Голосования

Какой теорией происхождения жизни вы придержавайтесь?
 

Узнал новое?

Поделись с друзьями:

Наша кнопка

88x31 Код




И.И.ШМАЛЬГАУЗЕН Избранные труды. ОРГАНИЗМ КАК ЦЕЛОЕ В ИНДИВИДУАЛЬНОМ И ИСТОРИЧЕСКОМ - Глава III РЕГРЕСС.
(0 голоса, среднее 0 из 5)
Литература

Значение корреляционных систем в индивидуальном развитии изучается путем эксперимента, и в этом направлении механика, или динамика развития, имеет уже большие достижения. Нас, однако, интересует здесь другой вопрос: каково значение корреляционных систем в филогенетическом развитии, в эволюции? Может показаться странным, почему я говорю о значении корреляций в эволюции, а не о значении координации, которые ведь как раз выражают зависимости в филогенезе. Не отрицая большого значения координации в эволюции, этот вопрос мы разбираем в другой работе, специально посвященной закономерностям эволюционного процесса [Шмальгаузен, 1939—1940],—я все же считаю весьма важным обратить внимание на значение индивидуального развития и индивидуальных корреляций в эволюционном процессе. Этот вопрос до известной степени сходен с не менее актуальным вопросом о значении фенотипа в эволюции.

Проанализировать интегрирующее значение корреляционных систем можно, конечно, лишь путем их расчленения. Однако мы не можем экспериментировать с историческими процессами. И хотя мы можем сделать многие весьма вероятные выводы на основании изучения роли корреляций в индивидуальном развитии, все же эти выводы нуждаются в проверке, так как мы не можем быть уверены, что эта роль не меняется в процессах исторической перестройки организма. Наша задача облегчается, однако, тем, что мы знаем случаи дезинтеграции, т. е. распада корреляционных систем во время исторического развития организмов, и как будто довольно ясно видим даже основные факторы, ответственные за этот распад.

Для нас чрезвычайно важно, что некоторые признаки распада к°рреляционных систем имеются уже у домашних и лабораторных Животных, так как это облегчает нам установление факторов, определяющих этот распад.

Первым ясным выражением доместикации является вообще акопление всевозможных мутаций. Мы не можем утверждать, То большинство этих мутаций является новыми мутациями, не Умствовавшими у диких животных. Однако в естественной обстановке большинство мутантов мало жизнеспособно и потому не распространяются в популяции. У домашних животных, размножающихся и развивающихся под охраной человека, многие мутанты не только выживают, но нередко даже сознательно распространяются. Уже то обстоятельство, что многие мутации обладают пониженной жизнеспособностью, показывает, что дело здесь не в изменении отдельных только признаков, а в изменении соотношений, т. е. в ряде коррелятивных изменений в самой организации и в связанных с нею жизненно важных функциях. При этом возможен и разрыв нормальных корреляций.

У домашних животных бросается в глаза прежде всего разнообразие окрасок, затем изменение роста шерсти, приводящее к курчавости, длинношерстности, или потеря шерсти (такие мутации известны у собак, овец, коз, лошадей, кроликов, морских свинок, мышей и т. д.). Известны безрогие формы овец, крупного скота, известна четырехрогая мутация у коз и т. д. Очень часты бесхвостые мутации, а также коротконогие. У многих домашних животных наблюдалось наследственное укорочение морды (челюстей), что в наиболее резкой форме проявляется у бульдогов (также скот Niatta). Много разных мутаций, часто в виде дефектов, а также всевозможные уродства наблюдались даже у культурных карпов [Кирпичников, Балкашина, 1935, 1936]. Мутации в окраске, в свойствах шерсти и в развитии рогов и иногда хвоста сравнительно мало связаны с организационными признаками, и такие мутации могут быть вполне жизнеспособными, по крайней мере в условиях, создаваемых человеком. Впрочем, уже бесшерстность связана с ослаблением жизненной стойкости, а недоразвитие перьев у цыплят связано с полной нежизнеспособностью. Точно так же нежизнеспособны коротконогие куры (криперы) и скот с бульдогообразной мордой в генетически чистом выражении.

Животноводческая практика знает множество прирожденно совершенно нежизнеспособных форм, которые нередко систематически появляются среди определенных пород. Генетика называет такие наследственно нежизненные формы деталями. Мы знаем, конечно, только рецессивные летали, которые проявляются в полной мере лишь в гомозиготной форме. Это не значит, что не может быть доминантных летальных мутаций — эти последние не могут, однако, быть изучены, так как гибнут, не оставляя потомства. Летальные мутации гибнут на различных стадиях развития при обычно резко ненормальном формообразовании. Если они доходят до поздних стадий эмбрионального развития, то это обычно явные уроды с совершенно неправильными соотношениями частей и недоразвитием определенных органов. Здесь вся корреляционная система явно оказывается глубоко нарушенной-Что нарушения действительно затрагивают корреляционную сЯ' стему организма, показывают опыты Эфрусси  [Ephrussi,  1935]» которому удалось очень долго культивировать in vitro ткани гомозиготных летальных зародышей короткохвостой мыши. Эти ткани развивались в течение месяцев совершенно нормально и с той же скоростью, и даже сердце in vitro сокращалось в течение 2 месяцев как нормальное. Развивается и хрящевая ткань, которая у целого зародыша гибнет на очень ранних стадиях. Конечно, это не значит, что в других случаях летальные нарушения не могут коснуться клеточных механизмов. Тогда и культуры in vitro должны гибнуть. Корреляционная система оказывается нарушенной и в других мутациях, не имеющих летального эффекта и, быть может, даже жизненно вполне стойких.

