""С начала 20-х годов А.Г. Гурвич рассматривал различные возможности внешних влияний, стимулирующих митоз. В поле его зрения была и концепция растительных гормонов, развиваемая в то время немецким ботаником Г. Габерландтом. (Он накладывал на растительную ткань кашицу из растёртых клеток и наблюдал, как клетки ткани начинают активнее делиться.) Но было непонятно, почему химический сигнал не действует на все клетки одинаково, почему, скажем, мелкие клетки делятся чаще крупных. Гурвич предположил, что всё дело в структуре поверхности клеток: возможно, у молодых клеток элементы поверхности организованы особым образом, благоприятным для восприятия сигналов, а по мере роста клетки эта организация нарушается. (Представления о рецепторах гормонов тогда ещё, разумеется, не было.)

Однако если это предположение верно и для восприятия сигнала важно пространственное распределение каких-то элементов, напрашивалось предположение, что сигнал может иметь не химическую, а физическую природу: скажем, излучение, воздействующее на какие-то структуры клеточной поверхности, резонансно. Эти соображения в конечном счёте были подтверждены в эксперименте, ставшем впоследствии широко известным.

Вот описание этого эксперимента, который был выполнен в 1923 году в Крымском университете. „Излучающий корешок (индуктор), соединённый с луковицей, укрепляли горизонтально, и его кончик направляли на меристемную зону (то есть на зону клеточного размножения, в данном случае также расположенную вблизи кончика корня. — Примеч. ред.) второго аналогичного корешка (детектора), закреплённого вертикально. Расстояние между корешками равнялось 2-3 мм“ (рис. 2). По окончании экспозиции воспринимавший корешок точно маркировали, фиксировали и нарезали на серию продольных срезов, идущих параллельно медиальной плоскости. Срезы изучали под микроскопом и подсчитывали количество митозов на облучённой и контрольной стороне.

В то время уже было известно, что расхождение между количеством митозов (обычно их бывает 1000-2000) в обоих половинах кончика корешка в норме не превышает 3-5%. Таким образом, „значительный, систематический, резко ограниченный перевес в числе митозов“ в центральной зоне воспринимающего корешка — а именно это увидели исследователи на срезах — неоспоримо свидетельствовал о воздействии внешнего фактора. Нечто исходящее из кончика корня-индуктора заставляло активнее делиться клетки корня-детектора (рис. 3).

Дальнейшие исследования ясно показали, что речь идёт именно об излучении, а не о летучих химических веществах. Воздействие распространялось в виде узкого параллельного пучка — стоило слегка отклонить в сторону индуцирующий корешок, эффект пропадал. Пропадал он также, когда между корешками помещали стеклянную пластинку. А вот если пластинка была из кварца, эффект сохранялся! Это подсказывало, что излучение было ультрафиолетовым. Позже его спектральные границы установили более точно — 190-330 нм, а среднюю интенсивность оценили на уровне 300-1000 фотонов/с на квадратный сантиметр. Иначе говоря, митогенетическое излучение, открытое Гурвичем, представляло собой средний и ближний ультрафиолет чрезвычайно низкой интенсивности. (По современным данным, интенсивность ещё ниже — она составляет порядка десятков фотонов/с на квадратный сантиметр.)

Естественный вопрос: а как же ультрафиолет солнечного спектра, действует ли он на деление клеток? В экспериментах такое воздействие исключалось: в книге А.Г. Гурвича и Л.Д. Гурвич „Митогенетическое излучение“ (М., Медгиз, 1945), в разделе методических рекомендаций, ясно указано, что окна при проведении опытов должны быть закрыты, в лабораториях не должно быть открытого огня и источников электрической искры. Кроме того, опыты обязательно сопровождались контролями. Впрочем, надо заметить, что интенсивность солнечного УФ существенно выше, поэтому его действие на живые объекты в природе, скорее всего, должно быть совершенно иным.

Работы по этой теме стали ещё более интенсивными после перехода А.Г. Гурвича в 1925 г. в Московский университет — его единогласно избрали заведующим кафедрой гистологии и эмбриологии медицинского факультета. Митогенетическое излучение было обнаружено у дрожжевых и бактериальных клеток, дробящихся яиц морских ежей и амфибий, культур тканей, клеток злокачественных опухолей, нервной (в том числе у изолированных аксонов) и мышечной систем, крови здоровых организмов. Как видно из перечисления, излучали и неделящиеся ткани — запомним этот факт.

Нарушения развития личинок морских ежей, находившихся в герметичных кварцевых сосудах, под действием длительного митогенетического излучения бактериальных культур в 30-е годы XX века изучали Дж и М. Магру в Институте Пастера. (Сегодня подобные исследования с зародышами рыб и амфибий проводит на биофаке МГУ А.Б. Бурлаков.)

Ещё один важный вопрос, который поставили перед собой исследователи в те же годы: как далеко распространяется действие излучения в живой ткани? Читатель помнит, что в эксперименте с корешками лука наблюдался локальный эффект. Существует ли, кроме него, ещё и дальнодействие? Чтобы установить это, проводили модельные эксперименты: при локальном облучении длинных трубок, заполненных растворами глюкозы, пептона, нуклеиновых кислот и других биомолекул, излучение распространялось по трубке. Скорость распространения так называемого вторичного излучения составляла порядка 30 м/с, что подтвердило предположение о лучисто-химической природе процесса. (Говоря современным языком, биомолекулы, поглощая УФ-фотоны, флуоресцировали, испуская фотон с большей длиной волны. Фотоны, в свою очередь, давали начало последующим химическим преобразованиям.) Действительно, в некоторых опытах наблюдалось распространение излучения и по всей длине биологического объекта (например, в длинных корешках того же лука).

