Mitogeneettinen säteily on laajan alueen (190-325 nm) ultraviolettisäteilyä, jonka osalta oletettiin, että se voi esiintyä in vitro ja elävissä järjestelmissä tapahtuvien eksotermisten kemiallisten reaktioiden aikana ja jolle on ominaista erittäin alhainen intensiteetti. Tällaisen heikon korkeaenergisten fotonivirran absorptio molekyyleihin johtaa useisiin seurauksiin elävissä järjestelmissä, joista tärkein on solunjakautumisen stimulaatio ( mitoosit ).
Tutkimuksissa ei ole löydetty mitogeneettistä säteilyä [1] [2] .
Mitogeneettisen säteilyn (MHI) löysi vuonna 1923 A. G. Gurvich kokeissa sipulijuurilla [3] . Toinen juuri tuotiin lähelle yhtä sipulin kasvavaa juurta. Toisen juuren kärki oli suunnattu kohtisuoraan ensimmäisen pitkää akselia vastaan tietyllä etäisyydellä sen kärjestä, lähellä juuren kasvua määräävää solunjakautumisvyöhykettä. Seurauksena on, että sillä puolella, jolle isku oli suunnattu, solunjakautumisen taajuus lisääntyi ja juuri vastaavasti taipui. Kahden juuren välissä oleva lasilevy poisti vaikutuksen, kun taas kvartsilevy ei vaikuttanut vaikutukseen. Näin ollen Gurvichin päätelmän mukaan vaikutus ei johdu kemiallisista vaikutuksista, vaan lasin absorboimasta säteilystä, jota kvartsi ei absorboi. Ultraviolettisäteilyllä on nämä ominaisuudet.
Säteilyn spektrikoostumus vahvistettiin myöhemmin Gurvichin opiskelijan G. M. Frankin kokeissa. Hän totesi kvartsispektrografia käyttäen, että vain UV-säteily alueella 190-325 nm aiheuttaa mitoosien lisääntymistä hiivaviljelmässä. [4] .
Gurvich osoitti avoimen säteilyn tärkeän käytännön merkityksen syöpäkasvainten tutkimuksessa. Kävi ilmi, että kasvainsolujen säteily on hyvin erilaista kuin normaalien solujen säteily, ja syöpäpotilaiden verestä löydettiin ainetta, joka pystyi tukahduttamaan normaalien solujen MHI:n. Syöpäongelman tutkimuksesta A. Gurvich oli useaan otteeseen (1932, 1933 ja 1934) ehdolla fysiologian tai lääketieteen Nobelin palkinnon saajaksi, ja vuonna 1941 hänelle myönnettiin Stalin-palkinto .
MHI:n eri näkökohtien tutkimukset herättivät tutkijoiden suurta huomiota sotaa edeltävinä vuosina. Vaikka Faraday-seuran konferenssissa vuonna 1938 konferenssin puheenjohtajat P. Pringsheim ja S. I. Vavilov totesivat, että UV-säteilyn emissio biologisten prosessien kemiallisten reaktioiden aikana voidaan katsoa lopullisesti selvitetyksi, mitogeneettisen säteilyn ominaisuudet kokeissa havaitut poikkesivat suuresti klassisen biokemian käsitteistä. Lukuisten Gurvichin päätelmiä vahvistavien artikkeleiden (yhteensä yli 1000 julkaisua, joista 10 Nature -lehdessä ) ohella oli myös töitä (noin 20, erityisesti laaja tutkimus [5] ), jotka asettivat hänen johtopäätöksensä kyseenalaiseksi. tuloksia. Syynä sellaisten teosten ilmestymiseen, joissa kirjoittajat eivät onnistuneet havaitsemaan MHI-ilmiötä, tulisi pitää erittäin heikkona MHI-tasona (yleensä 10-1000 fotonia/(cm²·s)) ja kokeellisen protokollan merkittävänä monimutkaisuudena. Kuten kirjoittajat [6] , jotka tutkivat käytännössä kaikkia merkittäviä "negatiivisia" teoksia, osoittavat, yksikään niistä ei täyttänyt kokeen edellyttämiä vaatimuksia. Valitettavasti sota keskeytti tutkimuksen tällä alalla pitkäksi aikaa.
Sodan jälkeisellä kaudella, A. G. Gurvichin kuoleman jälkeen vuonna 1954, tutkimusta jatkoivat Anna Gurvich (A. G. Gurvichin tytär) [7] ja Tarusov B. N.:n ryhmä Moskovan valtionyliopiston biologisen tiedekunnan biofysiikan laitoksella. [8] . Valitettavasti näitä jo 1960-luvulla venäjäksi julkaistuja teoksia ei tunnettu lännessä. Joten 30-luvun lopusta lähtien useiden epäonnistuneiden toistamisyritysten ansiosta MHI-ilmiö katsottiin "suljetuksi", ja länsimaisten tiedemiesten tutkimukset lopetettiin kokonaan. Lisäksi tiedemiesten kyvyttömyys selittää teoreettisesti ja kokeellisesti luotettavasti rekisteröidä MHI-ilmiötä antoi Irving Langmuirille syyn pitää se niin sanotun " patologisen tieteen " [9] syynä .
