Det biologiska fältet är ett begrepp som introducerades av den sovjetiske biologen A. G. Gurvich för att förklara processerna för embryogenes och, i ett mer allmänt sammanhang, biologisk morfogenes . Fick utveckling i moderna teoretiska modeller av morfogenes under namnet morfogenetiska fält ( morfogenetiska fält ) . Det bör särskiljas från begreppet ett biofält , som inte används i Gurvichs verk och i litteraturen om morfogenes.
I början av förra seklet. den unge ryske vetenskapsmannen A. G. Gurvich, efter att ha upplevt " besvikelse över den exklusiva tillämpningen av den experimentella metoden i utvecklingsmekaniken " [1] i ett antal studier, med början från 1912, gör ett försök att " sätta det på en helt ny grund , med en rent analytisk metod ” och formulerar principerna för det ”embryonala fältet”. Många år senare medger Gurvich att " idén om fältet ... bara var en tydligare formulering av idén om Driesch [2] , uttryckt i ord att ett elements framtida öde är en funktion av dess position som helhet " [3]
Den ursprungliga idén var ganska enkel och naturlig:
…om den önskade funktionen som bestämmer utvecklingsförloppet för ett givet stadium har en enda oberoende variabel, koordinaterna för de element som deltar i den (till exempel celler), så är det ett uttryck för fältet, i den meningen att detta begreppet används i fysiken. Men problemen med tidig embryonal morfogenes reduceras i huvudsak till rörelser och omarrangemang av celler. Därför kan en uttömmande beskrivning av många grundläggande embryogenesprocesser ges precis genom att fastställa lagen för det vektorfält där dessa processer sker.
— Gurvich A.G. Biologisk fältteori - M. Sovjetvetenskap, 1944, s.5Fältteorins positioner ändrades av författaren under hela hans liv.
Så, i verken 1912-1920. det ursprungliga konceptet för fältet associerades med konceptet med en "dynamiskt förformad morf" - en kraftyta som orienterar och attraherar cellerna i embryonala primordia.
Principen om det "embryonala fältet" formulerades av Gurvich 1921, och termen "fält" i relation till de embryonala utvecklingsprocesserna förekommer i arbetet från 1922 [4] .
Enligt Gurvich själv genomgick det initiala konceptet för fältet en radikal revidering efter upptäckten 1923 och den efterföljande långtidsstudien av fenomenet "mitogenetisk strålning" (för vilket A. G. Gurvich fick Stalinpriset 1941 ).
Teorin om det biologiska området formulerades i sin slutliga form i monografin från 1944 [1]
Motivationen för att konstruera teorin om det biologiska området var Gurvichs missnöje med biologins tillstånd i jämförelse med andra stora vetenskapliga discipliner – fysik och kemi, nämligen avsaknaden av ett begreppssystem specifikt för biologi som utgör dess teoretiska grund.
Redan från början försökte författaren ge begreppet det biologiska fältet " karaktären av en universell biologisk princip, d.v.s. .... betrakta det som grunden för ett framtida system för allmän biologi " [1] . Detta står i kontrast till den amerikanska biologen Paul Weiss tillvägagångssätt , som, oberoende av Gurvich, utvecklade modellen "morfogenetiska fält" [5] . Gurvich kunde inte hålla med P. Weiss synpunkt, som " faller i motsägelse till sig själv och hävdar att begreppet ett fält endast är en förkortad formulering av vad vi observerar, och att det därför inte har något värde i termer av analys. och förklaring, men samtidigt är den av stor betydelse som ett bekvämt verktyg för beskrivning ” [1] .
Gurvich introducerar konceptet med ett "cellfält" associerat med cellerna i ett utvecklande embryo.
Huvudegenskaperna för detta fält är:
I det intercellulära utrymmet finns ett fält av helheten syntetiserat från cellulära fält (ett supracellulärt fält), som finns som en vektorsumma av cellfält. För praktiska ändamål föreslår Gurvich att överväga ellipsoidal anisotropi och hyperbolisk fältgradient. Helhetens fält förändras ständigt efter omstruktureringen av embryots cellstruktur, och vid varje specifikt ögonblick har vi att göra med ett "faktiskt" fält som avgör nästa utveckling.