В этом смысле интересны исследования Я. С. Модилевского [1935, 1938—1940], которые, хотя и касаются амфидиплоидов (видов табака), а не генных мутаций, но дают вполне отчетливую картину нарушения корреляций, выражающихся в сдвигах во времени наступления различных реакций. Наблюдаются расхождения во времени деления ядер зародышевого мешка и во времени созревания зародышевых мешков, а также несоответствие между быстрым развитием столбика, рыльца и завязи, с одной стороны, и замедленным созреванием семяпочек и зародышевых мешков — с другой. Все же эти расхождения еще не препятствуют образованию нормально функционирующих зародышевых мешков, и эти амфидиплоиды вполне плодовиты. Так как система хромосом здесь вполне сбалансированная, то автор с полным основанием относит наблюдаемые им нарушения развития на счет нарушения процессов  взаимодействия между ядром  и  плазмой.

У домашних животных, как и у культивируемых растений, многие мутации сохранились и приобрели значение породовых или сортовых признаков. В этом случае нарушения не затрагивают жизненно важных органов. Так, например, в окраске домашних животных весьма обычно неправильное распределение пятен (рис. 10) различного цвета (у коров, собак, кошек, морских свинок и т. д.). Этого никогда не бывает у диких животных, где имеется либо однотонная окраска (как раз у предков указанных животных), либо строго закономерно распределение полос или пятен. Однотонная серая окраска животных оказывается генетически весьма сложно обусловленной и в основе ее развития лежит чрезвычайно сложный механизм, закономерно распределяющий Различные пигменты по длине волоса. Этот сложный корреляционный механизм легко разрушается, и это делает понятным возникновение многих мутаций с более простым и иногда случайным Распределением пигментов. Нормальный рост волос дикого животного контролируется, несомненно, также довольно сложным корреляционным механизмом, и как курчавость, так и длинношерст-ность есть результат нарушения этого нормального механизма. 1о же самое в еще большей мере касается коротконогости, бесхво-стости и т. д.

Мной более подробно проанализировано развитие породовых признаков, имеющих генетический характер мутаций, у домашних кур. У хохлатых кур на эмбриональных стадиях оказывается нарушенной нормальная корреляция между головным мозгом д закладкой черепной коробки. Крыша черепа дезорганизуется еще на мезенхимной стадии. Это недоразвитие обусловлено, очевидно ранней гидроцефалией. Вместе с тем устанавливается новая взаимосвязь между перепончатым черепом и закладкой хохла (которая строится за счет его скелетогенного материала), между сосудами мозговой оболочки и сосудами кожи, между хохлом и гребнем. У мохноногих кур частично разрушается корреляция между скелетом конечностей и роговыми чешуями на ногах, которые теряют правильность расположения и частично недоразвиваются. Однако устанавливается новая корреляция между развитием перьев на ногах и недоразвитием скелета четвертого пальца, скелетогенный материал которого идет на образование закладок перьев. У курдючных овец разрушается нормальная корреляция между частями хвоста и туловищем, но зато, по С. Н. Боголюб-скому [1934], устанавливается новая корреляция между скелетом хвоста и адипогенной тканью, которая развивается за счет скеле-тогенной.

Таким образом, можно установить, что мутации никогда не проявляются в изменениях отдельных признаков (это отчасти возможно лишь в организмах с мозаичным типом развития), а всегда являются в виде изменения корреляционных соотношений, причем существующие корреляции часто теряются, а взамен этого устанавливаются подчас совершенно новые. Развитие хохла 0 перьев на ногах у кур, а также курдюка у овец обусловлено дейтвительно новыми корреляциями. Установление новых признаков /дифференциация) связано с установлением новых корреляций ^интеграция). Интересно и важно было бы проследить, каковым является механизм разрушения старых и установления новых корреляций.

По исследованиям Р. Гольдшмидта над развитием расовых (географических) различий и различий в половых признаках наследственные различия выражаются главным образом в отклонениях скоростей различных дифференцировок. У хохлатых кур основным фактором является, по-видимому, продление секреции спинномозговой жидкости клетками эпендимы до более поздних стадий (на ранних стадиях желудочки мозга всегда раздуты жидкостью). У мохноногих кур в основе всех изменений против нормы лежит, очевидно, ускорение концентрации мезенхимы под эктодермой постаксиального края конечности (на поздних стадиях такая концентрация предшествует нормальному образованию чешуи). Очевидно, большинство мутаций сводится в основном к сдвигам во времени наступления некоторых дифференцировок. Эти сдвиги во времени приводят каким-то образом к разрыву старых и установлению новых корреляций. Вместе с тем наблюдается недоразвитие одних признаков (крыши черепа у хохлатых кур, четвертого пальца у мохноногих, хвоста у курдючных овец и т.  д.)   и   появление  новых   (хохла,  оперения  ног,   курдюка).

