A mitogenetikus sugárzás széles tartományú (190-325 nm) ultraibolya sugárzás, amelyről azt feltételezték, hogy in vitro és élő rendszerekben végbemenő exoterm kémiai reakciók során fordulhat elő, és nagyon alacsony intenzitású. A nagy energiájú fotonok ilyen gyenge áramának molekulák általi elnyelése számos következménnyel jár az élő rendszerekben, amelyek közül a legfontosabb a sejtosztódás ( mitózis ) stimulálása.
A vizsgálatok nem találtak mitogenetikus sugárzást [1] [2] .
A mitogenetikai sugárzást (MHI) 1923-ban A. G. Gurvich fedezte fel hagymagyökérrel végzett kísérletekben [3] . A hagyma egyik növekvő gyökeréhez közel hoztak egy másik gyökeret. A második gyökér csúcsa az első hossztengelyére merőlegesen, a csúcsától bizonyos távolságra, a sejtosztódási zóna közelében volt, amely meghatározza a gyökér növekedését. Ennek eredményeként azon az oldalon, amelyre az ütközés irányult, megnőtt a sejtosztódás gyakorisága, és ennek megfelelően a gyökér meghajlott. A két gyökér között lévő üveglap megszüntette a hatást, míg a kvarc nem befolyásolta a hatást. Következésképpen Gurvich következtetése szerint a hatást nem kémiai hatások okozzák, hanem az üveg által elnyelt és a kvarc által nem elnyelt sugárzás. Az ultraibolya sugárzásnak vannak ilyen tulajdonságai.
A sugárzás spektrális összetételét később Gurvich tanítványa, G. M. Frank kísérletei határozták meg , aki kvarc spektrográf segítségével megállapította, hogy élesztőtenyészetben csak a 190-325 nm-es UV-sugárzás okoz mitózis növekedést. [4] .
Gurvich bemutatta a nyílt sugárzás fontos gyakorlati jelentőségét a rákos daganatok vizsgálatában. Kiderült, hogy a daganatos sejtek sugárzása nagyon eltér a normál sejtek sugárzásától, és a rákos betegek vérében olyan anyagot találtak, amely képes elnyomni a normál sejtek MHI-jét. A rákproblémával kapcsolatos kutatásokért A. Gurvichot többször (1932-ben, 1933-ban és 1934-ben) jelölték fiziológiai és orvosi Nobel-díjra, 1941-ben pedig Sztálin-díjjal tüntették ki .
Az MHI különböző aspektusainak tanulmányozása a háború előtti években nagy figyelmet keltett a tudósok körében. Bár a Faraday Társaság 1938-as konferenciáján a konferencia társelnökei, P. Pringsheim és S. I. Vavilov megjegyezték, hogy a biológiai folyamatok kémiai reakciói során az UV-sugárzás kibocsátása véglegesen megalapozottnak tekinthető, a mitogenetikus sugárzás tulajdonságai a kísérletekben megfigyelt nagymértékben eltért a klasszikus biokémia koncepcióitól. A Gurvich következtetéseit megerősítő cikkek nagy száma mellett (összesen több mint 1000 publikáció, ebből 10 a Nature folyóiratban ) olyan munkák is megjelentek (kb. 20, különösen egy terjedelmes tanulmány [5] ), amelyek kétségbe vonták eredmények. Az MHI-effektust nem észlelő munkák megjelenésének oka az MHI rendkívül gyenge szintje (általában 10-1000 foton/(cm²·s)) és a kísérleti protokoll jelentős bonyolultsága. Amint azt a szerzők [6] mutatják , akik gyakorlatilag az összes jelentős „negatív” művet tanulmányozták, egyik sem felelt meg a kísérlethez szükséges követelményeknek. Sajnos a háború hosszú időre megszakította a kutatást ezen a területen.
A háború utáni időszakban, A. G. Gurvich 1954-es halála után a kutatást Anna Gurvich (A. G. Gurvich lánya) [7] és Tarusov B. N. csoportja folytatta a Moszkvai Állami Egyetem Biológiai Karának Biofizika Tanszékén. [8] . Sajnos ezeket a már az 1960-as években orosz nyelven megjelent műveket Nyugaton nem ismerték. Tehát a 30-as évek végétől kezdődően, számos sikertelen reprodukálási kísérletnek köszönhetően, az MHI-effektust „zártnak” tekintették, és a nyugati tudósok tanulmányozását teljesen leállították. Ráadásul az a tény, hogy a tudósok nem tudták elméletileg megmagyarázni és kísérletileg megbízhatóan regisztrálni az MHI-effektust, Irving Langmuirnak okot adott arra , hogy azt az úgynevezett „ kórtani tudománynak ” tulajdonítsa [9] .
Ennek ellenére folytatódott a biológiai tárgyak ultragyenge elektromágneses sugárzásának tanulmányozása. Így V. P. Kaznacheev akadémikus [10] munkái és A. V. Budagovsky legújabb monográfiája [11] a sejtközi távoli interakció problémáinak szentelték . A. M. Kuzin feltételezte, hogy az általa 1994-ben felfedezett másodlagos biogén sugárzások közösek a mitogenetikus sugarakkal. Véleménye szerint mindkét folyamat koherens ultra-alacsony intenzitású sugárzáson alapul, amely kondenzált polimerekben folyamatosan keletkezik földi és kozmikus eredetű atomi sugárzás hatására [12] .
Jelenleg a biológiai objektumok ultragyenge koherens sugárzását több kutatócsoport is tanulmányozza, köztük A. Popp csoportja a Nemzetközi Biofizikai Intézetben (Neuss, Németország) és L. V. Belousov csoportja a Moszkvai Állami Egyetem Biológiai Karán. .
A mitogenetikus sugárzás jelentőségét űrrepülési körülmények között a 2014-2020 közötti időszakra vonatkozó kísérletekkel kívánják felmérni a pilóta űrkomplexumok tudományos és alkalmazott kutatási programjában. A TsNIIMASH weboldala tartalmazza a kísérlet részletes programját és a Biotekhsis LLC által a Kutatási és Termelési Vállalat által a megvalósításhoz tervezett eszköz leírását [13] . Megjegyzendő, hogy „a módszert Oroszországban fejlesztették ki, és a mikrobiális közösségek összetételének ellenőrzésére használják az ökológiában, a biotechnológiában és az orvostudományban. Nincsenek külföldi analógok.”
A mitogenetikus sugárzás felfedezése óta a kutatók szembesültek az ilyen nagyenergiájú (100 kcal/mol energiát meghaladó energiájú) sugárzás forrásának kérdésével, miközben regisztrálták és vizsgálták enzimatikus folyamatokban, melynek kimeneti energiája kb. csak néhány kcal/mol. Maga Gurvich úgy vélte, hogy az organizmusok fotonkibocsátó képessége az élő anyag nagy molekulájú komplexeinek különleges állapotának köszönhető. Gurvich a makromolekulák ilyen hipotetikus együtteseit " nem egyensúlyi molekuláris konstellációknak " nevezte. Kiegyensúlyozatlan állapotukat az anyagcsere során felszabaduló energia támogatja, a térbeli rendet pedig a „konstellációkkal” kapcsolatos külső tényező – egy vektorbiológiai mező – magyarázza . Ha a kérdés energetikai oldalára szorítkozunk, akkor Gurwich koncepciójából következik, hogy minden anyagcserezavar , a konstellációk tér-idő szerkezetébe való bármilyen beavatkozás energiafelszabadulással kell, hogy járjon, és mivel a konstellációk metabolikus energiája eloszlik a különböző energiaszintek között, akkor egy része "forró" ultraibolya fotonok formájában szabadulhat fel.
A nem egyensúlyi konstellációk meghatározó szerepe mellett Gurvich figyelembe vette a szabad gyökök fontos szerepét a mitogenetikus sugárzással járó kémiai és enzimatikus reakciókban, de nem tekintette ennek fő forrásának.
Egy másik álláspontot képviselt B. N. Tarusov [14] . Úgy vélte, hogy a szabad gyökös reakciók, elsősorban a lipidperoxidáció és a reaktív oxigénfajták rekombinációja a szupergyenge biológiai sugárzás közvetlen forrásaként szolgálnak. Ilyen reakciók mennek végbe a sejtekben, ha a sejtek oxigénfelhasználásának szokásos módjai megzavaródnak. Károsak a szervezetre, mivel a gyökök károsítják a sejtszerkezeteket, megzavarva a fiziológiai folyamatok normális lefolyását, és az őket kísérő sugárzásnak nincs funkcionális szerepe.
Jelenleg a két megközelítés egyike sem szerzett döntő előnyt a biológiai objektumok ultragyenge sugárzásával kapcsolatos munkában [15] .
