Биохимическая организация зачатковых клеток

Г. Борн, а позже и О. Шультце установили, что не только наличие мертвого соседа-бластомера, но даже расположение некоторых включений в зиготе оказывает решающее влияние на процессы дробления. Например, если в опытах, проведенных по методу В. Ру (с прижиганием «лишнего» бластомера), перевернуть травмированный зачаток «вверх ногами», то вместо половинного разовьется нормальный зародыш. А если так поступить не с травмированным, а с нормальным зачатком на стадии двух бластомеров, то каждый из двух бластомеров даст по зародышу и в итоге сформируются две лягушки-близнецы! Шутники рекомендовали опробовать такой способ получения близнецов на человеке.

Развитие двух зародышей вместо одного в упомянутых случаях объясняли нарушением взаимного расположения, а значит, и взаимодействия каких-то внутриклеточных структур, наделенных формообразовательными функциями. То, что перемещение содержимого клеток имело место, можно было наблюдать по движению желточных зерен.

Идея о том, что биохимическая организация зачатковых клеток имеет решающее значение для последующих дифференцировок, впоследствии полностью подтвердилась. Обнаружилось, в частности, что у некоторых организмов можно прямо «выводить» те или иные органы и ткани из различающихся по строению участков зачатка.

Так, в яйце морских организмов асцидий в течение нескольких минут после оплодотворения формируется ряд зон, различающихся окраской. Каждая из этих зон впоследствии трансформируется, как на это впервые обратил внимание Е. Конклин, в различные структуры взрослой асцидий.

Опыты по центрифугированию яиц, проведенные Е. Лилли на кольчатых червях, Т. Бовери и М. Хогю на аскариде, Е. Конклин на яйцах различных моллюсков, Т. Морганом на немертинах и рыбах, показали, что в зачатковых клетках (зиготе, бластомерах) имеются и какие-то более устойчивые компоненты неизвестной биохимической природы, способные определять дифференцировки. Благодаря им зачатки, начиная с самых ранних стадий индивидуального развития, наследственно организованы, обладают свойствами полярности, а в ряде случаев даже билатеральности, то есть разделены на «право-лево». О том, что и у растений имеет место полярность даже отдельных клеток, писал еще X. Фехтинг.

Напрашивался вывод: стоит только научиться направленно изменять структурно-биохимическую организацию зачатков - и открыт путь к управлению индивидуальным развитием! Перед исследователями впервые забрезжила перспектива овладеть механизмами наследственного осуществления. Она казалась настолько реальной, что уже в 1928 году талантливый наш соотечественник В. М. Исаев писал в своей книге, вышедшей, к сожалению, посмертно: «Проблема синтеза живых форм поставлена на повестку дня».

Вывод о том, что неоднороднось оплодотворенного яйца трансформируется в разнокачественность структур зародыша, а затем - взрослого организма, лег в основу теории физиологических градиентов Ч. Чайльда и впоследствии получил подтверждение в открытии локальных информационных (плазматических) детерминант.

Важнейшее значение имел также вывод о формообразующем значении биохимического взаимодействия частей развивающегося зародыша. Существеннейший вклад в разработку этого вопроса внес немецкий исследователь Г. Шпеман, сформулировавший учение о детерминации. После смерти Г. Шпемана начатые им исследования продолжил его ученик Ж. Гольтфретер. Реальность существования химических веществ - индукторов была подтверждена, в частности, работами Л. Барта, С. Тойвонена, X. Тидемана. В разработке проблемы детерминации велико значение работ Д. П. Филатова и его учеников В. В. Попова, Г. В. Лопашова, Т. А. Детлаф, а также П. П. Иванова, Г. А. Шмидта, Б. И. Балинского, шведа С. Герстадиуса, англичан К. Уоддингтона и Дж. Нидхема, П. Вейса, Г. Гамбургера и некоторых других исследователей.

Оставалось отыскать биохимические вещества - организаторы онтогенеза. И тогда, как казалось, исследователи получат ключи от замков, за которыми сокрыты тайны управления индивидуальным развитием.

Но ученых ожидало разочарование. Как правило, почему-то не удавалось выделить специфических «виновников» дифференцировок. Обнаруживалось вдруг, что самые разные соединения, подчас совершенно даже чуждые организму, вызывают один и тот же формообразовательный эффект. Даже в наши дни степень изученности биохимических факторов, регулирующих движение клеточных масс в ходе онтогенеза, характеризуют как «царапанье по поверхности проблемы» (С. Тойвонен). Стало ясно, что проблема факторов морфогенеза не так проста, что нелегко «логически вывести явления, характеризующие какой-нибудь момент развития, из предшествующих явлений» (Д. П. Филатов).