Юрий Симаков - Животные анализируют мир
Получается, что информационное поле одинаково служит одноклеточным, колониальным и многоклеточным организмам. И не стоит ли предположить, что еще до оплодотворения половые клетки несут кодовые информационные поля? А при слиянии яйцеклетки и сперматозоида объединяются и их информационные поля, давая промежуточный, или обобщенный тип, несущий признаки отца и матери.
Клетки могут жить без ядер, но теряют способность к регенерации и самовосстановлению. Правда, отмечается иногда регенерация и при отсутствии ядра. Вспомним про ацетобулярию — у нее новый зонтик может отрасти и без ядра. Хотя регенерация зонтика у ацетобулярии при отсутствии ядра может осуществиться только один раз, но и этого уже достаточно, чтобы предположить невероятное: информационное поле некоторое время сохраняется вокруг клетки, даже если она лишена основного генетического материала!
Размеры живых существ закреплены генетически. Мышь-малютка и громадный слон вырастают из яйцеклеток, почти равных по размеру. Даже существа одного вида, у которых генетическая программа развития очень близка, которые легко скрещиваются, но размерам могут быть различны. Сравните, например, собачку чи-хуа-хуа, которую можно засунуть в карман, и огромного дога.
Условия для организма могут быть хорошие и плохие. Организм может расти быстро или медленно, но в норме он не перерастает невидимой, генетически закрепленной границы своих размеров. Пока, кроме информационного поля, пожалуй, нельзя предположить никакого иного механизма, управляющего ростом, который точно воспроизводил бы наследственную запись в ядре любой клетки и в то же время объединял бы все клетки в единое целое.
Много труда приложили биологи, чтобы выявить причины, побуждающие клетку начать деление-митоз. Научись люди управлять этим процессом — и над злокачественными опухолями, в которых пока неудержимы клеточные деления, будет занесен меч.
Взгляните на кончик своего пальца, вы увидите папиллярные линии — гребешки кожи, образующие узор, характерный только для вас. При повреждении они могут быть совсем уничтожены. Однако если не образуется рубца, после регенерации папиллярный рисунок опять появится. Трудно поверить, что на такое изощренное художество способны кейлоны. А вот информационное поле вполне подошло бы для роли живописца.
Недавно я экспериментировал с эпителием хрусталика глаза лягушки. Каждый раз при травмировании хрусталика митозы появлялись в неповрежденных частях эпителия, а полоса михозов точно повторяла конфигурацию травмы. И еще одна странная особенность: площадь, ограниченная полосой митозов, не зависит от величины травмы. Теории раневых гормонов и кейлонов здесь ничего не объясняют. При химической регуляции площадь, охваченная митозами, зависела бы от величины травмы. И не информационное ли поле передает форму травмы?
Конечно, выводы делать еще рано, а дальнейшие, рассуждения могут привести только к новым вопросам. Но все-таки я верю, что наступит время, когда на многое в биологии развития придется взглянуть по-другому.
Все сводится к тому, что развитием организмов и их формообразованием руководит как бы триада: генетическая программа, организационный центр и присущее только им информационное поле. Генетическая программа выступает как индекс, а организационный центр подбирает или создает свойственное данному организму поле, соответствующее индексу.
Самые различные взгляды
Итак, механизм морфогенеза пока не объяснен. У ученых, занимающихся его исследованием, складываются самые различные представления о формировании пространственных структур. Однако большинство из них сходятся во мнении, что пространственную организацию клеточной дифференциации только физическими и химическими методами не истолковать, что нужно обратиться к концепции морфогенетического поля, ведающего морфогенезом. Правда, не все морфогенетики принимают концепцию постоянно существующего вокруг развивающихся структур поля, которая была изложена в предыдущем разделе. Некоторые считают, что в процессе развития морфогенетические поля могут целиком заменяться на новые.
