Чтение онлайн

Для формирования органов необходимо также качественное производство соответствующих тканей. Осуществление гистогенеза, т. е. химико-биотехнологическое производство тканей организовано таким образом, что оно непосредственно привязано к органогенезу, подчинено выработке органов, сопровождает формирование органов или следует за ним, как бы выполняя соответствующие заказы.

Генетические структуры в ядрах клеток своими импульсами как бы напоминают о порядке развития предков, а фенотипические структуры в своей работе стремятся, насколько возможно в их собственном положении воспроизводить эти «воспоминания». Работа любых структур фенотипа происходит каждый раз заново, но она базируется на стереотипах, наработанных в предшествующих рождениях. Каждая клетка представляет собой своего рода живое существо, стремящееся к оптимизации своей жизнедеятельности, но она приспосабливается к жизнедеятельности других клеток и имеет в своём ядре генетические структуры, вся мобилизационная мощь которых направлена на повторение пройденного, воспроизведение достигнутых эволюционных результатов.

Чрезвычайно важным аспектом биологической работы по выработке органов и тканей является миграция клеток, которая также должна осуществляться в строгом порядке. Для обеспечения этого порядка используются механизмы таксиса – те же механизмы, которые побуждают одноклеточных существ, испытывающих раздражимость, двигаться по направлению к источникам приятных раздражений и избегать раздражений неприятных и болезненных.

Главным механизмом привлечения клеток к перемещению в нужных для создания органов направлениях является хемотаксис – тип раздражений, вызывающий движение к концентрации растворённых химических веществ. Применяются и другие способы обеспечения направленности движения клеток: гальванотаксис – влияние слабых электрических полей, контактное ориентирование – расступание клеток при контакте с движущееся клеткой и т. д.

При межклеточных контактах одни клетки способны изменять состояние и поведение других при помощи выделения различных веществ – гормонов, факторов роста и т. д. Для нормального развития организма необходима правильная организация транспорта клеток, их правильное взаимодействие, изменение и специализация.

Эволюционно значимую роль в развитии животных организмов играет и отмирание клеток, не выдержавших межклеточной конкуренции, оказавшихся в местах, где их специализация заходит в тупик. Так, у бесхвостых амфибий и человека происходит деградация и уничтожение закладок хвоста. Женские (мюллеровы) протоки у самцов регрессируют и отмирают под действием мужских гормонов, а расположенные протоки под действием этих гормонов интенсивно развиваются.

Пальцы конечностей образуются только посредством деградации и гибели клеток, находящихся в межпальцевых промежутках. Если эти клетки до начала их специализации хирургическим путём пересадить в другое место, они будут хорошо развиваться и специализируются на выполнение функций, соответствующих обретенному ими положению. Но если процесс специализации уже начался, эти клетки отомрут, куда бы их ни пересаживали. Всё это показывает, что так называемый апоптоз, или запрограммированное самоуничтожение клеток является результатом биологической работы и внутриорганизменного отбора, в ходе осуществления которых по мере специализации функционально необходимых клеток функционально бесполезные не выдерживают конкуренции и отбраковываются отбором.

Строгий порядок самоорганизации, который осуществляется биологической работой клеточных структур в скоординированных процессах развития органов и тканей сочетается с огромными возможностями перестройки различных частей организма для соблюдения этого порядка в случаях его локальных нарушений. Если бы не эти возможности, обусловленные способностью клеток к регуляции и регенерации, выживаемость зародышей была бы очень низкой, а возникаемость разнообразных отклонений от нормы и явных уродств – очень высоким.

Уже в самой основе жизни, какой она проявляется на ранних стадиях развития зародышей, заложено то единство порядка и свободы, которое составляет самую сущность жизни и достигает своего наивысшего развития в творческой деятельности человека. Развивающийся организм и его формирующиеся части способны отражать наличие нарушений своей целостности и восполнять их посредством генерирования их мобилизационными структурами новых клеточных образований.

Способность к отражению и восполнению недостатков развития обусловлена раздражимостью клеток и распространением сигнальных веществ. В самом начале органогенеза вокруг закладок органов формируются так называемые морфогенетические (формообразующие) поля, или поля органов. Они представляют собой клеточные сообщества, расположенные вблизи почек органов и способные восстанавливать (регенерировать) повреждённые или утраченные части этих почек.

При этом, конечно, воспоминание утраченной части возможно до её окончательной дифференцировки и специализации её клеток. Дать обратный ход этой специализации невозможно. Почки конечностей, глаз, ушей, сердца и других органов вместе с окружающей их территорией составляют морфогенетические поля, способные к образованию и воссозданию соответствующих органов.

Границы морфогенетических полей определялись в многочисленных экспериментах по удалению, пересадке и меченью различными способами клеточного материала, в результате которых были составлены карты полей формирующихся органов у различных видов животных. Любая часть формообразовательного поля способна воспроизводить всё поле в целом, но по мере удаления от закладки органа воспроизводительные способности клеток снижаются. Соответственно отношения, складывающиеся между почкой органа и формообразовательным полем за её пределами можно охарактеризовать как отношения мобилизационного ядра и мобилизационной периферии.

Американский исследователь Р.Г. Гаррисон удалял от половины до трёх четвертей материала почек конечностей у зародышей различных животных. И несмотря на это из оставшихся частей всегда развивались нормальные конечности. Такова мощь регуляции и регенерации в процессах органогенеза.

Передние конечности позвоночных унаследованы от общих предков и поэтому развиваются и выстраиваются по общему плану, хотя они сильно отличаются по выполняемой биологической работе и выступают в таких резко отличающихся формах, как плавники, ласты, крылья, лапы или руки. Столь же сходные планы строения и различные формы имеют мозги, сердца, органы пищеварения, выделительные и половые органы, позвоночники, задние конечности и другие органы позвоночных животных. В зародышах любых животных закладки органов компактно упакованы, растут и развиваются крайне неравномерно.

Чем более универсально приспособлена та или иная группа видов к освоению различных сред обитания, тем большие различия в размерах тел и органов могут развиваться из миниатюрных зародышей. Так, развитие млекопитающих, различные виды которых приспособились к обитанию в любых климатических зонах и на суше, и в воде из самой маленькой в животном мире яйцеклетки размером до 100 мк развиваются и землеройки с массой тела 3–5 г, и киты весом 100–150 т. Рост клеточной массы и увеличение размеров клеток происходят за счёт действия стимуляторов роста, которые открыты наукой и приводят к закономерному разрастанию костей, мышц, эпидермиса, нервов и других тканей, из которых формируются жизненно важные органы.

Но в период органогенеза и связанного с ним гистогенеза поля органов по своим размерам очень малы, даже микроскопичны. Их диаметр, как правило, не превышает одного миллиметра и чаще всего составляет всего лишь несколько сотен микрон. Дальше миллиметра, т. е. расстояния, охватывающего около 100 клеточных диаметров, сигналы межклеточных взаимодействий, образующие целостность морфогенетических полей, не распространяются. Им не хватает мощности.

Биологическая работа по формированию органов может совершаться только при очень малых размерах зародышей и малых размерах формирующихся органов. По мере развития нервной системы она берёт на себя обеспечение целостности организма и его мобилизаций на биологическую работу, в том числе и по дальнейшему развитию органов. Но нервная система также является органом, который должен сформироваться, прежде чем принять на себя мобилизационные, организационные и управленческие функции.

У человека активный органогенез начинается в предплодный период – с 4-й по 8-ю недели эмбриогенеза. Одновременно с закладкой нервной системы образуется туловищная складка, которая обособляет зародыш от материнских органов. Затем путём разделения среднего зародышевого листка на множество сегментов образуются сомиты – зачатки позвоночника. Скрученный зародыш в этот период с чешуёй не похож на человека. Он скорее напоминает какое-то экзотическое морское животное. Его длина всего лишь от 2 до 3,5 миллиметров.