Что такое морфоген

Примером эволюционно первой формы жизни, имеющей нервную систему, является гидра (Нуйго)—маленький полип, живущий в пресной воде. Организм гидры состоит из двух клеточных слоев, эктодерма и эндодерма, и имеет только пять типов клеток, включая нервные клетки. Вследствие такого простого строения гидра стала подходящей моделью для исследования дифференциации и развития [7]. Были выделены молекулы, которые стимулируют образование головных клеток из недифференцированных клеток, и молекулы, продуцирующие клетки конечностей. Головные активаторы и активаторы конечностей являются пептидами небольшого размера, присутствующими в нервных клетках (при определенных условиях и в эпителиальных клетках [8]), не исключено, что они являются предшественниками нейропептидов. Кроме того, нервные клетки содержат ингибиторы не пептидной природы и более низкой молекулярной массы. Эти морфогенные соединения, видимо, посредством образования градиента в организме регулируют специфичность различных клеточных районов. [c.360]

По-впдимому, особенности обмена даже у низкоорганизованных существ могут в такой степени изменять метаболизм химических соединений в организме, что особенно активно вызывающие мутации стадии превращения этих соединений имеются далеко не у всех организмов. У более высокоорганизованных животных различия в химизме обмена могут быть еще более выражены и могут ветре-, чаться чаще. Высокие скорости ферментативных процессов, наличие нескольких параллельных цепей обмена иной раз настолько изменяют характер превращения вещества в организме высших животных, что мутагенное для организмов одного вида вещество не будет вызывать мутации у животных других видов. Так, И. А. Рапопортом было показано, что бутилированньиг окситолуол стимулирует у дрозофилы мутации (Н. М. Эмануэль, 1962). Для крыс же это соеди-ненне является только тератогеном, а у мышей бутилокситолуол не индуцировал даже п морфогенных изменений (Браун и др., 1959). [c.302]

Такие возмущения, называемые неустойчивыми модами, однажды возникнув за счет случайных флуктуаций, будут развиваться, нарастая по амплитуде. Однако амплитуда не будет нарастать беспредельно — ее стабилизируют нелинейные эффекты. В итоге в системе сформируется стационарное пространственно неоднородное распределение реагентов (диссипативная структура), которое обусловливает процесс позиционной (зависящей от пространственного положения) дифференцировки ткани. В результате тщательных экспериментальных исследований одного из простых организмов — гидры — были выявлены два типа морфогенов активатор и ингибитор. Эксперименты показали, что после удаления головы, когда в ходе роста размер гидры превысит некий минимальный, на месте прежней головы возникает новая. Таким образом, увеличение размера гидры способствовало позиционной дифферен-цировке. [c.86]

Рис. 16-42. Если какое-то вещество образуется в определенной точке и по мере диффузии из этой точки разрушается, то создается градиент концентрации этого вещества с максимумом в исходной точке. Такое вещество может служить морфогеном, локальная концентрация которого

Соображения о возможности спонтанного возникновения ДС в биологии высказывались сравнительно давно Рашевским, математическое моделирование их началось с работы Тюринга Химические основы морфогенеза [П, где была четко поставлена задача, перечислены условия возникновения ДС и приведен пример модели. Эта работа, ставшая классической, до сих пор не утратила своей актуальности. Детальное исследование модели типа Тюринга (так называемая модель брюсселятора ) проведено в работах группы Пригожина и изложено в монографии Самоорганизация в неравновесных системах [П37]. Обе модели не претендовали на сопоставление с экспериментом в качестве динамических переменных в них фигурировали концентрации некоторых абстрактных метаболитов — морфогенов. [c.216]

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 [18, 19, 76] соответствует интегралу по времени от действительного физического морфогенного поля, (если оно существует — мы еще не решили этот вопрос). [c.155]

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. [c.156]

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. [c.157]

Подобные факты привели некоторых исследователей к мысли о том, что механизмы морфогенеза не только должны учитываться при анализе эволюционных процессов, но и они могут играть определяющую роль в эволюции (Но, Saunders, 1979). Такое заключение кажется неоправданным в силу неизбежного влияния отбора на все процессы генетической и морфологической дифференцировки, сами же морфогенетические процессы обязательно сопрягаются с генными программами, определяющими их преобразование. Пороговый характер многих онтогенетических процессов еще не доказывает, как нам кажется, что и в филогенезе переход от одной структуры к другой совершается путем онтогенетических сальтаций. Ткани цыпленка, например, способны к формированию как роговых чешуй, так и перьев, тогда как ткани лишенных оперения рептилийных предков птиц были способны к формированию лишь роговых чешуй. Для того чтобы сформировались перья, вероятно, недостаточно было изменить внутриклеточную концентрацию витамина А — это лишь вторичный пусковой механизм необходимы были также значительные преобразования и генетической программы развития, и морфогенных потенций тканей. Но как бы то ни было, нельзя не прийти к выводу, что механизмы морфогенеза могут играть существенную роль не только в канализации онтогенеза, но и в канализации филогенеза, придавая ему черты направленности. Не исключено, что морфогенетические механизмы могут придавать некоторым филогенетическим изменениям черты сальтаций. В обоих этих отношениях концепции синтетической теории эволюции нуждаются в дополнении из багажа биологии развития. [c.88]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология