor de neechilibru este susținută de energia eliberată în timpul metabolismului, iar ordinea spațială se datorează unui factor extern în raport cu „constelațiile” - un câmp biologic vector . Dacă ne limităm la partea energetică a problemei, atunci din conceptul lui Gurwich rezultă că orice tulburare metabolică , orice interferență în structura spațiu-timp a constelațiilor ar trebui să fie însoțită de eliberarea de energie și, deoarece energia metabolică din constelații este distribuite între diferite niveluri de energie, apoi o parte din ea poate fi eliberată sub formă de fotoni ultravioleți „fierbinți”.
Pe lângă rolul determinant al constelațiilor de neechilibru, Gurvich a ținut cont de rolul important al radicalilor liberi în reacțiile chimice și enzimatice însoțite de radiații mitogenetice, dar nu a considerat că aceasta ar fi principala sa sursă.
Un alt punct de vedere a fost susținut de B. N. Tarusov [14] . El credea că reacțiile radicalilor liberi, în primul rând peroxidarea lipidelor și recombinarea speciilor reactive de oxigen, servesc ca o sursă directă de radiații biologice extrem de slabe. Astfel de reacții au loc în celule dacă modurile normale de utilizare a oxigenului de către celule sunt perturbate. Ele sunt dăunătoare organismului, deoarece radicalii ar trebui să deterioreze structurile celulare, perturbând cursul normal al proceselor fiziologice, iar radiațiile care le însoțesc nu joacă niciun rol funcțional.
În prezent, niciuna dintre cele două abordări nu a câștigat un avantaj decisiv în lucrarea privind radiația ultraslabă a obiectelor biologice [15] .
Radiația mitogenetică a fost descoperită pentru prima dată de A. G. Gurvich în experimente cu rădăcini de ceapă, care a servit ca detector biologic. Divizarea activă a celulelor vârfului rădăcinii la o distanță de 2-3 mm a indus mitoza în țesutul meristematic al altei rădăcini izolate chimic de acesta. Studiile ulterioare au arătat că nu numai rădăcinile de ceapă, ci și diferite celule, țesuturi și organe de origine vegetală și animală au această proprietate. Una dintre cele mai convenabile pentru cercetare a fost celulele de cultură de drojdie [4] [7] . Astfel de biodetectoare au o sensibilitate excepțională la radiații, a căror intensitate, conform estimărilor fizicienilor care au lucrat între anii 1930-1940. cu contoare de fotoni Geiger-Muller, este 1-1000 quanta cm −2 s −1 [16] . O evaluare cantitativă a intensității în experimentele cu biodetectoare se obține prin recalcularea numărului de mitoze și prelucrarea statistică a rezultatelor după o anumită metodă [17] .
Mari dificultăți și contradicții au apărut în încercările de a înregistra radiația mitogenetică și de a determina compoziția sa spectrală din cauza intensității luminii extrem de scăzute. Situația a fost complicată și mai mult de faptul că nu numai celulele care se divizează activ, ci și țesuturile diferențiate, soluțiile de aminoacizi, lipide, ADN etc., emise în intervalele de lungimi de undă studiate [18] . Astfel, sensibilitatea fotomultiplicatoarelor, pe care grupul lui B. N. Tarusov le-a avut la dispoziție, nu a permis nici să confirme în mod fiabil, nici să infirme datele obținute de Gurvich folosind biodetectoare.
Cercetătorii moderni ai radiațiilor ultraslabe ale obiectelor biologice folosesc atât biosenzori, cât și fotomultiplicatori foarte sensibili în modul de numărare a fotonilor [19] , [20]
Inițial, rolul biologic al radiațiilor mitogenetice (după cum reiese chiar din numele său) a fost asociat cu stimularea mitozelor în obiectele biologice. Când se încearcă explicarea mecanismului unei astfel de stimulări, apar multe întrebări. VG Petukhov [21] observă că multe dintre experimentele lui Gurvich au fost efectuate sub iluminare naturală (lumina zilei), al cărei spectru include întregul interval de lungimi de undă mitogenetice. Adică, un număr suficient de cuante din regiunea ultravioletă a spectrului cade pe biodetector. Cu toate acestea, stimularea mitozelor are loc numai atunci când li se adaugă radiații neglijabil slabe (1–100 quanta cm– 2 s– 1 ).
din bioinductor. Directivitate ridicată a radiațiilor descoperită de însuși Gurvich, confirmată în 1975 de V. M. Inyushin și P. R. Chekurov [22] atunci când și-au analizat propriile experimente privind înregistrarea fotografică a radiațiilor mitogenetice de la rădăcinile de ceapă, a făcut posibilă formularea unei ipoteze cu privire la coerența superslăbiciunii. radiații de la obiecte biologice (inclusiv mitogenetice) [20] . Problema coerenței radiațiilor biologice este analizată în detaliu în monografie [11] .
Potrivit lui Gurvich, fotonii de înaltă energie ai radiațiilor mitogenetice duc la apariția și distribuția largă a proceselor în lanț în sistemele vii. Aceasta decurge din ideea lui A. G. Gurvich despre starea neordonată de echilibru a substratului molecular al sistemelor vii. Însăși existența radiațiilor mitogenetice este o manifestare a câmpului biologic, care guvernează complexe ordonate de neechilibru molecular înalt în cursul morfogenezei.
Se încearcă construirea unor modele de radiație biologică bazate pe teoria inducției holografice a morfogenezei [11] și în cadrul descrierii proceselor coerente cooperante în obiectele biologice din punctul de vedere al electrodinamicii cuantice [20] .