для того, чтобы пролить свет на природу индукторов.

Взаимодействия клеток в процессе развития конечности

У трехдневного куриного зародыша почка конечности представляет собой просто карманообразное выпячивание эктодермы, заполненное мезодермой. Затем на вершине его эктодерма утолщается и образует гребешок. Если в это время его удалить, конечность не развивается. Но если даже кусочек этого гребешка реимп-лантировать на апикальный участок, развитие конечности нормализуется.

Раннюю почку конечности можно удалить и отделить эктодерму от мезодермы. Если потом вновь соединить их и пересадить па туловище зародыша-реципиента, то у него разовьется нормальная конечность. Можно пересаживать эти компоненты порознь или в сочетании с какими-либо тканями, не входящими в состав конечности. Результаты этих опытов приведены ниже.

1. Ни эктодерма почки конечности, ни ее мезодерма, если их культивировать порознь, не образуют конечность.

2. При культивировании эктодермы почки конечности с мезодермой из любого другого источника конечность не развивается. Тот же результат получается при культивировании мезодермы почки конечности с эктодермой любого другого источника.

3. При культивировании эктодермы почки крыла с мезодермой почки задней конечности образуется нога, а при культивировании эктодермы почки задней конечности с мезодермой почки крыла развивается крыло.

Если культивировать эктодерму почки нормальной конечности с мезодермой почки конечности, взятой от мутантного зародыша, у которого на конечности образуются лишние пальцы, развивается дефектная конечность. Если использовать эктодерму почки конечности мутантного зародыша и мезодерму нормального, формируется нормальная конечность.

Эти результаты свидетельствуют о том, что для развития конечности необходимы и эктодермальный, и мезодермальный компоненты. Однако тип конечности зависит от генотипа зародыша, у которого была взята мезодерма (мутант или нормальный), а также от области, из которой она была взята (почка крыла или ноги). Развитие конечности, таким образом, является результатом специфических взаимодействий между этими двумя тканями.

Взаимное влияние компонентов развивающейся почки

Развивающаяся почка состоит из многочисленных небольших "S-образных почечных канальцев, соединенных с вееровидной •сетью разветвленных, собирательных трубочек, по которым вещества из почечных канальцев попадают в мочеточник, а затем с мочой выводятся из организма. На рис. 11-2 схематически показано развитие почечных канальцев. Образование их начинается приблизительно на 11-й день зародышевого развития. Почечные канальцы и собирательные трубочки образуются из двух различных зачатков — нефрогенного тяжа, рыхлой структуры, состоящей из мезодермальных клеток, и слепого выроста вольфова канала (компактного тяжа мезодермальных клеток). Было показано, что развитие почечных канальцев и собирательных трубочек зависит от тесного контакта между зачатками. Удаление одного из этих компонентов приводит к остановке развития другого.

Рис. 11-2. Образование почечных канальцев. Детали описаны в тексте. J — собирательная трубочка.

У зародыша мыши можно извлечь оба зачатка и культивировать их на кровяном сгустке в питательной среде. В этих условиях секреторные и собирающие канальцы развиваются так же, как и в норме. Если две эти ткани разделить и культивировать порознь, то канальцы никогда не развиваются. Если же между ними поместить очень тонкий фильтр с небольшими порами, взаимная индукция происходит. (Хотя фильтр достаточно толстый, чтобы предотвратить непосредственный контакт между клетками, все-таки не исключено, что сквозь него могут проходить капельки цитоплазмы.) Если ткани разделить более толстой мембраной, развитие канальцев никогда не наблюдается. Было предпринято много неудачных попыток экстрагировать из всех этих тканей вещества, индуцирующие in vitro нормальное развитие другой ткани.

Индукция такого рода обычна для развивающихся систем. Необходимым условием ее осуществления является тесный контакт реагирующих тканей в течение продолжительного времени. Можпо создать немало гипотез об участии различных химических соединений в индукции, происходящей при прямом контакте тканей; однако, как и во многих других случаях, о которых уже шла речь, только теперь становится возможным необходимый биохимический анализ явлений.

Еще о морфогенетических полях

В процессе развития глаза между клетками и тканями возникают сложные взаимодействия (индукционные и тормозящие), характерные для морфогенетического поля. Как уже говорилось в гл. 10, в развивающемся переднем мозге появляются два боковых выпячивания — глазных пузыря. Глазные пузыри дорастают до эктодермы. В зоне контакта с эктодермой глазной пузырь индуцирует в ней образование линзы (рис. 11-3,В). Эктодерма утолщается, погружается внутрь и отшнуровывается, образуя зачаток линзы. Клетки наружной поверхности линзы (обращенные к эктодерме) остаются плоскими и образу ют линзовый эпителий. Клетки внутренней поверхности (обращенные к глазному пузырю) значительно утолщаются и начинают синтезировать специфические линзовые белки, которые кристаллизуются в линзовые волокна. Меридиональное расположение волокон приводит к образованию двояковыпуклой линзы. Находящаяся над линзой роговица состоит из клеток двух типов. Наружный ее слой образуют эпителиальные клетки, внутренний — рыхлые мезенхимные. В радужине развиваются пигментные клетки и мышцы, контролирующие размер зрачкового отверстия. Между тем после контакта с эктодермой полость глазного пузыря уменьшается, его стенка впячивается, и в конце концов он принимает вид чаши (рис. 11-3, В, Г). В толстом внутреннем слое образуются фоторецепторы и нервные клетки (сетчатка). Тонкий наружный слой превращается в пигментный эпителий. Волокна нервных клеток через глазной стебелек попадают в мозг. Опыты, поставленные па зародышах амфибий, позволили установить следующие факты.

1. Если глазной пузырь удалить хирургически до того, как он

придет в контакт с эктодермой, линза не развивается. Если глазпой пузырь пересадить в другое место (на туловище зародыша),

. там из эктодермы образуется линза.

2. Если область, из которой в дальнейшем образуется линза, удалить на ранней стадии, то соседние эктодермальные клетки мигрируют на место удаленных клеток, приходят в контакт с глазным пузырем и образуют линзу.

3. Если линзу удалить на поздней стадии, то клетки края радужины делятся и образуют зачаток линзы, который увеличивается в размере, отделяется от радужины и преобразуется в новую линзу, а иногда образуется несколько линз. Если часть радужины удалить вместе с линзой, новая линза и радужина регенерируют из остатка старой радужины.

Таким образом, получив соответствующий индуцирующий стимул, многие участки эктодермы, из которой в норме линза не образуется, могут образовать ее. Более того, край или остаток радузкины также способны образовывать линзу, но только в том случае, если линза отсутствует.

Отметим два твердо установленных свойства любого морфоге-нетического поля. Во-первых, число клеток, потенциально способных участвовать в образовании органа или ткани, значительно больше, чем число клеток, которое в действительности участвует в этом процессе, и, во-вторых, присутствие органа или ткани подавляет эту их способность.

Специфическое узнавание клеток и слипание их у зародышей позвоночных

Реагрегация клеток. Многие многоклеточные образования можно дезагрегировать на разных стадиях развития и разделить на однородные популяции, состоящие из отдельных клеток. Теперь представим, что созданы условия для реагрегации клеток. Образуют ли они опять структуру, сходную с той, которая была разрушена, и, если это так, займут ли клетки во вновь образованной структуре свои первоначальные места? В опытах, проведенных на большом числе различных организмов, был получен положительный ответ на оба вопроса. Вот несколько примеров.

В гл. 8 мы описывали опыт, в котором образовавшиеся агрегаты клеточного миксомицета Dictyostelium discoideum дезагрегировали и. клетки вновь перенесли на твердый субстрат. В такой ситуации клетки практически сразу же реагрегировали и за несколько часов воссоздали структуру, на образование которой первоначально требовалось 18—20 ч. Слизней дезагрегировали на клетки и смешивали клетки переднего отдела одних слизней с клетками заднего отдела других. Два вида клеток хоБИЯ хрусталика у цыпленка.

наружная эктодерма, 3 — глазной пузырь, 4 — глазной бокал, 5 — заной стебелек, * — пигментный эпителий, 9 — роговица, 10 — сетчатка, вательных стадий.

рошо отличались друг от друга, поскольку одних слизней выращивали в присутствии меченого тимидина, а других — без него. Из смеси клеток вновь образовались мигрирующие слизни. На радиоавтографах было обнаружено, что передний конец образовавшегося слизевика был образован исключительно клетками составлявшими передний конец донора, и соответственно задний конец— клетками заднего конца донора. Сходные опыты проделаны на нескольких видах грубок. Губок дезагрегировали, протирая их через частый газ. Суспензию клеток помещали в свежую морскую

Рис. 11-4. Распределение и гистогенез клеток в смешанных агрегатах.

Л. Нервная пластинка и эпидермис. Б. Нервная пластинка, нервные

валики и энтодерма.

воду и культивировали. Клетки быстро агрегировали. Сначала скопления клеток напоминали холмики, а в конце концов формировались обычные маленькие губки с сетью каналов, выстланных специализированными клетками. Такой же результат был получен в опытах на полипах.

Особенно наглядный эксперимент был поставлен с клетками дезагрегированных зародышей амфибий. Были взяты три ткани: 1) эпидермис нервной пластинки зародыша, 2) участок нервных валиков на стадии образования нервной трубки и, наконец, 3) энтодерма кишки. Три кусочка ткани дезагрегировали и клетки смешали. Клетки реагрегировали случайным образом, образовав аморфное скопление. Затем они начали рассортировываться, причем процесс сортировки продолжался до Тех пор, пока не образовались три различные ткани: сверху