A mitogenetikai sugárzást először A. G. Gurvich fedezte fel hagymagyökérrel végzett kísérletei során, amely biológiai detektorként szolgált. A gyökércsúcs 2-3 mm távolságban aktívan osztódó sejtjei mitózist indukáltak a tőle kémiailag izolált másik gyökér merisztematikus szövetében. További vizsgálatok kimutatták, hogy nemcsak a hagyma gyökerei, hanem a különféle növényi és állati eredetű sejtek, szövetek és szervek is rendelkeznek ezzel a tulajdonsággal. A kutatás számára az egyik legkényelmesebb az élesztőtenyészet sejtek voltak [4] [7] . Az ilyen biodetektorok kivételesen érzékenyek a sugárzásra, amelynek intenzitása az 1930-1940 között dolgozó fizikusok becslése szerint. Geiger-Muller fotonszámlálókkal 1-1000 kvantum cm −2 s −1 [16] . A biodetektorokkal végzett kísérletek intenzitásának kvantitatív értékelése a mitózisok számának újraszámításával és az eredmények statisztikai feldolgozása útján történik egy bizonyos módszer szerint [17] .
A rendkívül alacsony fényintenzitás miatt nagy nehézségek és ellentmondások merültek fel a mitogenetikus sugárzás rögzítésére és spektrális összetételének meghatározására irányuló kísérletekben. A helyzetet tovább bonyolította, hogy a vizsgált hullámhossz-tartományokban nemcsak aktívan osztódó sejtek, hanem differenciált szövetek, aminosav-oldatok, lipidek, DNS stb. is kibocsátottak [18] . Így a B. N. Tarusov csoportjának rendelkezésére álló fotosokszorozók érzékenysége nem tette lehetővé a Gurvich által biodetektorok segítségével szerzett adatok megbízható megerősítését vagy cáfolatát.
A biológiai objektumok ultragyenge sugárzásának modern kutatói bioszenzorokat és nagy érzékenységű fotosokszorozókat egyaránt használnak a fotonszámláló módban [19] , [20].
Kezdetben a mitogenetikus sugárzás biológiai szerepét (ahogy a nevéből is következik) a biológiai objektumokban lévő mitózisok stimulálásával hozták összefüggésbe. Amikor megpróbáljuk megmagyarázni az ilyen stimuláció mechanizmusát, sok kérdés merül fel. VG Petukhov [21] megjegyzi, hogy Gurvich számos kísérletét természetes (nappali) megvilágítás mellett végezték, amelynek spektruma a teljes mitogenetikai hullámhossz-tartományt magában foglalja. Vagyis a spektrum ultraibolya tartományának megfelelő számú kvantuma esik a biodetektorra. A mitózisok stimulálása azonban csak akkor következik be, ha elhanyagolhatóan gyenge (1-100 kvantum cm- 2 s - 1 ) sugárzást adnak hozzájuk .
a bioinduktorból. A sugárzásnak maga Gurvich által felfedezett magas irányíthatósága, amelyet 1975-ben V. M. Inyushin és P. R. Csekurov [22] megerősített a hagyma gyökereiből származó mitogenetikus sugárzás fényképes rögzítésével kapcsolatos saját kísérleteik elemzésekor, lehetővé tette a szupergyengeség koherenciájára vonatkozó feltételezést. biológiai objektumok sugárzása (beleértve a mitogenetikusat is) [20] . A biológiai sugárzás koherenciájának kérdését a [11] monográfia részletesen tárgyalja .
Gurvich szerint a mitogenetikus sugárzás nagy energiájú fotonjai láncfolyamatok kialakulásához és széles körű elterjedéséhez vezetnek az élő rendszerekben. Ez A. G. Gurvich gondolatából következik az élő rendszerek molekuláris szubsztrátjának nem egyensúlyi rendezett állapotáról. A mitogenetikus sugárzás léte annak a biológiai mezőnek a megnyilvánulása, amely a morfogenezis során rendezett, nagy molekulájú, nem egyensúlyi komplexeket szabályozza.
Kísérletek folynak biológiai sugárzási modellek felépítésére a morfogenezis holografikus indukciójának elméletén [11] és a biológiai objektumokban zajló kooperatív koherens folyamatok kvantumelektrodinamikai szemszögéből történő leírásának keretein belül [20] .