28 мая, пятница  |  Последнее обновление — 19:49  |  vz.ru
09:41 Разработан проект развития отечественной ядерной медициныВсе новости лентой
Видео RSS

Эмбрион – зеркало эволюции

Скопируйте код и вставьте в свой блог:
Беседа академика российской академии естественных наук заведующего кафедрой биофизики МГУ Всеволода Твердислова с профессором Владимиром Голиченковым в эфире телеканала Russia.ru.
Также по теме:

Всеволод Твердислов: Уважаемые друзья! С моим коллегой профессором Голиченков мы знакомы очень давно. Лозунг наш и общая идея будет закон Эрнста Геккеля. Закон гласит о том, что в онтогенезе воспроизводится филогенез. Но это теперь ему карты в руки – профессор, Володя, Владимир Александрович, прошу, теперь Вы вступаете, вступаете вот в наш разговор. Пожалуйста!

Владимир Голиченков: Спасибо. Действительно, речь идет о так называемом вот законе Эрнста Геккеля. «Геккеля-Мюллера» его называют, «закон Дарвина» – он имеет много разных названий, но суть его в том, что вот все эти ученые подметили сходство между последовательно становящимися стадиями развивающегося организма и тем, как шел ход эволюции организмов. Ограничивается это все, в основном, хордовыми, или позвоночными. Онтогенез есть краткое повторение филогенеза – так сформулировал это Геккель.

В. Твердислов: Скажите, индивидуальное развитие ведь на самом деле далеко не кончается эмбриогенезом, да?

В. Голиченков: Нет, нет, нет.

В. Твердислов: Вот. Взрослое развитие тоже в какой-то мере воспроизводит эволюцию, ну, биосферы, или это там уже не работает?

В. Голиченков: Как это ни странно... там, наверное, довольно сложно. Тут мы должны говорить о том, какие формы мы имеем в виду. Вот если говорить, формы продвинутые, которые совершили такой вот мощный энергетический и эволюционный скачок в своем развитии, скажем, освоили воздушную среду, так, в общем, жизнь-то зародилась в воде и...

В. Твердислов: Но они ж все помнят хорошо (?)

В. Голиченков: Да, очевидно. Мы тоже помним о своем раннем развитии, когда были в утробе мамы, там, а потом появились так называемые первичноназемные животные. Их называют еще «амниота». По одной такой вот оболочке, которая сделана из клеток, тех же, из которых создано тело зародыша, тело организма, которая над телом организма создает некую камеру, такую купель (она называется «амнион»), и поэтому все организмы, имеющие амнион, называются амниота. И вот в этой купели сохраняется как бы морская среда, в которой организмы рождались. Так что от среды-то мы в онтогенезе не отошли.

В. Твердислов: Море внутри нас – это же целая теория такая была.

В. Голиченков: Море внутри нас. Зато потом, когда мы рождаемся на свет или вылупляемся из яйца, как, скажем, у птиц и рептилий...

В. Твердислов: Ну, кто как любит.

В. Голиченков: ...у всех амниот, тех, кто с первичной водой покончил, так сказать, они вышли в воздух – вот тут вот начинаются сложности. Тут уж, собственно говоря, это и есть та вершина эволюционная, которая на этот момент и достигнута.

В. Твердислов: Давайте мы вернемся к самому началу – что именно нас интересует.

В. Голиченков: А к началу, давайте!

