Клетки многоклеточных организмов объединяются в определенные системы благодаря действию специфических физических и химических факторов. Эти факторы исследуют, разобщая клетки какой-либо ткани и давая им возможность объединяться вновь.
Для того-чтобы объяснить, как клетки соединяются друг с другом, образуя ткани и органы многоклеточного организма, биолог должен ответить на ряд вопросов, которые в своем роде не менее важны и требуют не менее срочного ответа, чем вопросы, связанные с природой химических связей.
Если уничтожить межклеточные связи, объединяющие клетки друг с другом, то наш организм распадется, превратившись в бесформенную кучу отдельных разобщенных клеток, причем многие из них будут совершенно неотличимы от некоторых свободноживущих простейших. Только благодаря высокой специфичности этих связей и избирательности взаимодействия между отдельными клетками существуют ткани и органы; в противном случае существовали бы только бесформенные комки клеток. Чтобы разработать методы для изучения этих вопросов, т. е. способы, позволяющие проводить эксперименты на клеточных массах по мере того, как они объединяются, взаимодействуют и образуют ткани, исследователю приходится проявлять большую изобретательность.
Изучение клеточных сообществ происходит по двум параллельным путям — анализа и синтеза. Еще в начале нынешнего века ученые, работавшие в этой области, создали методы культуры тканей, позволяющие изучать тканевые клетки в упрощенной среде, в лабораторных сосудах, и тем или иным способом заставлять ткани распадаться на отдельные клетки. На протяжении ряда лет разрабатывались биохимические методы для идентификации веществ, участвующих в образовании связей между клетками и во взаимодействии клеток друг с другом. Изучение строения клеток и тканей, развитию которого сильно способствовало создание электронного микроскопа, сконцентрировалось на исследовании связи между функцией и структурой. Однако наиболее многообещающим оказался сравнительно новый метод —прямой экспериментальный синтез, тканей из свободных клеток в регулируемых условиях. Только такая «лобовая атака» дает возможность проверить справедливость тех или иных гипотез и выяснить, каким же образом на самом деле происходит объединение клеток.
Когда оплодотворенное яйцо превращается в массу быстро делящихся клеток, в объединении клеток сначала не удается заметить никакой четко выраженной закономерности. Однако впечатление это чисто поверхностное. Генетические свойства всех этих клеток в основном идентичны. Поэтому возникновение разнообразия на ранних стадиях развития зародыша в значительной степени определяется их различным местоположением в организме зародыша. Имеется внушительное количество доказательств в пользу этого. Например, зародышу, находящемуся на ранних стадиях развития, можно привить клетки из участка, предназначенного для развития кожи, в участок, из которого в будущем должен образоваться глаз. Пересаженные клетки развиваются в гармонии со своим новым местоположением, приобретая при этом «глазные» потенции своих новых соседей, так что прочие клетки этого типа, а также клетки других типов взаимодействуют с ними, как с «глазными» клетками. Если затем эти клетки вновь пересадить в какие-либо другие участки, то они сохраняют эти новые для них потенции.
Хотя клетка зародыша может в ответ на влияние среды приобрести специфические функциональные свойства, она вместе с тем сохраняет определенную внутреннюю сущность, которую ей придают ее генетические особенности. О. Шотте и Г. Шпеман много лет назад провели опыт, который позволил ярко продемонстрировать этот принцип. У земноводных эктодерма ротовой полости (происходящая от наружного из трех зародышевых листков) дает зубы. Однако зубы развиваются из нее только в том случае, если она придет в соприкосновение с энтодермой (внутренний зародышевый листок). Создается впечатление, что некий «сигнал», поступающий от энтодермальных клеток, вызывает известную последовательность событий в эктодерме, которые приводят к образованию зубов. На самом деле все происходит гораздо сложнее; по всей вероятности, энтодермальный сигнал возникает в ответ на предшествующий ему стимул, исходящий от эктодермы. Таким образом, до появления каких-либо заметных признаков зубов между клетками данной области происходит, вероятно, многократный обмен сигналами. Зародышу на ранних стадиях развития можно пересадить эктодерму из любой части тела в область рта, и если ее удастся привести в должное соприкосновение с энтодермой, то из нее разовьются зубы. Шотте и Шпеман, воспользовавшись тем обстоятельством, что у тритонов зубы костные, а у лягушек — роговые, решили выяснить, что же произойдет, если пересадить эктодермальные клетки лягушки в энтодерму ротовой полости тритона. Оказалось, что пересаженные лягушачьи клетки воспринимают «распоряжение» сформировать зубы; однако, будучи лягушачьими клетками, они образуют роговые зубы. Новые потенции, приобретенные клетками в этом искусственно созданном сообществе, интерпретируются в соответствии с их первоначальными генетическими задатками.
Перемещение клеток из одного участка зародыша в другой представляет собой одну из важных и ясно выраженных черт нормального развития. Поодиночке и группами клетки перемещаются в новые участки, где в сообществе с новыми соседями они образуют новые структуры. Так, например, почка млекопитающих образуется из двух самостоятельных компонентов, первоначально лежащих далеко друг от друга. Небольшие клеточные карманы, лежащие по обе стороны клоаки, вытягиваются в пальцеобразные выросты, предназначенные для образования мочеточников, и растут в полость тела по направлению к массе мезодермальных (происходящих от среднего зародышевого листка) клеток, которая на данной стадии еще не имеет определенной структуры. Однако, как только эти две группы клеток приходят в соприкосновение, они начинают быстро изменяться. Мочеточник разветвляется и дает вторичные отростки, а отростки достигают мезодермальных клеток, из которых начинают развиваться почечные канальцы. Эти изменения наступают очень быстро, как бы в результате обмена сигналами между двумя группами клеток. Для осуществления взаимодействия необходимы близость и объединение. Если группы клеток остаются разобщенными, они не способны к этим типичным реакциям. Существуют мыши, у которых в силу определенных генетических нарушений две группы клеток, образующие почку, не могут прийти в соприкосновение; у таких мышей почки не образуются.
Относительно сигналов, по-видимому принимающих участие в подобных «индуктивных» взаимодействиях, мы почти ничего не знаем. Много лет назад Ж. Браше и А. де Сцоё установили, что подобные сигналы не срабатывают, если на пути между двумя предположительно взаимодействующими массами клеток поместить кусочек целлофана. Через целлофан, как известно, могут проходить лишь очень мелкие молекулы. Л. Мак-Киган заменил целлофан тонкими полосками агара, сквозь который могут диффундировать более крупные молекулы, и оказалось, что в этом случае взаимодействие происходит. К. Гробштейн провел аналогичные эксперименты с двумя компонентами мышиной почки в культуре тканей: он установил, что целлофан нарушает взаимодействие между этими компонентами, тогда как фильтр, пропускающий большие молекулы, не препятствует нормальному взаимодействию.
Наиболее простой и, быть может, наиболее вероятный вывод из этих экспериментов состоит в том, что ткани оказывают действие друг на друга через посредство определенных продуктов обмена. Возможно, что эти продукты обмена не только обеспечивают передачу сигналов, но служат также материалом для образования специфических связей между клетками. Правда, необходимо подчеркнуть, что до сих пор из клеток высших животных не удалось выделить таких веществ (возможно, за одним исключением); кроме того, для этих результатов можно предложить и другие приемлемые объяснения.
Тем не менее нам все же кажется, что между клетками определенной развивающейся системы существуют известные способы взаимодействия и взаимосвязи. При наблюдении за деятельностью клеток создается впечатление, что они способны «узнавать» друг друга и специфическим образом отвечать на сигналы, поступающие от соседних клеток. Исследования на миксомицетах, начатые К. Рэйпером, а затем продолженные Дж. Тайлером, М. и Р. Зуссманами и другими, свидетельствуют, по-видимому, о том, что посредник, участвующий во взаимодействиях между клетками, имеет химическую природу. Миксомицеты в течение части своего жизненного цикла существуют в виде свободноживущих амеб (так называемых миксамеб); при соответствующих условиях эти амебоидные формы собираются вместе и образуют скопления, которые дифференцируются в «плодовые тела». Такое объединение происходит под действием определенного вещества (акразина), которое было выделено Б. Шаффером и в настоящее время исследуется в нескольких лабораториях. Это вещество выделяется скоплением амебоидных форм и привлекает к ним другие клетки. В данном случае можно считать установленной химическую природу связи и регуляции при взаимодействии между клетками.
