Есть ли в жизни место физике
Однако здесь уместно задать традиционный вопрос: Есть ли в жизни место физике? Иными словами нас интересует, существуют ли кардинальные биологические процессы, в которых фундаментальную роль играют именно биофизические механизмы. Существование химических индукторов не решает вопроса в пользу химии. Не вызывает сомнения, что регуляция считывания химического нуклеотидного текста наиболее успешно достигается посредством химических веществ. Но, учитывая сказанное о возможном отсутствии прямых клеточных контактов и о возможности перестройки морфологии структур, можно допустить осуществление пространственных структур из клеток и посредством физических механизмов. В самом деле, наиболее естественно предположить, что пространство организуется под действием различных физических полей, т. е. совокупности градиентов каких-либо потенциалов — электрических, магнитных, механических, электромагнитных, акустических, гравитационных, а также (и тут нельзя избежать химии!) градиента концентрации каких-либо веществ. Замечательной особенностью процессов биологического морфогенеза является то, что эти поля (если они существуют, вернее, если они определяют процессы морфогенеза) вовсе не должны существовать сразу в завершенном виде в самом начале морфогенеза.
Морфогенные (биологические) поля в каждый данный момент должны характеризоваться относительно несложным распределением градиентов в пространстве. Никакого «образа» морфологии возникающего органа в морфогенном поле не должно быть. Последовательное во времени, соответствующее генетической программе изменение морфогенного поля может определить требуемое последовательное построение необходимой структуры из клеток. Таким образом, широко обсуждавшееся в свое время понятие биологического поля соответствует интегралу по времени от действительного физического морфогенного поля, (если оно существует — мы еще не решили этот вопрос).
Итак, мы вероятно, должны заниматься не столько природой 'биологических полей, сколько исследовать возможную «сущность» виртуальных биологических полей, т. е. полей, существование которых дало бы эквивалентный эффект. Ввиду важности этого вопроса задержимся на нем подробнее.
Представим себе, что последовательный во времени морфогенез осуществляется посредством соответствующего последовательного изменения поверхностных свойств клеток. Например, допустим, что биполярные клетки, образующие нити и тяжи, становятся триполярными и вступают в контакты друг с другом в трех точках. Возникшая в результате последовательного изменения клеток архитектура будет соответствовать некоторому виртуальному морфогенному полю. При таком подходе к проблеме биологического морфогенного поля основная задача заключается в выяснении механизма, определяющего относительно простую геометрию клетки. В основном речь идет о числе возможных точек контакта клетки с другими клетками. Вполне правильное расположение этих контактов на поверхности клетки, вероятно, не обязательно — микроошибки в геометрии клеток сгладятся в многоклеточном образовании, как сглаживаются, становятся несущественными нерезкости изображения отдельных кадров при просмотре кинофильма.
Чрезвычайно существенно также установить природу контактов — выяснить роль электростатических взаимодействий, комплементарное поверхностей (как при образовании комплементарное антиген-антитело), коллагенового клея, белково-поли-сахаридных контактных веществ. Огромная важность этих проблем для теоретической и прикладной биологии очевидна. Геометрия, способность клеток образовывать контакты интересны не только в СЕЯЗИ с морфогенезом при онтогенезе и регенерации, но и в особенности в связи с проблемой злокачественного роста.
Последовательное закономерное образование клеток разной формы, с разным числом по разному расположенных контактов может, следовательно, обеспечить закономерно сложную морфологию многоклеточных систем. Механизм образования клеток разной формы в соответствии с генотипическими предначертаниями вряд ли может основываться на простой самосборке из молекул с разным числом контактов.