Биологический каталог




Общая эмбриология

Автор Б.П.Токин

ие пуфов — одно из проявлений реагирования клеток на биохимические изменения в клеточных системах, а не причинный момент формообразовательных процессов. Имеются указания (И. Клевер, 1965) на то, что образование пуфов в клетках слюнных желез можно вызвать различными воздействиями, например изменением соотношения ионов Na+ и К+ в ядре.

ЯДРО И ЦИТОПЛАЗМА В РАЗВИТИИ

Эмбриологи и генетики занимались исследованиями взаимодействия между ядром и цитоплазмой клеток. ДНК не может проявить свои биохимические возможности, если она окажется

28S

изолированной от других химических веществ и структур хромосомы. Изолированная ДНК, как и изолированнная белковая молекула,— мертвые образования. Кроме ДНК в состав хромосом входят белки, РНК и другие вещества. Выяснено, что соотношение гистоновых и негистоновых белков неодинаково в клетках разных тканей и варьирует на разных стадиях дифференциации клеток одного и того же типа. В хроматине клеток бластулы морского ежа содержится по отношению к ДНК (принятого за единицу) 1,04 гистонов; 0,48 негистоновых белков; 0,039 РНК и других веществ. Соответственно цифры для плутеуса морского ежа: 0,86; 1,04; 0,078.

Многообещающие опыты были проведены Р. Бриггсом и Т. Кингом в 1955 г. Неоплодотворенное яйцо лягушки активируется к партеногенетическому развитию (уколом), затем микрохирургическим путем из клетки удаляется ядро. В микропипетку всасывают какую-либо клетку зародыша с интересующей экспериментатора стадии развития — со стадии бластулы или гаструлы. При всасывании клетка разрушается, но ядро с окружающей цитоплазмой остается. Посредством той же микропипетки ядро с остатками цитоплазмы инъецируется в энуклеированную яйцеклетку. Оказалось, что при пересадке в энуклеированное яйцо ядер клеток, взятых из анимального полушария бластулы, приблизительно в 30% случаев яйца дробятся нормально. В большинстве случаев (в пределах этих 30%) происходит нормальная гаструляция. Данные ряда последующих исследований этих и других авторов показали, что в некоторых сериях опытов до 80— 100% яиц-реципиентов достигали стадии бластулы. В общем тот же результат был обнаружен в опытах, в которых инъецировались ядра, взятые из клеток анимальной половины и ранней гаструлы. Был сделан вывод: ядра клеток на стадии бластулы и ранней гаструлы еще не дифференцированы, «тотипотентны», каждое ядро может полноценно заменить ядро зиготы.

Аналогичные опыты нз других видах амфибий, в частности на жабах, также дают право говорить о «тотипотентности» ядер клеток стадии бластулы и ранней гаструлы. Этого и ожидали авторы, разделяя традиционное (хотя и необоснованное: см. гл. XI) убеждение, будто н сами клетки еще «не дифференцированы».

Если брать для инъекций энуклеированное яйцо ядра клеток с более поздних стадий гаструляции, то оказывается, что ядра, взятые из клеток будущей хорды и мезодермы, не обеспечивают полного развития: возникают уродливые нейрулы, а чаще развитие останавливается на стадии бластулы или нейрулы. В других опытах Кинг и Бриггс выяснили прогрессирующее ограничение потенций ядер, взятых из энтодермальных клеток, расположенных в области презумптивной средней кишки (из клеток дна первичной кишки). Результаты этих опытов были пестрыми; ядра неко-

286

торых клеток при пересадке их в энуклеированные яйца еще обеспечивали нормальное развитие, но часто развитие останавливалось на стадии бластулы или гаструлы. Только одна треть ядер энтодермальных клеток средней нейрулы при трансплантации их в энуклеированное ядро обеспечивает развитие зародышей до стадии бластулы и только в шести случаях из ста такие ~ бластулы продолжают нормальное развитие. То же относится и к ядрам клеток, закладок хорды и нервной пластинки на стадиях поздней гаструлы и нейрулы. Авторами был сделан вывод, что ядра одних клеток энтодермы еще остаются тотипотентными, но ядра большинства других клеток подвергаются на этой стадии дифференциации.

Из всех опытов был сделан общий вывод, что в ядрах бластомеров в ходе дробления и на последующих стадиях развития зародыша происходят изменения: они теряют свою эквипотен-циальность.

Независимо от Р. Бриггса и Т. Кинга, Л. А. Никитина и О. Г. Строева (1960—1969) провели опыты по гомотранспланта-ции ядер эктодермы и ее производных в энуклеированные яйцеклетки четырех видов амфибий — Bufo viridis, В. bufo dsiaticusy Rana arvalis и R. temporaria. Результаты опытов принципиально те же, что и в опытах Кинга и Бриггса. Однако в опытах Никитиной для пересадки брали ядра из клеток глазного пузыря и глазного бокала (со стадии хвостовой почки). Оказалось, что и ядра дифференцирующихся клеток закладки глаза сохраняют потенции, присущие ядру зиготы. С увеличением возраста зародышей — доноров ядер — наблюдается уменьшение процента нормально развивающихся зародышей — реципиентов. Были сделаны выводы, что происходит возрастное ограничение потенций ядер у все большего числа дифференцирующихся клеток.

