Первый случай «внутреннего формообразующего стимула» в собственном смысле, то есть когда одна эмбриональная часть вызывает появление другой, был открыт самим Хербстом. Руки так называемого плутеуса морского ежа находятся в формообразующей зависимости от скелета — нет скелета, нет рук; сколько зачатков скелета в аномальных случаях, столько и рук; аномальное положение скелета, аномальное положение рук: эти три экспериментальных наблюдения образуют доказательство этого морфогенетического отношения.
Это может быть простой механический контакт, или это может быть какое-то химическое влияние, которое действительно составляет «стимул» в этом случае; безусловно, существует тесная и очень специфическая связь локализации одной части зародыша с другой. Обстоит дело почти так же в другом случае, который, будучи гипотетически сформулирован Хербстом на основе патологических данных, был доказан экспериментально Шпеманом. Хрусталик глаза некоторых амфибий формируется из их кожи в ответ на формообразующий стимул, исходящий от так называемого первичного глазного пузыря. Если этот пузырь не касается кожи, хрусталик не появляется; и, с другой стороны, хрусталик может появиться в совершенно аномальных частях кожи, если они вступают в контакт с глазным пузырем после трансплантации.
Но формообразующая зависимость частей может быть также разных типов.
Мы обязаны Хербсту важным открытием, что глаза речных раков после того, как они были отрезаны, будут регенерированы надлежащим образом, если присутствует оптический ганглий, но что на их месте возникнет антенна, если этот ганглий также был удален. В этом случае должно существовать какое-то неизвестное влияние формообразующего рода, от которого зависит, если не сама регенерация, то, по крайней мере, ее особый характер.
В других случаях, по-видимому, существует влияние центральной нервной системы на регенеративную способность в целом. Амфибии, например, как говорят, не регенерируют ни свои ноги (Вольф), ни свой хвост (Годлевский), если нервные связи были нарушены. Но у других животных такого влияния нет; а у еще других, как, например, у планарий, в настоящее время должно казаться сомнительным, является ли морфогенетическое влияние нервной системы на процессы восстановления чем-то большим, чем косвенным; движения животного, которые становятся очень сильно уменьшенными при экстирпации ганглиев, являются одним из главных условий хорошей регенерации.
Конечно, все, что мы сказали о важности специальных материалов в зрелом зародыше, как имеющих отношение к специфически локализованным организациям, могло бы быть обсуждено снова в нашей настоящей главе, и наша интимная полярно-билатеральная структура зародышей также может рассматриваться как охватывающая формообразующие стимулы, во всяком случае, насколько это касается фактических полюсов этой структуры. Это опять же привело бы нас к проблеме так называемой «полярности» в целом и к «инверсии» полярности, то есть к явлению, хорошо известному у растений и у многих гидроидов и червей, а именно, что морфогенетические процессы, особенно типа реституций, происходят по-разному в зависимости от того, представляет ли их точка происхождения, так сказать, положительный или отрицательный, терминальный или базальный конец оси, но что при определенных условиях обратное также может иметь место. Но более полное обсуждение этих важных фактов завело бы нас все глубже и глубже в науку о собственно морфогенезе, не будучи при этом очень полезным для наших будущих соображений.
И так мы можем закрыть этот раздел о формообразующих стимулах или «причинах» морфогенеза, кратко добавив, скорее из-за его фактического, чем логического интереса, что явление определения пола, согласно последним исследованиям, по-видимому, зависит от цитологических событий, происходящих на самых ранних эмбриональных стадиях, скажем, даже до онтогенеза, а не от собственно формообразующих стимулов: действительно, кажется, как если бы сами половые продукты отвечали за пол индивида, произведенного ими, особенно если бы были различия в их хроматине.
δ. МОРФОГЕНЕТИЧЕСКИЕ ГАРМОНИИ Давайте теперь снова обратимся к соображениям более абстрактного рода: мы познакомились с некоторыми морфогенетическими взаимодействиями между частями развивающегося зародыша; и, действительно, мы можем быть уверены, что существует гораздо больше таких взаимодействий, чем мы знаем в настоящее время.
Но далеко не верно, что развитие каждой эмбриональной части зависит от существования или развития каждой другой.
