Феногенетика

Английский генетик Г. Грюнберг, исследуя генетически однородные группы мышей, определял мельчайшие варианты в строении черепов (наличие или отсутствие тех или иных отростков, отверстий, аномалий зубной системы и прочие признаки). Оказалось, что формирование структуры зависело от того, достигнет или нет ее зачаток определенной степени развития. Если этот (пороговый) уровень достигался, дальнейшее развитие зачатка происходило как бы автоматически, то есть шло на основе предрегуляции. В противном случае «судьба» зачатка всецело зависела от окружающих воздействий. Вспомним букет с цветами: достаточно крупные бутоны распускаются, довольствуясь одним лишь притоком воды в их сосуды, а мелкие — засыхают! Им, видимо, не хватает каких-то продуктов, которые должен был дать материнский организм.

Пороговый характер морфогенетических реакций приводит к тому, констатирует Л. П. Татаринов, что даже незначительные сдвиги генетических процессов подчас могут повлечь значительные преобразования строения взрослой формы. Классический пример такой ситуации описан И. И. Шмальгаузеном, обрисовавшим биохимические события, ответственные за формирование рогов у саянского оленя.

Для обозначения раздела науки о наследственности, призванного изучать критические периоды в индивидуальном развитии, В. Хэкер в 1918 году ввел термин «феногенетика», благополучно вскоре забытый. Позже, правда, предпринимались попытки восстановить в правах это научное направление (Н. В. Тимофеев-Ресовский, Е. К. Гинтер, В. И. Иванов).

Несмотря на скудность данных в области феногенетики, удалось уже кое-что выяснить. Обнаружилось, что воздействие различных факторов может изменить время наступления той или иной фенокритической стадии, а то и воспрепятствовать формированию соответствующей структуры (микроонтогенеза). Так, если искусственно изменить соотношение определенных гормонов в теле личинки насекомого (балансовая регуляция!), то можно «заставить» эту личинку претерпеть ряд дополнительных линек. В итоге сформируется гигантский кузнечик или жук. Это открытие показывает, что можно управлять развитием признаков, воздействуя на критические моменты.

Вот пример из области полеводства. Известно, что устойчивость озимых сортов пшениц к зимовке тесно связана с особенностями развития конуса нарастания — органа,  формирующегося  в  узле кущения перед зимовкой пшениц. Размер и форма конуса нарастания при оптимальных сроках посева и внешних благоприятных условиях различны у разных сортов. При повышенной осенней температуре наблюдается аномальное развитие конуса нарастания, в нем не происходит тех процессов   дифференцировки, которые обеспечивают зимостойкость растения. Злаки выпревают или формируют малопродуктивные колосья. Но ведь можно было бы обработать посевы какими-то стимуляторами, способными заменить низкую температуру. Это обеспечило бы злакам нормальное прохождение соответствующей критической стадии развития при «ненормальных» погодных условиях. Так можно было бы сберечь зерно, сократить затраты.

Пороговые эффекты — лишь одно из проявлений достаточно широко распространенных в природе фазовых переходов, то есть таких трансформаций систем, которые осуществляются под воздействием внешних факторов и реализуются по принципу «все или ничего».