Предположение о том, что любой контакт между клетками основан на взаимодействии, осуществляемом путем выделения специфических химических веществ, не кажется нам чересчур рискованным. Известный австралийский биолог М. Бернет недавно высказал мнение, что выработку антител клетками взрослого организма можно рассматривать как модель и, возможно, как пример наиболее специфичной реакции клетки на химические сигналы. Взаимодействия между эмбриональными клетками, конечно, отличаются от настоящих реакций антиген — антитело; возможно также, что эти две группы реакций различаются по своей тонкости и сложности. Однако именно такие тончайшие химические процессы, возможно, обеспечивают взаимодействие и интеграцию, необходимые эмбриональным клеткам.
Не следует думать, что когда мы говорим о межклеточных связях, мы при этом имеем в виду непременное сближение клеток или даже непосредственное соприкосновение их друг с другом. Электронные микрофотографии, полученные К. Портером, Д. Фаусеттом и другими, позволяют предполагать, что клетки на наружной поверхности своих мембран имеют специальные приспособления для прикрепления к другим клеткам. Между клетками, вступающими в контакт, всегда остается некоторый промежуток; этот промежуток может быть совсем узким или довольно широким, причем он имеет такой вид, как будто он заполнен каким-то цементирующим веществом. В отличие от известкового раствора, применяемого в кирпичной кладке, этот межклеточный «цемент» обладает значительной эластичностью. Хотя он и скрепляет клетки между собой, но не мешает им двигаться и перегруппировываться, причем подобное движение и перегруппировка не нарушают связи, существующей между клетками.
Такая динамичность связей представляет собой основную черту, характеризующую контакты между клетками на всех уровнях многоклеточной организации. Напомним эксперименты с гидрой, проведенные Р. Роудабушем в 1933 г. Это небольшое животное причудливой формы можно вывернуть наизнанку, как перчатку. При этом ее внутренние, пищеварительные, клетки оказываются снаружи, а покровные клетки — внутри. Клетки ощущают это изменение, и гидра стремится поскорее вернуться в нормальное состояние. В этих условиях нарушения стабильности межклеточных связей клетки мигрируют, скользя друг мимо друга, с необычной для них стороны на нормальную. В течение всего этого процесса гидра сохраняет общую свойственную ей форму, несмотря на сдвиг своих составных частей.
Именно в свете такой гибкости связей между клетками и характера их реакции на изменение местоположения следует рассматривать вопрос о природе межклеточных связей. Изменчивость и нарушения стабильности межклеточных связей представляют собой неотъемлемое свойство любого организма, как эмбрионального, так и взрослого. Пигментные клетки впервые появляются в так называемом нервном гребешке зародыша; вскоре они теряют связь с этой тканью и начинают мигрировать, поодиночке или группами, в поисках своего постоянного места в покровных тканях. Эти миграции отнюдь не носят характера случайных. Пигментные клетки достигают предназначенного им места и создают типичную для данного вида окраску. Другие клетки мигрируют из нервного гребешка бесформенным роем, направляясь к определенным участкам на голове зародыша, где они совместно с клетками этой области образуют нижнюю челюсть.
Нарушения в стабильности контактов между клетками продолжают играть важную роль в жизни организма и после завершения эмбрионального развития. Так, в процессе постоянного пополнения крови форменными элементами непрерывно происходит отсоединение клеток-предшественников от костного мозга и их вступление в качестве свободных клеток в кровяное русло. Аналогичным образом сперматозоиды и яйцеклетки, достигнув зрелости, отрываются от породивших их тканей. В других органах и тканях стабильность несколько выше, но также довольно относительна. Например, мы не можем просто выдернуть клетку из кожи; однако при порезе или царапине из краев раны быстро начинают выходить клетки, которые устремляются к образовавшейся щели, заполняют ее и восстанавливают стабильные контакты.
