|
Биополе
|
|
| | Сообщение #1 | Чт, 24.12.2020, 17:28 | | |
|
Группа: wing
Сообщений: 27590
| http://wsyakayawsyachina.narod.ru/biology/biopoles_history.html
http://wsyakayawsyachina.narod.ru/biology/biopoles_history.html
Гурвич
https://u.to/5FGgGg
В биологию это понятие было, введено Бовери в 1901 и 1910 гг. Гипотеза Л. Г. Гурвича разрабатывалась с 1913 г. и была завершена в 1944 г. Первоначальная концепция поля (1922—1930) была чисто идеалистической. Процессы развития зародыша мыслились как материализация «динамически преформированной морфы». Изучая гистологию формирующегося хрусталика и роговицы, а также растущего корешка лука, Гурвич решил, что распределение митоза беспорядочно, хаотично, не детерминировано строго, подчинено закону случая. Он решил создать концепцию, согласно которой поведение «однородных элементов» всех микроморфоге- нетических процессов регулировалось бы «единым фактором». Морфогенез определяется этим единым фактором — «преформированной морфой». Морфогенез, по Гурвичу, — это перемещение клеток, упорядочивание их пространственного расположения и движение клеток в каждый данный момент определяется законом, связанным с еще не существующей в этот момент структурой, с окончательной конфигурацией зачатка. Первоначальная концепция поля мыслилась им как нематериальный фактор, стоящий над клетками, над материей. В 1944 г. А. Г. Гурвич написал о новой «теории биологического поля», в которую включил понятие «поле клетки». Область действия этого поля выходит за пределы клетки и клетки оказывают своими «полями» влияние друг на друга. Этим определяются движения находящихся поблизости клеток. Происходит синтез клеточных полей в единое «актуальное поле». Поля складываются подобно правилам векторного сложения, но свойства «общего поля» нельзя объяснить только свойствами «полей» клеток. По мере уда- ления клеток их взаимодействия быстро ослабляются, так как интенсивность действия поля обратно пропорциональна квадрату расстояния.
В .ходе эмбрионального развития все время происходит эволюция «поля целого», целое в данное мгновение развития определяет ход дальнейшего развития. , По мнению Гурвнча, клеточное поле анизотропно, оно непрерывно и преемственно, имеет радиальное строение, при делении клетки делится и ее поле. «Поле», «целое», как и в первоначальных представлениях Гурвича, оказывается и в новой интерпретации биологического поля чем-то стоящим над клетками, над зародышем. Некоторые эмбриологи полагают, что всю глубину идей Гурвича и их плодотворность можно по достоинству оценить только теперь, что он опередил свое время, ие был правильно понят современниками (Л. В. Белоусов, Д. С. Чернавский, 1983). Эти исследователи защищают мысли о хаотичности митотической активности клеток, беспорядочном их расположении, например в бластулах, о том, что «порядок» создается полем. Представить возникновение различий в комплексе якобы однородных элементов можно, если допустить, что они «соподчинены» некоторому «полю». Морфогенез представляется ими как перемещения «кинематически независимых элементов» зародыша. С их точки зрения процессы онтогенеза могут быть разделены на две независимые категории — процессы морфогенеза (обусловленные полем перемещения клеток или клеточных комплексов) и процессы внутренней дифференцировки клеток (изменения клеток по любым показателям, за исключением их локализации). Утверждается, будто клетки должны отталкиваться друг от друга, вводится понятие «отталкивающее поле» и т. д. и т. п. А. Г. Гурвич — одна из ярких звезд в нашей отечественной науке. Вопреки своей виталистической идеологии он высказал ряд интереснейших идей, с которыми должны согласиться биологи и в эпоху молекулярной биологии, бурного развития естествознания: он привлек внимание биологов к вопросам о лучистой энергии, сопровождающей биологические процессы, предложил интересную теорию «протоплазмы», независимо от Э. С. Бауэра создал близкую к Бауэровскому всеобщему принципу об устойчивом неравновесии биологических систем гипотезу с неравновесных молекулярных констелляциях и сделал много ценного для теоретической биологии.