«Распад зародышевой плазмы, — говорит Вейсман, — это удивительно сложный процесс; это истинное «развитие», при котором идические стадии обязательно следуют одна за другой в регулярном порядке, и таким образом постепенно формируются тысячи и сотни тысяч наследственных частей, каждая на своем месте и каждая снабженная надлежащими детерминантами. Построение всего тела, а также его дифференциация на части, его сегментация и формирование его органов, и даже размер этих органов — определяемый количеством составляющих их клеток — зависят от этого сложного распада детерминантов в иде зародышевой плазмы. Передача признаков самого общего рода — то есть тех, которые определяют структуру животного, а также тех, которые характеризуют класс, отряд, семейство и род, к которому оно принадлежит, — обусловлены исключительно этим процессом».
Этот механизм дифференцирующего деления не объясняет явления размножения и регенерации. Для них у Вейсмана есть следующие вспомогательные предположения:
Первое — это уже описанная гипотеза непрерывности зародышевой плазмы. Поскольку распад зародышевой плазмы на детерминанты, происходящий при развитии яйца в организм, является процессом, который нельзя обратить вспять, и поскольку будущие репродуктивные клетки организма должны содержать нераспавшуюся, совершенную зародышевую плазму, из этого следует, что зародышевая плазма в зародышевых клетках ребенка должна была произойти непосредственно от исходной зародышевой плазмы родителя. В процессе развития, как предполагает Вейсман, лишь немногие из идов, каждый из которых содержит все необходимые зачатки, распадаются путем дифференцирующего деления на детерминанты, которые контролируют ход онтогенеза и определяют окончательные признаки клеток. Другой набор идов остается нераспавшимся, с их детерминантами, прочно связанными вместе, и при делении клеток не распадается на несходные группы. Первый набор идов — это активная, распадающаяся зародышевая плазма; второй набор — это пассивная, латентная зародышевая плазма, которую можно описать как добавочную зародышевую плазму (Nebenkeimplasma). Активные иды — это его объяснение эмбриональных событий, которыми они управляют; добавочная зародышевая плазма зарезервирована для формирования зародышевых клеток и в прочно связанном состоянии передается через короткую или длинную серию клеточных делений наряду с активной зародышевой плазмой. Переданная в этом пассивном состоянии, она в конечном итоге достигает группы клеток, которые могут быть на много или мало поколений удалены от исходной яйцеклетки, и придает им характер половых клеток. Этот перенос зародышевой плазмы от яйца к половой клетке происходит упорядоченным образом, вдоль предписанных серий клеток, которые Вейсман назвал зародышевыми путями. Только эти клетки, содержащие часть совершенной, нераспавшейся зародышевой плазмы, служат для сохранения вида и являются бессмертными; другие клетки, поскольку из-за распада, вызванного дифференцирующим делением, они содержат лишь фрагменты совершенной плазмы (группы детерминантов или отдельные детерминанты), являются смертными соматическими клетками.
Образование почек объясняется почти так же, как и происхождение зародышевых клеток. От яйца через предписанные серии клеток передается количество добавочной, или почечной, идиоплазмы.
Явления чередования поколений требуют предположения, что у тех животных и растений, у которых оно встречается, «существуют два вида зародышевой плазмы, оба из которых всегда присутствуют в яйце или в почке, но из которых только один активен в любое время и управляет онтогенезом, в то время как другой остается неактивным». Чередующаяся активность этих двух производит чередование поколений. Так же и диморфизм, который проявляется чаще всего как различия между полами, объясняется предположением, что «двойные детерминанты» присутствуют в зародышевой плазме для всех клеток, групп клеток или целых организмов, которые имеют различные признаки у мужских и женских особей. Один набор этих двойных детерминантов остается латентным, другой становится активным.
Наконец, чтобы объяснить явления регенерации, предполагается, что в сложных случаях, когда большие части тела, такие как голова, хвост или кость, могут быть заменены после случайной потери, клетки с этой способностью к регенерации содержат, в дополнение к присущим им детерминантам, дополнительные детерминанты, которые содержат зачатки, необходимые для регенерации утраченных частей. Они передавались во время онтогенеза через определенные серии клеток в пассивном состоянии, чтобы стать активными, когда условия для их роста обеспечиваются потерей частей, которые они могут заменить.
Критика теории зародышевой плазмы.