Очень немногие вопросы, касающиеся соединений между клетками, удается плодотворно изучать на живых организмах. Для того чтобы подучить возможность регулировать условия наблюдения и проведения экспериментов, необходимо выделить клетки и ткани из той сложной обстановки, в какой они находятся в организме. Первые шаги в этом направлении касались, естественно, тканей низших организмов. На пороге нынешего века К. Гербст обнаружил, что если зародыши морского ежа на ранних стадиях развития поместить в морскую воду, из которой удален кальций, то они распадаются на отдельные клетки. Затем он сделал еще более интересное открытие; оказалось, что, вновь добавив к воде кальций, можно заставить клетки снова объединиться и образовать зародыш. Впоследствии было доказано, что кальций представляет собой один из важнейших элементов, участвующих в образовании связей между клетками, хотя роль его не во всех случаях так велика, как у зародыша морского ежа. Вообще цементирующая роль кальция проявляется более непосредственно на ранних стадиях развития зародыша. Позднее он, по-видимому, действует в сочетании с органическими веществами, причем главная роль переходит к этим последним. Тем не менее оказалось, что у многих взрослых беспозвоночных можно вызвать распад тканей, поместив их в воду, лишенную кальция. В 1927 г. Дж. Грэю удалось выделить живые ресничные клетки из мантийной ткани двустворчатых моллюсков, поместив кусочки мантии в воду, лишенную кальция и магния.
Эксперимент, поставленный X. Уилсоном в 1907 г., затрагивает еще более глубокие вопросы. Уилсон показал, что, осторожно продавливая морскую губку сквозь тонкое сито, ее можно разделить на отдельные клетки. Однако такие клетки вновь начинают объединяться, если поместить их в морскую воду и дать им возможность осесть на дно сосуда. Образующиеся при этом скопления клеток, если только выращивать их в соответствующих условиях, дают со временем маленькие, но вполне сформировавшиеся губки. Сначала полагали, что губки регенерируют из клеток, называемых археоцитами, которые, вместе с клетками покровов и пищеварительными клетками, составляют рыхлое объединение тканей, характерное для губок. Однако дальнейшие наблюдения показали, что клетки всех этих трех типов сохраняются при разъединении тканей губки, а затем вновь объединяются.
Первые данные по этому вопросу были значительно дополнены и расширены исследованиями П. Гальцова и Т. Хэмфрейса. Эти ученые установили, что если губки нескольких разных видов (для удобства следует выбирать виды, имеющие разную окраску) разнять на отдельные клетки, а затем смешать их вместе, то клетки, принадлежащие к разным видам, расходятся в разные стороны и образуют отдельные скопления. Следовательно, клетки способны «узнавать» друг друга, передавать и воспринимать определенные сигналы, благодаря чему клетки данного типа объединяются преимущественно с клетками того же типа.
Губка представляет собой в некоторых отношениях не подлинный многоклеточный организм, а скорее дифференцированную колонию клеток. Поэтому невольно встает вопрос, можно ли считать, что способность клеток губки к «узнаванию» и избирательному объединению отражает некую общую черту, свойственную и другим клеточным системам, в частности клеточным системам высших организмов. Ответить на этот вопрос в отношении тканей млекопитающих, не располагая методами, позволяющими разбить эти ткани на отдельные клетки, было бы очень трудно. Однако несколько лет назад я обнаружил, что цементирующие вещества этих тканей перевариваются трипсином и некоторыми другими ферментами, переваривающими белки, причем это переваривание не вызывает сколько-нибудь серьезных повреждений клеток. В настоящее время практически любую эмбриональную ткань молено подвергнуть диссоциации и превратить в суспензию составляющих ее клеточных единиц. Эти клетки можно затем содержать в подходящей питательной среде, свободной от микроорганизмов, при регулируемой температуре. Такая методика дает возможность наблюдать процессы образования связей и взаимодействие между тканевыми клетками млекопитающих, птиц и других высших организмов.
Следующий шаг — ресинтез из отдельных клеток более сложных систем — также оказался осуществимым. Мы обнаружили, что разобщенные клетки зародышей млекопитающих или птиц, подобно клеткам губки, легко образуют скопления, мигрируя по поверхности культуральных чашек, причем между ними возникают стабильные связи. Более того, при образовании этих скоплений клетки, принадлежащие к различным тканям, объединяются с себе подобными, т. е. происходит распределение по типам тканей.