Напротив, очень важной и фундаментальной особенностью органогенеза является то, что он происходит по отдельным линиям, то есть по линиям процессов, которые могут начинаться от общего корня, но которые абсолютно независимы друг от друга в своем способе дифференцировки. Ру ввел термин «самодифференцировка» для обозначения этого явления, и мы признаем, что этот термин может быть удобно использован для этой цели, если только помнить, что его смысл всегда относителен, и что он также является отрицательным. Предположим, часть A демонстрирует явление самодифференцировки: это означает, что дальнейшее развитие A не зависит от некоторых других частей, B, C и D; это вовсе не означает, что A не была формообразующе зависима от некоторых других частей, E или F, во время своего первого появления, и это также не подразумевает, что не могло бы быть многих формообразующих действий среди компонентов самой A.
Мы действительно вправе сказать, что эктодерма Echinus демонстрирует «самодифференцировку» по отношению к энтодерме; она приобретает свой рот, например, как было показано экспериментально, даже в тех случаях, когда кишечник вообще отсутствует (Рис. 10); но эктодерма и энтодерма обе формообразующе зависимы от интимной и материальной организации бластодермы. Далее, из самых последних экспериментов следует, что нервы и мышцы позвоночных независимы друг от друга в своей дифференцировке, но что их судьба, вероятно, определяется формообразующими процессами на самых ранних стадиях онтогенеза.
Рис. 10. — Плутеус-личинка Sphaerechinus.
Кишечник (i) развит снаружи, а не внутри (путем повышения температуры); но рот (r) сформирован на своем нормальном месте. S = Скелет.
Явление самодифференцировки, правильно понятое, теперь может помочь в открытии одного наиболее общего характера всего развития. Если явление самодифференцировки действительно встречается в онтогенезе в самых разных аспектах, и если, с другой стороны, несмотря на эту относительную морфогенетическую независимость эмбриональных частей, результирующий организм является одним целым в организации и в функции, то некоторого рода гармонию совокупности, как ее можно правильно назвать, следует считать одним из самых фундаментальных характеров всего производства индивидуальной формы. Устанавливая эту гармонию, мы делаем не что иное, как точно описываем то, что происходит: гармония проявляется в том факте, что в конце получается целый организм, несмотря на относительную независимость отдельных событий, ведущих к нему.
Но еще один род гармонии раскрывается в морфогенезе при анализе общих условий самих формообразующих действий. Чтобы эти действия могли протекать правильно, должна быть гарантирована возможность того, чтобы формообразующие причины всегда могли найти нечто, на что воздействовать, и чтобы те части, которые содержат потенции для следующей онтогенетической стадии, могли правильно получать стимулы, пробуждающие эти потенции: иначе типичного производства формы вообще не было бы. Этот, второй вид гармонических отношений, описываемый в онтогенезе, можно назвать причинной гармонией; термин просто выражает безотказное относительное условие формообразующих причин и получателей причин.
Наконец, в функциональной гармонии мы имеем выражение, описывающее единство органической функции, и поэтому мы можем констатировать, как последний результат нашей аналитической теории развития к этому моменту, что индивидуальный морфогенез отмечен трехкратной гармонией между своими частями.
ε. О РЕСТИТУЦИЯХ На этой стадии мы на время оставляем наши аналитические исследования собственно онтогенеза. Мы не должны забывать, что типичный онтогенез — не единственная форма, в которой может происходить морфогенез: органическая форма способна восстанавливать нарушения своей организации, и это, безусловно, следует рассматривать как одну из главных проблем аналитического морфогенеза — обнаружить специфический и реальный стимул, который вызывает восстановительные процессы. Ибо просто сказать, что нарушение является причиной восстановления, значило бы уклониться от проблемы, вместо того чтобы атаковать ее. Но существуют еще некоторые другие проблемы, свойственные учению о реституциях.
Несколько замечаний о вторичных потенциях и о вторичных морфогенетических регуляциях в целом
Мы лишь кратко упоминали в предыдущей главе, что существуют многие виды потенций того, что мы называем вторичным или истинно реституционным типом, и что их распределение может быть самым разнообразным и совершенно независимым от всех потенций для первичных процессов собственно онтогенеза. Давайте сначала добавим несколько слов о понятии «вторичной реституции» и о распределении вторичных потенций в целом.