На первый взгляд, большая часть веймановской ткани гипотез производит впечатление замкнутой системы, продуманной как единое целое, и именно так к ней относились в большинстве заметок и критических статей, которые я видел. На самом деле Вейсман не пожалел сил на разработку своей системы и попытался подвести под свою теорию множество различных явлений наследственности и развития, а также чередования поколений, регенерации, атавизма и так далее. Но, с другой стороны, он был небрежен в проверке устойчивости и надежности фундаментов, на которых он строился. Именно на прочных фундаментах, которые лежат глубоко в земле и которые избегают всякого упрека в небрежной или поверхностной работе, зависит долговечность структуры. В этой критике детали надстройки будут проигнорированы, но фундамент будет тщательно проверен.
Клетки и свойства клеток являются существенными частями теории Вейсмана; в то время как Негели попытался сделать свою теорию идиоплазмы независимой от всей концепции клеток. В этом вопросе я согласен с Вейсманом, как, впрочем, и с де Фризом и другими, и считаю, что путь, выбранный Негели, сделал его позицию несостоятельной.
Негели хотел бы сделать свою теорию идиоплазмы совершенно независимой от теории клеток, потому что, хотя клетки являются важными единицами в морфологической структуре, независимо от этого их нельзя рассматривать как важные единицы. «Под единицей, — настаивает он, — мы должны понимать в физическом смысле систему материальных частиц. В органическом мире существует очень много видов высших и низших единиц; растительные и животные особи, органы, ткани, группы клеток (в растительном царстве, например, сосуды и ситовидные трубки), клетки, части клеток (оболочки растительных клеток, плазма, гранулы и кристаллоиды, крахмальные зерна, жировые глобулы и так далее), мицеллы, молекулы, атомы. В морфологии и физиологии иногда один вид единицы, иногда другой выступает характерно и заметно. Раз это так, нет причин, почему особый вид единицы должен быть возвеличен в общей теории».
Хотя вместе с Негели мы должны признать и иметь в виду наличие большого количества высших и низших единиц в органическом мире, факт, на котором я позже сделаю значительный акцент, мы тем не менее должны признать, что среди всех элементарных единиц клетки являются наиболее заметными, морфологически и физиологически, во всей органической сфере. В реальных исследованиях это признается весьма практически, как покажет взгляд на биологическую литературу последних тридцати лет. Особенно в изучении наследственности клетка является единицей, которой нельзя пренебрегать, ибо было установлено, что споры, яйцеклетки и сперматозоиды, единицы, с помощью которых вид сохраняется при размножении, как в животном, так и в растительном царстве, имеют морфологическую ценность клеток.
В этом пункте я нахожусь в оппозиции к Негели, хотя в остальном я согласен со многим в его концепциях.
Теория наследственности должна быть согласована с клеточной теорией. Исследуя пангенезис Дарвина, учение Гальтона о стирпе, идиоплазму Негели, зародышевую плазму Вейсмана, внутриклеточный пангенезис де Фриза, учение Хиса о зародышевых очагах для формирования органов или мозаичную теорию Ру, я считаю, что нужно поставить вопрос: насколько эти учения согласуются с тем, что мы знаем о структуре и функции клетки? Более того, решая между альтернативами — преформацией и эпигенезом, — я считаю, что нам будет полезно начать наше критическое исследование с самой клетки. С этой целью я сейчас суммирую в нескольких предложениях столько наших нынешних знаний о жизни клеток, сколько, я считаю, должно учитываться в любой теории размножения.
Клетка, которая состоит из протоплазмы и ядра, является элементарным организмом, который сам по себе или в сочетании с другими клетками образует основу всей животной и растительной организации. По своему тонкому строению она настолько необычайно сложна, что ее существенное устройство (ее мицеллярная или молекулярная структура) ускользает от нашего наблюдения. Это смесь, состоящая из многочисленных, химически различных частиц, которые можно разделить на две группы: организованные и неорганизованные. Последние свободны или находятся в растворе; это такие вещества, как альбуминаты, жиры, углеводы, вода, соли, и они служат материалом для питания и роста клетки. Первые составляют живое клеточное тело (в узком смысле). Они способны размножаться путем роста и деления, и поэтому они являются элементарными частями, единицами жизни низшего ранга, из которых состоит клетка, единица более высокого ранга. Это геммулы Дарвина, физиологические единицы Спенсера, биобласты Альтмана, пангены де Фриза, плазомы Визнера, идиобласты Гертвига и биофоры Вейсмана.
