Модель, предложенная Л. А. Мартыновым

Мне кажется весьма интересной модель механизма морфогенеза клеток, предложенная Л. А. Мартыновым. Он отметил аналогию между морфогенезом клеток и созданием формы надувных игрушек. Форма надувной, например, резиновой игрушки зависит от растяжимости отдельных участков ее оболочки, определяющейся толщиной и химическим составом самой оболочки. При надувании лучше растягивающиеся участки выпячиваются. «Надувание» клеток происходит в результате избыточного внутреннего давления. Оно имеет осмотическую природу, создается работой мембранных противоградиентных насосов и поддерживается за счет свободной энергии гидролиза АТФ.
Мне кажется еще более наглядным аналогом процесса создания формы клетки работа стеклодува — получение предмета определенной формы путем воздействия на растяжимую разогретую стеклянную оболочку. Последовательно, целесообразно1 разогревая разные участки, стеклодув выдувает из стеклянного' пузыря причудливую елочную игрушку или лабораторный прибор. Последовательное соответствующее генетической программе образование разных компонент оболочки клеток, создающих то более, то менее растяжимые участки поверхности, затвердевание участков, растянутых ранее в результате биохимической доработки, наконец, воздействие постоянного тургора, внутреннего давления, поддерживаемого метаболическими процессами — таковы представления Мартынова о морфогенезе клетки. Мартынов отнюдь не ограничился созданием этой гипотезы, но выполнил также экспериментальное исследование по ее проверке. Он выбрал классический объект — уже упомянутую выше ацетабу-лярию (см. 20, в). Сложная морфология зонта этой гигантской клетки диаметром около 5 см запрограммирована в единственном ее ядре, находящемся у основания корня — ризонда. Если отрезать зонт, то в случае неповрежденного ядра он возникает снова. Процесс регенерации зонта ацетабулярии и послужил Мартынову основанием для его модели. Он измерил параметры, определяющие механические свойства клеточной оболочки (модуль Юнга, внутриклеточное давление), а также исследовал оптическими методами расположение волокон целлюлозы в разных местах оболочки клетки на разных фазах морфогенеза.
Я не буду дальше излагать содержание и результаты опытов Мартынова — с ними можно познакомиться по его работам. Мне кажется, однако, что «стеклодувная модель» морфогенеза клетки хорошо соответствует современной молекулярной биологии — она заполняет разрыв между представлениями о самосборке надмолекулярных структур из разных макромолекул и представлением о пространственно упорядоченном расположении клеток в многоклеточной структуре. Так могут образоваться клетки с разным числом по разному расположенных контактов. Механизм морфогенеза, следующий из модели Мартынова, также не предполагает существования действительного сложного биологического морфогенного поля — в каждый момент времени происходит лишь несложный процесс, соответствующий составу клеточной оболочки.
Итак, остается вопрос — существуют ли помимо виртуальных действительные физические морфогенные поля? Он в значительной степени эквивалентен вопросу о существовании дальнодействия при взаимодействии клеток. Естественным способом осуществления дальнодействия клеток в водной среде является их влияние друг на друга посредством выделяемых в среду веществ.
Клетки могут получать сигналы о присутствии себе подобных посредством «запаха» или «вкуса». Это очень экономный способ.
сигнализации: изготовленное сигнальное вещество может длительное время без дальнейших энергетических затрат со стороны клетки-изготовителя выполнять свои сигнальные функции, тогда как сигнализация посредством электромагнитных или акустических полей требует непрерывных трат для генерации сигналов. Конечно же информация о локализации источника сигналов, получаемая при помощи химических веществ, не очень совершенна — пресловутая организация пространства посредством градиентов концентрации данного вещества затрудняется беспорядочной тепловой диффузией. Однако на не очень больших расстояниях (порядка микрон), вероятно, и диффузия не слишком мешает нахождению клетками нужного направления движения и необходимых мест контакта. «Вкус и запах» естественные следствия классической биохимической эволюции. Восприятие присутствия и оценка концентрации определенных химических веществ в среде в принципе легко осуществляются нормальными биохимическими механизмами — по изменению скоростей ферментативных реакций в результате конкурентного или аллостерического взаимодействия этих веществ с макромолекулами ферментов. В ходе эволюции возникли высоко совершенные механизмы химической сигнальной регуляции взаимодействия клеток — системы гормональной регуляции, взаимодействие посредством антибиотиков, сигнализация запахами у животных.







Материалы

Яндекс.Метрика