La radiación mitogenética es radiación ultravioleta de amplio rango (190-325 nm), sobre la cual se supuso que puede ocurrir durante reacciones químicas exotérmicas que ocurren in vitro y en sistemas vivos y se caracteriza por una intensidad muy baja. La absorción de una corriente tan débil de fotones de alta energía por parte de las moléculas tiene una serie de consecuencias en los sistemas vivos, la más importante de las cuales es la estimulación de las divisiones celulares ( mitosis ).
Los estudios no han encontrado radiación mitogenética [1] [2] .
La radiación mitogenética (MHI) fue descubierta en 1923 por A. G. Gurvich en experimentos con raíces de cebolla [3] . Se acercó otra raíz a una raíz en crecimiento de la cebolla. La punta de la segunda raíz estaba orientada perpendicularmente al eje longitudinal de la primera a cierta distancia de su punta, cerca de la zona de división celular, que determina el crecimiento de la raíz. Como resultado, en el lado hacia el que se dirigió el impacto, la frecuencia de división celular aumentó y, en consecuencia, la raíz se dobló. La placa de vidrio entre las dos raíces eliminó el efecto, mientras que la de cuarzo no afectó el efecto. En consecuencia, según la conclusión de Gurvich, el efecto no se debe a influencias químicas, sino a la radiación absorbida por el vidrio y no absorbida por el cuarzo. La radiación ultravioleta tiene estas propiedades.
La composición espectral de la radiación se estableció posteriormente en los experimentos de G. M. Frank , alumno de Gurvich, quien, utilizando un espectrógrafo de cuarzo, estableció que sólo la radiación UV en el rango de 190-325 nm provoca un aumento de las mitosis en un cultivo de levadura. [4] .
Gurvich demostró la importante importancia práctica de la radiación abierta en el estudio de tumores cancerosos. Resultó que la radiación de las células tumorales es muy diferente a la radiación de las células normales, y en la sangre de los pacientes con cáncer encontraron una sustancia capaz de suprimir el MHI de las células normales. Por sus investigaciones sobre el problema del cáncer, A. Gurvich fue nominado varias veces (en 1932, 1933 y 1934) al Premio Nobel de Fisiología o Medicina, y en 1941 se le concedió el Premio Stalin .
Los estudios de varios aspectos de MHI atrajeron gran atención de los científicos en los años anteriores a la guerra. Aunque en la conferencia de la Faraday Society en 1938, los copresidentes de la conferencia, P. Pringsheim y S. I. Vavilov , señalaron que la emisión de radiación UV durante las reacciones químicas en los procesos biológicos puede considerarse finalmente establecida, las propiedades de la radiación mitogenética observado en los experimentos difiere mucho de los conceptos de la bioquímica clásica. Junto a un gran número de artículos que confirman las conclusiones de Gurvich (más de 1000 publicaciones en total, 10 de ellas en la revista Nature ), también hubo trabajos (unos 20, en particular, un voluminoso estudio [5] ) que pusieron en duda su resultados. La razón de la aparición de trabajos en los que los autores no lograron detectar el efecto MHI debe considerarse como un nivel extremadamente débil de MHI (generalmente 10-1000 fotones/(cm²·s)) y la gran complejidad del protocolo experimental. Como muestran los autores [6] , que estudiaron prácticamente todas las obras “negativas” significativas, ninguna de ellas cumplía los requisitos necesarios para el experimento. Desafortunadamente, la guerra interrumpió la investigación en esta área durante mucho tiempo.
En el período de posguerra, después de la muerte de A. G. Gurvich en 1954, Anna Gurvich (hija de A. G. Gurvich) [7] y el grupo de Tarusov B. N. continuaron investigando en el Departamento de Biofísica de la Facultad de Biología de la Universidad Estatal de Moscú. [8] . Desafortunadamente, estos trabajos, publicados ya en la década de 1960 en ruso, no eran conocidos en Occidente. Entonces, a partir de finales de los años 30, gracias a varios intentos fallidos de reproducirlo, el efecto MHI se consideró "cerrado", y sus estudios por parte de científicos occidentales se detuvieron por completo. Además, la incapacidad de los científicos para explicar teóricamente y registrar experimentalmente de forma fiable el efecto MHI dio a Irving Langmuir razones para atribuirlo a la llamada " ciencia patológica " [9] .
