Голосования

Какой теорией происхождения жизни вы придержавайтесь?
 

Узнал новое?

Поделись с друзьями:

Наша кнопка

88x31 Код




ШМАЛЬГАУЗЕН РЕГУЛЯЦИЯ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ В ИНДИВИДУАЛЬНОМ РАЗВИТИИ - Глава X РЕГУЛЯЦИЯ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ И УСТОЙЧИВОСТЬ ОРГАНИЧЕСКИХ ФОРМ
(0 голоса, среднее 0 из 5)
Литература

«Наследственная стойкость организма объясняется сложностью системы морфогенетических связей, объединяющих все части  развивающегося организма в одно целое, а не стойкостью наследственного вещества, т. е. генов»   [Шмальгаузен, 1938].

Система морфогенетических связей усложняется по мере эволюции соответственно положению организма во внешней среде и  на основе сложившихся соотношений его частей. «Всякая наследственная дифференциация строится на базе известных  соотношений частей, всякое расчленение основывается на зависимостях, на связях... Существование интегрирующих факторов  является условием, определяющим возможность прогрессивного дифференцирования организма, и, с другой стороны,  прогрессивное дифференцирование неизбежно ведет к дальнейшему усложнению интегрирующей системы корреляций» [Шмальгаузен,  1938]. Другими словами, внутренние связи частей являются необходимыми факторами саморазвития организма. Они  определяют преемственность организации и точность ее воспроизведения.

Эти положения, высказанные четверть века тому назад, полностью сохраняют свою силу и в настоящее время. Теперь удается,  однако, не только добавить новые фактические материалы, но и подвести более точную теоретическую базу под всю проблему  «организма как целого». Организм можно рассматривать как сложную систему, способную к авторегуляции. Тогда ясно  вскрываются более общие принципы построения организмов, которые имитируются в современных технических устройствах.  Регуляция во всех случаях основывается на принципе «обратной связи» [Хэммонд, 1961].

В физиологических функциях сформировавшегося организма обратная связь обнаруживается совершенно ясно. Однако, как я  пытался показать, она имеет всеобщее значение и в течение индивидуального развития. Во многих случаях она еще  недостаточно изучена, и сделанные нами выводы имеют скорее характер логического заключения. Детальное изучение  обратной связи является поэтому насущной задачей современной экспериментальной эмбриологии (механики развития).

Дело, однако, не только в изучении обратных связей в отдельных формообразовательных системах. Последние связаны и меж  собой так, что выходные сигналы одной системы передаются на вход другой системы. Получается чрезвычайно сложная  система взаимозависимостей. При этом следует отметить, что эта система регуляций имеет такой же иерархический характер,  как и вся организация. Элементарные регуляторные системы отдельных клеток (ядро — цитоплазма) связываются и  подчиняются более общим системам тканевой и органотипической регуляции, а последние охватываются регуляциями всего  организма в целом. Такая организация обеспечивает максимальную устойчивость организации и совершенство регуляции.

Каждая система с обратной связью имеет вид замкнутой цепи. Соединением таких систем образуются многоконтурные  системы. При их иерархическом подчинении они получают структуру, которая может быть передана прилагаемой упрощенной  схемой (рис.37).

«Особенностью многоконтурной системы является то, что, несмотря на неустойчивый внутренний контур, система в целом при  наличии внешней обратной связи может быть устойчивой» (Хэммонд, 1961). Это весьма существенно, так как элементарные  циклы внутриклеточных взаимозависимостей (ядро — плазма) весьма малоустойчивы. Регуляторная способность системы  определяется, кроме ее общей организации, еще и надежностью передаваемых прямой и обратной информации. Это, в свою очередь определяется строением системы. Однако, кроме того,  надежность информации определяется и ее повторностью (при которой теряются «ошибки»). В организме элементарная  обратная информация поступает от клетки. Число однородных клеток в любой ткани какого-либо органа буквально  неисчислимо. Это означает столь же неисчислимую повторность клеточной информации. Ее надежность становится  безупречной. Маломощная и ненадежная клеточная информация преобразуется, следовательно, во вполне достоверную  тканевую информацию данного органа. Таким образом, высокая регу-ляторная способность высших организмов покоится,  между прочим, на их высокой многоклеточности. Тканевая информация и информация, поступающая от органов, представляют  собой интегральный эффект от множества клеточных информации в данной ситуации органа. Регуляция всего организма в  целом обеспечивается последовательной интеграцией клеточных взаимодействий во всех тканях и органах. Организмы  развиваются по унаследованной программе, реализация которой происходит в системе ядро — плазма в зависимости от  ситуации каждой клетки и синтезируется в тканевых системах и органах соответственно положению и связям данных частей.  Все частные взаимозависимости охватываются общей системой регуляции всего организма в целом. Последняя определяется в  значительной мере положением организма во внешней среде.