В. Твердислов: Речь идет вот о чем. Что если действительно – а, по-видимому, это так и есть – около четырех миллиардов лет назад первичные клетки возникли в море, они должны были чем-то отличаться от внешней среды. И самое необходимое было им стать изолированными, с тем чтобы могла начаться эволюция и отбор. Поэтому жизнь наша дискретна, это клетки, это отдельный организм. И второе. Они должны быть, с точки зрения меня, физика, динамически неравновесными. То есть, они должны иметь запас свободной энергии, чтобы они могли реагировать на то, что меняется снаружи, во внешней среде. И самое дешевое – это были ионы морской воды, и клетки наши сделали тогда, 3,8 миллиарда лет назад, из морской воды, где много натрия и мало калия, внутри себя сделали обратную ситуацию, асимметрию такую: калий собрали в себе, а натрий выбросили. Значит, недавно действительно нами было экспериментально показано, это уже стало общим местом, что поверхностная пленка морской воды накапливает калий. То есть, она очень похожа на содержимое внутри клетки, именно тогда, когда морская вода испаряется. Ну, это сложная физика и химия, но это уже факт. И брызги, которые подымаются над морем и иногда становятся туманом, они как раз по солевому составу – то же самое, что внутри клетки.

В. Голиченков: Калием насыщенные, да?

В. Твердислов: Да, калием насыщенные.

В. Голиченков: Осталось их поймать в пузырек.

В. Твердислов: А пузырек мог образоваться – это отдельный и долгий разговор – но в принципе он тоже мог сделаться. И сейчас уже воспроизведена та стадия, когда вот первичный реактор...

В. Голиченков: В лаборатории.

В. Твердислов: Да. И на морской воде это тоже можно сделать, лишь бы было испарение.

В. Голиченков: Да, да, да.

В. Твердислов: И получается...

В. Голиченков: Теплая пленка.

В. Твердислов: Да, да. Она холодная из-за того, что испаряется. Как руки наши холодные, когда испаряется вода, так же и пленка на море всегда, тонюсенькая, несколько микрометров, десятков микрометров. Там, может, на градусы она быть холоднее, чем объемная фаза моря. Так вот, она как раз по соли, по тому, о чем Вы сказали, внутри клетки наоборот, чем в морской воде. Вот то, что мы носим в себе море внутри нас. И вторая асимметрия, которую запустил неживой океан, но который уже думал о нас. Так вот, он запустил то, что в нас, во всех, во всей биосфере, во всех растениях, животных обязательно левые аминокислоты, из которых сделаны белки – левая это просто куда вращается плоскость поляризации, влево,– и правые сахара, в частности, рибоза входит в ДНК, ну, дизоксирибоза, а рибоза в РНК, те вращают вправо. Естественно, самое, зачем это нужно: углерод может делать и правые, и левые молекулы, но естественно, мы знаем, что правый винт в левую гайку не завинтишь. Поэтому, если уж в природе получается что-то, то нужно было делать природе одну резьбу. Эту резьбу, левую, природа сделала для аминокислот и белков, и правую – для сахаров, и в частности, для нуклеиновых кислот. И вот это сделал уже первичный океан в своей поверхностной пленке. Как только атмосфера остыла, как только океан чуть-чуть остыл, Земля не жила без жизни. И вот на самом деле идея нашей сегодняшней встречи с профессором Голиченковым состоит вот в чем: что закон Геккеля обращен не только вперед, от одноклеточного к многоклеточным, он еще захватывает неожиданным образом то, о чем совершенно не думал и сам Геккель, и Дарвин, не знали, он захватывает и стадию предбиологической эволюции. То есть, клетка должна была из натриевой среды набирать калий, из рацемата – а рацематом называется равная смесь правых и левых молекул – выбирать левые, потому что рибосомальный синтез белков – только с левыми. Так вдруг оказалось (это на самом деле достижения мировые буквально последнего года-двух), оказалось, что в эмбриональной жидкости – та же самая морская вода, как для первой клетки 3,8 млрд. лет назад и тот же самый рацемический раствор поровну левых и правых аминокислот. И это узнали только сейчас. То есть, думали, что все белки левые – и действительно белки левые. Но несколько лет назад стало ясно, что мы при старении – левые аминокислоты, чуть-чуть старее наши белки, поворачивают вправые, и вдруг мы узнаем, что и начало нашей жизни, оплодотворенные клетки, тоже начинается из смеси левых и правых молекул. То есть, воспроизводится та самая стадия, которая была тогда. И мне кажется, вот если мы заговорим об электрической и хиральной (?) регуляции первых стадий, то тут Вам карты в руки. Вот первые деления, первые пять делений – что это такое?

