Морфогенез

Морфогенез 
 

Морфогенез —  это процесс возникновения новых  структур и изменения их формы  в ходе индивидуального развития организмов. Морфогенез, как рост и  клеточная дифференцировка, относится  к ациклическим процессам, т.е. не возвращающимся в прежнее состояние и по большей  части необратимым. Главным свойством  ациклических процессов является их пространственно-временная организация. Морфогенез на надклеточном уровне начинается с гастру-ляции. У хордовых животных после гаструляции происходит закладка осевых органов. В этот период, как  и во время гаструляции, морфологические  перестройки охватывают весь зародыш. Следующие затем органогенезы представляют собой местные процессы. Внутри каждого  их них происходит расчленение на новые дискретные (отдельные) зачатки. Так последовательно во времени  и в пространстве протекает индивидуальное развитие, приводящее к формированию особи со сложным строением и  значительно более богатой информацией, нежели генетическая информация зиготы. 

Морфогенез связан с очень многими процессами, начиная  с прогенеза. Поляризация яйцеклетки, овоплазматическая сегрегация после  оплодотворения, закономерно ориентированные  деления дробления, движения клеточных  масс в ходе гаструляции и закладок различных органов, изменения пропорций  тела — все это процессы, имеющие  большое значение для морфогенеза. Помимо надклеточного уровня к морфопроцессам относятся такие процессы, которые  протекают на субклеточном и молекулярном уровнях. Это изменения формы  и строения отдельных клеток, распад и воссоздание молекул и крупных  молекулярных комплексов, изменение  конформации молекул. 

Таким образом, морфогенез представляет собой многоуровневый динамический процесс. В настоящее  время уже многое известно о тех  структурных превращениях, которые  происходят на внутриклеточном и  межклеточном уровнях и которые  преобразуют химическую энергию  клеток в механическую, т.е. об элементарных движущих силах морфогенеза. 

В расшифровке  всех этих внутриуровневых и межуровневых процессов большую роль сыграл каузально-аналитический (от лат. causa — причина) подход. Данный отрезок развития считают объясненным, если его удалось представить  в виде однозначной последовательности причин и следствий. В этом аспекте  одним из первостепенных является вопрос о том, содержится ли в геноме данного  вида или в генотипе зиготы информация о конкретных морфологических процессах. Очевидно, что в геноме данного  вида заложена информация о конечном результате, т.е. развитии особи определенного  вида. Очевидно также, что в генотипе зиготы содержатся определенные аллели родителей, обладающие возможностью реализоваться  в определенные признаки. Но из каких  именно клеток, в каком месте и  в какой конкретно форме разовьется тот или иной орган, в генотипе не заложен о. 

Это утверждение  вытекает из всех сведений о явлениях эмбриональной регуляции, которые  показывают, что конкретные пути морфогенеза  как в эксперименте, так и в  нормальном развитии могут варьировать. Гены, лишенные однозначного морфогенетического смысла, приобретают его, однако, в  системе целостного развивающегося организма ив контексте определенных, структурно устойчивых схем морфогенеза. 

Клетки и клеточные  комплексы совершают закономерные спонтанные, не порождаемые внешними силами, макроскопические морфогенетические  движения. При изменении положения, уменьшении или увеличении количества бластомеров и при пересадке  эмбриональных индукторов в нетипичное место нередко достигается нормальный результат. Это позволяет рассматривать  морфогенез как самоорганизующийся процесс образования структур из исходно однородного состояния, что является неотъемлемым свойством  самоорганизующихся систем, обладающих свойством целостности. 

Одновременно  с взаимосвязью всех частей развивающегося эмбриона возникают относительно автономизированные биологические системы, способные  продолжать развитие в условиях изоляции от целого организма. Если зачаток бедра  куриного зародыша культивировать в  искусственной среде, он продолжает развиваться в прежнем направлении. Глаз крысы, изолированный на стадии 14—17 сут, продолжает автоматически развиваться, хотя дефектно и медленнее. Через 21 сут глаз в культуре тканей приобретает ту степень сложности структуры, которую нормально он уже имеет на 8-е сутки после рождения крысы. Для объяснения всех этих явлений каузально-аналитический подход неприменим. На вооружение взята физико-математическая теория самоорганизации неравновесных природных систем, как биологических, так и небиологических.