Благодаря созданию этого метода мы получили возможность изучать многие вопросы, к которым раньше было трудно подступиться, однако его никак нельзя считать достаточно точным. Прежде всего на результатах эксперимента чрезвычайно сильно сказывается активное движение клеток — весьма изменчивый фактор, подверженный влиянию множества мало изученных условий. Поэтому результаты, которые дает этот метод, сильно варьируют, причем предусмотреть отклонения невозможно.
Как же научиться управлять процессом объединения клеток и превратить его в мощное орудие для изучения взаимодействия между клетками? Разрешить эту проблему оказалось очень несложным делом. Большую часть посторонних и случайных факторов, затруднявших работу с неподвижными культурами клеток, можно нейтрализовать, сделав культуру подвижной, т. е. поместив клетки в регулируемое силовое поле. Для этого сосуды, содержащие культуры, устанавливают на горизонтальной вращающейся платформе, вращающей сосуды со скоростью 70 оборотов в минуту. В каждом сосуде вращающаяся жидкость образует водоворот, в который увлекаются все клетки. Там они быстро образуют скопления, а внутри этих скоплений организуются и ткани.
Образование клеточных скоплений зависит от динамического равновесия между главными факторами в этой системе и отражает это равновесие; к таким факторам относятся: баланс между силами объединения и силами разъединения, действующими в жидкости; дифференциальная способность клеток к сцеплению друг с другом; действие среды, в которой суспендированы клетки, на их способность к сцеплению. В этой относительно простой системе все интересующие нас условия (скорость вращения, величина сосудов, характер и объем среды, тип и концентрация клеток и т. п.) поддаются строгому регулированию. Поэтому если скорость вращения и состав среды постоянны, то результаты эксперимента будут отражать естественную способность клеток данной популяции к сцеплению. Чем выше эта способность, тем крупнее и соответственно менее многочисленны образуемые клетками скопления; чем ниже эта способность, тем мельче скопления и тем больше их число. Проведенные с такой системой эксперименты дали весьма однородные результаты. Скорость образования клеточных скоплений, их число, распределение по размерам, форме и внутренней структуре были всегда одинаковы, если работа велась с клетками одного и того же типа и в одних и тех же условиях.
На основании подобных экспериментов выявляется определенный характер образования скоплений, свойственный клеткам данного типа и тому комплексу условий, при котором проводился эксперимент. Этот характер можно точно выразить в определенных величинах, отношениях и скоростях. Благодаря этому проблему образования связей между клетками, долгое время остававшуюся туманной и неясной, можно теперь считать одной из обычных лабораторных проблем. Больше того, поскольку все эти типы образования связей вполне воспроизводимы и притом чрезвычайно чувствительны к изменению условий, их можно использовать в качестве контроля при исследовании влияния тех или иных факторов в каком-либо определенном эксперименте.
Уже в самом начале своих исследований мы обнаружили, что характер образования клеточных скоплений варьирует в зависимости от типа клеток и их соотношения в смеси. Клетки различных типов в одинаковых условиях «кристаллизуются» в различные, характерные для каждого типа структуры. Одни клетки образуют единое скопление, другие собираются в многочисленные колонии, размеры и форму которых можно предсказать заранее. Особенно интересно отметить, что характер скоплений, образуемых клетками, принадлежащими к одной и той же ткани, в основном сходен, независимо от того, взяты ли эти ткани от животных одного или разных видов. Клетки, полученные из одной и той же ткани зародыша мыши или зародыша цыпленка, образуют весьма сходные скопления. Их одинаковая реакция вызывается, по-видимому, сигналами, понятными одновременно тканям обоих видов.
Вскоре мы обнаружили также, что некоторые факторы оказывают одинаковое действие на все клетки вообще. Особенно четко выраженная зависимость существует между возрастом зародыша, от которого были взяты клетки, и их способностью к образованию скоплений. При постоянстве прочих условий, чем старше зародыш, от которого взяты клетки, тем слабее способность этих клеток к образованию скоплений. Характер скоплений, образуемых клетками каждого типа, также определенным образом зависит от возраста зародыша. Чем старше зародыш-донор, тем мельче и многочисленнее скопления, образуемые его клетками, пока, наконец, по достижении зародышем известного возраста клетки не утрачивают эту способность совершенно. Клетки же, полученные путем диссоциации тканей взрослых животных, обычно вовсе не образуют скоплений.
