Гены и развитие организма

Нейфах Александр Александрович

Ho и не зная конкретных механизмов регуляции клеточных делений, мы вправе рассматривать их программированный характер как такое же проявление программы развития, каким являются и все остальные его процессы.

В заключение мы кратко остановимся и на явлении, как бы обратном размножению клеток, — их гибели, которая в определенных случаях формообразования является необходимым этапом развития. Так, например, при образовании пальцев в зачатках

кисти передних и задних конечностей клетки мезенхимы собираются в плотные тяжи, из которых потом формируются хрящи фаланг. Среди клеток, оставшихся между ними, происходит массовая гибель, за счет которой отчасти пальцы отделяются друг от друга. Нечто похожее происходит и при дифференцировке зачатка крыла у птиц. Механизмы гибели клеток в этих случаях — факторы, внешние по отношению к клеткам, и события внутри клеток — остаются малоизвестными. А. С. Уманский предполагает, например, что гибель клетки начинается с деградации ее ДНК.

Размножение клеток, несмотря на всю его важность, нельзя считать основным механизмом морфогенеза: в создании формы оно участвует все же косвенно, хотя такие важные параметры, как общая форма органа и его относительные размеры, могут регулироваться именно на уровне клеточных делений. Еще меньшую роль играет в морфогенезе программированная гибель клеток. Ho тем не менее они являются в нормальном развитии совершенно необходимыми компонентами. В регуляции этих явлений участвуют практически все компоненты клетки и ее генетический аппарат. Это показывает нам, что в развитии не бывает простых процессов. Попытка до конца разобраться в любом из них заставляет нас обращаться к основным молекулярным механизмам работы клетки. А здесь еще много нерешенного.

Для того чтобы оценить всю сложность развития многоклеточного организма, надо представить себе этот процесс происходящим как бы в многомерном пространстве. Одну ось составляет длинная цепь этапов реализации генетической информации — от гена до признака. Второй такой осью можно назвать всю совокупность генов в хромосомах. В ходе развития продукты различных генов взаимодействуют друг с другом. Развертывание событий но двум осям образует как бы сеть на плоскости. Однако существует п третья ось — разнообразие событий, происходящих в разных частях зародыша. События эти могут происходить относительно автономно, как у животных с мозаичным развитием. Ho частично и у них, а в полной мере у видов с регуляционным типом развития между частями организма осуществляются большие или меньшие взаимодействия и всегда сложные перемещения

клеток. Рассматривать их все как одну ось можно, только идя на значительные упрощения. И наконец, все развитие (гаметогенез, эмбриогенез и постэмбриональное развитие) происходит во времени, масштаб которого совершенно иной, чем время, измеряемое на пути от гена до белка. По этой (условно четвертой) оси вся многомерная картина радикально изменяется — яйцо превращается в размножающийся организм. Эта многомерность иллюстрирует сложность всех процессов и их взаимоотношений и трудности их понимания.

Заключение

Нам осталось сказать несколько общих слов. В биологии развития есть решенные и нерешенные проблемы. Трудно сказать каких больше. Ho, как это свойственно всякой науке, в ней сначала решались более легкие проблемы, а менее доступные остались под конец. Однако предугадать, какой вопрос окажется простым, а какой потребует чрезвычайных усилий, обычно не удается. Можно ли было, например, думать до Дженнера и Пастера, что проблема сравнительно редкого в те годы рака окажется такой сложной, а страшный бич человечества — оспа — будет окончательно побежден и довольно легким путем?

Такая же неопределенность характерна и для биологии развития. Сейчас, например, мы почти разобрались в строении и функции невидимых глазу генов. А вот как и почему изменяется форма клеток, хорошо видимых под микроскопом, мы еще не знаем, хотя вероятно и приближаемся к решению этого вопроса. Ho понять как, благодаря перемещению тех же клеток, создается форма органов, видимых уже невооруженным глазом, мы не можем и, честно говоря, не знаем, как к этой проблеме лучше подойти. Решение обычно приходит тогда, когда возникает новый, часто совсем неожиданный подход к проблеме и создаются новые методы ее решения. Угадать правильное направление, обычно, не удается. Поэтому вероятность успеха тем выше, чем разнообразнее и неожиданнее выбираемые пути исследования.

В этой книге основное внимание было уделено генетическому аспекту развития потому, что он представлялся нам главным. Успехи в этом направлении стали возможны благодаря прогрессу молекулярной биологии.

Решение других проблем биологии развития потребует союза с другими науками. Тогда мы напишем другую книгу.