Гурвич привлек также внимание к закономерностям изменения формы зачатка и зародыша, что очень важно для разработки топологии дефинитивных живых систем и топологии эмбриогенеза (Д’Арси Томпсон, 1916—1948; Г. П. Короткова, 1968, 1979; В. М. Маресин, 1982; Е. В. Преснов, В. В. Исаева, 1985, и др.). Эти аспекты морфогенеза связаны с описанием преобразования целостных клеточных систем, целостных зачатков, и они не могут быть поняты исходя из поведения отдельных клеток или исходя из биохимических процессов, совершающихся в этих клетках. В понятие «поля» исследователи вкладывали разное содержание. Дж. С. Гекели и Г. Р. де Бер (1934) думали о поле как об , области, в пределах которой определенные факторы действуют одинаково. Внутри поля, по их представлениям, существует состояние равновесия. Поле — это единая система, а не мозаика, где один части можно было бы удалить или заменить так, чтобы при этом система не изменилась. Внутри поля-системы может быть разная концентрация химических веществ, могут быть градиенты метаболизма в смысле физиологических градиентов Чайлда. По К. Уоддингтону, «поле» можно представить как систему, организация которой обусловливается тем, что положение, занятое неустойчивыми ее частями в одном участке системы, порождает определенные отношения к положению, занятому подобными же частями в других участках. Их уравновешенное состояние и обусловливает эффект поля. Уодингтон считает, что это представляет близкую аналогию с равновесием, наступающим в частице стали, когда сама она ориентируется в направлении магнитных сил. Г. Шпеман также применял понятие поля. Его иоле организатора (Organizationsfeld) по существу равнозначно «доминантной области» Чайлда. Как мы увидим, Чайлд внес физиологическое содержание в морфологические представления Шпемана об организационных центрах. По Чайлду, организационные поля — это участки зародыша, которые доминируют, определяют развитие других участков, отличаясь более высокой физиологической активностью.
Гипотеза П. Вейса.
По П. Вейсу (1925, 1927, 1930), поле— это система сил, имеющих определенное направление, т. е. система векторов. Первоначальные представления о поле Вейс создал на основании явлений регенерации, анализируя роль остатка ампутированного органа. Регенерация, например, конечности тритона — это не сумма тканевых регенераций, а целостный процесс, зависящий от системы влияний, которая может быть определена как морфогенетическое поле. Поле присуще остатку органа как целому, оно имеет динамический характер. После ампутации органа поле действует на регенерационную бластему, которая является нуллипотентной. Формообразовательные воздействия на нее не локализованы в тех или иных частях остатка органа. Более того, между тканями остатка органа и тканями регенерата нет никакой генетической связи. В числе доказательств этого утверждения были опыты, согласно которым удаление из остатка органа кости или мускулатуры не препятствует нормальному развитию регенерата. Сколь правильны, с точки зрения современных данных, факты, на которые опирается Вейс, — об этом будет говориться в гл. XVI о регенерации. Вейс применил понятие поля и к эмбриональному развитию. Яйцо характеризуется единым полем. В результате расчленения поля происходит дифференциация частей и автономизация их. Части зародыша индифферентны и организуются под влиянием целого. Поле, по Вейсу, материально, но оно не химической природы, так как химические факторы могут активировать, а не создавать поле. Итак, Вейс, не удовлетворяясь одними клеточными параметрами, создал представление о поле как факторе развития, факторе детерминации, предполагая, что клеточный материал, на который действует поле (регенерационная бластема, части зародыша), является сам по себе индифферентным. В развивающемся организме образуются новые и новые поля, так что весь организм оказывается разбитым на ряд сфер действия, соответствующих полям различных органов. Эти представления очень близки к предложениям Е. Гиено о* существовании регенерационных территорий — хвоста, правой задней конечности и т. п. Процесс регенерации представлялся П. Вейсу таким образом: из морфогенетического регенерационного поля—«поля органа» возникают подчиненные поля: кожи, скелета, мускулатуры. Эти поля осуществляют дальнейшую детерминацию, и создаются новые: плечевой кости, локтевого сустава и т. д. Поля находятся в иерархической зависимости друг от друга, развитие регенерата следует представить себе как субординацию полей. Наиболее уязвимо в теории Вейса — представление о пассивности, нуллипотентности клеточных систем, на которые действует поле. Эта теория является в сущности крайним выражением взглядов на явления формообразования как на реактивные процессы.
