22.8. Генетическая регуляция развития

22.8. Генетическая регуляция развития

Большинство многоклеточных животных и растений начинает свой жизненный цикл с одной клетки — зиготы. Из этой клетки в результате многократных митотических делений получается сложный, высокодифференцированный организм. Процесс этот называют ростом и развитием, и он включает также дифференцировку. В результате дифференцировки каждая клетка приобретает определенную структуру, позволяющую ей выполнять ряд специфических функций более эффективно, и это является одним из важнейших событий, происходящих в процессе развития. Почему клетки, принадлежащие одному организму, образовавшиеся путем повторных клеточных делений и содержащие один и тот же генетический материал, отличаются таким широким разнообразием, типичным для многоклеточных организмов? Причина этого далеко не ясна, однако она, несомненно, связана с индукцией и репрессией генов при участии механизмов, вероятно, сходных с описанными в предыдущем разделе. Судя по имеющимся данным" дифференцировка связана с различными взаимодействиями трех факторов — ядра, цитоплазмы и окружающей среды.

22.8.1. Роль ядра

22.8.1. Роль ядра

Значение ядра как хранилища генетического материала и его главная роль в определении фенотипических признаков были установлены давно. Немецкий биолог Хаммерлинг одним из первых продемонстрировал важнейшую роль ядра. Он выбрал в качестве объекта своих экспериментов необычайно крупную одноклеточную (или неклеточную) морскую водоросль Acetabularia. Существуют два близко родственных вида A. mediterranea и A. crenulata, различающиеся только по форме "шляпки" (рис. 22.33).

Рис. 22.33. Морская водоросль Acetabularia, использованная Хаммерлингом для того, чтобы продемонстрировать роль ядра. А. Два вида Acetabularia. Б. Эксперименты, проведенные Хаммерлингом

В ряде экспериментов, в том числе таких, в которых "шляпку" отделяли от нижней части "стебелька" (где находится ядро), Хаммерлинг показал, что для нормального развития шляпки необходимо ядро. В дальнейших экспериментах, в которых соединяли нижнюю, содержащую ядро часть одного вида с лишенным ядра стебельком другого вида, у таких химер всегда развивалась шляпка, типичная для того вида, которому принадлежало ядро.

При оценке этой модели ядерного контроля следует, однако, учитывать примитивность организма, использованного в качестве объекта. Метод пересадок был применен позднее в экспериментах, проведенных в 1952 г. двумя американскими исследователями, Бриггсом и Кингом, с клетками лягушки Rana pipiens. Эти авторы удаляли из неоплодотворенных яйцеклеток ядра и заменяли их ядрами из клеток поздней бластулы, уже проявлявших признаки дифференцировки. Во многих случаях из яиц — реципиентов развивались нормальные взрослые лягушки.