Момент недоразвития особенно характерен. Большинство мутаций обнаруживает такое недоразвитие в отдельных признаках, а при накоплении мутаций у домашних животных известное недоразвитие может стать общей характеристикой многих систем органов (особенно скелета). Недаром некоторые авторы [Hilzheimer, 1926] выдвигают недоразвитие тех или иных частей организма как одно из наиболее ярких выражений доместикации.

В дальнейшем мы попытаемся осветить эти явления недоразвития с точки зрения механики развития, а теперь только отметим еще раз, что основным морфогенетическим выражением мутационных изменений являются, по-видимому, сдвиги, во времени наступления формообразовательных реакций. Это находится в полном согласии с наблюдениями эмбриологов, которые отмечают, что самыми обычными «нарушениями» палингенетических процессов развития являются «гетерохронии», т. е. именно сдвиги Во времени наступления морфогенетических процессов [Е. Meh-awt, 1898; и др.].

Мы видели, что у домашних животных наблюдаются весьма Частые нарушения старых корреляционных механизмов, приводящие к выпадению признаков и даже иногда к более или менее °ощему недоразвитию целых систем (например, скелета). Такое ^еДоразвитие есть результат беспорядочного накопления мутаций, енетический анализ делает совершенно бесспорным факт этого скопления как у домашних животных, так и у культурных растений. Как быстро происходит этот процесс, показывает пример лабораторной плодовой мушки дрозофилы. Причины этого совершенно ясны. Большинство мутаций оказывается в природе маложизнеспособным и гибнет в борьбе за существование без оставления потомства. В условиях искусственного разведения и содержания под защитой человека огромное число таких мутаций сохраняется, распространяется и комбинируется со многими другими подобными мутациями. Человек держит под своим контролем лишь те признаки, которые оказываются для него ценными; только по этим признакам производится искусственный подбор. Что же касается безразличных для него признаков или признаков технически с трудом контролируемых (а таковых — большинство!), то они оказываются, с одной стороны, почти освобожденными от контроля со стороны естественного отбора на жизнеспособность в условиях обычного ухода со стороны человека, а с другой стороны, оказываются неподчиненными и искусственному подбору. В этих признаках идет свободное накопление мутаций со всеми их дезорганизующими последствиями.

За процесс дезинтеграции, т. е. за распад корреляционных систем, определяющий различные формы недоразвития у домашних-животных, ответственно резкое ослабление естественного отбора в условиях доместикации, в отношении тех черт организации, которые потеряли свое значение в условиях домашнего содержания.

В качестве другого примера дезинтеграции мы возьмем процессы редукции органов. В этом случае мы имеем гораздо более глубокий исторический распад корреляционных систем. Но вместе с тем этот распад здесь ограничивается пределами отдельных органов или аппаратов. Мы знаем, что дефектные мутации вообще довольно обычны, и легко можем себе представить, что если известный орган утратит свое значение при измененной жизненной обстановке животного или, тем более, станет для него вредным, то отрицательное направление естественного отбора должно очень быстро привести к редукции или даже к полному исчезновению данного органа (например, крыльев у насекомых небольших океанических островов). Такого рода отрицательный отбор органа, ставшего в новых условиях вредным, представляет однако несомненно исключительно редкое явление. Мы поэтому не будем яа этом останавливаться.

Чаще, быть может, наблюдается другое — регресс одного ор' гана связан с прогрессом другого органа, функционально ил0 лишь биологически его замещающего (явления субституции -" см. А. Н. Северцов, 1939). Органическая связь между явлениями прогресса и регресса была обстоятельно разобрана А. Н. Северцовым, и мы здесь можем на этом не останавливаться, хотя в такой форме этот вопрос и имеет известное отношение к проблеме целостности. Интересные факты такого рода в отношении человека собраны П. П. Ивановым [1928].

Однако мы должны предупредить здесь против соблазна простого механистического истолкования этих связей по типу «заимствования материала» и т. п. В онтогенезе такие факты заимствования хорошо известны, однако они не могут быть истолкованы как причины редукции органов. Еще Ж. Сент-Илер (а еще ранее Аристотель) развивал на таких фактах свою теорию уравновешивания, или компенсации роста, которая подверглась правильной критике Ч. Дарвина. Ч. Дарвин пишет в конце своего разбора [1939]: «Таким образом, я полагаю, естественный отбор с течением времени будет стремиться сокращать любую часть организации, как только она в силу изменившегося образа жизни сделается излишней, без того чтобы какая-нибудь другая часть получила при этом соответственное увеличенное развитие. И, наоборот, естественный отбор может вызвать значительное развитие какого-нибудь органа, не нуждаясь в качестве обязательной компенсации в сокращении какой-нибудь смежной с ним части».