Гипотеза Н. К. Кольцова.
Ряд ученых пытался создать свое представление о поле. Среди них несомненно интересна и в настоящее время гипотеза Н. К. Кольцова. Представления Н. К. Кольцова (1934) о целостности организма и его теории поля чужды витализму. Это попытка рассмотрения данных экспериментальной эмбриологии и генетики в физико-химическом аспекте. Ооцит и яйцо — организованные системы с определенно выраженной полярностью, с определенным расположением клеточных структур. Уже в ооцитах находятся разнообразные вещества и структуры, дающие своеобразную реакцию на кислые и основные красители в зависимости от их pH. Это означает, что различные части клетки могут иметь те или иные положительные или отрицательные заряды. В целой клетке поверхность ее, как правило, заряжена отрицательно, а поверхность ядра и хромосом —положительно. При созревании ооцита создается соответственно его строению электрическое силовое поле, «закрепляющее» это строение. Под влиянием силового поля в клетке должны возникать определенные катафорезные токи перемещения веществ, объясняющиеся разностью потенциалов. При активации яйца, вызванной сперматозоидом и партеногенетически, происходит изменение дыхания, pH, иногда резкое, проницаемости мембран и передвижения веществ. Ядра спермин и яйцевой клетки (у голобластических яиц) после сложных передвижений сходятся в центре или по главной оси ближе к анимальному полюсу. По Кольцову, эти явления обусловлены, очевидно, напряжениями перезаряжающихся силовых полей, разностью потенциалов. Таким образом, начинающий развиваться зародыш — это силовое поле. В ходе развития разные пункты силового поля характеризуются разностью потенциалов. Речь идет не только об электрических потенциалах, но и о химических, температурных, гравитационных, диффузионных, капиллярных, механических и др. Даже такой сравнительно простой фактор, как уменьшение или увеличение проницаемости оболочек яиц.в каком-либо участке, неизбежно вызывает изменения токов жидких веществ яйцеклетки. Благодаря тому, что между бластомерами существуют определенные связи, можно представить себе, что изменение токов жидких веществ может влиять и на пространственное расположение бластомеров. Различного характера потенциалы, их изменения не только сопровождают развитие зародышей и являются отражением состояния его интеграции, но и играют важную роль в развитии, определяя поведение отдельных бластомеров и всего зародыша. В ходе развития силовое поле зародыша изменяется: оно усложняется, дифференцируется, но остается единым. Вероятно, не без влияния идей Чайлда о доминантных областях зародыша и представлений Шпемана об организаторах, во всяком случае не вступая в противоречие с ними, Кольцов говорит о главных центрах с высокой разницей потенциалов, о центрах второй, третьей степени и т. д. Он говорит о градиентах с напряжением, убывающим от одного потенциала к другому. По мнению Кольцова, однако, теория градиентов Чайлда — аналитическая теория — теория расчленяющая (ибо чайлдовские градиенты могут явиться лишь слагаемыми силового поля), тогда как силовое поле Кольцова отражает развитие яйца как единого целого. От каждого центра распространяются градиенты, определяемые всем силовым полем. Область дорсальной губы бластопора у амфибий — это, вероятно, самый важный комплекс центров силового поля гаструлы, и этот комплекс определяет дальнейший этап развития. Н. К- Кольцов с предельной ясностью говорит о физическом характере силового поля, причем его теория поля выгодно отличается от изложенных ранее «реактивных» теорий тем, что поле выводится именно из состояния клеток, а не оказывается фактором, стоящим над зародышем, фактором, приходящим к нему извне. При состоянии биофизики 30-х годов Кольцов не мог создать более конкретных физических представлений о поле зародыша. Поведение каждого участка зародыша зависит от его предварительной структуры, от влияния общего силового поля и влияния близлежащих областей этого поля. Представления Н. К- Кольцова в этом отношении выгодно отличаются от шпеманов- ских, что особенно наглядно, когда он прибегает к понятию «индукция». «Конечно, в силовом поле развивающегося яйца и зародыша нет участков, которые мы могли бы назвать исключительно