内部環境

初期の研究はアルバート・セント＝ジェルジによって行われ、彼は有機体のコミュニケーションは分子のランダムな衝突だけでは説明できないと結論付け、結合組織だけでなくエネルギー場も研究した。彼は、生体システムにおける電荷移動の非電解質メカニズムに関するモグリッチとショーン（1938）^{[ 9 ]}およびジョーダン（1938）^{[ 10 ]}による以前の研究を認識していた。セント＝ジェルジは1941年にブダペストで行われたコラニ記念講演でこれをさらに探求し、発展させ、その講演はサイエンスとネイチャーの両方に掲載された。彼はその中で、タンパク質は半導体であり、生物体内で自由電子を迅速に移動できると提唱した。この考えは当初懐疑的に受け止められたが、現在では細胞外マトリックスのほとんどすべての部分が半導体特性を持っていることが一般的に受け入れられている。^{[ 11 ] [ 12 ]}コラニ講演は、ナノエレクトロニクス回路に生体分子半導体を使用する分子エレクトロニクス産業の成長を促しました。

1988年にセント＝ジェルジは、「分子は相互作用するために互いに接触する必要はない。エネルギーは電磁場を通って流れることができ、電磁場は水とともに生命のマトリックスを形成する」と述べた。この水は、マトリックス内のタンパク質、 DNA 、およびすべての生体分子の表面にも関係している。これは構造化された水であり、代謝機能に安定性をもたらし、細胞外マトリックスの主要タンパク質であるコラーゲン^{[ 13 ]}やDNA ^{[ 14 ] [ 15 ]}にも関係している。構造化された水は、プロトンのエネルギーの流れのチャネルを形成することができる（生体電気を生成するためにタンパク質構造を通って流れる電子とは異なる）。ミッチェル（1976）は、これらの流れを「プロトン性」と呼んでいる^{[ 16 ] 。}

過去半世紀にわたるドイツでの研究は、内部コミュニケーションシステム、特に基底システムとの関連に焦点を当ててきた。この研究により、基底システムまたは細胞外マトリックスと細胞システムとの相互作用を「基底調節システム」と特徴づけ、そこにホメオスタシスの鍵、すなわち全身のコミュニケーションとサポートシステムであり、すべての機能に不可欠であると見なすに至った。^{[ 5 ]}

1953年、ドイツの医師で科学者のラインホルト・フォルは、鍼治療に用いられるツボが周囲の皮膚とは異なる電気的特性、すなわち低い抵抗値を持つことを発見した。フォルはさらに、ツボの抵抗値を測定すると内臓の状態に関する貴重な情報が得られることを発見した。その後、「基質調節システム」の概念の提唱者であるアルフレッド・ピシンガー博士、ヘルムート・シメル博士、ハルトムート・ハイネ博士らが、フォルの電気皮膚スクリーニング法を用いて研究を進めた。この研究により、遺伝子は制御因子というよりは、細胞やより高次のシステムがどのように機能すべきかの設計図の保管庫であり、生物学的活動の実際の調節（エピジェネティック細胞生物学を参照）は「基質調節システム」にあることが明らかになった。このシステムは、すべての細胞間の複雑な結合組織である基質、すなわち細胞外マトリックスと呼ばれるものに基づいて構築されている。この基質は、「非晶質」基質と「構造」基質から構成されている。前者は「結合組織の線維芽細胞によって生成および維持される透明な半流動ゲル」であり、高度に重合した糖タンパク質複合体から構成されている。 ^{[ 17 ]}

ドイツの研究によると、基質は細胞に出入りする物質を決定し、恒常性を維持する役割を担っており、そのためには複雑な信号に迅速に対応できる通信システムが必要である（ブルース・リプトンも参照）。

これは、基質を構成する糖ポリマーの分子構造の多様性、そのような新しい物質を迅速に生成する能力、およびそれらの高い相互接続性によって可能になります。これにより冗長性が生まれ、すべての生物に存在する動的恒常性の上下で制御された値の振動が可能になります。これは、基質の高速応答型の「短期記憶」の一種です。この不安定な能力がなければ、システムはすぐにエネルギー平衡状態に移行し、不活動と死に至るでしょう。^{[ 17 ]}