Для нас наиболее интересны именно эти факты обычной редукции органов, потерявших свое прежнее значение для организма, ставших в новой обстановке бесполезными, т. е. не приобретших с утратой основной функции каких-либо иных малозаметных функций, но вместе с тем ни прямо, ни косвенно не вредных для организма.

Что дело и здесь сводится именно к разрушению корреляционных систем, видно по целому ряду косвенных данных. Прежде всего, бросаются в глаза уменьшение размеров органа и некоторая неполнота дифференцировки. Это может быть прямым следствием «неупотребления» органа, так как мы знаем, что выпадение функции ведет довольно часто к недоразвитию. Отсутствие функции ведет также к нарушению эргонтических корреляций с другими органами, что может, в свою очередь, способствовать недоразвитию не только данного, но и других органов, которые были с ним в функциональной взаимосвязи. Не менее характерной особенностью рудиментарных органов является их увеличенная изменчивость, что подчеркивалось уже давно многими авторами [из более новых см.: Krieg, 1917]. На ботаническом объекте явления редукции при одновременном возрастании изменчивости и очевидном разрушении нормальных корреляций изучены Г. А. Левитским [1925] в органах размножения спаржи.

Эта повышенная изменчивость является, очевидно, прямым следствием того, что орган, потерявший свое значение, не являйся более точкой приложения естественного отбора, который °РМально элиминировал организмы с дефектами в строении Данного органа. При отсутствии отбора (по данному органу) происходит беспорядочное накопление мутаций, касающихся строе, ния (и функций) ненужного более органа.

[Хорошим примером дезинтеграции в результате беспорядок ного накопления мутаций является альбинизм большинства не, тцерных животных. При отсутствии света в пещерах окраска на-селяющих их животных утратила свое биологическое значение хотя, конечно, наличие окраски не могло быть вредным. В данном случае нельзя, следовательно, объяснить утрату окраски действием естественного отбора. Она объясняется, очевидно, лишь бесконтрольным накоплением мутаций, которые привели к полному разрушению весь механизм пигментообразования.]

Изменчивость органа прогрессивно увеличивается. Уже Ч. Дарвин, а вслед за ним Г. Ромэнс совершенно правильно отметили этот основной признак редукции и сопоставили его с прекращением действия естественного отбора по признакам и функциям данного органа. А. Вейсман построил на этих данных свою теорию панмиксии, по которой переживание и, следовательно, скрещивание особей с различными уклонениями в строении органа должны привести к дегенерации и редукции органа, так как отрицательные варианты всегда будут преобладать щд положительными. Теория панмиксии встретила все же справедливую критику многих авторов, и, в частности Л. Плате, которые указывают, что панмиксия действительно доляша привести к повышению изменчивости, к ослаблению и дегенерации органа, но не объясняет его уменьшения и исчезновения. Позднее А. Вейсман сам признал недостаточность теории панмиксии для объяснения полной рудиментации и исчезновения органов и дополнил ее гипотезой зачаткового подбора, по которой ослабленные уже в силу панмиксии детерминанты бесполезного органа не выдерживают конкуренции с другими детерминантами в борьбе за пищу. Пониженное питание приводит эти детерминанты к дальнейшему ослаблению. Гипотеза зачаткового подбора принадлежит к числу совершенно фантастических построений А. Вейсмана и вряд ли заслуживает подробного разбора. Теория панмиксии заслуживает, однако, серьезного внимания, хотя полная редукция органа, конечно, этой теорией не объясняется. А. Вейсман и не мог дать теории редукции органов потому, что стоял на точке зрения мозаичной теории развития.

Если мы учтем морфогенетическое значение взаимозависимостей различных частей организма, то мы сразу поймем, что всякое нарушение этих взаимозависимостей должно привести к недоразвитию органа. К такому результату неизбежно ведет беспорядочное накопление мутаций, поскольку мы уже отмечали, что большинство мутаций выражается в нарушениях нормальных соотношений между формообразовательными процессами. Чаще всего встречаются сдвиги во времени, т. е. ускорения или замедления частных морфогенетических реакций.  Если эти сдвиги выходе за пределы пороговых уровней, допускаемых данной системой, то нормальное взаимодействие компонентов выпадает. Благодаря этому нарушаются нормальные связи, а следовательно, прекращается и дальнейшая дифференцировка, определяемая этими связями. Мы можем это пояснить на примере обычной индукционной системы, детерминирующей закладку или дальнейшую диф-ференцировку органа. Для того чтобы контакт реагирующей ткани с индуктором дал определенный морфогенетический эффект, необходим известный уровень дифференцировки индуктора и необходима известная зрелость реагирующей ткани, ее готовность к реакции. Если реагирующая ткань созреет раньше, чем индуктор достиг известной степени дифференцировки, или раньше, чем между ними установится контакт, то реагирующая ткань может ко времени контакта утерять способность к данной реакции, и тогда последняя не произойдет. Точно так же не произойдет реакции и в обратном случае: если реагирующая ткань запаздывает в своем созревании и ко времени установления контакта еще не способна реагировать, а индуктор уже теряет свою способность к индукции. Все это делает нам понятным, почему мутации, суть которых обычно сводится к простым сдвигам во времени некоторых реакций, так часто характеризуется недоразвитием известных признаков или органов, или даже их полным выпадением. При беспорядочном накоплении мутаций, касающихся какого-либо органа, происходит глубочайшее нарушение процессов его развития, и это нарушение всегда приводит к недоразвитию. При значительных расхождениях во времени дифференцировки основного индуктора и времени созревания реактора совсем не осуществляется и сама детерминация органа. В этом случае не образуется даже его зачатка. Орган исчез, не оставив следа.

