Гилберт с. Биология развития: в 3-х т. Т. 3: Пер. С англ. – м.: Мир, 1995. – 352с.

ФОРМИРОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ОРГАНИЗАЦИИ 107

прогресса. Мезенхимные клетки почки конечности происходят из двух разных источников. С помощью химер перепел-курица (Christ et al., 1977; Chevallier et al., 1977) и специфических для той или иной линии моноклональных антител (George-Weinstein et al., 1988) было показано, что клетки-предшественники хряща и фибробластов возникают из соматоплевры, тогда как мышечные клетки-предшественники по своему происхождению связаны с сомитами. Таким образом, мышечные клетки детерминированы еще до развития конечности. Однако не известно, какие клетки станут хондроцитами, а какие фибробластами. Формирование хряща начинается в проксимальной области и заканчивается в области пальцев (рис. 17.25). Ему предшествует конденсация клеток мезенхимы с образованием плотных скоплений. Конденсация, возможно, опосредована фибронектином, присутствие которого выявляется в местах,

Рис. 17.25. Хрящевые конденсации в почке крыла куриного зародыша между 4 и 7 сутками развития. Точками обозначены новые области конденсации клеток мезенхимы; зачерненные области представляют дефинитивный хрящ. Видно, что формированию хряща предшествует скопление мезенхимных клеток, возникающее примерно за 12 ч до появления хряща. (Из Newman, 1988.)

совпадающих с конденсацией. Фибронектин способствует формированию клеточных скоплений, по-видимому, путем связывания протеогликанов на соседних клеточных поверхностях (Frenz et al., 1989). В мезенхимных клетках, образующих скопления, повышается уровень цАМФ, что сопровождается модификацией белков хроматина и транскрипцией новых хрящ-специфических мРНК. Вскоре после этого начинается и секреция специфических для хряща молекул внеклеточного матрикса (Solursh, 1984; Newman, 1988).

Но какие клетки должны формировать эти предхрящевые скопления, а какие нет? Простая градиентная модель в данном случае не подходит. Почему, например, для плеча образуется одно скопление хрящевых клеток в наиболее проксимальной области, за ней следуют два скопления для лучевой и локтевой костей в средней части конечности и, наконец, для формирования пальцев целый набор скоплений? Алан Тьюринг (Turing, 1952) – один из основателей компьютерной теории (математик, расшифровавший немецкий код “Enigma" во время второй мировой войны) предложил модель, объясняющую возникновение стабильного гетерогенного паттерна в растворе двух веществ, взаимодействие которых друг с другом формирует из хаоса упорядоченные структуры.

В реакционно-диффузионной модели Тьюринг описал поведение двух веществ, одно из которых, S, ингибирует продукцию другого – Р. Вещество Р способно к автокатализу и катализу вещества S. Если вещество S диффундирует быстрее Р, то в соответствии с уравнением Тьюринга концентрация вещества Р будет представлять собой волнообразную кривую с резкими пиками (рис. 17.26). Подобные волны можно наблюдать в некоторых химических реакциях (Prigogine, Nicolis, 1967; Winfree, 1974), причем они распространяются в трех измерениях (рис. 17.27; Welsh et al, 1983).

Реакционно-диффузионная модель предсказывает для некоторых веществ чередование областей высокой и низкой концентрации. Когда концентрация такого вещества превысит пороговый уровень, клетка (или группа клеток) получает инструкции к дифференцировке в определенном направлении. Важной особенностью модели Тьюринга является увеличение амплитуды волн одного химического вещества при подавлении волн другого. Увеличение локальной концентрации Р приводит к формированию в том же месте пика концентрации S, однако вследствие быстрой диффузии S он может быть описан более пологой кривой. Локальное увеличение S ингибирует формирование других пиков Р. Но какие из многочисленных пиков Р будут сохраняться? Это зависит от размеров и формы ткани, в которой распространяются волны. (Описанный