Точный смысл такого влияния возраста зародыша неясен. Есть основания полагать, что оно связано с утратой клетками способности производить цементирующие вещества необходимого типа или же с ослаблением этой способности. Возможно, что по мере созревания клеток и их функциональной специализации метаболические механизмы клеток постепенно переключаются с процессов создания этих цементирующих веществ на удовлетворение более важных на данной стадии развития потребностей. Поэтому, когда такие клетки выделяют, удаляя при этом покрывающий их слой цементирующего вещества, то они уже неспособны вновь объединиться. Клетки же, выделенные из зародыша на ранних стадиях развития, обладают способностью вырабатывать эти вещества и поэтому могут объединяться и образовывать скопления.
Если способность клеток к вторичному объединению связана с метаболическими процессами, то эта способность должна подавляться при понижении температуры, поскольку известно, что процессы метаболизма зависят от температуры. Это предположение подтвердилось. Клетки, которые легко образуют скопления при температуре 38°, при понижении температуры объединяются гораздо менее интенсивно; при понижении температуры до 15° клетки утрачивают способность объединяться и не образуют скоплений даже и в том случае, если их сбить в кучу, вращая сосуды с культурой. Если затем культуру перенести в термостат, в котором поддерживается температура 38°, то спустя 2—3 дня те же клетки вновь начинают объединяться. Нам не известно, какой именно из многих метаболических процессов, подавляемых охлаждением, обеспечивает образование необходимых клеткам цементирующих веществ. Однако нет сомнений, что со временем это выяснится. Самое же главное состоят в том, что проблему соединения клеток между собой можно нынче исследовать при помощи конкретных испытаний и экспериментов. При соответствующей температуре и при наличии других благоприятных условий клетки, взятые из зародышей подходящего возраста, образуют ткани того типа, к которому они принадлежали сами. Объединившиеся печеночные клетки образуют доли печени; почечные клетки образуют почечные канальцы и клубочки; клетки кишечника — ткани пищеварительного тракта; клетки костной ткани — хрящевую и костную ткань; клетки сетчатки — чувствительный эпителий; клетки сердца — кусочки сокращающейся сердечной ткани и т. п. Хотя все эти клетки при вращении совершенно беспорядочно перемешиваются, они очень быстро начинают собираться в организованные ткани, создаваемые по образу и подобию той ткани, от которой происходят они сами. Как ожившие элементы какой-нибудь головоломки, они восстанавливают целостную структуру в соответствии с первоначальным замыслом. Недавно П. Вейсс и С. Тэйлор привили такие вновь образовавшиеся клеточные скопления обратно зародышам; оказалось, что эти скопления сращиваются с тканями зародыша и образуют удивительно похожие копии тех органов, от которых они были первоначально взяты.
Как и в экспериментах с неподвижными культурами, клетки, находящиеся в смеси во вращающихся сосудах, объединяются друг с другом, распределяясь по разным типам. Так, например, можно получить «агрегат», состоящий из скелетных и почечных клеток. При этом клетки сначала образуют беспорядочный конгломерат, однако вскоре они дифференцируются: в середине располагаются скелетные клетки, образующие хрящевые узелки, а на поверхности — почечные клетки. На всем протяжении этих внутренних перестроек общая форма клеточного «агрегата» остается неизменной. Здесь происходит то же самое, что и при вывертывании гидры «наизнанку» — общая форма сохраняется, несмотря на резкое смещение отдельных компонентов.
Как и следовало ожидать, окончательный характер подобных сложных образований определяется их клеточным составом. В зависимости от характера второго партнера в таком образовании клетки одного и того же типа могут располагаться либо внутри, либо снаружи. Изучая различные сочетания клеток, можно обнаружить в расположении разных клеток известную иерархию. В архитектонике составных клеточных «агрегатов» большую роль играет избирательность по отношению к тому или иному участку и конкуренция в смысле физиологических потребностей. Кроме того, имеют значение различия в скорости диффузии отдельных компонентов среды, а также в скорости диффузии кислорода и двуокиси углерода. Однако характер образующихся «агрегатов» зависит, помимо всего прочего, также и от способности клеток «узнавать» друг друга, отличать «своих» от «чужих», выбирать для объединения клетки, аналогичные по функциональным свойствам.