В основу этой схемы положены представления Шпеманна о влиянии индуктора на клеточный материал, отвечающий при известных условиях определенной детерминационной реакцией. Вместе с Г. Шпеманном мы можем говорить об «индукционной системе», состоящей из индуктора, или активатора: «акционной системы» (В. Гамбургер) и реагирующего материала, или «реакционной системы» (О. Мангольд). Мы будем употреблять термины «активирующая система», или «активатор», и «реактивная система», или «реактор». Д. П. Филатов употребляет в том же смысле выражение «формообразовательный аппарат» [1939]. Хотя я и предпочитаю термин Шпеманна, я, однако, вместе с Д. П. Филатовым не связываю этих представлений с односторонним «действием» индуктора, или активатора. Наоборот, я все время подчеркиваю, с одной стороны, взаимность таких влияний в индукционных системах и, с другой стороны, значение самого реагирующего материала в определении специфики реакции. Я здесь, как и раньше, говорю об индукционных системах в широком смысле, как о системах взаимодействующих частей, в которых однако один из компонентов обычно оказывается несколько более активным, чем другие. Такой более активный компонент индукционной системы приобретает тогда, на некотором этапе развития, до известной степени ведущее значение.

По данным О. Мангольда и Г. Шпеманна, способность к реакции в реактивной системе вообще довольно кратковременна, а активность индуктора длится гораздо дольше. Соответственно мы можем говорить о периоде активности для активатора (индуктора) и о периоде реактивности для реактора. На схемах мы обозначим процессы возрастных изменений в индукционной системе в виде линий (стрелок), периоды активности и реактивности обозначим в виде жирных участков этих линий. Возрастные изменения идут по абсциссе, и, следовательно, точки двух линий, лежащие на одной ординате, отмечают одновременные состояния обоих процессов.

Схема показывает развитие сложного органа В, детерминированного одним активатором, который затем дополняется еще вторым активатором, определяющим некоторые детали структуры. Зачаток органа дихотомически распадается на подчиненные части (сегрегаты), и этот распад определяется взаимодействием частей, выступающих в роли вторичных индукционных систем. Второй чертеж показывает недоразвитие органа при сдвиге за пределы пороговых уровней и именно — запоздании развития добавочного активатора и одного из вторичных. Орган частично останавливается на эмбриональной стадии, и его расчленение не доходит до конца. Третий чертеж дает полное исчезновение органа при таком же сдвиге (запоздании) в основной индукционной системе, определяющей детерминацию органа.

Таким образом, при отсутствии естественного отбора по органу, утратившему свое значение, происходит все то же, что и при отрицательном отборе, когда орган становится вредным. Этот процесс редукции идет, вероятно, даже почти с той.же самой скоростью,так как отбор отрицательных мутаций при обычно наблюдающемся огромном преобладании последних (положительные мутации всегда исключительно редки) дает в сущности тот же самый результат, что и простое их сохранение при отсутствии отбора. Конкретный ход редукции подтверждает сделанные предположения. Прелюде всего характерно уменьшение размеров органа и упрощение его строения. Это объясняется более или менее ранней остановкой роста и развития («Abbreviation» по Э. Менерту). Гистологическая дифференцировка также останавливается на более или менее эмбриональных стадиях. Иногда, кроме того, происходит инволюция, т. е. на поздних стадиях онтогенеза начинается обратное развитие органа. Нередко также запаздывает закладка органа; гистологическая дифференцировка и рост оказываются замедленными («Retardation» по Менерту). Так, например, глаза роющих и пещерных животных, прежде всего, уменьшают-Ся в размерах. У роющих полевок глаза уменьшены, у слепышей и крота веки не раскрываются, так что редуцированные глаза прикрыты кожей и не функционируют. У сумчатого крота глаз °овсем нет. У роющих змей глаза малы и у Typhlopidae совсем скрыты под кожей. Строение глаза упрощено. У пещерного про-Тея глаза малы и скрыты под кожей. Строение имеет эмбриональный характер во всех отношениях, В сущности, это результат остановки на стадии глазного бокала, причем даже хрусталик не развивается. Большой материал по редукции глаза у позвоночных собран Колем [Kohl, 1892, 1895]. Весь этот фактический материал ясно указывает на уменьшение размеров, увеличение изменчивости, замедление и остановку в развитии как на наиболее общие признаки редукции. Последние фазы редукции органа зрения прослежены недавно С. Юзбашьяном у пещерных креветок [1940]. Ясная остановка развития обнаружена тем же автором на редуцированном эксоподите последних ножек у тех же креветок [1940а].

А. Н. Северцов [Sewertzoff, 1931 а, Ь] показал, что уменьшение размеров органа бывает результатом уменьшения размеров самой закладки органа. Недоразвитие редуцирующегося органа идет в определенной последовательности — прежде всего выпадают конечные стадии онтогенеза (причем развивающиеся позднее отдельные части органа перестают закладываться — отрицательный архаллаксис). Последовательность филогенетического выпадения частей органа при его редукции является обратной последовательностью онтогенетического развития этих частей у форм с нормальным строением органа. Так, при редукции конечностей раньше всего выпадает закладка дистальных частей (фаланг) и притом тех пальцев (1-го и 5-го), которые нормально закладываются позже других. Дольше всего сохраняются в качестве рудиментов проксимальные элементы скелета (бедро, плечо), а из лучей скелета тот, который в данной группе нормально развивается раньше других (у рептилий — 4-й палец, например, в рудиментах конечности Ophisaurus apus). И в этом, следовательно, проявляются признаки типичного недоразвития.

Все эти факты, и в особенности именно беспорядочная изменчивость, как показатель локального распада данной корреляционной системы, совершенно не вяжутся с представлениями ламаркистов. При редукции крыльев у насекомых наблюдается очень большая и также совершенно беспорядочная изменчивость. У бабочек при редукции крыльев почти всегда сохраняются вполне развитые мышцы, т. е. как раз те части, которые не «упражняются». С другой стороны, многие мутации дрозофилы, обладающие дефектными или рудиментарными крыльями, обладают также нормальными крыловыми мышцами. Очевидно, накопление подобных же мутаций обусловило и филогенетическую редукцию крыльев у бескрылых насекомых.

Кроме описанного способа редукции посредством рудиментации, А. Н. Северцов описывает еще редукцию посредством «афа-низии», под которой он понимает бесследное исчезновение органа вследствие его обратного развития (инволюции) после, казалось бы, нормальной закладки. Примером ясной афанизии является редукция туловищной мускулатуры у черепах.

Процесс рудиментации полностью объясняется высказанной нами гипотезой. Если уже выпадение функции может объяснить некоторое недоразвитие органа (поскольку последние этапы морфогенеза нередко обусловлены функцией органа), то нарушение его нормальных эргонтических и морфогенетических корреляций вследствие беспорядочного накопления мутаций тем более должно привести к недоразвитию органа, и именно к выпадению последних стадий онтогенеза. Сдвиги во времени дифференцировки элементов индукционной системы, например запоздание в образовании реагирующего материала, должны привести к недоразвитию, т. е. к уменьшению размеров самой закладки. С другой стороны, уменьшение массы закладки может привести, в свою очередь, к замедлению и неполноте дифференцировки, как это видно по многим экспериментальным данным (Д. Филатов, Н. Драгомиров, Лопашов, Holtfreter). Сдвиги во времени наступления известных дифференцировок в зависимых морфогенетических системах имеют, очевидно, решающее значение в процессе рудиментации органов. Мы видели, что большинство мутаций сводится к таким сдвигам, и соответственно очень многие филогенетические процессы сопровождаются сдвигами во времени наступления различных дифференцировок (гетерохронии). За процессы редукции ответственны главным образом запоздания в мобилизации материала реагирующей системы, между тем как активирующая система (индуктор) созревает в нормальное время. Соответственно основная реакция наступает часто в нормальное время, но оказывается значительно ослабленной и охватывает уменьшенную массу материала (уменьшение величины закладки, согласно А. Н. Северцову). Дальнейшая дифференцировка замедляется и упрощается в связи с уменьшением массы, а следовательно, запаздывают и выпадают и дальнейшие реакции, так что развитие рано или поздно совсем останавливается.

