Соматический эмбриогенез

Удивительно, но, к сожалению, довольно распространено противоречие познания: то или иное открытие, разработка широко используются на практике, а теоретики, историки науки почему-то дают новшеству весьма пренебрежительную оценку. Можно напомнить неиспользование теорией наследственности творческого наследия И. В. Мичурина, искажение разработок биометриков, игнорирование открытий экспериментальной эмбриологии.

Поразительные открытия, о которых речь в настоящем разделе, в целом избежали подобной участи. Им уделяется достаточное внимание, хотя все значение этих открытий, по-видимому, еще не осознано теоретиками. Речь идет о явлении соматического эмбриогенеза - возможности формирования полноценных организмов не из половых, а из телесных (вегетативных) клеток. Изучению этого открытия, сделанного еще экспериментальной эмбриологией, ныне стали уделять столь большое внимание, что соответствующее направление исследований по праву можно рассматривать как самостоятельный раздел теории наследственности.

Как оказалось, при определенных условиях, создаваемых экспериментатором, даже клетки взрослого организма, причем практически любых его частей, тотипотентны, то есть могут играть роль полноценных зачатков. Гипотезу о тотипотентности любой живой клетки применительно к растениям первым выдвинул Г. Габерландт. То, что многие растения (бегония реке, бриофиллюм и др.) способны формировать новые организмы подчас прямо на вегетативных частях материнского растения, вне половой сферы, было известно давно. Сенсацией стало открытие такой способности у животных.

Была сформулирована концепция соматического эмбриогенеза - «размножения из бесконечно малого» (П. Мэтсон). Основополагающими для этого направления в теории наследственности стали работы Ф. Ц. Стюорда, Б. П. Токина и его учеников (О. М. Иванова-Казас, Г. П. Короткова, Д. Г. Полтева, В. В. Исаева, Н. С. Никитин и другие), Р. Г. Бутенко и ее учеников. В итоге удалось установить многие важные стороны явления соматического эмбриогенеза. Наиважнейшим, видимо, можно считать вывод, что изолированные клетки сомы в ходе соматического эмбриогенеза «растут и развиваются как зародыши, формирующиеся из оплодотворенных яйцеклеток; растения, выращенные из одной-единственной телесной клетки, во всех деталях копируют этапы роста, через которые проходит обычное растение» (Ф. Стюорд).

Именно благодаря работам в области соматического эмбриогенеза удалось окончательно подтвердить идею тотипотентности клеток организмов: «все клетки высшего организма содержат полный набор генов, характерных для данного организма» (П. Мэтсон). Это же признал А. Винчестер, констатировав, что «любая часть организма в своих клетках содержит весь набор генов и может дать начало новому организму».

Известно, например, что у растений многие группы клеток по мере роста организма теряют способность к размножению, специализируются, подчас приобретая при этом причудливую форму, специфическое строение. Не способны, например, размножаться клетки ксилемы, флоэмы, коры. Однако, обработав их некоторыми веществами, можно стимулировать их деление и даже вырастить из них целое растение. Чтобы добиться такого результата, например, у моркови, перепробовали много составов питательной среды. И обнаружили, что бурный рост и размножение соматических клеток моркови вызывает добавка к среде «молока» кокосовых орехов или сока незрелых плодов конского каштана - обычного растения наших парков.

Ныне метод «восстановления из бесконечно малого» широко применяется на практике. Его используют для быстрого получения большого количества потомства от хозяйственно ценных сортов.

Важные результаты были получены и на животных. Так, если у земноводного аксолотля осторожно отпрепарировать седалищный нерв, идущий в заднюю конечность, и подвести его к ранке на коже, то происходит не простое заживление раны, а в этом месте образуется дополнительная конечность. В данном случае, как нетрудно понять, развитие у животного организма целого органа происходит не из половой, а из соматической зачатковой клетки. Такого рода факты однозначно свидетельствуют, что «нет никаких теоретических запретов на приложимость соматического эмбриогенеза к животным» (Б. П. Токин).

Пока выяснены две важные закономерности соматического эмбриогенеза. Можно считать установленным, что соматический зачаток в своем развитии проходит ряд стадий, каждая из которых требует своего собственного по составу питательного «бульона».

Вторая закономерность состоит в том, что соматическому эмбриогенезу предшествуют дезинтеграция телесных клеток, превращающихся в зачаток, изменение биохимических параметров самих клеток и взаимоотношений между клетками, формирующими зачаток. В итоге, начиная уже со стадии глобулы (комплекса бластомеров в виде шарика), в развитии соматических и обычных репродуктивных зародышей наблюдается полная аналогия. Механизмы деспециализации клеток при соматическом эмбриогенезе еще предстоит детально изучить.

Заметим попутно, что не совсем правы были В. В. Лункевич и И. Мюллер, «сочувствовавшие» судьбе специализированных клеток, выполняющих в организме «цеховую» работу. Эти клетки и без вмешательства экспериментатора подчас способны проявлять свои потенциальные способности к эмбриогенезу. Особенно наглядно это видно на примере тератом.

Механизмы тератомогенеза неизвестны, так же, впрочем, как и многих других проявлений соматического эмбриогенеза. «Приходится удивляться, - писал по этому поводу Б. П. Токин, - что процессы развития целых организмов из соматических клеток и иные относящиеся сюда феномены оказались обиженной главой в науке о наследственности. Без учета и анализа явлений соматического эмбриогенеза невозможны какие-либо претензии на создание общей теории индивидуального развития». С таким мнением нельзя не согласиться.