Химическая эмбриология

Экспериментальное изучение морфогенеза у растений тоже началось лишь в конце XIX века. В 1903 году Г. Клебс в своей книге «Произвольное изменение растительных форм» отмечал, что «внутренние факторы, определяющие направления морфогенеза, не известны нам ни в одном случае».

Экспериментальные исследования носили весьма интенсивный характер, и уже в первые 2-3 десятилетия развития новой науки была получена масса интересных результатов. Так, еще в 1884 году В. Пфеффер обнаружил, что растворы многих органических кислот привлекают сперматозоиды. Оказалось, что мужские гаметы способны различать даже стереоизомеры. Ж. Леб установил, что яйцеклетка выделяет именно те кислоты, которые привлекают сперматозоид и способны изменять строение его поверхностных покровов.

Как мужская, так и женская половые клетки - это прежде всего клетки. Поэтому данные, показывающие, что в процессах взаимодействия половых гамет важную роль играют химические сигналы, наводили на мысль о том, что и любые другие клетки в организме общаются между собой с помощью химического языка! Убеждали в этом и данные Вант-Гоффа. Он обнаружил поразительное сходство в зависимости скоростей химических и биологических реакций от температуры. Пришли к выводу, что и в основе жизненных функций лежит химический процесс. Но ведь химическими процессами можно управлять!

Начиная с 20-х годов нашего столетия именно биохимические исследования стали преобладать при выяснении причинных механизмов формообразовательных процессов. Вышедшая в 1931 году фундаментальная сводка Дж. Нидхема «Химическая эмбриология» уже содержала около 8000 работ, и это была далеко не полная библиография.

С формированием молекулярной генетики центр биохимических изысканий сместился - стали преобладать узко специальные исследования, стимулированные потребностями хромосомной теории наследственности. Не в последнюю очередь именно поэтому и поныне нет общепринятого биохимически обоснованного определения понятия «клеточная дифференцировка» (М. Зуссман). Этот важнейший вопрос остается «белым пятном» учения о наследственности. Удалось выяснить лишь отдельные, хотя и важные моменты.

Так, с самого начала перед экспериментальной эмбриологией стоял вопрос: что определяет процессы клеточной дифференциации - строение клетки или внешние факторы? В. Гисс допускал, что оплодотворенное яйцо имеет сложную структуру, содержит как бы мозаику зачатков будущих органов. Идеи В. Гисса, казалось, находили подтверждение в опытах В. Ру над развивающимся яйцом лягушки. Он прижигал раскаленной иглой один из двух первых бластомеров, образующихся в результате деления зиготы. Из такого неполноценного зачатка формировался зародыш, обладавший только левой или только правой стороной тела.

Однако были получены и иные данные. В опытах Г. Дриша, например, у морских ежей бластомеры даже со стадии 16-клеточного зародыша могли сформировать нормальную личинку! К выводам о наследственной полноценности бластомеров пришли О. Гертвиг, А. Герлич, Г. Шпеман, Т. Морган, Е. Вилсон и другие.

Противоречие разрешилось, когда обнаружили, что итоги экспериментов по изоляции бластомеров существенно зависят от методики опыта. Так, О. Гертвиг доказал, что если полностью удалить второй бластомер в опыте В. Ру, то из оставшегося сформируется нормальное земноводное.