организаторами или исключительно индуцируемыми: в каждом участке выражены обе функции, только в разной пропорции. Это положение непосредственно вытекает из самого понятия о едином, но расчлененном силовом поле». При развитии зародыша все более усложняется его структура и структура разных его частей — происходит дифференциация. «Развитие яйца как единого целого, несмотря на распадение его на отдельные бластомеры, зародышевые листки и зачатки органов, обеспечивается тем, что силовое поле его остается единым, постепенно усложняясь, дифференцируясь с течением развития. Изменяются потенциалы в полюсах этого единого силового поля, причем число полюсов по мере дифференцировки возрастает. Потенциалы в полюсах силового поля могут быть электрические, гравитационные, механические, капиллярно-активные, химические» *. Н. К- Кольцов вводит понятие «силовое поле внешней среды» (гравитационное, световое и химическое), приписывая ему важное значение, так как оно влияет на силовое поле внутри зародыша, например определяет направление роста у сидячих животных.. Как видим, Кольцов при создании своей теории поля последовательно проводит принцип физико-химического рассмотрения явлений эмбрионального развития. В новейшей эмбриологии Н. К. Кольцов нашел бы много фактов, не противоречащих его теории поля. По данным эндокринологии зародышевого развития, разные участки зародыша, и не находящиеся в контакте, могут химически влиять друг на друга, и уже в эмбриональном развитии вступают в действие регуляторные биохимические механизмы. Начиная с 40-х годов получено много данныхfо том, что функциональная активность желез устанавливается еще в зародышевый период и что ряд зародышевых гормонов играет формообразовательную роль на строго определенных Этапах развития эмбриона. В гл. X говорилось о значении гормона щитовидной железы в метаморфозе амфибий. Исходное состояние генитальных структур у всех зародышей (у млекопитающих) одинаково. На этой ранней стадии половой системы имеются как женские (мюллеро- вы), так и мужские (вольфовы) протоки. Если удалить у таких зародышей закладки гонад, происходит развитие, характеризующее женский пол: исчезают вольфовы протоки, мюллеровы протоки сохраняются. Этот факт и другие показывают, что развитие 1 Кольцов Н. К- Организация клетки М., Л., 1936. С. 564. женской половой системы у млекопитающих не нуждается в действии половых гормонов и в наличии яичников. Опыты показывают, что половая же система мужского типа может развиваться только при наличии полового гормона семенника, иначе не происходит дифференцировка вольфовых протоков и редукция мюлле- ровых протоков. Роль гормона семенника в развитии генитального тракта проявляется в самом начале нормальной половой диф- ференцировки гениталиев. У кролика, например, это происходит на 19—20-й дни развития. М. С. Мицкевич (1947, 1949) доказал, что. если не допускать нормальной функции щитовидной железы у зародышей птиц, происходит задержка окостенения скелета, недоразвитие эмбрионального оперения и другие патологические явления. Зародышевое развитие у млекопитающих становится ненормальным в случаях отсутствия или недостатка тиреоидного гормона. Имеются данные и о значении других желез. Н. К. Кольцов предполагал, что и на очень ранних этапах эмбрионального развития гормоноподобные вещества, нормально возникающие в ходе развития, играют регуляторную роль. Близкие к взглядам Кольцова мысли высказывали и другие исследователи. Б. Вейсберг (1958) предложил единую, физическую трактовку разных морфо генетических процессов, создав представление о «колебательных полях». Он изучал колебания электрических потенциалов у мик- сомицетов, сходство некоторых органических форм, например ко лоний шампиньонов, с расположением мелких частиц в акустическом поле. Вейсберг предположил, что колебательные поля приводят к тому, что клеточные комплексы должны разделяться на территории, внутри которых колебания синхронизируются по фазам, а между территориями создается разность фаз. Происходящее вследствие этого пространственное разъединение может приводить к морфогенетическим движениям: впячивание клеток лри гаструляции, расположение полукружных каналов внутреннего уха, формирование гребных пластинок у ктенофор и т. п.