Первичные онтогенетические процессы, основанные на первичных потенциях, могут во многих случаях подразумевать регуляцию, или, точнее, реституцию: так бывает, когда фрагменты бластулы формируют целый организм, или когда мезенхимные клетки Echinus достигают своего нормального конечного положения путем притяжения со стороны специфических участков эктодермы, несмотря на очень аномальное исходное положение, навязанное им экспериментом. В этих случаях мы говорим о первичных регуляциях или реституциях; нарушения нейтрализуются самой природой рассматриваемого процесса. Мы говорим о вторичной реституции всякий раз, когда нарушение организации исправляется процессами, чуждыми сфере нормальности; и эти аномальные линии событий раскрываются нам в первую очередь активностью потенций, которые остаются латентными в собственно онтогенезе.
Мы уже знаем, что в последнее время был открыт определенный вид вторичной реституции, очень противоречащий теоретическим взглядам Вейсмана; процесс восстановления осуществляется не какой-либо определенной частью нарушенной организации, а всеми ее отдельными элементами. Проблема распределения вторичных потенций в этих случаях так называемой «ре-дифференцировки» должна составить наше специальное исследование в следующей главе. Во всех остальных случаях восстановительные процессы начинаются из специфических мест; если они происходят на месте раны, которая вызвала нарушение, мы говорим о регенерации; если они происходят на некотором расстоянии от раны, мы называем их адвентивными процессами. Помимо этих трех типов процессов реституции можно упомянуть четвертый, состоящий в том, что обычно называют компенсаторной гипертрофией; самый простой случай такого компенсаторного процесса — когда один из пары органов, скажем, почка, становится больше после того, как другой был удален. Наконец, по крайней мере у растений, изменение направляющей раздражимости, например, так называемого «геотропизма», в определенных частях может служить для восстановления других, более важных частей.
В двух из этих общих типов реституции, при собственно регенерации и при производстве адвентивных органов, потенции, которые лежат в основе этих процессов, можно назвать «комплексными». Это сложная серия событий, собственно морфогенез сам по себе, за который должна отвечать потенция, если, например, червь заново формирует свою голову путем регенерации или если растение восстанавливает целую ветвь в форме адвентивной почки.
Такие обобщения, какие возможны относительно распределения комплексных потенций, зарезервированы для специальной части нашего будущего обсуждения.
Вторичная реституция всегда, как и онтогенез, является процессом морфогенеза, и поэтому все вопросы об отдельных формообразующих стимулах, а также о внутренних и внешних условиях или средствах возникают снова. Но, конечно, мы не можем входить в эти проблемы второй раз и можем лишь сказать, что, особенно при собственно регенерации, специфический тип регенеративного формирования любой части может очень сильно отличаться от онтогенетического типа ее происхождения: цель обоих одна и та же, но путь может быть даже фундаментально различным во всех отношениях.
Стимулы реституций
Но теперь мы переходим к важному вопросу: что является точным стимулом, который вызывает процессы реституции; или, другими словами, что должно было произойти, чтобы реституция могла иметь место?
То, что сама операция, путем устранения механических препятствий, не может быть истинным стимулом каких-либо реституций, просто показывается всеми теми реституциями, которые не происходят на месте раны. Если бы мы заняли более узкую точку зрения и если бы мы рассматривали только собственно регенерацию от самой раны, мы могли бы, вероятно, поначалу быть склонны отстаивать доктрину, что устранение некоторых препятствий могло бы на самом деле быть стимулом к процессу восстановления; но даже тогда, почему вырастает именно то, что нужно? Почему происходит не просто рост, а специфический рост, рост, сопровождаемый спецификацией? Устранение препятствия вряд ли могло бы объяснить это. Но, конечно, принимая во внимание все адвентивные реституции — то есть все восстановления, не начинающиеся от самой раны, — теория о том, что устранение препятствий является стимулом к восстановлению, становится, как мы уже сказали, совершенно невозможной.
