Эмбриология. Часть 1.⁠⁠

Это очень сложная тема, но интересная. Даже не знаю с чего начать, но попробую с основ.

Эмбриология затрагивает не только гомо сапиенс, но и всех организмов, даже растений.

Нох-гены.

Именно гомеозисные гены, они же нох-гены, являются сценарием для развития клетки (эмбриона) во взрослую особь.

Эти гены активируются в самом начале развития зародыша, пока он имеет неопределенную дынеобразную форму. Затем зародыш начинает делиться на сегменты, и хотя все они выглядят одинаково, каждый из них уже имеет свое предназначение - из каждого со временем разовьется определенная часть тела. Работа НОХ генов в том и состоит, чтобы сообщить клеткам каждого сегмента, во что именно им суждено превратиться - станут ли они частью руки или ног, крылышка или усика.  НОХ гены выполняют среди генов роль главного управляющего выключателя. Единичный НОХ ген может запустить цепную реакцию множества других генов, которые затем вместе сформируют определенную часть тела. Если НОХ ген мутирует, он теряет способность отдавать остальным генам правильные команды. В результате такой ошибки из сегмента может вырасти совершенно не та часть тела. В хромосоме они выстроены в идеальном порядке, в каком проявляются в эмбрионе, головные гены располагаются ближе к началу, хвостовые - ближе к концу.

Биологи обнаружили, что во всех животных НОХ гены выполняют одну и ту же работу: определяют назначение различных секций тела зародыша вдоль продольной оси, точно как у насекомых. НОХ гены различных животных так похожи, что можно заменить дефектный НОХ ген плодовой мушки соответствующим НОХ геном мыши, и при этом у мушки на положенных местах вырастут соответствующие части тела. Несмотря на то что последний общий предок мыши и плодовой мухи жил более 600 млн лет назад, этот ген и по сей день сохраняет функциональность.

С развитием генной инженерии ученые-микробиологи начали активно "троллить" матушку-природу, меняя местами последовательность нох-генов. Таким образом, у мух вместо лапок вырастала вторая пара крыльев или вместо глаз росли усики. Но не все так просто, как кажется. Кроме нох-генов есть и так называемые регуляторные гены. Своего рода более точная настройка после работы нох-генов. Когда тело зародыша уже поделено на сегменты, эти регуляторные гены в каждом отдельном сегменте создают органы. Их подмена принесла ученым мух с десятком глаз на спине и других монстров.

Но мы немного отошли от темы, есть другая проблема, мимо которой я не могу пройти. Наша нервная система (наша - животного мира в целом). Существует общий принцип, благодаря которому отдельные клетки могут взаимодействовать друг с другом, строя тело без какого-либо чертежа, отображающего целое тело.

Ранний классический эксперимент Нобелевского лауреата, эмбриолога Роджера Сперри отлично иллюстрирует этот принцип. Сперри с коллегой взяли головастика и удалили крошечный квадратик кожи со спины. Они удалили другой квадратик, такого же размера, с живота. Затем они пересадили эти два квадратика, но каждый на место другого: кожа живота была пересажена на спину, а кожа спины - на живот. Когда головастик вырос в лягушку, результат был довольно симпатичен, как часто бывает с экспериментами в эмбриологии: имелась аккуратная почтовая марка белой кожи живота посреди темной, пестрой спины, а другая аккуратная почтовая марка темной пятнистой кожи - посреди белого живота. А теперь - главное в этой истории. Обычно, если пощекотать спину лягушки щетинкой, лягушка будет чесать это место лапой, как будто отгоняя раздражающую муху. Но когда Сперри щекотал своей экспериментальной лягушке белую "почтовую марку" на спине, она чесала живот! А когда Сперри щекотал ей темную почтовую марку на животе, лягушка чесала свою спину. В нормальном эмбриональном развитии, согласно интерпретации Сперри, произошло следующее: аксоны (длинные "провода", каждый - узкий, трубчатый выступ отдельной нервной клетки) вырастают из спинного мозга в поисках кожи живота, вынюхивая ее как собака. Другие аксоны растут из спинного мозга, вынюхивая кожу спины. И обычно это дает правильный результат: щекотание спины ощущается, как если бы оно было на спине, в то время как щекотание живота ощущается, как если бы оно было на животе. Но у экспериментальной лягушки Сперри некоторые из нервных клеток, вынюхивающих кожу живота, нашли почтовую марку кожи живота пересаженной на спину, по-видимому, потому что она правильно пахла. И наоборот.

Люди, которые верят в своего рода теорию tabula rasa (чистой доски), согласно которой мы все рождены с разумом в виде с чистого листа, и заполняем его опытом, должны быть удивлены результатом Сперри. Они должны ожидать, что лягушки будут учиться на опыте разбираться с ощущениями их собственной кожи, связывая правильные чувства с правильными местами на коже. Вместо этого кажется, что каждая нервная клетка в спинном мозге помечена, скажем, как нервная клетка живота или нервная клетка спины, даже прежде, чем она вступит в контакт с соответствующей кожей. Позже она найдет свой назначенный, целевой пиксель кожи, где бы он ни был. Если бы муха проползла вдоль ее спины, лягушка Сперри, по-видимому, испытала бы иллюзию, что муха внезапно перепрыгнула со спины на живот, проползла немного дальше, а затем мгновенно перепрыгнула снова на спину.

Подобные эксперименты вынудили Сперри сформулировать свою гипотезу "хемо-афинности", согласно которой нервная система монтируется, не следуя всеобщему чертежу, а благодаря тому, что каждый отдельной аксон, ищет конечные органы, с которыми у него есть особое химическое сродство.