No obstante, prosiguió el trabajo sobre el estudio de la radiación electromagnética ultradébil de los objetos biológicos. Por lo tanto, los trabajos del académico V.P. Kaznacheev [10] y la reciente monografía de A.V. Budagovsky [11] se dedicaron a los problemas de la interacción remota intercelular . A. M. Kuzin asumió que las radiaciones biogénicas secundarias descubiertas por él en 1994 tienen una naturaleza común con los rayos mitogenéticos. En su opinión, ambos procesos se basan en una radiación coherente de ultra baja intensidad que surge continuamente en los polímeros condensados bajo la influencia de la radiación atómica de origen terrestre y cósmico [12] .
En la actualidad, varios grupos de investigación están estudiando la radiación coherente ultradébil de los objetos biológicos, incluido el grupo de A. Popp en el Instituto Internacional de Biofísica (Neuss, Alemania) y el grupo de L. V. Belousov en la Facultad de Biología de la Universidad Estatal de Moscú . .
La importancia de la radiación mitogenética en condiciones de vuelo espacial se evaluará mediante los experimentos incluidos (para el período 2014-2020) en el programa de investigación científica y aplicada sobre complejos espaciales tripulados. El sitio web de TsNIIMASH contiene un programa detallado del experimento y una descripción del dispositivo diseñado por Research and Production Enterprise Biotekhsis LLC para su implementación [13] . Se señala que “el método fue desarrollado en Rusia y se utiliza como control de la composición de las comunidades microbianas en ecología, biotecnología y medicina. No hay análogos extranjeros”.
Desde el descubrimiento de la radiación mitogenética, los investigadores se han enfrentado a la cuestión de la fuente de esta radiación de alta energía (con una energía de más de 100 kcal/mol), mientras que se registró y estudió en procesos enzimáticos con una energía de salida de sólo unas pocas kcal/mol. El propio Gurvich creía que la capacidad de los organismos para emitir fotones se debe a un estado especial de los complejos de alto peso molecular de la materia viva. Gurvich llamó a estos conjuntos hipotéticos de macromoléculas " constelaciones moleculares fuera del equilibrio ". Su estado de no equilibrio está respaldado por la energía liberada durante el metabolismo, y el orden espacial se debe a un factor externo en relación con las "constelaciones": un campo biológico vectorial . Si nos limitamos al lado energético de la cuestión, del concepto de Gurwich se deduce que cualquier trastorno metabólico , cualquier interferencia en la estructura espacio-temporal de las constelaciones debería ir acompañada de la liberación de energía, y dado que la energía metabólica en las constelaciones es distribuida entre diferentes niveles de energía, entonces parte de ella puede ser liberada en forma de fotones ultravioleta "calientes".
Además del papel determinante de las constelaciones de desequilibrio, Gurvich tuvo en cuenta el importante papel de los radicales libres en las reacciones químicas y enzimáticas acompañadas de radiación mitogenética, pero no consideró que ésta fuera su fuente principal.
Otro punto de vista fue sostenido por B. N. Tarusov [14] . Él creía que las reacciones de radicales libres, principalmente la peroxidación de lípidos y la recombinación de especies reactivas de oxígeno, sirven como fuente directa de radiación biológica superdébil. Tales reacciones tienen lugar en las células si se alteran las formas normales de uso del oxígeno por parte de las células. Son perjudiciales para el organismo, ya que los radicales deberían dañar las estructuras celulares, interrumpiendo el curso normal de los procesos fisiológicos, y la radiación que los acompaña no desempeña ningún papel funcional.
