Двоичные переключения клеток при расшифровке позиционной информации
Принятие клетками решений типа "да-нет" (двоичные переключения) при расшифровке позиционной информации.
Клетку в начале развития известный эмбриолог Уоддингтон сравнивал с шариком на вершине горы. С вершины вниз спускаются ветвящиеся долины. От слабых внешних толчков зависит, по какой долине покатится шарик. Один раз выбрав направление, он не может изменить его до следующей развилки ( рис. 173 ).
Поясним на примерах, как происходит выбор клетками пути развития. Конечность имеет три оси - передне-заднюю, спинно-брюшную и проксимально-дистальную, или продольную ( рис. 174 ). Если область мезодермы , из которой разовьется почка конечности, пересадить на другое место на той же стороне тела, то на ранних стадиях развития независимо от ее расположения развивается нормальная конечность. Начиная с некоторой стадии при повороте этого зачатка на 180* вокруг продольной оси, развивается конечность, у которой передний край сзади, а задний - спереди. При этом спинно-брюшная ось у нее проходит как в норме, хотя должна была бы быть противоположно направленной. Отсюда ясно, что на этой стадии клетки конечности уже "знают", являются они передними или задними, но еще не выбрали состояния брюшных или спинных и меняют его в соответствии с новым положением.
Аналогичные опыты показывают, что затем определяется спинно- брюшная ось, а последней - продольная ось конечности.
Таким образом, клетки делают последовательный выбор типа: "я буду передняя - не задняя, спинная - не брюшная, дистальная - не проксимальная". Если один из вариантов каждого этапа выбора обозначить как 0, а другой - как 1, то каждая клетка после детерминации может получить свой двоичный код (например, передняя спинная дистальная - 111, задняя брюшная проксимальная - 000 и т. п.). Такая система выбора между двумя альтернативами по ходу детерминации клеток была названа двоичными переключениями.
Последовательный выбор одного из двух альтернативных вариантов развития - общая закономерность в детерминации клеток. Этот выбор происходит, например, при определении осей тела насекомого или при определении осей его крыльев. При этом в процессе выбора происходит активация тех или иных наборов генов, а сделанный выбор клетка запоминает. Этот процесс запоминания можно представить себе в виде "замкнутого контура" взаимодействующих генов, которые активируют друг друга ( рис. 175 ).
Подробнее связь между морфогенезом и работой генов см. в главе " ГЕНЕТИЧЕСКАЯ РЕГУЛЯЦИЯ РАЗВИТИЯ ОРГАНИЗМА ".