Клетки каждого органического вида обладают собственной, специфической организацией, более или менее сложной, и в соответствии с этим они состоят из более или менее многочисленных и разнообразных организованных частиц.
Ядро — это особый орган клеток, который присутствует всегда. Оно демонстрирует совокупность многочисленных, своеобразных, элементарных живых единиц, идиобластов. Они показывают химические, морфологические и функциональные отличия от плазом, живых единиц протоплазмы; но, возможно, идиобласты путем поглощения различного материала могут трансформироваться в плазмы, точно так же, как последние путем аналогичного процесса могут производить плазменные продукты. На мой взгляд, ядро является носителем идиоплазмы, или наследственного материала, то есть вещества, которое более стабильно, чем протоплазма, и, поскольку оно менее подвержено влияниям внешнего мира, оно накладывает свой специфический отпечаток на организм.
Масса протоплазмы с несколькими ядрами (как у миксомицетов, целобластов и т. д.) имеет морфологическую ценность ряда клеток (синергид), соответствующего количеству ядер.
Средство, с помощью которого поддерживается непрерывность жизни, — это способность клетки умножать себя путем деления, образуя таким образом две или более отдельные части. Процесс, который в большинстве случаев связан со сложными изменениями ядерного содержимого, по-видимому, по существу состоит в следующем: элементарные единицы клетки (центросомы, хроматиновые тельца в случае деления ядра), будучи наделенными особой энергией, возникающей в результате процессов роста, делятся, и элементарные продукты деления разделяются на две группы, которые движутся от средней линии; после этого следует деление общего тела клетки, т. е. протоплазмы и ее содержимого.
С точки зрения клеток я считаю себя вынужденным выдвинуть несколько возражений против важнейших основ теории зародышевой плазмы Вейсмана. Для удобства изложения их можно разделить на две группы: возражения против гипотезы дифференцирующего деления; возражения против учения Вейсмана о детерминантах.
I. Возражения против гипотезы дифференцирующего деления.
Краеугольным камнем теории Вейсмана является его предположение о ядерных делениях, которые являются дифференцирующими. Доказательство этого фундаментального предположения тщетно искать в трудах Вейсмана. Вместо этого в его пользу приводится ряд абстрактных аргументов. Так, на стр. 31 (английского перевода) Вейсман рассматривает хроматин в ядре оплодотворенной яйцеклетки как вещество, которое осуществляет наследование, и он обозначает все ядра организма, возникающие из ядра яйца путем делений, как «хроматиновое дерево», а затем продолжает спрашивать, похожи ли друг на друга или различны части наследственного материала, составляющие хроматиновое дерево организма. «Легко показать, — гласит ответ, — что должно быть последнее». Ибо «хроматин находится в состоянии накладывать специфический характер на клетку, в ядре которой он содержится. Поскольку тысячи клеток, составляющих организм, обладают очень разными свойствами, хроматин, который ими управляет, не может быть единообразным; он должен быть разным в каждом типе клеток».
Более того, на стр. 45 (английского издания): «Сам факт» (способность идиоплазмы к регулярному и спонтанному изменению) «вне сомнения. Когда однажды установлено, что морфоплазма каждой клетки контролируется и ее характер определяется идиоплазмой ядра, регулярные изменения, происходящие в яйцеклетке, и продукты ее деления в каждом эмбриогенезе должны тогда быть отнесены к соответствующим изменениям идиоплазмы».
Наконец, на стр. 205 (английского издания): «Клетки сегментирующегося яйца совершенно различны по своей наследственной ценности, хотя все они молодые и эмбриональные и нередко вполне похожи по внешнему виду. Поэтому мне кажется, что из этого следует, как логическая необходимость, что наследственное вещество яйцеклетки, которое содержит все наследственные тенденции вида, не передает их in toto клеткам сегментации, а разделяет их на различные комбинации и передает их группами клеткам. Я учел эти факты при рассмотрении регулярного распределения детерминантов зародышевой плазмы и превращения последней в идиоплазму клеток на различных стадиях онтогенеза».