|
|
|
| | Сообщение #2 | Чт, 24.12.2020, 18:03 | | |
|
|
Группа: wing
Сообщений: 27590
| https://u.to/rU_gGg Кольцов
https://u.to/rU_gGg
Некоторые вопросы экспериментальной эмбриологии были изучены и Н.К. Кольцовым. Его первая печатная работа "Значение хрящевых центров при развитии таза наземных позвоночных" (1894) была посвящена органогенезу. В предисловии к книге [1] Н.К. Кольцов отметил, что этот вопрос он разработал с точки зрения начавшей развиваться и незнакомой ему тогда науки — механики развития. В 1930-х гг. Н.К. Кольцов вновь обратился к эмбриологии в статьях "Генетика и физиология развития" (1934) и "Роль гена в физиологии развития" (1935). В обеих публикациях Н.К. Кольцов рассмотрел индивидуальное развитие как комплексную проблему, исследование которой не должно замыкаться только в рамках экспериментальной эмбриологии, а использовать данные и методы цитологии, генетики и биохимии. Затрагивая, таким образом, вопросы междисциплинарного синтеза, автор отмечал, что физиологии развития (так Н.К. Кольцов называл механику развития) совершенно необходимо выйти из состояния изоляции, как, впрочем, и генетике: "Только объединение этих двух наук межу собой, а также с цитологией и биохимией создаст единую науку, которая поможет разрешать общие биологические проблемы" [1, с. 648]. Кольцов полагал, что союз различных методик может помочь понять, каким образом к процессам эмбрионального развития применима и теория эпигенеза, и теория преформации и выяснить причинные связи процессов, происходящих при индивидуальном развитии, в частности, явлений, касающихся формо-определяющих веществ (действие таких веществ аналогично действию организатора) [2].Детально разбирая процесс развития зародыша с точки зрения физиологии развития и генетики, Н.К. Кольцов предложил в качестве фактора, определяющего его организацию, применить понятие — "электрическое силовое поле", "ориентированное согласно общему плану строения овоци-та, но детализирующее и закрепляющее этот план" [1, с. 549]. По его мнению, активированное яйцо представляет собой силовое поле, в различных точках которого поддерживается определенная разница потенциалов, изменяющаяся в процессе развития. Эти потенциалы могут быть электрическими, капиллярными, диффузными, гравитационными, механическими, температурными и химическими [1, с. 559]. В некоторой степени, эти представления созвучны "организационным полям" Ч.М. Чайльда. Однако Н.К. Кольцов избегал обозначений "организационное поле", так как в это понятие может быть вложен виталистический смысл, между тем как понятие "силовое поле" он употребляет в чисто физическом смысле, как, например, магнитное поле. По Н.К. Кольцову, в отличие от аналитической теории градиентов Ч.М. Чайльда, теория "силового поля" подчеркивает целостный характер развития яйца как "единого целого", тогда как "чайльдовские градиенты" — это лишь элементы, из которых слагается "силовое поле" [1, с. 559]. По мере развития яйца "силовое поле" дифференцируется благодаря установлению межклеточных границ, в результате возникают центры с высокой разницей потенциалов: центры второй, третьей и я-й степени. При удалении отдельных центров, бластомеров и их групп, "силовое поле" способно восстановиться, но если это почему-либо невоз
Источник: http://naukarus.com/n-k-kol....hdeniya
Источник: http://naukarus.com/n-k-kol....hdeniya
https://u.to/eVSgGg
http://www.plam.ru/hist/vlast_i_nauka/p10.php
|
|
|
| | Сообщение #3 | Чт, 24.12.2020, 18:15 | | |
|
|
Группа: wing
Сообщений: 27590
| http://www.veinik.ru/science/biolog/article/324.html
Информационное поле жизни.
Симаков Ю.Г.
«Химия и жизнь», 1983, № 3, стр. 88.
http://ttizm.narod.ru/gizn/infpg.htm
Человек как должное принимает гармонию живого, порой восхищается ею и зачастую не думает, как эта гармония строится и развивается. Но разве в генетической программе живых существ не записаны присущие им и их потомкам черты, вплоть до крохотного пятнышка на раковине моллюска или характерного движения головы у матери и дочери? Записаны! Однако как эту запись развернуть в пространстве, в ходе развития организма? Ведь нужно соблюсти не только размеры, форму, строение и функции любого органа растения или животного, но и их тончайшую биохимию. Даже рост и тот надо вовремя остановить.