En la actualidad, ninguno de los dos enfoques ha obtenido una ventaja decisiva en el trabajo sobre radiación ultradébil de objetos biológicos [15] .
La radiación mitogenética fue descubierta por primera vez por A. G. Gurvich en experimentos con raíces de cebolla, que servían como detector biológico. Las células en división activa de la punta de la raíz a una distancia de 2 a 3 mm indujeron mitosis en el tejido meristemático de otra raíz aislada químicamente de ella. Otros estudios han demostrado que no solo las raíces de cebolla, sino también varias células, tejidos y órganos de origen vegetal y animal tienen esta propiedad. Uno de los más convenientes para la investigación fue el cultivo de células de levadura [4] [7] . Dichos biodetectores tienen una sensibilidad excepcional a la radiación, cuya intensidad, según la estimación de los físicos que trabajaron entre 1930 y 1940. con contadores de fotones Geiger-Muller, es 1-1000 quanta cm −2 s −1 [16] . Una evaluación cuantitativa de la intensidad en experimentos con biodetectores se obtiene recalculando el número de mitosis y procesando estadísticamente los resultados según un método determinado [17] .
Han surgido grandes dificultades y contradicciones en los intentos de registrar la radiación mitogenética y determinar su composición espectral debido a la extremadamente baja intensidad de la luz. La situación se complicó aún más por el hecho de que no solo las células en división activa, sino también los tejidos diferenciados, las soluciones de aminoácidos, lípidos, ADN, etc., emitían en los rangos de longitud de onda estudiados [18] . Así, la sensibilidad de los fotomultiplicadores, que el grupo de B. N. Tarusov tenía a su disposición, no permitía ni confirmar ni refutar de forma fiable los datos obtenidos por Gurvich utilizando biodetectores.
Los investigadores modernos de radiación ultradébil de objetos biológicos usan biosensores y fotomultiplicadores altamente sensibles en el modo de conteo de fotones [19] , [20]
Inicialmente, el papel biológico de la radiación mitogenética (como se desprende de su propio nombre) se asoció con la estimulación de las mitosis en objetos biológicos. Cuando se trata de explicar el mecanismo de tal estimulación, surgen muchas preguntas. VG Petukhov [21] señala que muchos de los experimentos de Gurvich se llevaron a cabo bajo iluminación natural (luz del día), cuyo espectro incluye todo el rango de longitud de onda mitogenética. Es decir, un número suficiente de cuantos de la región ultravioleta del espectro cae sobre el biodetector. Sin embargo, la estimulación de las mitosis ocurre solo cuando se les agrega una radiación débilmente débil (1–100 quanta cm– 2 s – 1 ) .
del bioinductor. La alta directividad de la radiación descubierta por el propio Gurvich, confirmada en 1975 por V. M. Inyushin y P. R. Chekurov [22] al analizar sus propios experimentos sobre el registro fotográfico de la radiación mitogenética de las raíces de cebolla, permitió plantear una suposición sobre la coherencia de superdébil radiación de objetos biológicos (incluidos los mitogenéticos) [20] . La cuestión de la coherencia de la radiación biológica se considera en detalle en la monografía [11] .
Según Gurvich, los fotones de alta energía de la radiación mitogenética conducen a la aparición y amplia distribución de procesos en cadena en los sistemas vivos. Esto se deriva de la idea de A. G. Gurvich sobre el estado de no equilibrio ordenado del sustrato molecular de los sistemas vivos. La existencia misma de la radiación mitogenética es una manifestación del campo biológico, que gobierna los complejos ordenados de alto peso molecular que no están en equilibrio en el curso de la morfogénesis.
Se están haciendo intentos para construir modelos de radiación biológica basados en la teoría de la inducción holográfica de la morfogénesis [11] y en el marco de la descripción de procesos coherentes cooperativos en objetos biológicos desde el punto de vista de la electrodinámica cuántica [20] .