Высокая регуляторная способность организма не исключает, конечно, возможности нарушений формообразования в  индивидуальном развитии. Эти нарушения могут быть результатом изменений в унаследованной программе, т. е. системе ядро  — цитоплазма. Особое значение имеют изменения в ядерных структурах. Они реализуются в виде наследственных мутаций.  Возможны нарушения и во внутренних связях — они также приводят к изменениям формообразования и к тем или иным  уродствам (как это видно в опытах экспериментального вмешательства в соотношения частей). Возможно также искусственная  изоляция. частей, например в эксплантате. Это приводит обычно к более или менее значительному недоразвитию, а затем и к  остановке в развитии. Нормальные связи являются необходимыми факторами формообразования.

Если, однако, обеспечить достаточное питание изолированной части, то возможен, очевидно, ее неограниченный рост, как это  видно на тканевых культурах. По-видимому, это возможно и в организме при нарушениях формативных связей. Так, по данным  А. Н. Студитского, при реимплантации разрушенной мышечной ткани на нормальное место из нее развивалась соответствующая  мышца. Когда, однако, такая разрушенная мышца изолировалась целлофаном от ближайшего окружения при сохранении  нервных и механических связей, оформленная мышца не развивалась, а мышечная ткань перерождалась в опухоль. В этом  случае были нарушены только формативные связи с соседними тканями при изоляции целлофаном. В организмах, конечно,  этого не бывает, однако, вполне возможна биохимическая изоляция известной части в результате коренной перестройки ее  метаболизма, приводящая к ее бесконтрольному, анархическому росту, т. е. к возникновению опухоли.

Перестройка метаболизма возможна под различными влияниями. Обычно она не выходит за пределы унаследованной нормы  реакций. Особенно велики, однако, изменения, связанные с преобразованиями ядерных структур— унаследованной ДНК и  построенной соответственно РНК. Это возможно, между прочим, в следующих случаях.

1. Заражение группы клеток вирусом, который вносит свою дезоксирибонуклеиновую кислоту в зараженные клетки,  или вирусом, РНК которого вытесняет рибонуклеиновую кислоту в цитоплазме тех же клеток. В обоих случаях метаболизм  зараженных клеток меняется в корне — специфический метаболизм клеток данного организма замещается метаболизмом  самого вируса. Это может нарушить воспроизведение собственной ДНК, т. е. вызвать мутацию. Продукты вирусного  метаболизма не могут заменить продуктов клеточного и тканевого обмена данного организма. Если эти продукты были  носителями специфической информации, передаваемой соседним тканям, то продукты вирусного обмена не могут играть  подобной роли — как совершенно чуждые субстанции они не могут вызвать специфического ответа в нормальных тканях.  Компетенция последних ограничена нормой реакций только на свои специфические нормальные раздражители. Таким  образом,' обратная информация от зараженных клеток оказывается глубоко нарушенной, контроль формообразования со  стороны окружающих частей невозможен.

2. Возникновение соматической мутации (под влиянием вируса или спонтанно), связанной с глубокой перестройкой  метаболизма, может в известных случаях привести к такому же результату. Искажение обратной информации может также  достигнуть той степени, когда она становится недоступной  («непонятной») для окружающих нормальных тканей, а, следовательно, не способной вызвать и ответного формативного воздействия.

Мутации возникают с большей частотой, и притом повторно, в сильно пролиферирующих тканях. При возникновении разных  мутаций, отличающихся интенсивностью своего обмена и скоростью пролиферации, неизбежно вытеснение малоактивных  клеточных элементов более активными, с более интенсивным ростом. В результате некоторые мутанты получают  преобладание и дают начало особой ткани с быстрым ростом. Вследствие нарушения обратной информации и невозможности  формативных влияний (чему способствует и утрата компетенции к специфическим реакциям) эта ткань не может  дифференцироваться и ее рост становится неограниченным (при достаточном ее питании).