Siitä huolimatta työ biologisten esineiden ultraheikon sähkömagneettisen säteilyn tutkimiseksi jatkui. Siten akateemikko V. P. Kaznacheevin teokset [10] ja A. V. Budagovskin äskettäinen monografia [11] olivat omistettu solujen välisen etävuorovaikutuksen ongelmille . A. M. Kuzin oletti, että hänen vuonna 1994 löytämänsä sekundaariset biogeeniset säteilyt ovat luonteeltaan yhteisiä mitogeneettisten säteiden kanssa. Hänen mielestään molemmat prosessit perustuvat koherentiin ultramatalaintensiteettiseen säteilyyn, jota syntyy jatkuvasti kondensoituneissa polymeereissä maanpäällisen ja kosmisen alkuperän atomisäteilyn vaikutuksesta [12] .
Tällä hetkellä biologisten objektien ultraheikkoa koherenttia säteilyä tutkivat useat tutkimusryhmät, mukaan lukien A. Poppin ryhmä Kansainvälisessä biofysiikan instituutissa (Neuss, Saksa) ja L. V. Belousovin ryhmä Moskovan valtionyliopiston biologisessa tiedekunnassa. .
Mitogeneettisen säteilyn merkitystä avaruuslento-olosuhteissa on tarkoitus arvioida miehitetyn avaruuskompleksien tieteellisen ja soveltavan tutkimuksen ohjelmaan (kaudelle 2014–2020) kuuluvilla kokeilla. TsNIIMASH-verkkosivusto sisältää kokeen yksityiskohtaisen ohjelman ja kuvauksen tutkimus- ja tuotantolaitoksen Biotekhsis LLC:n sen toteuttamista varten suunnittelemasta laitteesta [13] . Todetaan, että "menetelmä kehitettiin Venäjällä ja sitä käytetään mikrobiyhteisöjen koostumuksen säätelyyn ekologiassa, biotekniikassa ja lääketieteessä. Ulkomaisia analogeja ei ole."
Mitogeneettisen säteilyn keksimisestä lähtien tutkijat ovat kohdanneet kysymyksen tällaisen korkeaenergisen säteilyn lähteestä (energialla yli 100 kcal/mol), kun taas sitä rekisteröitiin ja tutkittiin entsymaattisissa prosesseissa, joiden lähtöenergia vain muutama kcal/mol. Gurvich itse uskoi, että organismien kyky lähettää fotoneja johtuu elävän aineen korkeamolekyylisten kompleksien erityisestä tilasta. Gurvich kutsui tällaisia hypoteettisia makromolekyylien ryhmiä " epätasapainoisiksi molekyylikonstellaatioiksi ". Niiden epätasapainotilaa tukee aineenvaihdunnan aikana vapautuva energia, ja tilajärjestys johtuu ulkoisesta tekijästä suhteessa "konstellaatioihin" - vektoribiologiseen kenttään . Jos rajoitamme asian energiapuoleen, niin Gurwichin käsityksestä seuraa, että kaikkiin aineenvaihduntahäiriöihin , tähdistöjen aika-avaruusrakenteeseen puuttumiseen tulisi liittyä energian vapautumista, ja koska aineenvaihduntaenergia konstellaatioissa on jakautuu eri energiatasojen välillä, niin osa siitä voi vapautua "kuumien" ultraviolettifotonien muodossa.
Epätasapainoisten konstellaatioiden määräävän roolin lisäksi Gurvich otti huomioon vapaiden radikaalien tärkeän roolin kemiallisissa ja entsymaattisissa reaktioissa, joihin liittyy mitogeneettistä säteilyä, mutta ei katsonut tämän olevan sen päälähde.
Toinen näkökanta oli B. N. Tarusov [14] . Hän uskoi, että vapaiden radikaalien reaktiot, ensisijaisesti lipidiperoksidaatio ja reaktiivisten happilajien rekombinaatio, toimivat suorana superheikon biologisen säteilyn lähteenä. Tällaisia reaktioita tapahtuu soluissa, jos solujen normaalit hapen käyttötavat häiriintyvät. Ne ovat haitallisia elimistölle, koska radikaalien pitäisi vahingoittaa solurakenteita häiriten fysiologisten prosessien normaalia kulkua, eikä niihin liittyvällä säteilyllä ole toiminnallista roolia.
