Взаимодействие клеток

Одно из самых темных мест в биологии — это вопрос о взаимодействии клеток между собой и о факторах, управляющих их ростом, развитием и дифференциацией. Ученые исследуют эту проблему еще с прошлого века, когда наметились первые успехи в эмбриологии, но, к сожалению, до сих пор ничего определенного сказать по этому поводу не удалось.

Одним из пионеров в исследовании морфогенеза по праву считается немецкий гистолог Вильгельм Гис. Он выдвинул гипотезу о наличии у зародыша неких органообразующих участков, которые содержат в себе зачатки будущих органов. Более конкретные данные были получены другим немецким ученым — Вильгельмом Ру. Действуя раскаленной иглой на различные участки зародыша, он установил, что для некоторых животных характерна строгая специализация клеток, тогда как у других она не столь сильна и при повреждении определенных участков эмбриона они могут компенсироваться соседними клетками. Плодотворная работа Ру по изучению онтогенеза животных оказала большое влияние на развитие этой области исследований. В первые годы нашего столетия его кандидатуру не раз выдвигали на Нобелевскую премию, но Нобелевский комитет отклонял ее, ссылаясь на давность открытий ученого.

Исследования Ру расширил и углубил немецкий эмбриолог Ханс Шпеман. В его распоряжении был более богатый набор инструментов: тонкие скальпели, микропипетки, волосяные петли, стеклянные иглы. С помощью такого инструментария Шпеман, демонстрируя удивительное терпение и мастерство, проводил тончайшие микрохирургические операции на эмбрионе, позволившие ему узнать много нового и интересного. В одном из экспериментов он занимался пересадкой зачатка глаза в различные участки тела зародыша и установил, что 5-кожа над этим зачатком везде превращалась в роговицу. Это навело его на мысль, что различные части-эмбриона выделяют вещества, оказывающие влияние на развитие соседних частей. Свои основополагающие эксперименты Шпеман проводил в период 1901—1918 гг.

И все это время он искал новые подтверждения своей идеи, пересаживая и меняя местами различные части зародыша. У одного эмбриона он взял нервную пластинку, которая обычно развивается в мозг, помещал ее в кожу другого эмбриона и обнаруживал, что там она превращается в обычную кожу. Он поставил и обратный эксперимент: взяв часть эпидермиса второго эмбриона, он поместил ее на место нервной пластинки в первый, где она развилась в полноценный мозг. Шпеман пошел дальше. Он сформулировал так называемую теорию «организационных центров», описав различные точки зародыша, где выделяются вещества — по действию подобные гормонам, — которые влияют на дифференциацию и специализацию клеток. Эти исследования не только чрезвычайно интересны теоретически, но и очень важны для практики, ибо проливают свет на проблему регенерации. Возможности человека в этом отношении весьма скромны, тогда как, например, у ящериц вырастают новые хвосты, а у тритонов даже новые конечности. (Как было бы прекрасно, если бы и человек располагал такими возможностями!) Оценив по достоинству результаты [Шпемана, эксперты Каролинского института приняли в 1935 г. решение присудить ему Нобелевскую премию по физиологии и медицине за открытие «организационных центров» в развивающемся эмбрионе.

Проблема взаимодействия клеток тесно связана с генной инженерией и новым направлением иммунологии: — иммунной инженерией. Эти направления постепенно объединяются, обеспечивая удивительный синтез, который откроет перед человеком возможность управления живой материей. В его руках она станет такой же пластичной и податливой, как глина в руках скульптора.