Такой точки зрения придерживается немецкий исследователь А. Гиерер. Его идея сводится к тому, что генетический аппарат генерирует сигналы для замены одного формообразующего поля другим. Если это так, то вокруг любого существа, как «рубашки», меняются поля, когда организм дорастает до границ очередной «одежды». С этой точки зрения, на развитие морфогенетического, или формообразующего, поля можно смотреть как на цепь скачков в перестройке пространственной информации. Таким образом, генетический аппарат в этой теоретической разработке показан как прибор, ведающий заменой одного поля на другое. Но автор этой гипотезы признает, что связь формообразующего поля с клетками и молекулярно-кинетическими процессами остается совершенно невыясненной.
А вот канадский морфогенетик Л. Трайнор, также обращающийся к концепции формообразующего поля, вообще считает, что это поле так же, как электрическое и магнитное поля в теории Максвелла, само по себе не обладает реальностью. Оно проявляется только в своих воздействиях на реагирующие на него объекты, и только в этих воздействиях оно становится предметом наблюдения. В таком случае отпадает вопрос о наличии или отсутствии морфогенетического поля, так как действие его мы наблюдаем во время развития организмов и при регенерации утраченных частей. Сами же клетки в живом организме ведут себя так, как будто бы они «знают» законы функционирования в морфогенетическом поле и команды, подаваемые для пространственного перемещения и направленной специализации.
Пожалуй, самым ярким примером пространственной дифференцировки, связанной с работой генов, вырабатывающих черные пигменты и образующих определенный рисунок на раковине моллюска скарабуса, служит работа секретируюших клеток мантии. Краевые клетки мантии, откладывающие слой за слоем вещество раковины, создают общий рисунок на пластинке как по имеющемуся уже плану. Дело в том, что раковина у скарабуса построена своеобразно. Она состоит из пластинок, все более и более увеличивающихся от верхушки раковины книзу. Изогнутые пластинки верхней и нижней сторон соединяются друг с другом, образуют приплюснутую раковину. Но самым интересным оказывается то, что рисунок на каждой пластинке повторяется. Он индивидуален для каждой отдельной особи, но на каждой пластинке копируется с необычайной точностью. Следовательно, при построении раковины программа пространственной работы генов проигрывается неоднократно. И каждый раз рисунки на противоположных пластинах и находящихся на одной стороне раковины полностью повторяются и увеличиваются согласно увеличению площади пластинки. Подобное может быть сделано только при одном условии — при проецировании пространственной программы на растущую пластинку раковины. Уже реализованный рисунок на пластинах грубо можно сравнить с телевизионными экранами. Чем больше экран, тем больше изображение.
Нельзя обойти стороной и еще одну интересную теорию так называемой позиционной информации, разрабатываемую рядом ученых во главе с английским морфогенетиком Л. Вольпертом. Эта теория развивалась из принципа физиологических градиентов и сводится она к тому, что клетки являются основным прибором, «узнающим» свое местоположение благодаря наличию в развивающейся системе градиента морфогена, то есть вещества, дающего сигнал к соответствующей пространственной дифференцировке. Чтобы яснее понять принцип позиционной информации, Л. Вольперт вводит такую модель, как изготовление французского трехцветного флага. Ближе всего к древку расположена синяя часть флага, затем идет белая, а за ней следует красная часть. Предположим, что каждый цвет соответствует определенному виду тканей. Так как же могло получиться, что за «синей» тканью идет сначала «белая», а потом «красная»?
Представим, что древко флага и есть тот организующий центр, о котором мы только что говорили. Он испускает вещество — морфоген, вещество распространяется по всему флагу, но его концентрация падает дальше от древка. Устанавливается своеобразный градиент концентрации — от самого большего у организующего центра до минимума на самом краю. А в клетках как бы заложены определенные пороги — при каких концентрациях во что им превращаться. Они воспринимают этот градиент до тех пор, пока концентрация не упадет до первого порога, формируют «синюю» ткань; еще больше падает концентрация морфогена, до своего порога, и клетки образуют «белую» ткань и, наконец, при самом низком градиенте клетки складываются в «красную» ткань. Вот это и есть позиционная информация, когда благодаря ощущению градиента морфогена клетки чувствуют свое местоположение и специализируются в ткань, соответствующую своему пространственному положению.