В более редких процессах редукции посредством афанизии Дело идет, очевидно, немногим иначе. Ранние стадии развития остаются здесь нетронутыми. Можно лишь предположить (с весьма большой долей вероятности для исследованного А. Н. Север-Цовым примера туловищной мускулатуры черепах), что в этом случае закладка органа входит в качестве необходимого элемента в одну из индукционных систем, от которых зависит нормальное развитие других органов, сохранивших свое жизненно важное значение. Более поздние стадии зависимого развития органа оказываются, однако, дезорганизованными вследствие нарушения нормальных корреляций. В случае мышечной системы это, очевидно, НаРУшение нормальных связей с нервной системой. Мы знаем, То в некоторых случаях, и, в частности, в случае мышечной си-темы, функциональные связи с нервной системой имеют решаю-|гее значение именно на более поздних стадиях развития. Прекращение таких связей неизменно, ведет к дегенерации. Это касается однако, не только мышечной системы. Изучение эмбрионального развития уха у танцующей мутации короткохвостых мышей показало [Bonnevie, 1936], что слуховой пузырек и даже его части, вплоть до улитки и полукружных каналов, закладываются нормально, однако затем останавливаются в развитии и частью де-генерируют. У взрослых танцующих мышей нет эндолимфатиче-ского канала и нет полукружных каналов; улитка — рудиментарна. Это недоразвитие и дегенерация частей уха связаны, оказывается, с наследственным дефектом в развитии продолговатого мозга с его слуховым центром. Благодаря этому не развивается слуховой нерв, а орган чувств, лишенный нормальной связи с центральной нервной системой, не только останавливается в развитии, но и дегенерирует. Здесь простая мутация содержит уже все существенные элементы филогенетической афанизии. Понятно, что последняя может, при наличии хотя бы лишь отчасти подобных мутаций, произойти с огромной скоростью (очень крупные мутации, как описываемая, мало жизнеспособны в естественных условиях и потому не могут играть роли в эволюционном процессе).

Из указанного сопоставления следует довольно ясно, что редукция органов происходит вследствие нарушения сначала эргон-тических (прекращение функциональных связей), а затем и мор-фогенетических корреляций, определяющих нормальное развитие органа. Эти нарушения вызываются беспорядочным (отсутствие отбора по признакам данного органа) накоплением мутаций, выражающихся главным образом в простых сдвигах во времени наступления известных реакций (особенно запоздания развития реагирующей ткани). Во всяком случае, редукция не есть результат выпадения каких-либо специальных «генов» данного органа или частных его «признаков»,

Конечно редукция органа сопровождается изменением генотипа, но это могут быть очень незначительные по существу изменения факторов, определяющих скорость течения реакций, ответственных как раз за данные моменты развития. Большинство генов, «определявших» строение данного органа, так же как и основная система корреляций, может сохраниться в почти прежнем виде. В таком случае можно было бы думать, если все наше построение правильно, что при некоторых новых смещениях скоростей реакций этот орган мог бы и вновь возродиться. Это последнее, конечно, могло бы произойти лишь исключительно редко, так как восстановление прежних соотношений возможно лишь при точно определенных сдвигах в обратном направлении, что вообще очень мало вероятно (зафиксирование таких обратных сдвигов и восстановление прежнего органа в филогенезе, т. е. обратимость эволюции, конечно, тем более невозможна, что это предполагало бы восстановление прежних соотношений со средой, что для измененного организма совершенно невозможно). Для вас важна, однако, принципиальная возможность некоторого возврата к прежнему положению, возможность восстановления хотя бы намека на бывший раньше орган или структуру. Такими возвратами давних структур в отдельных особях (не в филогении) являются атавизмы, и нам придется вкратце ознакомиться с фактическим материалом.

Под названием атавизмов разными авторами описывались явления самого различного порядка. Ч. Дарвин понимал под атавизмом всякое сходство детей не с родителями, а с предками, хотя бы и отдаленными от них бесчисленным рядом поколений и необозримыми пространствами времени. Эмери [С. Emery, 1902] определяет атавизм как более ясное проявление признаков, которые унаследованы от более или менее далеких предков, но обычно едва распознаются в виде следов, или возникновение которых в нормальном онтогенезе даже полностью подавлено. Более новым и совершенно ясным расчленением понятия атавизма мы обязаны Л. Плате [L. Plate, 1910]. Прежде всего, он совершенно исключает отсюда восстановление известного признака на протяжении немногих поколений, так как в противном случае пришлось бы причислить к атавизмам все проявления рецессивных признаков (в гомозиготном состоянии), начиная со второго поколения гибридов. Кроме того, он, конечно, исключает онтогенетическое повторение состояний, унаследованных от далеких предков соответственно закономерностям, охватываемым биогенетическим законом, т. е. явления рекапитуляции. Л. Плате различает:

1) гибридные атавизмы, возникающие при гибридизации разновидностей («вариететов») и видов,

и

2) спонтанные атавизмы, возникающие без предварительного скрещивания особей разных рас, вследствие воздействия внешних или внутренних факторов.

Первую группу атавизмов представляют явления возврата Дикой окраски у гибридов различных домашних рас кроликов, мышей, кошек и т. д. или возникновения поперечных полос на ногах гибридов различных видов лошади и т. п. Эти явления в общем уже вскрыты современной генетикой, и они не представляют для нас большого интереса, так как объясняются восстановлением сходного комплекса генов (хотя бы только в гетерозиготном состоянии).

Последнюю группу атавизмов Л. Плате я бы не стал относить к атавизмам, так как при этом не восстанавливается исчезнувший признак, а сохраняется эмбриональный. Такие остановки в развитии на палингенетической стадии принципиально ничем не отличаются от остановки в развитии на какой-либо неогенетической стадии. Тератологическая задержка развития вместе с тем не составляет особо серьезной биологической проблемы.

