Часть II. Как и в большинстве учебников, содержащих разделы по молекулярной биологии, в соответствующих главах этой книги представлены прежде всего успехи

Как и в большинстве учебников, содержащих разделы по молекулярной биологии, в соответствующих главах этой книги представлены прежде всего успехи, достигнутые в этой области. И это нетрудно сделать, потому что и достижения молекулярной биологии, и энтузиазм молекулярных биологов достойны восхищения. Однако было бы ошибкой полагать, что молекулярный анализ процессов развития в основном завершен. Молекулярным биологам еще предстоит решить сложные проблемы дифференцировки и морфогенеза. Один из моих друзей однажды начал свою лекцию так: «Уотсон и Крик выполнили наиболее легкую часть задачи – разрешили проблему передачи генов. Более сложная проблема – экспрессия генов – остается нерешенной».

Молекулярный анализ развития сфокусирован главным образом на терминальных этапах дифференцировки. Так, нам уже известны цис- и транс- регуляторные элементы для небольшого числа продуктов дифференцированных клеток. Но эти белки (например, иммуноглобулины, глобины, вителлогенины) образуются на последних стадиях долгого пути развития и являются в той же мере следствием дифференцировки, в какой и ее причиной. Мы знаем, что гены легкой цепи иммуноглобулинов в В-лимфоцитах активируются специфическими транс– регуляторными белками, связывающимися с промотором и энхансером. Но мы не имеем ни малейшего представления о том, чем активируются эти регуляторные гены. Яйцо и В-лимфоцит отделяют друг от друга многие поколения клеток, перед которыми по ходу развития неоднократно вставала задача решающего выбора (внутренняя клеточная масса, а не трофобласт; гемангиобласт кровяного островка, а не фибробласт; предшественник лимфоцита, а не предшественник клеток крови; В-клетка, а не Т-клетка), и молекулярная основа этих событий почти полностью неизвестна.

Кроме того, нам до сих пор не понятны молекулярные механизмы детерминации и индукции; И если мы знаем, что у оболочников желтый серп играет важную роль в инструктировании бластомеров к дифференцировке в мышечные клетки, то ни химическая природа детерминанта, ни то, как он взаимодействует с геном, нам неизвестны. Возможность клонировать гены и выявлять их продукты открыла пути для поиска цитоплазматических детерминантов. Наиболее удобными организмами для генетического анализа процессов детерминации оказались дрозофила и крошечная нематода Caenorhabditis elegans. В обоих случаях, чтобы добиться каких-либо успехов в поисках генов, ответственных за детерминацию судьбы клеток, молекулярные биологи объединяются с биологами развития (а иногда ими становятся). Несомненно, упомянутые организмы в ближайшие годы будут использоваться для конструирования путей развития, на которых будет прослежена экспрессия генов от зиготы до формирования сложных органов. Обнаружив, что можно изменить судьбу клетки с помощью дифференциального процессинга РНК, исследователи создали новую область науки.

Однако в развитии этих двух видов индукционные взаимодействия играют лишь весьма незначительную роль. А между тем в 1987 г. были опубликованы две работы, авторы которых – Ф.Х. Уилт и Дж. Б. Гердон – призвали к изучению сложных, но эмбриологически так много значащих проблем, связанных с индукционными взаимодействиями. В обеих статьях утверждалось, что молекулярная биология достигла возраста, достаточно зрелого для того, чтобы приступить к решению действительно сложных проблем эмбриологии. Нет сомнения в том, что многие нерешенные молекулярные проблемы останутся для следующего поколения биологов развития.

Молекулярная биология потенциально способна объяснить многие явления, происходящие в процессе развития, однако существуют такие аспекты развития, которые непосредственно геномом не контролируются. Не всегда можно предсказать фенотип организма, исходя из его генотипа или генотипа его родителей. Как уже обсуждалось ранее, дифференцировка плазматических клеток направляется антигенами, присутствующими в их микроокружении; детерминация пола у рептилий контролируется температурой, а нервные связи могут быть усилены или отменены в зависимости от использования или неиспользования нейронов. У книдарий