Джейми Дейвис - Онтогенез. От клетки до человека

• Название: Онтогенез. От клетки до человека
• Автор: Джейми Дейвис
• Жанр: Образовательная литература
• Год: 2017
• ISBN: 978-5-496-01696-4

Как мы стали такими, какие мы есть? Почему у нас две руки и ноги, но только одна голова? Почему человеческое тело симметрично, но в то же время его половинки не полностью идентичны? Почему отпечатки пальцев однояйцевых близнецов не одинаковые? Как развивался наш мозг и что такое сознание? Почему мы смертны и какой в этом биологический смысл?

Подобные вопросы люди задавали себе с древнейших времен. Даже сейчас, при современном развитии науки, не до конца понятны те фундаментальные принципы, благодаря которым из единственной оплодотворенной яйцеклетки формируется такой сложно организованный организм, состоящий из множества молекулярных структур, которые взаимодействуют друг с другом, имеют свой собственный цикл жизни, способны к регенерации и саморазвитию. «В основе этого лежит принцип центральной адаптивной самоорганизации», – говорит современная биология. Но что же собой представляет этот принцип?

Джейми Дейвис проделал огромную работу по адаптации сложнейшего научного материала для уровня, понятного массовому читателю. В увлекательной и ироничной форме, снабдив свой рассказ более чем 80 иллюстрациями, автор приглашает читателя в путешествие через все аспекты биологического развития человека – от зачатия до смерти. Последние достижения эмбриологии, генетики, физики, нейропсихологии позволят нам узнать больше о стволовых клетках и белковом метаболизме, различиях между хромосомами и функциях генов, нейронных связях и прочих важнейших факторах, влияющих на внутреннюю эволюцию человека.

---

Рис. 6. Схема перехода от стадии двух клеток к стадии образования полости и затем к стадии обособления трофэктодермы и внутренней клеточной массы. Эмбрион заключен в плотную желеобразную «капсулу», прежде служившую оболочкой яйцеклетки; она носит название вителлинового слоя, или zona pellucida

Образ жизни эмбриона человека близок к паразитическому, но не стоит принимать эту метафору слишком близко к сердцу. В любом случае это единственный способ вынашивания потомства, а значит, выживания у нашего вида. Мать не просто терпит паразитизм ребенка, а поощряет его за счет постоянного взаимодействия. Если построенный на сигнальных молекулах «диалог» между маткой и эмбрионом прекращается, эмбрион не может оставаться имплантированным, и беременность прерывается.[24]

Иногда эмбрион движется по женским половым путям от места оплодотворения в маточной (фаллопиевой) трубе чересчур медленно и не достигает матки к тому времени, когда уже готов к имплантации. Одной из распространенных причин этого медленного перемещения является повреждение выстилки маточной трубы бактериями Chlamydia.[25] В наше время это часто встречается у молодых женщин.[26] Эмбрион, достигший определенной стадии развития, пытается имплантироваться там, где он находится в данный момент, даже в яйцеводе. Это ведет к внематочной беременности. Маточная труба не приспособлена для поддержания роста плода ни физически (по размеру и растяжимости), ни физиологически (в плане возможности обеспечить питание и приток крови). Во многих случаях это приводит к выкидышу. Иногда выкидыш приходится вызывать искусственно для спасения жизни матери.

До начала специализации клетки внутренней клеточной массы могут дать начало любой клетке организма. Во всяком случае, так происходит у мышей: на людях подобные эксперименты не могут проводиться по этическим соображениям. Для описания спектра типов клеток, в которые может дифференцироваться та или иная клетка эмбриона, исследователи часто используют специальную древовидную диаграмму, отображающую типы клеток и последовательность дифференцировки. Пример такой диаграммы приведен на рис. 7. Все возможные варианты в конечном счете происходят от одного типа клеток, который на такой диаграмме представляет собой ствол дерева. Поэтому эти клетки называют стволовыми клетками. (Это буквальный перевод немецкого термина «Stammzelle», который предложил в 1909 г. Александр Максимов, изучавший «древо» клеток крови.) В зависимости от конкретной схемы термин «стволовые клетки» может быть применен как к клетке, которая может создать только несколько различных типов клеток организма, так и к клеткам с большими потенциями.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «ЛитРес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на ЛитРес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.

Примечания

1

Синонимами (или подтипами) адаптивной самоорганизации являются «роевой интеллект» и «коллективный разум». Эти термины часто используются при изучении общественных насекомых или даже человеческих популяций, но их словесные формулировки наводят на мысль о «сознательности» того, что они описывают, и применительно к молекулам и клеткам звучат странно. Я предпочитаю термин «адаптивная самоорганизация», который в физических и математических кругах используется для описания того же явления.

2

«Песня о себе», пер. К. Чуковского. – Примеч. пер.

3

Я говорю именно о человеке, потому что существует гипотеза о том, что взаимосвязи нейронов в мозге человека значительно сложнее, чем у других млекопитающих. Возможно, в ходе дальнейших исследований это предположение будет опровергнуто.

4

Лондонский королевский зал искусств и наук. – Примеч. пер.

5

Свежий» = связанный с ГТФ (гуанозинтрифосфатом); «несвежий» = связанный с ГДФ (гуанозиндифосфатом), который образуется во время реакции гидролиза: ГТФ + Н2О → ГДФ + Pi.

6

Inoué S, Salmon ED. Force generation by microtubule assembly/disassembly in mitosis and related movements. Mol Biol Cell. 1995; 6:1619–40.

7

Schaten H. The mammalian centrosome and its functional significance. Histochem Cell Biol. 2008; 192:667–86.

8

Reinsch S, Gönczy P. Mechanisms of nuclear positioning. J Cell Sci. 1998; 111:2283–95.

9

Holy TE, Dogterom M, Yurke B, Leibler S. Assembly and positioning of microtubule asters in microfabricated chambers. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1997; 94:6228–31.

10

Grill SW, Hyman AA. Spindle positioning by cortical pulling forces. Dev Cell. 2005; 8:461–5.

11

Kimura A, Onami S. Local cortical pulling-force repression switches centrosomal centration and posterior displacement in C. elegans. J Cell Biol. 2007; 178:1347–54.

12

Kimura A, Onami S. Computer simulations and image processing reveal length-dependent pulling force as the primary mechanism for C. elegans pronuclear migration. Dev Cell. 2005; 8:765–75.

13

Vallee RB, Stehman SA. How dynein helps the cell find its center: A servomechanical model. Trends Cell Biol. 2005; 15:288–94.

14

Grill SW, Howard J, Schäfer E, Stelzer EH, Hyman AA. The distribution of active force generators controls mitotic spindle position. Science. 2003; 301:518–21.

15

Bornens M. Centrosome composition and microtubule anchoring mechanisms. Curr Opion Cell Biol. 2002; 14:25–34.

16

Yasuda S, Oceguera-Yanez F, Kato T, Okamoto M, Yonemura S, Terada Y, Ishizaki T, Narumiya S. Cdc42 and mDia3 regulate microtubule attachment to kinetochores. Nature. 2004; 428:767–71.

17

Li X, Nicklas RB. Mitotic forces control a cell-cycle checkpoint. Nature. 1995; 373: 630–2.

18

Lampson MA, Renduchitala K, Khodjakov A, Kapoor TM. Correcting improper chromosome-spindle attachments during cell division. Nat Cell Biol. 2004; 6:232–7.

19

Waters JC, Cole RW, Rieder CL. The force-producing mechanism for centrosome separation during spindle formation in vertebrates is intrinsic to each aster. J Cell Biol. 1993; 122:361–72.

20

Braude P, Bolton V, Moore S. Human gene expression first occurs between the four and eight-cell stages of preimplantation development. Nature. 1988; 332:459–61.

21

Van de Velde H, Caufman G, Tournaye H, Devroey P, Liebaers I. The four blastomeres of a 4-cell stage human embryo are able to develop individually into blastocysts with inner cell mass and trophectoderm. Hum Reprod 2008; 23:1742–7.

22

Sasaki H. Mechanisms of trophectoderm fate specification in preimplantation mouse development. Dev Growth Difer. 2010; 52:263–73.

23

Cohen M, Meisser A, Bischof P. Metalloproteinases and human placental invasiveness. Placenta. 2006; 27:783–93.

24

Mor G. Inflammation and pregnancy: the role of toll-like receptors in trophoblastimmune interaction. Ann N Y Acad Sci. 2008; 1127:121–8.

25

Shaw JL, Dey SK, Critchley HO, Horne AW. Current knowledge of the aetiology of human tubal ectopic pregnancy. Hum Reprod Update. 2010 July—August; 16(4): 432–44.

26

Хламидии, конечно, не единственная причина внематочной беременности. Во многих случаях ее причины абсолютно неясны.