Политические мифы о советских биологах. О.Б. Лепешинская, Г.М. Бошьян, конформисты, ламаркисты и другие.

В свое время Алан Тьюринг (Turing, 1952) на абстрактных физико-химических моделях показал, что нарушение гомогенности в сложносоставной химической системе индуцирует через разветвленные цепи реакций, сопровождаемые диффузией реагентов, определенный пространственный паттерн конечных продуктов. В первых тьюринговских моделях речь шла о взаимодействии активаторов и их ингибиторов (термины впервые введены в работе: Gierer, Meinhardt, 1972), способных к дифференциальной диффузии и распаду (или выведению из системы). На клеточном уровне примером активаторов и ингибиторов являются белки, кодируемые генами. Среди этих белков различают транскрипционные факторы, регулирующие экспрессию генов и обычно находящиеся в ядре, и сигнальные молекулы (гормоны, морфогены, трансмембранные лиганды и рецепторы), осуществляющие межклеточный перенос регуляторных сигналов и активирующие через цепь посредников транскрипционные факторы в ядре. В зависимости от кинетических характеристик взаимодействующих молекул, их исходной плотности, параметров диффузии и ряда других показателей могут образоваться разнообразные паттерны распределения в клетках транскрипционных активаторов и ингибиторов, что в свою очередь будет определять паттерны активности клеток. В наиболее простом случае пространственные паттерны связаны с асимметричным распределением диффундирующего активатора (морфогена), что ведет к образованию морфогенетической границы, разделяющий развивающийся организм на два компартмента, отличающихся между собой тем, что процессы дифференциации клеток протекают в них различным образом. Одна из важнейших функций генов заключается в последовательном определении морфогенетических границ, внутри которых действуют свои наборы генов.

Самоорганизация является естественным процессом и показывает регулярный (закономерный) характер изменений при переходе от одного фазового состояния к другому как в неживой, так и живой природе. Что касается примеров из неживой природы, то ни у кого не возникает мысль искать причину такого сходства в действии неких неорганических генов. В таком случае, почему мы при объяснении организации живых систем пытаемся все свести к действию генов. Безусловно, огромное разнообразие и специфика белков, используемых организмом в качестве строительных блоков, принципиально расширяет возможности биологического формообразования в процессах развития, если сравнивать его с аналогами соответствующих процессов в неживой природе. Но как там, так и в живой природе речь в первую очередь идет о «физико-химическом» взаимодействии «исходных веществ», которое самодостаточно и имеет свою собственную организационную составляющую.

Функциональные молекулы, кодируемые генами, определяют в первую очередь специфику взаимодействия внутриклеточных структур, равно как и клеток в развитии многоклеточного организма. Признаки организма, понимаемые, конечно, не с чисто человеческой позиции, в рамках нашего их восприятия и различения, но с точки зрения формообразовательных процессов, являются результатом этого взаимодействия. Функциональные молекулы и стоящие за ними гены в общем случае не являются детерминантами «наших» признаков.

Новые функциональные молекулы, возникающие в процессе эволюции, открывают новые возможности для формообразовательных процессов. Так, появление у многоклеточных животных трансмембранного белка Notch, служащего рецептором для трансмембранных лигандов в Notch-сигнальном пути, открыло возможность для дифференциации клеточных полей через так называемое латеральное взаимодействие, или «латеральную ингибицию» (см. Шаталкин, 2003, с. 27). У дрозофилы латеральная спецификация имеет место в процессе дорсовентрального разделения клеток крыла, при образовании омматидиев, а также при разделении клеток на сенсорные и эпителиальные поля на среднеспинке. Отметим, что Notch-сигнальный путь отсутствует у примитивного животного Trichoplax adhaerens (Placozoa).

Поскольку самоорганизация ведет к устойчивым структурным и динамическим состояниям, отвечающих данному средовому контексту, то эти состояния несут в себе определенный элемент адаптивной («целесообразной») реакции. Мы, таким образом, возвращаемся к идеям Л. С. Берга (1922) о номогенетическом характере некоторых типов эволюционных преобразований, повторяющихся и ограниченных по своему спектру генетическим контекстом.

О самостоятельном значении самоорганизующейся (номогенетической) компоненты морфогенеза, действующей наряду с наследственной информацией (генами) говорят ныне многие, описывая эту компоненту под разными названиями: физическая динамика (Hogeweg, 2000), механическая природа морфогенеза (Nelson et al., 2005; Ingber, 2006, 2008), биологическая физика (Forgacs, Newman, 2005; Newman, Bhat, 2009; Newman, 2012), морфомеханика (Beloussov, Grabovsky, 2006).