Одна из самых интересных особенностей подобной «связи путем контакта», которую мы встречаем у эмбриональных клеток, состоит в том, что «сигналы, характерные для клеток данной ткани, не специфичны для данного вида. Если поместить в один и тот же сосуд клетки зародыша мыши и зародыша цыпленка, принадлежащие к разным тканям, то эти клетки, как и следовало ожидать, образуют скопления порознь. Если же смешать клетки, взятые от зародышей двух разных видов, но принадлежащие к ткани одного и того же типа, то начинается образование тканей-химер, в котором участвуют клетки обоих видов. В смеси почечных клеток зародышей мыши и цыпленка образуются почечные канальцы, состоящие из клеток того и другого видов. Такое же образование тканей-химер наблюдается в смесях из клеток печени, хрящевых клеток, клеток сетчатки и т. п., взятых от животных двух разных видов. По-видимому, факторы, благодаря которым эти клетки распознают друг друга и образуют ткани, преодолевают преграду межвидовых различий.
Нам казалось, что, воздействуя на специфичность и эффективность системы связей, существующей между клетками, мы сможем углубить наши знания относительно этих связей. Так, было установлено, что если отделенные друг от друга клетки на некоторое время (сроки варьируют от нескольких дней до нескольких недель в зависимости от типа клеток н условий опыта) оставить в таком диспергированном состоянии, то они постепенно утрачивают два своих важных свойства: уменьшается их способность к сцеплению и одновременно резко снижается точность, с которой они отличают «своих» от «чужих» в процессе образования ткани. Связь этих изменений во времени навела на мысль о возможности существования здесь и причинной связи, возник вопрос, не принадлежит ли главная роль во взаимодействии и сигнализации между клетками тем же веществам, которые, находясь на поверхности клеток и в промежутках между ними, связывают клетки между собой.
Казалось вполне вероятным, что эти вещества должны изменяться в ответ на новые условия, воздействию которых подвергаются клетки, когда они находятся в диспергированном состоянии. Возможно, что при этом специфичность этих веществ исчезает или как бы притупляется, и тем самым нарушается способность клеток к эффективному взаимодействию. Все эти предположения были весьма рискованными, но мы решили их проверить. С этой целью мы попытались реактивировать разъединенные, потерявшие свои первоначальные свойства клетки, добавив к ним только что диспергированные клетки того же типа. Предполагалось, что свежие клетки будут эффективно вырабатывать упомянутые вещества. Результаты опытов (проведенных во вращающихся сосудах) показали, что при добавлении к утратившим свои свойства клеткам свежих клеток того же типа способность клеток к образованию тканей восстанавливалась. Если же добавлявшиеся свежие клетки принадлежали к иному типу, то измененные клетки в большинстве случаев не участвовали в образовании скоплений. В тех немногих случаях, когда они включались в образующиеся ткани, они не давали никаких четких структур.
Полученные результаты можно истолковать по-разному. В настоящее время, когда проблема в целом еще весьма неясна, они могут помочь наметить направление исследований. Так, они привлекают внимание к возможному участию в установлении связей между клетками (и их объединении в процессе развития) веществ, находящихся на поверхности клеток и в промежутках между ними. Во всех случаях, когда эти вещества были должным образом исследованы, в них были обнаружены углеводы, связанные с белками. Этот факт представляет большой интерес, заставляя предполагать, что эти вещества относятся к той же группе химических веществ, к которой принадлежат некоторые другие высокоспецифичные клеточные компоненты: вещества, определяющие группы крови, входящие в состав антител, участвующие в половом процессе микроорганизмов и определяющие избирательную чувствительность тканевых д бактериальных клеток к вирусам. Возможно ли, что вещества, сходные с перечисленными выше в химическом отношении и соединяющие клетки друг с другом, одновременно определяют способность клеток «узнавать» друг друга ы образовывать специфические объединения? Если это так, то эти вещества, связывающие клетки друг с другом, представляют собой поистине совершенно необычайный цементирующий раствор: во-первых, «кирпичи» вырабатывают этот раствор сами, а во-вторых, он не просто цементирует эти «кирпичи», но одновременно и координирует процесс создания ткани, органа и всего организма.
Автор: А. Москона