生物が生化学的に生存するためには、基質の構成要素を迅速に構築、破壊、再構築する能力が必要である。^{[ 17 ]}

基質を構成する分子間には、ポテンシャルエネルギーの最小表面が存在する。基質の物質の充電と放電により、「バイオフィールド振動」（光子フィールド）が発生する。これらのフィールドの干渉により、基質を貫通する短寿命（10⁻⁹秒から最大10⁻⁵秒）のトンネルが形成される。ドーナツの穴のような形をしたこれらのトンネルを通って、大きな化学物質が毛細血管から基質を通って臓器の機能細胞に入り、再び戻ってくる。すべての代謝プロセスはこの輸送メカニズムに依存している。^{[ 17 ]}

体内の主要な秩序エネルギー構造は、コラーゲンなどの基質によって形成される。コラーゲンは、圧電特性により、エネルギーを伝導するだけでなく、エネルギーを生成する。

水晶のように、基質やより安定した結合組織（筋膜、腱、骨など）のコラーゲンは、機械的エネルギー（圧力、ねじれ、伸張）を電磁エネルギーに変換し、それが基質を通して共鳴します（Athenstaedt、1974）。しかし、基質が化学的に不均衡になると、体を通して共鳴するエネルギーはコヒーレンスを失います。^{[ 17 ]}

これはハンス・セリエが説明した適応反応で起こることです。基質調節のバランスが崩れると、慢性疾患の確率が高まります。ハイネの研究によると、未解決の感情的トラウマは神経伝達物質サブスタンスPを放出し、コラーゲンが通常の構造よりも秩序だった六角形構造をとるようになり、基質のバランスが崩れます。ハイネはこれを「感情的傷跡」と呼び、病気には心理的原因があるという重要な科学的検証を「提供」しています。^{[ 17 ]} （ブルース・リプトンも参照）

地上調節システムの重要性を特定する最初の研究はドイツで行われたが、細胞外マトリックスを介した細胞間および細胞内コミュニケーションの影響を検証するより最近の研究は、米国やその他の地域で行われている。

細胞外、嚢胞骨格、核成分間の構造的連続性については、Hay ^{[ 18 ]} 、 Berezny ら^{[ 19 ]}、Oschman ^{[ 20 ]}が論じている。歴史的に、これらの要素は基質と呼ばれており、その連続性により、体のあらゆる部分にまで達し接触する複雑に絡み合ったシステムを形成する働きをする。1851 年という早い時期から、神経系と血液系は細胞に直接接続するのではなく、細胞外マトリックスを介して媒介されることが認識されていた。^{[ 21 ]}

細胞外マトリックスのさまざまな糖タンパク質成分の電荷に関する最近の研究では、グリコサミノグリカンの負電荷密度が高いため（ウロン酸残基の硫酸基とカルボキシル基によって提供される）、マトリックスはあらゆる点で電子を吸収および放出できる広範な酸化還元システムであることが示されています。^{[ 22 ]}この電子伝達機能は細胞の内部にまで及び、細胞質マトリックスも強く負に帯電しています。^{[ 23 ]}細胞外マトリックスと細胞マトリックス全体は、電気電荷の生物物理学的貯蔵システムまたは蓄積装置として機能します。

熱力学的、エネルギー的、幾何学的考察から、基質の分子は最小の物理的および電気的表面を形成すると考えられており、最小表面の数学に基づくと、微小な変化が基質の遠隔領域に大きな変化をもたらす可能性がある。^{[ 24 ]}この発見は、膜輸送、抗原抗体相互作用、タンパク質合成、酸化反応、アクチン-ミオシン相互作用、多糖類のゾル-ゲル変換など、多くの生理学的および生化学的プロセスに影響を与えると考えられている。^{[ 25 ]}

マトリックスにおける電荷移動プロセスの1つの説明は、「生体高分子経路に沿った高度に方向性のある電子輸送」である。^{[ 26 ]}他のメカニズムには、マトリックス内のプロテオグリカンの周囲に生成される負電荷の雲が含まれる。細胞や組織には、可溶性で移動可能な電荷移動複合体も存在する（例：Slifkin、1971年；^{[ 27 ]} Gutman、1978年；^{[ 28 ]} Mattay、1994年^{[ 29 ]}）。

Rudolph A. Marcus of the California Institute of Technology found that when the driving force increases beyond a certain level, electron transfer will begin to slow down instead of speed up (Marcus, 1999)^[30] and he received a Nobel Prize in chemistry in 1992 for this contribution to the theory of electron transfer reactions in chemical systems. The implication of the work is that a vectoral electron transport process may be greater the smaller the potential, as in living systems.