Изложенные данные, подтвержающие указанную гипотезу Заварзина, к сожалению, не могут считаться убедительными и, конечно, не решают проблем о роли ядра и цитоплазмы клеток в развитии зародышей и о вероятном различии ядер дифференцирующихся клеток. В этих опытах, к сожалению, нельзя было инъецировать чистые ядра, неизбежно вводилась и цитоплазма клеток. Конечно, относительное количество инъецированной цитоплазмы (по сравнению с цитоплазмой яйца) незначительно,, особенно когда клетки-доноры были очень мелкими (со стадии поздней гаструлы). Но пренебрегать возможной биохимической ролью этих небольших количеств цитоплазмы нельзя, зная, сколь значительный эффект могут обусловливать микродозы тех или иных веществ в биохимических процессах (ферменты и др.). В опытах Кинга и Бриггса наносились ощутимые травмы зародышам (и при удалении ядра яйца, и при иньекции чужих ядер), поэтому трудно решить, за счет каких причин могли быть случаи аномалий в развитии.

287

Изящные опыты Кинга и Бриггса, давшие указанный результат, не удалось с тем же успехом провести на зародышах хвостатых амфибий. В точно таких же опытах на яйцах тритона зародыши не развивались нормально со стадии бластулы даже в случаях, когда инъецировались ядра клетки со стадии ранней бластулы. Выходит, что у зародышей тритона какие-то иные закономерности дифференциации ядер, а это кажется сомнительным. Данные других исследователей заставляют более настороженно относиться к выводам, сделанным Кингом и Бриггсом.

Дж. Гердон в 1962 г. доказал способность ядер клеток кишечного эпителия питающихся головастиков Xenopus laevis обеспечивать эмбриональное развитие: в 10 случаях из 726 оперированных зародышей (в энуклеированные яйца инъецировались ядра клеток кишечного эпителия) развились головастики.

Результаты опытов дают право автору делать вывод о том, что ядро может обусловить дифференциацию клеток и в то же время сохранять генетическую информацию, необходимую для нормального процесса развития. Т. Кинг и Мэк-Киннель (1962) пересаживали в яйцеклетку лягушки Rana pipiens ядра клеток опухоли (аденокардициномы), возникающие при образовании опухоли из дифференцированных «леток почки. В этих опытах были получены плавающие головастики с дифференцированными хордой, кожей, мозгом, мышцами и т. д.

Трудно сделать определенные выводы из опытов Р. Бриггса и др. (1964), проведенных на яйцах аксолотля. Яйца освобождали ют оболочек, хромосомы их разрушали действием ультрафиолетовых лучей. Активация яиц к развитию вызывалась действием электрического тока. Ядра для пересадок брали от других зародышей со стадии нейрулы, из клеток хорды, боковой мезодермы, медуллярной пластинки и энтодермы. В большинстве случаев развитие не шло дальше стадии бластулы и ранней гаструлы, но при пересадке ядер из хорды развитие иногда продолжалось до стадии нейрулы (6% случаев), хвостовой почки (4%) и даже до вылупления (0,6%). При инъекции ядер, взятых из клеток •нервной пластинки, в 3% случаев нормальное развитие продолжалось до стадии нейрулы.

Исследователями дается противоречивая оценка всех опытов по пересадке ядер. Одни считают, что, по-видимому, происходят какие-то необратимые изменения клеточных ядер, другие сомневаются в реальных возрастных ограничениях ядерных потенций на таких поздних стадиях, как хвостовая почка.

Интересны опыты ряда авторов, пытавшихся разрешить проблему роли ядра и цитоплазмы в развитии путем убиения ядер яйца или бластомеров действием ионизирующей радиации. Они исходили из гипотезы, будто при действии ионизирующего излучения можно убить ядро клетки, а цитоплазму оставить нормальной.

288

Б. В. Конюхов (1973) так представляет контроль клеточной дифференциации. Дифференцировка клеток связана прежде всего с синтезом специфических белков, появление которых определяется дерепрессией локусов ДНК и синтезом соответствующих иРНК. Многие думают, что процессы дифференциации и морфогенеза осуществляются так, что те или другие гены включаются и выключаются в одной и той же клеточной системе. Конюхов считает, что дифференциация связана только с дерепрессией генома «тотипотентных недифференцированных» клеток раннего зародыша. Сначала дерепрессируются гены, контролирующие размножение и процессы общего метаболизма, затем активируются первые «тканеспецифические гены», детерминирующие специализацию бластомеров в стволовые клетки, а в период гисто- и органогенеза дерепрессируются гены, которые контролируют синтез белков, специфичных для тех или иных клеточных систем. Эта гипотеза возникла в связи с иммуноэмбриологическими исследованиями Конюхова (см. гл. XV) антигенов, возникающих в ходе развития организма (видоспецифические, стадиеспецифические, органоспецифические). Она связана с популярным в 60—80-е годы представлением о стволовых клетках. Определенный клон клеток образуется в результате многократных делений первичной инициа-торной, стволовой клетки, у которой дерепрессируются и затем сохраняются в активном состоянии соответствующие тканеспецифические локусы ДНК. Стволовые клетки, думают Конюхов и другие авторы, возникают на стадии гаструлы. Таковы миогенные,

страница 66
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110

Скачать книгу "Общая эмбриология" (5.69Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(22.09.2019)