Биологи пока не могут ответить на множество вопросов, которые перед ними поставила самая прозаичная картина – картина развития организмов, или, как говорят в науке, морфогенез. И вовсе не зря видный американский биолог Э. Синнот сказал, что "морфогенез, поскольку он связан с самой отличительной чертой живого – организацией, – это перекресток, куда сходятся все пути биологических исследований".
Какие же знаки есть на этом перекрестке? Где хранится сама пространственная запись, которая "переводит" химический язык генетического кода в реальную объемную структуру, в тело?
Скорее всего в любой живой клетке хранится программа ее будущего месторасположения, клетка как бы "знает", где ей надо остановиться, когда перестать делиться и какую форму принять, чтобы войти в состав того или иного органа. Клетки, строящие организм, не только точно вовремя перестают расти, делиться и принимают разную форму, они специализируются или дифференцируются, а порой даже отмирают, чтобы получилась необходимая пространственная структура. Например, так появляются пальцы на конечностях зародыша – ткани между будущими пальцами гибнут, а из пластинки – зачатка кисти формируется пятипалая рука. Неведомый скульптор ваяя живое существо, не только перераспределяет, но и удаляет ненужный материал, чтобы воплотить то, что намечено генетической программой.
Молекулярная генетика выяснила пути передачи информации от ДНК к информационной РНК, которая в свою очередь служит матрицей для синтеза белков из аминокислот. Сейчас тщательно исследуют влияние генов на обмен веществ в клетке и на их синтез. Но при воплощении пространственной структуры, скажем, клубня редиски или причудливой раковины вряд ли обойдешься одними генами. Сомнения такого рода давно будоражат умы эмбриологов, и именно у них, у людей, занимающихся пространственной дифференцировкой клеток, появилась концепция так называемого морфогенетического поля. Смысл множества теорий на эту тему сводится к тому, что вокруг эмбриона или зародыша присутствует особое поле, которое как бы лепит из клеточной массы органы и целые организмы.
Наиболее разработанные концепции эмбрионального поля принадлежат австрийцу П. Вейсу, долгие годы работавшему в США, и советским ученым А.Г. Гурвичу и Н.К. Кольцову (см. А.Г. Гурвич "Теория биологического поля", М." 1944, и главу "Теория полей" в книге Б.П. Токина "Общая эмбриология", М., 1968). По мнению Вейса и Гурвича, морфогенетическое поле не обладает обычными физико-химическими характеристиками. Гурвич назвал его биологическим полем. В противоположность этому Н.К. Кольцов полагал, что поле, командующее целостностью развития организма, сложено обычными физическими полями.
Вейс писал, что первоначальное поле действует на клеточный материал, формирует из него те или иные зачатки организма и что по мере развития образуются все новые и новые поля, командующие развитием органов и всего тела особи. Короче говоря, развивается поле, затем сам зародыш, причем клетки организма вроде бы пассивны – их деятельностью руководит морфогенетическое поле. Концепция же биологического поля А.Г. Гурвича зиждется на том, что оно присуще каждой клетке организма. Однако сфера действия поля выходит за пределы клетки, клеточные поля как бы сливаются в единое поле, которое меняется при пространственном перераспределении клеток.
Согласно обеим концепциям, биологическое поле развивается так же, как и зародыш. Однако, по Вейсу, оно делает это самостоятельно, а по теории Гурвича – под влиянием клеток зародыша.
Но мне думается, что если взять за аксиому самостоятельное развитие биологического поля, то наши знания вряд ли продвинутся вперед. Ибо, чтобы хоть как-то объяснить пространственное развитие самого биологического поля, нужно вводить некие поля 2-го, 3-го порядков и так далее. Если же клетки сами строят себе такое поле, а затем изменяются и перемещаются под его воздействием, то морфогенетическое поле выступает как орудие для распределения клеток в пространстве. Но как тогда объяснить форму будущего организма? Скажем, форму лютика или бегемота.
По теории Гурвича, источником векторного поля служит ядро клетки и только при сложении векторов получается общее поле. А ведь вовсе неплохо себя чувствуют организмы, у которых только одно ядро. Например, трехсантиметровая одноклеточная водоросль ацетабулярия обладает ризоидами, напоминающими корни, тонкой ножкой и зонтиком. Как одно-единственное ядерное поле дало такую причудливую форму? Если у ацетабулярии отрезать ризоид, в котором содержится ядро, она не потеряет способности к регенерации. Например, если ее лишить зонтика, он снова вырастет. Где же тогда заключена пространственная память?
Давайте поищем выход из всех этих несоответствий. Почему биологическое поле непременно должно меняться при развитии организма, как и сам зародыш? Не логичнее ли думать, что поле с первых же стадий развития не меняется, а служит той матрицей, которую зародыш стремится заполнить? Но тогда откуда взялось само поле и почему оно столь четко соответствует генетической записи, присущей данному организму?
И не стоит ли предположить, что поле, управляющее развитием, порождено взаимодействием спиральной структуры ДНК, где хранится изначальная генетическая запись, с окружающим пространством?
Ведь это может дать как бы пространственную запись будущего существа, будь то тот же лютик или бегемот. При увеличении числа клеток в ходе их деления поля, образованные ДНК, суммируются, общее поле растет, но сохраняет некую присущую только ему организацию.
Поле организма, спаивающее воедино все его части и командующее развитием, по-моему, точнее именовать информационным индивидуальным полем. Какова же его предполагаемая природа? По одним понятиям, это комплекс физико-химических факторов, которые образуют единое "силовое поле" (Н.К. Кольцов). По мнению других исследователей, биологическое поле, возможно, вбирает в себя все ныне известные физико-химические полевые взаимодействия, но представляет собой качественно новый уровень этих взаимодействий. А так как любому существу присуща индивидуальность, заданная генетическим кодом, то и информационное поле организма сугубо индивидуально.
В 1981 году западногерманский исследователь А. Гирер опубликовал идею о том, что роль генетического аппарата сводится преимущественно к генерации сигналов для замены одного морфогенетического 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 поля можно смотреть как на цепь скачков в перестройке пространственной информации.
Никто не отрицает, что ядро любой живой клетки таит в себе всю генетическую программу организма. В ходе дифференцировки в разных органах начинает работать только та часть генетической программы, которая командует синтезом белков в этом конкретном органе или даже o отдельной клетке. А вот у информационного поля, наверное, нет такой специализации – оно всегда целое. Иначе просто не объяснить его сохранность даже в малой части организма.
Такое предположение не умозрительно. Чтобы показать целостность информационного поля в каждой части организма, возьмем удобные для этого живые существа.
У слизистого грибка миксомицета-диктиостелиума любопытный жизненный цикл. Сначала его клетки как бы рассыпаны и передвигаются в виде "амеб" по почве, затем одна или несколько клеток выделяют вещество акразин, что служит сигналом "все ко мне". "Амебы" сползаются и образуют многоклеточный плазмодий, который выглядит червеобразным слизнем. Этот слизень выползает на сухое место и превращается в маленький тонконогий грибок с круглой головкой, где находятся споры. Прямо-таки на глазах из клеток собирается причудливый организм, который как бы заполняет свое уже имеющееся информационное поле. Ну, а если наполовину сократить количество сливающихся клеток, что получится – половина грибка или целый? Так и делали в лабораториях. (Опыты с грибками изложены в книгах Д. Тринкауса "От клеток к органам", "Мир", 1971 и Д. Иберта "Взаимодействие развивающихся систем", "Мир", 1968.) Из половины "амеб" получается той же формы грибок, только вдвое меньше. Оставили 1/4 клеток, они опять слились и дали грибок со всеми присущими ему формами, только еще меньших размеров.
И не получается ли, что любое число клеток несет информацию о форме, которую им надо сложить, собравшись вместе? Правда, где-то есть предел, и малого количества клеток может не хватить для построения грибка. Однако, зная это, трудно отказаться от мысли, что форма грибка заложена в информационном поле еще тогда, когда организм рассыпан на отдельные клетки. При слиянии клеток их информационные поля суммируются, но это суммирование выглядит скорее как разрастание, раздувание одной и той же формы.