Tällä hetkellä mikään näistä kahdesta lähestymistavasta ei ole saavuttanut ratkaisevaa etua biologisten kohteiden ultraheikkoa säteilyä koskevassa työssä [15] .
Mitogeneettisen säteilyn löysi ensimmäisenä A. G. Gurvich kokeissa sipulijuurilla, jotka toimivat biologisena ilmaisimena. Aktiivisesti jakautuvat juurenkärjen solut 2–3 mm:n etäisyydellä aiheuttivat mitoosin siitä kemiallisesti eristetyn toisen juuren meristemaattisessa kudoksessa. Lisätutkimukset ovat osoittaneet, että tämä ominaisuus ei ole vain sipulin juurilla, vaan myös erilaisilla kasvi- ja eläinperäisillä soluilla, kudoksilla ja elimillä. Yksi tutkimukselle sopivimmista oli hiivaviljelysolut [4] [7] . Tällaisilla biodetektoreilla on poikkeuksellinen herkkyys säteilylle, jonka voimakkuus vuosina 1930-1940 työskennelleiden fyysikkojen arvion mukaan. Geiger-Muller-fotonilaskureilla on 1-1000 kvanttia cm −2 s −1 [16] . Kvantitatiivinen arvio intensiteetistä biodetektorilla suoritetuissa kokeissa saadaan laskemalla uudelleen mitoosien lukumäärä ja tulosten tilastollinen käsittely tietyllä menetelmällä [17] .
Suuria vaikeuksia ja ristiriitaisuuksia on syntynyt mitogeneettisen säteilyn rekisteröinnissä laitteilla ja sen spektrikoostumuksen määrittämisessä erittäin alhaisen valon voimakkuuden vuoksi. Tilannetta vaikeutti entisestään se, että aktiivisesti jakautuvien solujen lisäksi myös erilaistuneita kudoksia, aminohappoliuoksia, lipidejä, DNA:ta jne. säteilivät tutkituilla aallonpituusalueilla [18] . Siten B. N. Tarusovin ryhmällä käytössä olevien valomonistimien herkkyys ei sallinut luotettavasti vahvistaa tai kumota Gurvichin biodetektorien avulla saamia tietoja.
Biologisten esineiden ultraheikon säteilyn nykyaikaiset tutkijat käyttävät sekä biosensoreja että erittäin herkkiä valokerrostajia fotonien laskentatilassa [19] , [20]
Aluksi mitogeneettisen säteilyn biologinen rooli (kuten sen nimestä seuraa) liitettiin mitoosien stimulaatioon biologisissa kohteissa. Kun yritetään selittää tällaisen stimulaation mekanismia, herää monia kysymyksiä. VG Petukhov [21] toteaa, että monet Gurvichin kokeista suoritettiin luonnollisessa (päivänvalo) valaistuksessa, jonka spektri sisältää koko mitogeneettisen aallonpituusalueen. Eli riittävä määrä spektrin ultraviolettialueen kvantteja putoaa biodetektoriin. Mitoosien stimulaatio tapahtuu kuitenkin vain silloin, kun niihin lisätään vain vähäistä (1–100 kvantti cm– 2 s – 1 ) säteilyä .
bioinduktorista. Gurvichin itsensä löytämä korkea säteilyn suuntaavuus, jonka V. M. Inyushin ja P. R. Chekurov [22] vahvistivat vuonna 1975 analysoidessaan omia kokeitaan sipulin juurista peräisin olevan mitogeneettisen säteilyn valokuvaamisesta, teki mahdolliseksi esittää oletuksen superheikon koherenssista. biologisten esineiden säteily (mukaan lukien mitogeneettinen) [20] . Kysymystä biologisen säteilyn koherenssista käsitellään yksityiskohtaisesti monografiassa [11] .
Gurvichin mukaan mitogeneettisen säteilyn korkeaenergiset fotonit johtavat ketjuprosessien syntymiseen ja laajaan leviämiseen elävissä järjestelmissä. Tämä seuraa A. G. Gurvichin ajatuksesta elävien järjestelmien molekyylisubstraatin epätasapainossa järjestetystä tilasta. Mitogeneettisen säteilyn olemassaolo on osoitus biologisesta kentästä, joka hallitsee morfogeneesin aikana järjestettyjä suurimolekyylisiä ei-tasapainokomplekseja.
Biologisesta säteilystä yritetään rakentaa malleja, jotka perustuvat morfogeneesin holografisen induktion teoriaan [11] ja osana kuvaamaan kooperatiivisia koherentteja prosesseja biologisissa kohteissa kvanttielektrodynamiikan näkökulmasta [20] .