Гурвич с сотрудниками также показали, что сильно ослабленное ультрафиолетовое излучение физического источника так же способствует делению клеток в корешках лука, как и биологический индуктор.

Откуда же берется УФ-излучение в живой клетке? А.Г. Гурвич и сотрудники в своих экспериментах регистрировали спектры ферментативных и простых неорганических окислительно-восстановительных реакций. Какое-то время оставался открытым вопрос об источниках митогенетического излучения. Но в 1933 году, после опубликования гипотезы фотохимика В. Франкенбургера, ситуация с происхождением внутриклеточных фотонов прояснилась. Франкенбургер полагал источником появления высокоэнергетических ультрафиолетовых квантов редкие акты рекомбинации свободных радикалов, происходящие при химических и биохимических процессах и в силу своей редкости не сказывающиеся на общем энергетическом балансе реакций.

Энергия, высвобождающаяся при рекомбинации радикалов, поглощается молекулами субстрата и высвечивается с характерным для этих молекул спектром. Эта схема была уточнена Н.Н. Семёновым (будущим нобелевским лауреатом) и в таком виде вошла во все последующие статьи и монографии по митогенезу. Современное изучение хемилюминесценции живых систем подтвердило правильность этих взглядов, которые сегодня являются общепринятыми. Вот только один пример: флуоресцентные исследования белков.

Разумеется, в белке поглощают разнообразные химические связи, в том числе пептидная — в среднем ультрафиолете (наиболее интенсивно — 190-220 нм). Но для флуоресцентных исследований актуальны ароматические аминокислоты, особенно триптофан. Он имеет максимум поглощения при 280 нм, фенилаланин — при 254 нм и тирозин — при 274 нм. Поглощая ультрафиолетовые кванты, эти аминокислоты высвечивают их потом в виде вторичного излучения — естественно, с большей длиной волны, со спектром, характерным для данного состояния белка. При этом если в белке присутствует хотя бы один остаток триптофана, то флуоресцировать будет лишь он — энергия, поглощенная остатками тирозина и фенилаланина, перераспределяется к нему. Флуоресцентный спектр остатка триптофана сильно зависит от окружения — находится ли остаток, скажем, вблизи поверхности глобулы или внутри и т.п., и варьирует этот спектр в полосе 310-340 нм.

А.Г. Гурвичем с сотрудниками в модельных опытах по синтезу пептидов было показано, что цепные процессы с участием фотонов могут приводить к расщеплению (фотодиссоциация) или синтезу (фотосинтез). Реакции фотодиссоциаций сопровождаются излучением, тогда как процессы фотосинтеза не излучают.

Теперь становилось понятно, почему излучают все клетки, однако во время митоза — особенно сильно. Процесс митоза требует больших энергетических затрат. Причем если в растущей клетке накопление и расходование энергии идёт параллельно с ассимилятивными процессами, то при митозе энергия, запасённая клеткой в интерфазе, только расходуется. Происходит распад сложных внутриклеточных структур (например, оболочки ядра) и энергозатратное обратимое созидание новых — к примеру, суперспирали хроматина.

А.Г. Гурвич и его сотрудники проводили также работы по регистрации митогенетического излучения с помощью счётчиков фотонов. Кроме лаборатории Гурвича в ленинградском ИЭМ эти исследования также в Ленинграде, в Физтехе у А.Ф. Иоффе, вели Г.М. Франк совместно с физиками Ю.Б. Харитоном и С.Ф. Родионовым.

На Западе регистрацией митогенетического излучения с помощью фотоэлектронных умножителей занимались такие крупные специалисты, как Б. Раевский и Р. Одюбер. Следует вспомнить и Г. Барта, ученика известного физика В. Герлаха (основателя количественного спектрального анализа). Барт проработал два года в лаборатории А.Г. Гурвича и продолжил свои исследования в Германии. Он получил достоверные положительные результаты, работая с биологическими и химическими источниками, а кроме того, внёс важный вклад в методологию регистрации сверхслабых излучений. Барт проводил предварительную калибровку чувствительности и отбор фотоумножителей. Сегодня эта процедура — обязательная и рутинная для каждого, кто занимается измерением слабых световых потоков. Однако именно игнорирование этого и некоторых других необходимых требований не позволило ряду довоенных исследователей получить убедительные результаты.

В наши дни впечатляющие данные по регистрации сверхслабых излучений от биологических источников получены в Международном институте биофизики (Германия) под руководством Ф. Поппа. Впрочем, некоторые его оппоненты относятся к этим работам скептически. Они склонны считать, что биофотоны суть побочные продукты обмена веществ, своего рода световой шум, не имеющий биологического смысла. „Испускание света — это абсолютно естественное и само собой разумеющееся явление, сопровождающее многие химические реакции“, — подчеркивает физик Райнер Ульбрих из Геттингенского университета. Биолог Гюнтер Роте так оценивает ситуацию: „Биофотоны существуют вне всяких сомнений — сегодня это однозначно подтверждается высокочувствительными приборами, которыми располагает современная физика. Что касается интерпретации Поппа (речь идёт о том, что хромосомы якобы излучают когерентные фотоны. — Примеч. ред.), то это красивая гипотеза, но предложенное экспериментальное подтверждение пока совершенно недостаточно для того, чтобы признать её состоятельность. С другой стороны, надо принять во внимание, что добыть доказательства в данном случае весьма сложно, поскольку, во-первых, интенсивность этого фотонного излучения очень мала, а во-вторых, используемые в физике классические методы обнаружения лазерного света здесь трудноприменимы“.