А плоские черви планарии могут восстановить облик из 1/300 части своего тела. Вот что говорится об этом в книге Ч. Бодемера "Современная эмбриология" ("Мир", 1971). Если нарезать планарии бритвой на разные по величине кусочки и оставить их в покое на три недели, то клетки поменяют свою специализацию и перестроятся в целых животных. Через три недели вместо неподвижных изрубленных на кусочки плоских червей по дну кристаллизатора ползают планарии, почти равные взрослым, и крошки, едва заметные на глаз. Но у всех, у больших и малых, видна головка с глазами и расставленными в стороны обонятельными "ушками", все они одинаковые по форме, хотя различаются по размерам в сотни раз. Каждое существо появилось из разного количества клеток, но по одному "чертежу". Вот и выходит, что любой кусочек тела планарии нес целое информационное поле.
Сходные опыты я ставил с одноклеточными организмами, с крупными, в два миллиметра ростом, инфузориями спиростомами ("Цитология", 1978, т. 20, № 7). Такую инфузорию можно разрезать микроскальпелем под микроскопом на 60 частей, и каждая из них снова восстанавливается в целую клетку. Инфузории растут, но не бесконечно. Клетки, достигнув положенного им размера, как бы упираются в невидимую границу. Вот эту границу и может поставить информационное поле.
Получается, что информационное поле одинаково служит одноклеточным, колониальным и многоклеточным организмам. И не стоит ли предположить, что еще до оплодотворения половые клетки несут готовые информационные поля? А при оплодотворении, когда сперматозоид и яйцеклетка сливаются и их генетический материал объединяется, суммируются и информационные поля, давая промежуточный или обобщенный тип, с признаками матери и отца.
Клетки без ядер могут жить, но теряют способность к регенерации, самовосстановлению. Правда, вспомните про ацетабулярию, у которой новый зонтик вырастает и без ядра. И хотя такое может осуществиться лишь один раз, 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 и очень близка, которые легко скрещиваются, по габаритам могут быть весьма различны. Сравните, например, собачку чи-хуа-хуа, которую можно засунуть в карман, и огромного дога.
Условия для организма могут быть хорошими и плохими. Организм может расти быстро или медленно, но в норме он не переходит невидимой, генетически закрепленной границы своих размеров. Право, кроме информационного индивидуального поля, пока не видно иного механизма управления ростом, который точно бы воспроизводил 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, был бы занесен меч.
В самом деле, почему в ране, после того как она заросла, бурная волна клеточных делений стихает, а в злокачественных опухолях бушует, пока жив организм? Сначала для объяснения этого феномена привлекли теорию раневых гормонов. Будто бы в клетках есть вещества, которые при травмировании ткани изливаются в поврежденную область и заставляют усиленно делиться клетки, окружающие рану. Когда рана затягивается, концентрация гормонов падает и клеточные деления прекращаются. Увы, теория не оправдалась, и на смену ей пришла противоположная идея, выдвинутая В. С. Буллоу, гласящая, что особые вещества кейлоны при определенной концентрации подавляют митозы. После травмы концентрация кейлонов падает и митозы возобновляются до тех пор, пока повреждение не восстановится и концентрация кейлонов не достигнет надлежащего уровня. Эксперименты показали, что кейлоны в разных органах различны, но они отнюдь не видоспецифичны. Например, препарат из кожи трески может остановить митозы в коже пальца человека.
Взгляните на кончик своего пальца, вы увидите папиллярные линии, характерные только для вас. При повреждении они могут быть вовсе уничтожены. Однако, если не образуется рубца, после регенерации папиллярный рисунок опять появится. Неужели на такое изощренное художество способны кейлоны? Информационное поле куда лучше подошло бы на роль живописца.
Не так давно я экспериментировал с эпителием хрусталика глаза лягушки ("Известия АН СССР", 1974, № 2). Каждый раз при травмировании хрусталика митозы появлялись в неповрежденных частях эпителия, а полоса митозов довольно 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. Не информационное ли поле передает форму травмы?
Конечно, выводы делать 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.
|
|
|