Med tanke på att fältet är absolut materiellt undviker Gurvich antaganden om dess fysiska natur och talar om möjligheten att endast formellt postulera sambandet mellan fältkällan och materialpartiklar (cellkärnans kromatin). Gurvich anser att den mitogenetiska (nedbrytnings)strålningen som han upptäckt är en experimentell motivering för fältets existens, vilket i sin tur betyder existensen av icke-jämviktsmolekylära konstellationer. Dessa konstellationer är fältets manifestation.
Många år efter publiceringen av Gurvichs arbete om teorin om det biologiska området fortsätter publikationer att dyka upp med en diskussion om hans teori både i den populära [6] och i den specialiserade vetenskapliga litteraturen [7] [8] [9] . Referenser till hans verk och en diskussion om de begrepp han introducerade kan hittas i moderna recensioner om teorin om morfogenes [10] .
Termen "biologiskt fält" används inte i modern vetenskaplig litteratur. Dels för att Gurvich själv använde det snarare som ett allmänt begrepp, en "universell princip" för att bygga den teoretiska grunden för biologi (detta tillvägagångssätt har inte vunnit popularitet för närvarande). Begreppen embryonala, cellulära, supracellulära (morfogena), faktiska fält har ett specifikt innehåll i hans teori. Och dessa begrepp har i många avseenden något gemensamt med begreppet "morfogenetiskt fält", vars teori, oberoende av Gurvich, utvecklades av P. Weiss [5] . Det var denna term som började användas senare i några teoretiska modeller av morfogenes, även om dess innehåll skiljer sig markant i olika teorier (se diskussionen i [10] [11] ).
Hittills finns det ingen konsensus om hur fruktbart begreppet fält är i förhållande till beskrivningen av processerna för biologisk morfogenes.
Så, K. Waddington ( Waddington CH ) trodde att detta i huvudsak bara är ett bekvämt sätt att beskriva:
...biologer kunde inte komma på något bättre än att postulera närvaron av ett morfogenetiskt fält som bestämmer formen på den bildade strukturen. Ordet "fält" är förstås ett vagt begrepp. I sin vanliga mening betyder det att någon form av kraft (eller en enkel serie krafter) verkar inom området för den utvecklande strukturen, som är korrekt fördelad i rymden. När det gäller biologiska fenomen är svårigheten att avgöra vilken typ av kraft det är. ... Vi vet väldigt lite om den materiella naturen hos orsaksfaktorerna för dessa processer, för att förklara vilket vi använder termen "fält".
- Waddington K. Morfogenes och genetik - M .: Mir, 1964B. Goodwin ( BC Goodwin ), som faktiskt delade Gurvichs åsikter, håller inte helt med honom :
En aspekt av fältet är att det kan påverkas av elektriska krafter. Andra utvecklande och regenererande organismer har visat sig ha ett intressant och betydelsefullt elektriskt nätverk, men jag skulle inte vilja påstå att det morfogenetiska fältet i huvudsak är elektriskt till sin natur. Kemikalier påverkar också polariteten och andra rumsliga aspekter av organismer under utveckling; men återigen skulle jag inte vilja dra slutsatsen av detta att det morfogenetiska fältet har en väsentligen kemisk eller biokemisk natur. Det är min övertygelse att studiet av detta område måste utföras under antagandet att det är av karaktären av något av ovanstående, eller ingen av dem, eller alla på en gång; men jag tror att den, trots agnosticismen angående dess materiella natur, spelar en stor roll i utvecklingsprocessen
- Goodwin B.C. On morfogenetic fields - Theoria to Theory 13, 109-114, 1979Begreppet morfogenetiska fält tolkas extremt brett av Rupert Sheldrake , som utvidgar det till alla materialsystem (inte bara levande) och talar om "kemisk morfogenes", atomära och molekylära morfogenetiska fält [12] . Sheldrakes teori är tvetydigt uppfattad i vetenskapliga kretsar (se bilaga i [12] ) och har hittills inte fått experimentell bekräftelse.