Онтогенез. От клетки до человека

Во-вторых, межклеточное взаимодействие используется для обеспечения правильного соотношения разных типов тканей и исправления неизбежных ошибок, проистекающих из присущего биохимическим реакциям случайного теплового шума. Запрос о более интенсивном росте, который одна ткань посылает другой, например, когда требуется усилить кровоснабжение (глава 9), подстраивание размера клеточной популяции под потребности организма (глава 16), «самоубийство» клеток, оказавшихся не там, где надо (глава 14), контроль над пролиферацией стволовых клеток за счет сигналов от клеток, которым они сами же и дают начало (главы 16 и 18), – вот лишь некоторые примеры удивительной гибкости нашего развития.

Эта гибкость возможна благодаря существованию сигнальных петель. Подчеркну, что речь идет не просто о сигналах, а о петлях обратной связи. Смысл в том, что результат процесса как бы передается в обратном направлении, то есть контролирует сам процесс. Мы уже рассматривали пример такой обратной связи в главе 9: кислород, поступивший в ткань в результате роста капилляров, снижает производство сигнальной молекулы VEGF, которая в противном случае способствовала бы дальнейшему росту капилляров. Благодаря петлям обратной связи межклеточные взаимодействия действительно напоминают разговор: клетки отвечают на сигналы другими сигналами, которые прямо или косвенно достигают цели. Поэтому поведение клеток в высшей степени взаимообусловлено. Это, вероятно, и является ключом к пониманию того, как может происходить биологическое конструирование при отсутствии внешнего «строителя», сверяющегося с планом и графиком работ. Кирпичи не могут почувствовать, на какой стадии находится строительство дома, и внести изменения в кладку в зависимости от того, что почувствовали. А вот клетки могут. В отличие от строителя, который может отойти и окинуть взглядом строящийся дом, они не способны «видеть» весь эмбрион, зато способны почувствовать все, что нужно, чтобы действовать в верном направлении.

Рис. 86.

Граница между двумя типами клеток может способствовать дифференцировке на этой границе третьего типа клеток. При этом формируются две новые границы, которые могут способствовать следующим раундам дифференцировок и появлению новых типов клеток. Эта схема показывает общую идею, а не относится к какой-то конкретной области эмбриона. Примеры похожих процессов, протекающих в нервной трубке и сомитах, были приведены выше (глава 7)

Указания на то, что постоянная коммуникация между компонентами системы может устранить необходимость во внешнем строителе или организаторе, встречаются и в повседневной жизни. Инопланетянин, наблюдающий за покупателями на Оксфорд-стрит в Лондоне, за танцующими парами в заполненном зале или за фанатами на концерте под открытым небом, мог бы предположить, что всеми этими людьми управляет невидимый организатор, следящий за тем, чтобы они не сталкивались и не устраивали давку. Мы же знаем, что каждый участник просто руководствуется тем, что видит и слышит, и хотя ни один конкретный человек не может оценить общую картину, толпа самоорганизуется достаточно безопасным и разумным способом.[371] На более высоком уровне это проявляется в основных механизмах возникновения цивилизации, таких как развитие языка, экономические законы, способы распределения пищи и даже методы научных исследований. Они появились в результате взаимодействия очень многих людей, которые не видели глобальной перспективы (это прерогатива внешнего наблюдателя) и действовали на основании весьма ограниченных и сугубо локальных знаний. Тем не менее, несмотря на периодические экономические потрясения, цивилизация организована достаточно устойчиво и в целом не так уж плохо. Более того, те достаточно редкие ситуации, когда кто-либо пытался в одиночку придумать язык или планировать экономику, свидетельствуют о том, что это гораздо менее эффективный способ, чем традиционная самоорганизация многих людей, каждый из которых действует на свой манер. При образовании групп – от семьи до общества в целом – мы активно общаемся, и так же ведут себя термиты, муравьи и пчелы, образующие социальные колонии. Какой бы неточной ни была эта аналогия, она полезна для понимания того, как взаимодействующие клетки могут создавать организованные сообщества, значительно большие, чем они сами.