Внимания заслуживают первые две группы, т. е. дегрессивные и прогрессивные атавизмы Л. Плате. Впрочем, примеры дегрес-сивных атавизмов Л. Плате относятся, вероятно, к гибридным атавизмам, поскольку доказано, что у собак присутствие первого пальца обусловлено простым доминантным геном [Stockard, 1930].

Прежде всего, следует отметить, что различными авторами описывалось огромное число весьма сомнительных атавизмов. Во многих случаях, когда данный орган вследствие задержки в развитии оказывается упрощенным, он, конечно, до известной степени напоминает менее дифференцированный орган более далекого предка. Было бы крайне неосторожно видеть во всех таких случаях атавизмы. Однако в тех случаях, когда известный орган подвергался филетической редукции, при которой его строение упрощалось, а известные структуры исчезали, новое возникновение подобных структур, т. е. внезапное усложнение развития и строения органа, приводящее к установлению сходства с более далеким предком, составляет бесспорно весьма серьезную биологическую проблему. Такие случаи в самом деле весьма редки, но все же иногда наблюдались. Таковы, например, некоторые случаи развития боковых пальцев на ногах у лошади. Иногда при этом получается довольно типичная трехпалость, напоминающая строение ноги ископаемого гиппариона. По Боасу [Boas, 1917], тут имеются подлинные атавизмы. Нередко описывалась также «атавистическая регенерация». Обычно здесь дело лишь в упрощении морфогенеза при регенерации (например, чешуи на хвосте у ящериц), благодаря чему приобретается сходство с более примитивными состояниями. Однако иногда, по-видимому, и при регенерации можно говорить о настоящем возврате к состоянию, сходному (конечно, никогда не идентичному) с предковым.

Наконец, мы должны считать своеобразной формой зафиксированного эмбрионального атавизма, т. е. возврата к состоянию, до известной степени сходному с предковым состоянием и описанное Б. Матвеевым явление «вторичной рекапитуляции». Отличие от обычных атавизмов здесь, во-первых, в том, что состояние, близкое к предковому, восстанавливается только у эмбриона, и, во-вторых, в том, что такое восстановление не имеет характера индивидуальной вариации, наблюдаемой лишь у редких особей, но становится постоянным признаком, входящим в нормальный онтогенез данного вида. Б. Матвеев объясняет эту «вторичную рекапитуляцию» ускорением развития. Я думаю, что это объяснение правильное. Вместе с тем оно совершенно укладывается в развернутые здесь представления о значении сдвигов во времени онтогенетических процессов (индивидуальных сдвигов и филогенетических, т. е. гетерохронии).

Как видно из сказанного, не нужно все такие случаи атавизма представлять себе как результат обратных мутаций или восстановления прежних генов. Гены обладают, как мы отметили, мало специфичным действием, выражающимся при их изменении главным образом в изменении скоростей течения известных реакций. Подобное действие могут иметь многие гены, и потому нужно думать, что они довольно легко замещаемы иными генами или комбинацией иных генов. Здесь основное значение имеет лишь время появления известных, мало специфических продуктов, которые обусловливают наступление известных дифферен-цировок.

Таким образом, мы видим, что учет взаимосвязанности морфо-генетических процессов позволяет нам найти вполне рациональное, материалистическое объяснение таким трудным для дарвинистов явлениям, как редукция органа вследствие простого его «неупотребления». Точно так же проливается значительный свет и на не менее трудно объяснимые случаи настоящего атавизма.

Мы рассмотрели различные примеры филогенетической дезинтеграции (доместикация, редукция органов) и указали в последних примерах на возможность (в исключительно редких, правда, случаях) известной реинтеграции. Теперь мы должны подойти к основному, гораздо более трудному вопросу о естественном механизме интеграции в процессе эволюции. Мы при этом не будем отрывать процесса интеграции от очевидного процесса дифференциации, но фиксируем наше внимание на первом, поскольку именно эти явления составляют предмет еще совершенно не тронутой проблемы. При этом мы можем еще обратить внимание на то, что при ослаблении естественного отбора возникают явления дезинтеграции, что, в частности, проявляется на тех органах, которые потеряли свое биологическое значение, так как нарушение их нормальной структуры уже не ведет к элиминации данной особи. Это само по себе делает уже вероятным заключение, что основным интегрирующим фактором в эволюции является тот же процесс естественного отбора более жизнеспособных организмов (через элиминацию всех неблагоприятных уклонений).

Поскольку в основном эволюционный процесс выражается в непрерывном приспособлении к меняющейся среде [Северцов, 1931], мы можем временно ограничить нашу задачу рассмотрением одного только вопроса о возникновении новых приспособлений. В новых приспособлениях мы имеем, очевидно, дело: 1) с прогрессивной выдифференцировкой частных реакций из более общих и 2) со все большей специализацией этих частных реакций. Система реакций организма усложняется с усложнением взаимоотношений со средой, и отдельные реакции приобретает характер все более полного «целесообразного» ответа на известные раздражения внешней среды.

 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить