Ричард Докинз - Перерастая бога. Пособие для начинающих

Устроена гаструла, надо признать, не слишком сложно и совсем непохожа на младенца. Но, думаю, вам ясно, что она могла появиться вследствие выполнения восходящих правил, которым следовала каждая клетка, увеличивая площадь стенки бластулы и создавая таким образом углубление, необходимое для образования двухслойного зародыша — гаструлы. Именно подобные восходящие правила, продолжая действовать в каждой точке эмбриона, меняют его форму, постепенно делая его все более похожим на младенца.

После гаструляции происходит еще один, в чем-то подобный ей процесс «впячивания». Он называется нейруляцией и завершается тем, что края углубления смыкаются, «отстегивая» полую трубку, назначение которой — превратиться в главный нервный тяж организма (тот самый, что пролегает вдоль всей нашей спины внутри позвоночника). И снова углубление возникает здесь в результате деятельности отдельных клеток, соблюдающих восходящие правила местного значения. Вот рисунок, показывающий, как возникает нервная трубка — сначала она «впячивается», а затем «отстегивает» вогнутый участок.

Имеются различия в деталях, но сам принцип восходящего локального регулирования тот же, что и при гаструляции.

Как вы помните, Крейг Рейнолдс создавал своих «Птоидов» — компьютерную модель стаи птиц, — программируя поведение только одного «птоида». Затем он сделал множество его копий и наблюдал за их совместным поведением. Они сформировали летающую, кружащуюся стаю — прямо как настоящие птицы. Программированием поведения стаи Рейнолдс совершенно не занимался. Оно возникло само, по восходящему принципу, вследствие выполнения локальных правил индивидуальными птоидами. Ну вот, а матбиолог Джордж Остер сделал то же самое, только не для птоидов, а для клеток зародыша. Он написал компьютерную программу, моделирующую поведение одной-единственной клетки. Ему пришлось принять во внимание множество тех мелких фактов, которые уже известны биологам о клетках. Подробности довольно трудны для понимания, так как клетка — сложно устроенная штука. Но важно здесь вот что. Аналогично примеру с птоидами, Остер моделировал не эмбрион, а только отдельную клетку. В том числе и ее стремление размножаться, поскольку это одна из важнейших клеточных особенностей. Но клетки занимаются и многими другими вещами, которые Остер также учел при программировании своей виртуальной клетки. Затем он дал ей возможность делиться на экране компьютера и наблюдал, что же получится.

Всякий раз, по мере того как клетка делилась, каждая из двух получавшихся новых клеток наследовала все ее свойства и поведение. Подобным же образом работала и модель Крейга Рейнолдса, клонировавшего множество копий своего единственного птоида, чтобы посмотреть на их поведение в стае. И если птоиды Рейнолдса группировались, как скворцы, то клетки Остера…

Впрочем, просто взгляните на приведенную ниже схему, и вы увидите, что они делали. А затем сравните ее с предыдущим изображением настоящей нейруляции. Разумеется, две эти картинки не вполне одинаковы. Точно так же, как и роящиеся птоиды Рейнолдса не были абсолютно идентичны сбивающимся в стаи скворцам. Этими двумя примерами я всего лишь хочу продемонстрировать могущество восходящего «проектирования», когда нет ни архитектора, ни балетмейстера, а только локальные правила, выполняющиеся на нижнем уровне организации.

Более поздние эмбриологические этапы слишком сложны, чтобы обсуждать их здесь. Все разнообразные ткани — мышц, костей, нервной системы, кожи, печени, почек — вырастают путем деления клеток. Клетки различных тканей внешне очень непохожи друг на друга, но все они содержат одинаковую ДНК. Причина их непохожести заключается в деятельности разных отрезков ДНК — разных генов. В каждой конкретной ткани активировано только незначительное меньшинство из десятков тысяч имеющихся генов. Отсюда следует, что в каждой ткани синтезируются лишь немногие из тех белков — тех жизненно необходимых «лаборантов»-ферментов, — что могли бы производиться и что действительно производятся в других тканях. А это приводит к тому, что клетки различных тканей формируются разными. Каждая ткань нарастает благодаря делению клеток, подчиняющихся локальным восходящим правилам. И каждая перестает расти по достижении нужного размера — опять-таки следуя восходящим правилам, действующим «на местах». Порой дела идут не так, как надо, и ткань не может прекратить свой рост: клетки отказываются повиноваться восходящим локальным правилам, приказывающим им остановить деление. В таких случаях возникает опухоль — например, раковая. Но как правило, этого не происходит.