Кольца Лизеганга

По-видимому, первым изученным примером кинетического образования структуры были кольца Лизеганга. Они представляют собой правильные периодические структуры, возникающие при образовании осадка в результате реакции равномерно распределенного вещества с другим реагентом, диффундирующим в зону реакции. Кольца Лизеганга легко получить, если пропитать желатиновый слой фотопластинки хроматом калия, а затем капнуть на него раствор азотнокислого серебра. По-видимому, для образования кристаллического осадка хромата серебра необходимо наличие затравки, появляющейся лишь при некоторой пороговой концентрации хромата калия. Поэтому при диффузии ионов серебра через область, обедненную (в результате предыдущего осаждения и диффузии) хроматом калия, осадок не образуется. При достижении некоторого критического соотношения ионов серебра и хромата лавинообразно развивается процесс кристаллизации, с избытком ионов серебра реагируют ионы хромата из прилежащих областей (последние обедняются этим анионом). И вновь, при продолжающейся диффузии серебра в этих обедненных зонах не появляется осадок. Так образуются концентрические кольца — пустые кольца чередуются с кольцами осадка хромата серебра. Получение колец Лизеганга произвело большое впечатление на минералогов — концентрические структуры в яшме, малахите и т. п. стали рассматриваться как результат сочетания процессов диффузии и осаждения в период образования этих минералов. Позже, особенно после открытия (методом электронной микроскопии) тонкой структуры миелино-вого волокна с его концентрическими слоями миелина, стали высказываться мнения о возможном участии механизмов, аналогичных рассмотренным выше, и в образовании морфологических структур в биологических системах (например, структуры миели-нового волокна). Но мне кажется это очень сомнительным — нельзя «доверять» сферически симметричной диффузии тонкую морфологическую работу. Кроме того давно и точно установлено, что концентрическая структура миелинового волокна возникает при многократном наворачивании тонких блиноподобных клеток на аксон.
Одним из наиболее интересных примеров кинетического механизма организации пространства является возникновение пространственных структур в процессе распространения химической колебательной реакции. Такие реакции были капитально исследованы в нашей лаборатории. При реакциях, изученных А. М. Жаботинским и А. Н. Заикиным, образуются подчас весьма сложные узоры, обусловленные распределением в пространстве окисленных и восстановленных форм соответствующих катализаторов. Таким образом возможны кинетические по происхождению структуры, кинетическая организация пространства. Пространственные характеристики определяются в данном случае кинетическими параметрами — скоростями реакций, соотношением положительных (активация) и отрицательных (угнетение) обратных связей в реакционной цепи. Следовательно, пространственная организация структуры легко поддается регулированию. А это именно то, что совсем не нужно в морфологии (вернее, обычно не нужно). Морфология должна быть достаточно консервативной, инвариантной относительно не сильных модификаций условий ее возникновения. Мне кажется, что кинетический морфогенез не мог устроить эволюцию.
До сих пор мы говорили о морфологических (морфогенных) процессах на уровне клетки. Наиболее сложны, вероятно, проблемы морфогенеза многоклеточных организмов.
Многоклеточные организмы возникают из одной клетки — зиготы. Морфология на этом уровне определяется взаимным расположением и взаимодействием клеток в пространстве. Значит, и в данном случае должен существовать однозначный механизм перевода нуклеотидного текста в план, чертеж постройки из клеток. В самом деле, что определяет соединение клеток друг с другом в строго определенных положениях? Можно представить себе несколько ответов на этот вопрос. Проще всего предположить аналогию в механизме образования морфологических структур из клеток и из макромолекул. Геометрия построек из клеток может определяться геометрией клеток — числом возможных контактов каждой клетки и ориентировкой контактных участков, их расположением на «шкуре» клетки. Как мы видели, сочетание гексамерных и пентамерных морфологических единиц приводит к возникновению разнообразных структур. Гексамерные, шестиконтактные клетки должны образовывать плоские структуры, двухконтактные — нити.







Материалы

Яндекс.Метрика