Александр Харс - Я познаю мир. Биология

Затем на верхней стороне зародыша опять происходит процесс впячивания. В результате отшнуровавшаяся часть превращается в нервную трубку,а между ней и кишкой появляется длинное образование – хорда.Таков процесс формирования зародыша ланцетника – примитивного существа, которое из всех живущих сейчас на Земле животных, видимо, стоит ближе всех к предкам позвоночных.

image l:href="#image51.png"

Ланцетник

Мы познакомились с тем, как начинается развитие оплодотворенной яйцеклетки. На начальном этапе развития зародыша его клетки просто делились и оставались «жить» там, где появились на свет. Можно подумать, что эти первоначальные структуры формируются совершенно случайно и образующим их клеткам совершенно безразлично, где они оказались и кто их соседи. Однако это не так. Помогли это выяснить лягушки. Их зародыши обладают удивительным свойством. Если их икринки развиваются в воде, куда добавлено немножко пищевой соды, клетки зародыша между собой не слипаются, как им полагается. Это свойство позволило «разобрать» зародыши лягушки на отдельные клетки. Если эти клетки поместить в специальный питательный раствор, они не погибают, а вновь приобретут способность слипаться между собой.

Разборку на «кирпичики» ученые осуществляли, когда в зародыше было уже три слоя клеток. Верхний, как вы уже знаете, – зародышевая кожа (эктодерма). Внутренний слой предназначен для создания кишечника и его производных (энтодерма). А из промежуточного слоя клеток (мезодермы) образуются мышцы, кости, соединительные и другие ткани.

image l:href="#image52.png"

Зародышевые листки и органы, развивающиеся из них: 1 – эктодерма; 2 – мезодерма; 3 – энтодерма

Как вы думаете, что произойдет, если клетки двух или трех слоев зародыша смешать между собой и поместить в питательный раствор?

Оказалось, что в этом случае клетки рассортируются на два или три сорта и при этом каждый сорт клеток займет соответствующее ему место, то, которое они занимал в зародыше. Так, если смешать клетки всех трех слоев, то из них образуется шарик, похожий на зародыш. Внутри этого шарика окажется крохотный шарик из слепившихся клеток энтодермы. Сверху он будет окружен, хотя, скорее всего, не очень полно, клетками мезодермы. А снаружи шарик окажется покрыт слоем клеток эктодермы.

Интересно, что если взять клетки только двух слоев – наружного и внутреннего, клетки каждого сорта слепятся между собой по отдельности, а друг друга замечать не будут, не проявляя никакого интереса к соседям.

Теперь вернемся к нашему искусственному зародышу из клеток трех слоев. Если клетки среднего слоя не сумели создать вокруг шарика из внутренних клеток сплошной оболочки, то и клетки наружного слоя эту часть шарика, не покрытую мезодермой, тоже оставят голой. Оказывается, клетки зародыша не только способны узнавать своих бывших соседей, но и знают, как им следует относиться к клеткам других слоев зародыша. Клетки верхнего и внутреннего слоев способны вступать в контакт только с клетками промежуточного слоя, зато промежуточные клетки охотно вступают в контакт и с теми, и с другими. Благодаря этому зародыши всегда образуются правильно, и клетки не «путают», где им следует находиться.

image l:href="#image53.png"

Схема опыта с зародышами лягушки

В зародыше довольно рано появляются клетки, являющиеся узкими специалистами в каком–либо виде деятельности. Интересно, что появление этих клеток, их формирование часто происходит не там, где им придется работать, а где–нибудь на стороне, иногда довольно далеко от места будущей работы. Когда потребность в их деятельности созреет, этим клеткам приходится перебираться на новое место жительства, к месту будущей работы. Может показаться удивительным, но этот процесс происходит даже у человека.

О миграциях клеток тела в ходе развития организма ученые знали уже достаточно давно, но о том, как путешествующие клетки находят дорогу к месту работы, выяснить было непросто. Проще всего было предположить, что клетки находят дорогу по «запаху». Однако доказать, что именно запах помогает им найти дорогу, крайне трудно. Такая возможность бесспорно доказана лишь в одном–единственном случае: так находят дорогу клетки–предшественники лимфоцитов, белых клеток крови, из костного мозга, где они образуются, в вил очковую железу – тимус, находящуюся у нас между трахеей и грудиной.

Конечно, клетки крови не обладают обонянием. Речь идет о химической чувствительности клеток, об их способности реагировать на определенные химические вещества. Чтобы доказать, что незрелые клетки костного мозга активно разыскивают вилочковую железу, их помещали на границе двух крохотных камер. Если в обеих камерах была плазма крови, клетки костного мозга так и оставались там, куда их помещали. Иначе вели себя эти клетки, когда в одной из камер оказывалась жидкость, взятая из вилочковой железы. Тогда клетки перебирались в эту камеру.

image l:href="#image54.png"

Тимус: А – расположение в организме человека; Б – строение на поперечном срезе

Как происходит поиск нужного органа? Почувствовав присутствие нужного вещества, клетки начинают передвигаться в его сторону, а попав туда, начинают двигаться в ту сторону, где его концентрация выше, пока не обнаружат орган, из которого оно выделяется, и проникают в него. Попав в вил очковую железу, клетки–предшественники лимфоцитов проходят там «специализацию», превращаясь в Т–лимфоциты, которые играют важную роль в формировании иммунитета.

Представьте себе станок–автомат для изготовления гвоздей. Что нужно для того, чтобы он приступил к их изготовлению? Во–первых, металл – чтобы было из чего делать гвозди. Во–вторых, электроэнергия – чтобы станок мог работать. А в–третьих... нужно включить станок.

А кто «включает» процесс дифференцировки клеток?

Каждая клетка любого организма имеет полный объем информации о том, как устроен организм, в котором она находится, а также о том, какие функции и каким образом должны выполнять клетки данного организма. Действительно, клетки умеют делать то, что им положено, но кто–то должен им дать команду. Оказывается, команду дают клетки–соседи из тех, кто появился раньше и успел сформироваться.

image l:href="#image55.png"

Развитие нервной трубки зародыша амфибии

Вы уже знаете, что у зародыша довольно рано формируется нервная трубка. Затем на ее переднем конце возникает утолщение – зачаток головного мозга, а чуть позже по бокам этого зачатка возникают глазные пузырьки, зачатки будущих глаз.