В. Голиченков: Я должен сказать, что вот этот самый закон Мюллера-Геккеля, он вызывает к себе очень неоднозначное отношение со стороны биологов развития. Многие из них, очень известные, выдающиеся биологи, современные биологи, считают его даже анахронизмом, такой передержкой. Что это было обобщение на уровне вот тех лет. А теперь проще объяснить все развитие исходя из таких молекулярно-генетических взаимодействий, т.е., экспрессии и последовательных включений цепей регуляторов генетических, синтезов белков, и потерять вот эту вот как бы такую лирическую канву, которая нас уводит к началу развития. Оно вроде бы и не важно. Ну, вот вся беда в том, что, ведь если так по правде говорить, вот такая биология и биология морфологическая, в том числе вот и эмбриология, не имеют на самом деле тех законов, которые строго определены, скажем, в физике, в химии. Там они всегда носят несколько умозрительный характер. И вот готовы ли биологи развития отказаться от таких законов – я думаю, что далеко нет. И я думаю, что это было бы и неправильно, потому что вот в том, что вы сказали, как раз есть некая надежда (вот я сказал: с надеждой) на то, что этот закон получит физико-химическое предобъяснение, почему он включился один раз вместе с живым и как он воспроизводится. Воспроизводится. И когда мы говорим об онтогенезе, о развитии, то мы всегда имеем в виду жизнь многоклеточных организмов.

В. Твердислов: Да.

В. Голиченков: Не клетки, а многоклеточных образований. Так вот эти многоклеточные образования создаются на самых ранних стадиях развития посредством последовательных метотических делений, которые называются дроблением. Эти деления, дробления, они имеют свои характеристики, у них там неполный митоз, у них нет всех... митоз – это равно наследственное деление клетки, то есть такое, которое, в результате которого генетический материал поровну делится...

В. Твердислов: Одинаково, да.

В. Голиченков: Он у них сокращен ровно на стадию так называемой интерфазы, когда клеткой нарабатываются дифференцирующие белки. Белки, которые разделят один бластомер (?) от другого. Так вот, первые деления, дробления, они этого не делают, и многие организмы живут на энергетическом механизме мамы. Это называется работа материнских генов.

В. Твердислов: Фантастика!

В. Голиченков: Вот. Они задают вот эти вот информационные РНК или самые белки, которые как бы ставят вот эти вот бластомеры в неравные положения тем, что они не равно помечены неодинаковыми белками. Но по крайней мере вот первые деления – они еще, кстати, бывают синхронными, и очень короткими – и вот они имеют важное значение еще и потому, что в процессе этих делений, дробления, набирается так называемая клеточная масса. Потому что события многоклеточного организма, оказывается, могут начаться с клеточного числа, ну, не меньше, чем 32, 32 клетки – это тот минимум вероятный, с которого могут начаться...

В. Твердислов: Критическая масса, да?

В. Голиченков: Да, да, да.

В. Твердислов: Вот что меня вот в этом деле занимает, и что замечательно: получается вот что, что до сих пор, когда мы говорили о правых и левых молекулах, это были какие-то упражнения из математики и физики. Из кристаллографии. Ну действительно, правую перчатку нельзя одеть на левую руку – ну, и не надо ее надевать. И казалось, что это какой-то кусок науки, совершенно не нужный в биологии.

В. Голиченков: Абстракция.

В. Твердислов: Совершенно не нужная в эмбриологии. И вдруг, буквально вот только сейчас, выяснилось, что эти самые ненужные D-аминокислоты, которых много в эмбриональной жидкости, они выступают очень сильными регуляторами вот этих первых делений клетки.

В. Голиченков: Вот так вот!

В. Твердислов: И более того, они участвуют в запуске электрической регуляции вот первичной стадии эмбриогенеза. Т.е., то же самое, что делала добиологическая клетка, ионное и электрическое образование разности потенциалов на мембране первичной клетки здесь то же самое делает вот эта вот, в первых своих делениях, то же самое делает вот та самая оплодотворенная клетка. То есть, действительно это все воспроизводится. И более того. Когда мы говорили, вот я упоминал о том, что стареющие организмы в своих старых белках теряют левые аминокислоты, перескакивают в правые (хотя у нас есть специальные системы, бегают эти самые ремонтные бригады по каждым клеткам, чинят эти белки), все равно это накапливается. При болезни Альцгеймера, при Паркинсоне в атеросклеротических бляшках там все время накапливаются правые. И конец жизни опять уходит в этот рацемат, смесь: как мы выходим из рацемата, так мы вот вышли из земли и уйдем в землю. Мы выходим из рацемата, воспроизводя древний океан, четырехмиллиардной давности, и уходим снова в рацемат – вот такая фантастическая получается общая картина. И вот мы о ней как раз сегодня впервые говорим. Так вот что самое интересное: вдруг стало известно, что эти правые и левые регуляции, вот на пяти первых стадиях, очень связаны с окисью азота. А окись азота, это известно, что во многих лекарствах работает, и не дай бог вспоминать эту виагру – она тоже работает через окись азота. Т.е., это все связано вот с теми самыми эмбриональными регуляторными механизмами. Но самое интересное – правые аминокислоты, вот D-аспартат (?), D-аспаргиновая кислота, как раз и регулирует гормональную регуляцию первых стадий деления. Т.е., оказалось, что это связано не только со старением, но и с первичной регуляцией. Т.е., жизнь нас все время, наша жизнь, наше рождение, связано, воспоминает вот действительно тот древний океан.

В. Голиченков: То есть, мы к этому привязаны раз и навсегда.

В. Твердислов: Т.е., опять мы к этому вернулись. И первое упоминание, о котором я знаю, что все мы произошли, все мы родились из земли и воды,– это 4-й век до нашей эры, Древняя Греция. Т.е., вот мы сейчас...

В. Голиченков: Тогда так говорили.

В. Твердислов: Да, но самое замечательное – ведь мы ж фактически воспроизводим идею «Афродита из пены морской вышла».

В. Голиченков: Вот это вот буквально так!

В. Твердислов: Буквально так!

В. Голиченков: Только ли это образно?

В. Твердислов: Так что я думаю, что вот на самом деле вот этот вот образ Афродиты, которая выходит из пены морской, он возвращает нас к.., ну образам, образам, это конечно, вот к первым стадиям эволюции. Мне кажется, самое интересное – понять, почему вот эти самые первые пять делений, они вот, после чего уже начинается генетическая, это Вы знаете, регуляция и все, но вот где более всего работает вот эта правость или левость и электрическая регуляция,– такая физико-химическая вспоминающая древнего океана?

В. Голиченков: Очень может быть, что это был первый канон, который был задан всему будущему вот этому самому биологическому направлению жития-бытия на Земле. Канон, ведь канон – это нечто, от чего нельзя уклоняться. И это основа тогда, и предбиологическая основа...

В. Твердислов: Наверно!

В. Голиченков: Ну, и биологического, ну, будем говорить, биогенетического вот этого вот самого параллелелизма между онто- и филогенезом.

В. Твердислов: Ну, я думаю, что не так уж утомили наших зрителей, слушателей, но по крайней мере, нам было очень интересно беседовать, и мы действительно нашли себя вот здесь, на этом канале. И я думаю, мы еще вернемся к этой теме – какие наши годы, правда ведь, профессор?

В. Голиченков: Да, ну конечно, тем более, мы о них и говорим в таком вот миллиарднолетнем разрезе!



 
Взгляд