Biologické pole je koncept, který zavedl sovětský biolog A. G. Gurvich k vysvětlení procesů embryogeneze a v obecnějším kontextu biologické morfogeneze . Došlo k rozvoji moderních teoretických modelů morfogeneze pod názvem morfogenetické pole ( morfogenetické pole ) . Je třeba jej odlišit od konceptu biopole , který se v Gurvichových dílech a v literatuře o morfogenezi nepoužívá.
Na počátku minulého století. mladý ruský vědec A. G. Gurvich, který v řadě studií počínaje rokem 1912 zažil „ zklamání z výhradního použití experimentální metody v mechanice vývoje “ [1] , se pokouší „ postavit ji na zcela nový základ “. , za použití čistě analytické metody “ a formuluje principy „embryonálního pole“. O mnoho let později Gurvich připouští, že „ myšlenka pole ... byla pouze jasnější formulací myšlenky Driesch [2] , vyjádřená slovy, že budoucí osud prvku je funkcí jeho pozice. jako celek " [3]
Původní myšlenka byla docela jednoduchá a přirozená:
…pokud požadovaná funkce, která určuje průběh vývoje daného stadia, má jedinou nezávislou proměnnou, souřadnice prvků, které se na ní podílejí (například buňky), pak jde o vyjádření pole v tom smyslu, že tato koncept se používá ve fyzice. Ale problémy rané embryonální morfogeneze jsou v podstatě redukovány na pohyby a přestavby buněk. Vyčerpávající popis mnoha základních procesů embryogeneze lze proto podat právě stanovením zákona vektorového pole, ve kterém tyto procesy probíhají.
— Gurvich A.G. Teorie biologického pole - M. Sovětská věda, 1944, s.5Polohy teorie pole měnil autor po celý život.
Takže v dílech 1912-1920. počáteční koncept pole byl spojen s konceptem "dynamicky preformované morfy" - silového povrchu, který orientuje a přitahuje buňky embryonálních primordií.
Princip „embryonálního pole“ formuloval Gurvich v roce 1921 a termín „pole“ ve vztahu k procesům embryonálního vývoje se objevuje v práci z roku 1922 [4] .
Původní koncepce oboru prošla podle samotného Gurviče radikální revizí po objevu v roce 1923 a následném dlouhodobém studiu fenoménu „mitogenetického záření“ (za který A. G. Gurvich obdržel v roce 1941 Stalinovu cenu ).
Teorie biologického pole byla ve své konečné podobě formulována v monografii z roku 1944 [1]
Motivací pro vybudování teorie biologického pole byla Gurvichova nespokojenost se stavem biologie ve srovnání s jinými významnými vědními disciplínami – fyzikou a chemií, totiž neexistence systému pojmů specifických pro biologii, které tvoří její teoretický základ.
Autor se od počátku snažil dát pojmu biologické pole „ charakter univerzálního biologického principu, tj. .... považovat to za základ budoucího systému obecné biologie “ [1] . To kontrastuje s přístupem amerického biologa Paula Weisse , který nezávisle na Gurvichovi vyvinul model „morfogenetického pole“ [5] . Gurvich nemohl souhlasit s názorem P. Weisse, který „ se dostal do rozporu se sebou samým, tvrdí, že pojem pole je pouze zkrácenou formulací toho, co pozorujeme, a že tedy nemá z hlediska analýzy žádnou hodnotu. a vysvětlení, ale zároveň má velký význam jako pohodlný nástroj pro popis “ [1] .
Gurvich zavádí koncept „buněčného pole“ spojeného s buňkami vyvíjejícího se embrya.
Hlavní vlastnosti tohoto pole jsou:
V mezibuněčném prostoru se nachází pole celku syntetizovaného z buněčných polí (supracelulární pole), které se nachází jako vektorový součet buněčných polí. Pro praktické účely Gurvich navrhuje zvážit elipsoidní anizotropii a gradient hyperbolického pole. Pole celku se po restrukturalizaci buněčné struktury embrya neustále mění a v každém konkrétním okamžiku máme co do činění s „aktuálním“ polem, které určuje další vývoj.
Vzhledem k tomu, že pole je absolutně hmotné, Gurvič se vyhýbá domněnkám o jeho fyzikální podstatě a hovoří o možnosti pouze formálně postulovat spojení zdroje pole s hmotnými částicemi (chromatinem buněčného jádra). Gurvich považuje jím objevené mitogenetické (degradační) záření za experimentální zdůvodnění existence pole, které zase znamená existenci nerovnovážných molekulárních konstelací. Tyto konstelace jsou projevem pole.
Po mnoha letech od vydání Gurvichovy práce o teorii biologického pole se nadále objevují publikace s diskusí o jeho teorii jak v populární [6] , tak ve specializované vědecké literatuře [7] [8] [9] . Odkazy na jeho práce a diskusi o konceptech, které představil, lze nalézt v moderních přehledech o teorii morfogeneze [10] .
Termín „biologické pole“ se v moderní vědecké literatuře nepoužívá. Částečně proto, že jej sám Gurvič používal spíše jako obecný koncept, „univerzální princip“ při budování teoretického základu biologie (tento přístup si v současnosti nezískal popularitu). Specifický obsah v jeho teorii mají pojmy embryonální, buněčné, supracelulární (morfogenní), aktuální pole. A tyto pojmy mají v mnoha ohledech něco společného s pojmem „morfogenetické pole“, jehož teorii nezávisle na Gurvichovi vypracoval P. Weiss [5] . Právě tento termín se začal později používat v některých teoretických modelech morfogeneze, i když se jeho obsah v různých teoriích výrazně liší (viz diskuse v [10] [11] ).
Doposud nepanuje shoda v tom, jak plodný je koncept oboru ve vztahu k popisu procesů biologické morfogeneze.
Takže K. Waddington ( Waddington CH ) věřil, že toto je v podstatě pouze pohodlný způsob popisu:
… biologové nemohli přijít s ničím lepším, než postulovat přítomnost morfogenetického pole, které určuje tvar vytvořené struktury. Slovo „pole“ je samozřejmě vágní pojem. Ve svém obvyklém smyslu to znamená, že nějaký druh síly (nebo jednoduchá série sil) působí v oblasti rozvíjející se struktury, která je správně rozložena v prostoru. V případě biologických jevů je obtížné určit, o jaký druh síly se jedná. ... O hmotné podstatě kauzálních činitelů oněch procesů víme velmi málo, k jejichž vysvětlení používáme termín „pole“.
- Waddington K. Morfogeneze a genetika - M.: Mir, 1964B. Goodwin ( BC Goodwin ), který ve skutečnosti sdílel názory Gurviče, s ním plně nesouhlasí :
Jedním z aspektů pole je, že může být ovlivněno elektrickými silami. Bylo zjištěno, že další vyvíjející se a regenerující organismy mají zajímavou a významnou elektrickou síť, ale nerad bych naznačoval, že morfogenetické pole je v podstatě elektrické. Chemikálie také ovlivňují polaritu a další prostorové aspekty vyvíjejících se organismů; ale zase bych z toho nerad vyvozoval, že morfogenetické pole má v podstatě chemickou nebo biochemickou povahu. Jsem přesvědčen, že studium tohoto oboru musí být prováděno za předpokladu, že má povahu některého z výše uvedených, nebo žádného z nich nebo všech najednou; ale věřím, že navzdory agnosticismu ohledně své materiální podstaty hraje hlavní roli v procesu vývoje
- Goodwin B.C. O morfogenetických polích - Theoria to Theory 13, 109-114, 1979Pojem morfogenetická pole vykládá extrémně široce Rupert Sheldrake , který jej rozšiřuje na jakékoli hmotné systémy (nejen živé) a hovoří o „chemické morfogenezi“, atomových a molekulárních morfogenetických polích [12] . Sheldrakeova teorie je ve vědeckých kruzích vnímána nejednoznačně (viz příloha v [12] ) a dodnes se jí nedostalo experimentálního potvrzení.