3. Возникновение соматической мутации, связанной с разрывами, перестройками и переносом целых хромосом. В этих случаях  возникают многие летальные комбинации, которые сразу исключаются из ткани. Возможны и очень многие комбинации с  пониженным обменом — они рано или поздно вытесняются более активными клетками. Встречаются, однако, и такие  комбинации, которые не обеспечивают равнонаследственного деления ядра. Возникают также многополюсные митозы с  совершенно неправильным распределением хромосом и т. п. В этих случаях образуется конгломерат клеток, которые все  отличаются друг от друга по своим наследственным структурам (ДНК). Если говорить о клеточной информации, то она здесь  не только в корне искажена (вследствие глубокого изменения метаболизма), но, кроме того, совершенно различна для разных  клеток. Здесь нет той повторности, которая делает нормальную тканевую информацию столь надежной. Интеграция клеточной  информации не возможна. Нет ни системной организации, ни повторности. Обратная информация от" получившегося  клеточного конгломерата не только искажена, но и полностью дезорганизована. Без обратной информации, однако, невозможны  ни контроль, ни регуляция. Такие клеточные конгломераты способны лишь к анархическому, совершенно бесконтрольному  росту. Регуляция невозможна вследствие полного разрушения тех взаимозависимостей, на которых эта регуляция основывается.

Мы коснулись только двух наиболее распространенных теорий опухолевого роста — вирусной и мутационной. Я старался  показать возможные источники физиологической изоляции группы клеток, которая при отсутствии обратной связи выходит  из-под контроля со стороны основных частей организма. Возможны и другие гипотезы возникновения опухолевого роста. Все  же основной причиной мне представляется нарушение нормальных формативных связей. Однако, таким нарушением можно  объяснить лишь рост опухоли, который по возобновлении связей должен прекратиться, после чего эта ткань может дать начало  различным дифференцировкам. Злокачественное же перерождение клеток не может быть объяснено одной только физиологической  изоляцией. Поэтому все гипотезы возникновения опухолей должны быть дополнены объяснением причин их малигнизации,  которая, по-видимому, наступает при глубокой перестройке контрольного аппарата  ядра в  результате  последовательного   ряда  мутаций.

На приведенных выше примерах мы подошли к нашей основной проблеме — регуляции формообразования — так сказать, с  обратной стороны, рассмотрев возможные результаты полного нарушения аппарата регуляции. Подведем краткие итоги  нашему рассмотрению проблемы регуляции в целом.

Нормальное формообразование есть процесс, строго регулируемый на всех уровнях организации — клеточном, тканевом и  органотипическом. На первых стадиях развития формообразование определяется организацией зиготы, унаследованной от  обоих родителей, и в особенности организаций яйцеклетки. Все позднейшие процессы определяются как перераспределением  субстанций зиготы, так и установлением новых взаимодействий с внешней средой, в особенности последовательными  взаимодействиями частей самого зародыша. Такие взаимодействия меняют характер метаболизма. Продукты последнего  активируют или подавляют синтетическую деятельность известных участков наследственного кода хромосом. Активные  участки хромосом взаимодействуют с цитоплазмой, и это вновь ведет к дальнейшей перестройке метаболизма.

Во всех взаимодействиях одна часть оказывается более активной и может быть условно названа индуктором, или активатором,  другая — менее активной и может быть названа реактором. Однако результаты взаимодействия определяются не только  индуцирующим влиянием, но и компетенцией реагирующей части; нередко обнаруживается и обратное действие реактора на  индуктор. Формообразовательные системы имеют характер замкнутых циклов. Обратные связи, к сожалению, еще очень мало  изучены, и их выявление составляет в настоящее время наиболее актуальную задачу эмбриологии. Все регулирующие циклы  связаны с внешней средой посредством входных и выходных каналов. Они образуют все вместе сложную взаимосвязанную и  иерархически соподчиненную систему авторегуляции формообразования всего организма в целом.

 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить