Можно ли управлять развитием зародыша?

Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком

Одной из важнейших теоретических дисциплин биологии и медицины является эмбриология. Задача эмбриологии — познание тех механизмов и закономерностей, которые лежат в основе одного из самых удивительных явлений природы — быстрого развития из сравнительно просто устроенной оплодотворенной яйцеклетки исключительно сложного живого организма. В основе процессов развития лежат, по-видимому, качественные изменения в свойствах белковых молекул. Между тем химики пока еще не в состоянии осуществлять достаточно детальный качественный анализ белков. Что же это? Тупик? Здесь на помощь пришла иммунология — наука, изучающая невосприимчивость организма к инфекционным болезням.

Уже давно было установлено, что если ввести в организм животного или человека чужеродные белки, например, микробов, то ответом будет совершенно определенная особая реакция. Оказалось, что такую реакцию можно вызывать введением и белков, выделенных из различных тканей и органов животных и человека. При этом реакции настолько специфичны, что по их характеру можно безошибочно установить, какому виду животных или какому органу или ткани принадлежали введенные белки. В связи с этим возникла мысль: а нельзя ли, используя эти иммунологические данные, изучить процесс качественного изменения белков в ходе зародышевого развития? Над решением этих вопросов в течение ряда лет работает лаборатория иммунологии эмбриогенеза Института экспериментальной биологии. (К слову при проведении научных экспериментов с зародышами порой учеными используется современное медицинское оборудование, как например, гинекологический комбайн).

Экспериментирование под таким углом зрения дало ценный материал для понимания процессов зародышевого развития. Оказалось, что белки, или, как говорят иммунологи, антигены, характерные для органов взрослого организма, появляются еще до того, как под микроскопом начинают вырисовываться структуры, свойственные этому органу. Иначе говоря, если представить себе образно орган как здание, то вначале формируются кирпичи (белки, антигены), из которых затем складываются постройки. Как же образуются эти «кирпичи»? К ответу на этот вопрос мы только приближаемся. Когда в ходе зародышевого развития впервые появляются белки вновь образующегося органа, то ведь они также «не знакомы» для организма эмбриона. Не возникает ли в таком случае в зародыше каких-либо иммунологических реакций? А если возникают, то не играют ли они роли в регулировании процессов роста?

Эмбриологи знают, что если пересадить на оболочки, окружающие зародыши, кусочки органов взрослых животных, то у зародыша рост соответствующих органов резко усиливается. Подавляющее большинство ученых считало, что такое стимулирующее действие объясняется «переселением» клеток из пересаженного кусочка в соответствующий орган зародыша. Клетки усиленно размножаются, орган растет.

Но опыты показали, что такое объяснение неверно. Мы помещали на оболочки зародыша кусочки селезенки взрослого животного, заключив их в специальные крошечные камеры. Стенки их имели мельчайшие поры, через которые клетки пересаженной ткани проходить не могли. Таким образом, в зародыш проникали только белки (антигены) этой ткани.

Оказалось, что и в этом случае рост селезенки зародыша резко стимулировался. Эти результаты говорят о том, что ученые уже сейчас в состоянии в определенной степени воздействовать на развитие органов зародыша. Конечно, нужно выяснить еще очень много важных деталей. Однако уже сегодня можно думать о том, что в скором будущем ученые смогут управлять процессами зародышевого развития и получать «по заказу» организмы животных с заранее заданными, выгодными для человека свойствами.

Автор: О. Е. Вязов.