В различных процитированных мною положениях мы имеем дело с тем, что является лишь логической ошибкой в риторической маскировке. Ибо из посылки, что хроматин обладает способностью накладывать специфический характер на протоплазму клетки, отнюдь не следует, что две клетки, различимые по природе своих плазменных продуктов, должны поэтому содержать разные виды протоплазмы. Есть и другие возможности, которые следует учитывать. Вейсман сам знает, что нет логической необходимости в таком выводе, ибо он сам предлагает другую возможность в следующем: «Если бы мы хотели предположить, что все детерминанты зародышевой плазмы поставляются всем клеткам онтогенеза, нам пришлось бы предположить, что дифференциация тела обусловлена тем, что все детерминанты, кроме одного конкретного, остаются в спящем состоянии в регулярном порядке, и что, помимо специальных адаптаций, до клетки доходит только один детерминант, а именно тот, который должен ею управлять. Если, однако, мы делаем такое предположение» и т. д. (стр. 63, английское издание).
Здесь, таким образом, Вейсман сам указывает, что то, что в других местах он пытался представить как необходимый вывод, является лишь одной из двух альтернатив.
Он не только допускает возможность альтернативы, но и сам использует ее для объяснения явлений размножения и развития. Он приписывает определенным сериям клеток, в дополнение к активным зачаткам, контролирующим нормальные признаки их протоплазмы, обладание многочисленными латентными зачатками, которые становятся активными, когда представляется возможность.
Этот non sequitur в своем аргументе Вейсман оправдывает замечанием, что наличие латентных зачатков в особых случаях «зависит, как я полагаю, от специальных адаптаций и не является примитивным, во всяком случае не у высших животных и растений. Почему Природа, которая всегда управляется экономно, должна предаваться роскоши всегда снабжать все клетки тела всеми детерминантами зародышевой плазмы, если достаточно одного их вида? Такое устройство, по-видимому, имело место только в тех случаях, когда оно служит определенным целям» (стр. 63, английское издание). Здесь, опять же, риторический оборот вместо доказательства.
Но дилемма, которую мы рассматриваем, еще не закончена. Предположим на мгновение, что мы принимаем допущение, что различный характер клеток подразумевает различный характер их ядерного вещества, мы сразу же должны сделать новое и важное решение. Становится ли ядерное вещество в различных клетках, возникшее путем деления из ядерного вещества яйцеклетки, неодинаковым в результате самого процесса деления? или оно становится другим только после деления и вследствие действия внешних сил на ядра?
Вейсман смело решает — но опять же не приводя доказательств — в пользу первой интерпретации. «Ибо хроматин, — замечает он, — не может стать другим в клетках полностью сформированного организма; различия в хроматине, контролирующем клетки, должны начинаться с развития яйцеклетки и должны увеличиваться по мере развития; ибо иначе различные продукты деления яйцеклетки не могли бы дать начало совершенно разным наследственным тенденциям. Это, однако, так». Вейсман представляет себе, что «изменения идиоплазмы зависят от чисто внутренних причин, которые лежат в физической природе идиоплазмы. В подчинении им деление ядра сопровождает каждое качественное изменение в идиоплазме, в процессе которого различные качества распределяются между двумя результирующими половинами хроматиновых палочек».
Я перейду к тому, чтобы показать, что эта концепция влечет за собой материальные трудности и противоречия. Окажется, что идиоплазме Вейсмана приписываются совершенно противоречивые характеристики. С одной стороны, она считается стабильным веществом, обладающим связной, сложной архитектурой; в форме наследственных плазм она, как предполагается, передается от одной особи к другой, не меняясь на протяжении многих поколений; с другой стороны, ей приписывается лабильная архитектура, которая допускает свободное и постоянное высвобождение зачатков, такого рода, что при каждом делении вызывается полная перегруппировка и неравное деление этих зачатков. В одном случае внутренние силы создают взаимную, связную связь между многочисленными зачатками; в другом случае допускают изменение их положения и отношений друг к другу, и это не только один раз, но регулярным, определенным образом, разным в каждом из многих последовательных делений, так что ид начинает обладать полностью измененной архитектурой. «Каждый ид на каждой стадии» (стр. 77 английского издания) имеет свою определенно унаследованную архитектуру; его структура сложная, но совершенно определенная, которая, возникнув в иде зародышевой плазмы, передается путем регулярных изменений последующим идическим стадиям. Структура, проявляющаяся на всех этих стадиях, существует потенциально в архитектуре ида зародышевой плазмы: этой архитектуре обязано не только регулярное распределение детерминантов — то есть все построение тела из его первичной формы».