Найдутся ли ответы? - [9]

Журналист. Я хотел бы задать последний и главный вопрос — не приведет ли все то, что мы обсуждаем сегодня, к тому, что человечество со временем перейдет на «индустриальное» производство детей из инкубаторов? Какой здесь прогноз и какие могут быть последствия?

Индустриальное производство людей

Физик. Я думаю, что такие опасения преждевременные. Чтобы создать инкубатор для людей, нужно по сути своей воспроизвести почти все процессы, происходящие в организме женщины, с учетом их изменений во времени в процессе беременности. Короче говоря, для рождения нормального ребенка в искусственной среде нужна модель всех процессов, происходящих в организме матери.

Медик. Опыт создания на неорганической основе искусственных органов — сердца, легкого, почки показал, насколько они несовершенны. А в нашем случае мы должны иметь дело не с протезами-заменителями, а с моделированием, как правильно было отмечено, среды, которая должна меняться согласованно со считыванием генетической информации в клетках эмбриона. Рассогласование этих двух процессов неизбежно будет приводить к уродствам или гибели плода. Функция деторождения — это главная функция женского организма. Таким образом, полной моделью женщины может быть только сама женщина. Лучше не ставить благополучие человечества в зависимость от беспочвенной веры в технику.

Инженер. Конечно, техника не всегда милостива к нам, но я не вижу принципиальных ограничений в создании искусственного инкубатора для людей. Я думаю, что это вопрос только затрат (пусть и очень больших) на исследования, это только вопрос экономической целесообразности.

Биолог. Здесь имеется три уровня проблем. Первые связаны с недостаточностью наших знаний, вторые с экономическими соображениями, а третьи носят принципиальный характер.

Главный вопрос из первой группы проблем — как записанная одномерным кодом на ДНК. генетическая информация предопределяет создание трехмерного организма? Понимание процессов превращения оплодотворенной яйцеклетки в зрелый организм, несмотря на многолетнюю историю наблюдений, имеет «белые пятна». Для ответа необходимо разобраться в механизмах деления клеток, их подвижности, прикреплении (адгезии) друг к другу, дифференцировке и, наконец, отбраковке и гибели. Полностью биологический механизм формообразования станет понятным, когда будут выяснены все первичные процессы клеточной биологии.

Подмечено, что в развитии плода особую роль играет так называемая эмбриональная индукция, или влияние микроокружения на дифференцировку клеток. Другими словами, с самых ранних этапов формирования зародыша происходит разделение клеток по слоям (энтодерма, мезодерма, эндодерма и т. д.), каждый из которых дает основу для формирования соответствующей группы органов: нервной системы, кожи, легких, кишечника, мышц, костей, почек и т. д.

Этот процесс можно сравнить, например, с формированием русла горного потока. Представим себе, что на пути текущего со склона потока лежит валун, температура которого ниже точки замерзания воды. Вначале камень мало влияет на течение воды, и она движется в единственном русле. Однако по мере намерзания льда на камень глыба увеличивается, выступает из воды и наконец внезапно превращается в барьер, который делит ручей надвое, создавая таким образом новую форму. Обледенение камня влияет на все последующие изменения течения реки. Два ее потока начинают ветвиться возле нижележащих препятствий, появляются новые русла, и у подножия горы формируется запутанная сеть, которая тем не менее будет иметь вполне определенный рисунок, если на нее взглянуть сверху.

Обледенение можно уподобить прикреплению клеток друг к другу за счет адгезии молекул, находящихся на поверхности. Полное замораживание потока соответствует прочному связыванию клеток в орган. Чтобы возникла структура, необходимо выполнить по крайней мере четыре условия. Необходимо перемещение клеток в пространстве, чтобы запустить динамическую самоорганизацию. Затем требуется некоторый перечень начальных условий образования структуры (необходим на пути потока валун). Наконец, должен быть определенный набор клеток с различными свойствами их поверхностей для взаимного прикрепления.

Однако, как было выяснено на расчетных моделях, этих первых трех условий недостаточно. В описанном процессе могут возникать лишь периодические структуры. Чтобы получить сложное строение живого организма, состав потока из различных синтезируемых клеток должен изменяться во времени. Другими словами, в каждой клетке программа синтеза дочерних клеток должна отслеживать ситуацию окружения и при достижении критических условий переключаться на синтез клеток с измененными свойствами поверхности. Короче, должна существовать (и она существует) обратная связь от внешних условий к внутреннему механизму синтеза. Этот цикл называют эмбриональной индукцией — влиянием микроокружения на дифференцировку клетки. Это четвертое условие является ключевым в механизме образования и развития эмбриона. Здесь содержится ответ на вопрос — почему попытки Петруччи вырастить плод человека вне организма матери окончились неудачей. Ряд деталей этого процесса еще недостаточно изучен.