Но где же тогда искать стимул? Существует другая довольно простая теория «Auslösung» реституций, которая исходит из явлений компенсаторной гипертрофии и некоторых случаев среди растений. Удаление некоторых частей организма, говорят, приведет другие его части в лучшие условия питания, и поэтому эти части, особенно если они того же рода, станут больше. Допустим на момент, что такой взгляд может быть справедлив в случаях, когда одна из пары желез становится больше после того, как другая была удалена, или когда обрезка почти всех листьев дерева приводит к тому, что остальные становятся больше, он, безусловно, должен потерпеть неудачу в объяснении того факта, что в других случаях могут возникать истинно новые образования, чтобы восстановить поврежденную часть, или что последняя может быть регенерирована надлежащим образом. Ибо просто количественные различия в смеси крови или питательного сока у растений никогда не могут быть достаточной причиной для высокотипичной и качественной структуры вновь сформированных реституций. И даже в самых простых случаях простого увеличения размеров некоторых частей, то есть в самых простых случаях так называемой компенсаторной гипертрофии, по крайней мере сомнительно, если не очень маловероятно, что компенсация осуществляется таким чисто пассивным путем, потому что мы знаем, что в других случаях обычно именно рост молодых частей активно притягивает питание: сначала идет дифференцировка и рост, а впоследствии происходит изменение в направлении питательных жидкостей.
Процесс истинной регенерации, начинающийся от места самой раны, как показал Морган, даже в отношении своей скорости, происходит совершенно независимо от того, кормят животное или нет. Вряд ли могло бы быть лучшей демонстрации фундаментального факта, что пища помогает реституции, но никоим образом не «вызывает» ее.
Но, несмотря на все, что мы сказали, по-видимому, есть доля истины в том, чтобы рассматривать питательные соки животных и растений как каким-то образом связанные со стимулом реституций: только в этой очень осторожной форме, однако, мы можем выдвинуть гипотезу. Было показано как для животных, так и для растений, что морфогенез реституционного типа может быть вызван, даже если части, которые теперь должны быть «регенерированы», не были фактически удалены; например, при так называемой суперрегенерации ног и хвостов у амфибий, головы у планарий, кончика корня у растений и в некоторых других случаях. Здесь всегда именно нарушение нормальной связи некоторых частей с остальным организмом оказывалось причиной нового образования. Это показывает, что нечто, имеющее отношение к коммуникации между частями, по крайней мере связано с реституцией, и эта коммуникация может происходить либо путем неизвестного действия специфических тканей, либо с помощью крови или сока. Но в чем состоит это изменение или разрыв специфической коммуникации, абсолютно неизвестно. Можно было бы предположить, что каждая часть организации постоянно добавляет какой-то фермент к жидкостям тела снаружи или внутри клеток, что удаление любой части изменит состав этих жидкостей в этом конкретном отношении и что это изменение действует как своего рода коммуникация, чтобы призвать реституирующие части целого выполнить свой долг.
Но я прекрасно вижу, что такая теория малоудовлетворительна; ибо то, что должно быть сделано при реституции в каждом отдельном случае, — это не простой однородный акт, который можно было бы объяснить наличием некоего особого материала, а само по себе весьма сложное действие. Недостатком теории «органообразующих веществ», которую отстаивал Сакс, было то, что она упускала из виду этот момент.
Таким образом, все, что мы знаем о надлежащих стимулах реституции, далеко от того, чтобы опираться на какие-либо веские основания; не будем забывать, что мы находимся здесь на зыбкой почве того, что можно назвать новейшей и самой современной отраслью физиологии формы. Несомненно, когда-нибудь что-то будет открыто, и идея «целого» в организации, вероятно, сыграет в этом свою роль. Но каким образом это произойдет, мы совершенно не в состоянии предсказать.
Это первый случай, когда идея целого, по крайней мере гипотетически, вошла в наше обсуждение. Можно сказать, что та же идея уже вошла в него в более неявной форме в утверждении о тройственной гармонии в онтогенезе.
Давайте теперь посмотрим, сможем ли мы найти ту же проблему «целого» в другом месте, и, возможно, в более явной и менее гипотетической форме. Давайте посмотрим, действительно ли наша аналитическая теория развития так полна, как казалось, и не осталось ли в ней пробелов, которые необходимо заполнить.