Редукционизм в биологии

Галков В.М., Галкова Н.В., Аглямова Т.М.

Республиканская клиническая больница Минздрава РТ

Основные открытия в биологии, сделанные во второй половине XIX века: открытие хромосом в 1873 году Ф. Шнейдером; открытие митоза у растительных клеток в 1874 году И.Д. Чистяковым; описание процесса оплодотворения - как соединение двух клеток - в 1875 году О. Гертвигом; открытие мейоза в 1882 году В. Флемингом; открытие уменьшения числа хромосом в половых клетках в два раза по отношению к соматическим клеткам в 1883 году Э.Ван Бенеденом, позволили сформулировать теорию о размножении в животном и растительном мире. В основу этой теории были заложены воззрения А. Вейсмана о наследовании признаков организмов путем их передачи через зародышевую плазму, а также о раннем расхождении путей развития соматических и половых клеток.
Открытие мейоза в половых клетках, сопровождающееся уменьшением числа хромосом в них до гаплоидного набора, было активно поддержано А. Вейсманом. Это позволило ему сформулировать положение о том, что редукция числа хромосом вдвое, при последующем слиянии сперматозоида и яйцеклетки во время оплодотворения, восстанавливает диплоидный набор хромосом, что способствует поддержанию постоянства вида из поколения в поколение. По этой теории, оставшийся без применения ядерный материал, образовавшийся в процессе мейоза, в так называемых полярных или направительных тельцах, подвергается деструкции. А.Вейсман ввел термин «редукционное деление» (1887 год) для подтверждения своей теории о раннем обособлении путей развития соматических и зародышевых клеток, Соматические клетки в раннем эмбриогенезе, по взглядам А. Вейсмана, рано дифференцируются, теряя при этом часть своих функциональных способностей из-за утраты части «идиоплазмы» в них. Половые же клетки остаются способными к дальнейшему воспроизводству потомства.
Наиболее полно процесс мейоза при гаметогенезе изучен О. Гертвигом и Э. Ван Бенеденом у лошадиной аскариды. Ими было установлено уменьшение вдвое числа хромосом в половых клетках, участвующих в оплодотворении и образовании зиготы. А. Вейсман, используя эти данные, а также свои наблюдения за ранним делением зиготы у аскариды, установил, что уже на стадии двух бластомеров происходит обособление развития одного из бластомеров по соматическому пути и зародышевого пути развития другого бластомера. Возможно, если бы А. Вейсман рассматривал подготовку к разделению двух путей развития еще в мейозе, то весь ядерный материал, созданный природой, получил бы свое применение и развитие в его теории.
На основе теории редукционизма в животном мире была развита подобная же теория, распространяющаяся на растительный мир. Так, у голосеменных и покрытосеменных растений из материнской клетки в семязачатке (мегаспорангии) в процессе мейоза образуется тетрада гаплоидных мегаспор. В дальнейшем, по принятым воззрениям, три мегаспоры (75% ядерного материала) отмирают. Для дальнейшего развития остается одна гаплоидная мегаспора. У голосеменных эта мегаспора превращается в женский гаметофит с двумя архегониями, в которых находится по одной гаплоидной яйцеклетке. Яйцеклетка одной из архегоний оплодотворяется одним гаплоидным спермием и образуется диплоидная зигота. Вторая же архегония с яйцеклеткой и спермием редуцируется. У покрытосеменных (или цветковых) растений из подобной гаплоидной мегаспоры развивается зародышевый мешок, содержащий восемь гаплоидных клеток. В процессе оплодотворения в зародышевый мешок прорастает одна вегетативная клетка (плоидность ее неизвестна) и два гаплоидных спермия. Один из спермиев сливается с яйцеклеткой, расположенной между двух гаплоидных синергид. При таком объяснении, в результате редукции остаются невостребованными три мегаспоры и семь гаплоидных клеток зародышевого мешка. По наблюдениям С.Г. Навашина, второй спермий, проникающий в зародышевый мешок, участвует в оплодотворении диплоидной центральной клетки, в результате чего получается трехъядерная клетка, из которой образуется эндосперм, необходимый как питательная среда для развивающегося зародыша. Это наблюдение С.Г. Навашина преподносится как двойное оплодотворение у части растений, таких, как, береза, ольха, орешник. По этой теории также остаются невостребованными три мегаспоры и пять гаплоидных клеток зародышевого мешка. Как видим, теория редукционизма в приложении к растительному миру также страдает нерациональным расходованием ядерного материала, а теория «двойного оплодотворения» С.Г. Навашина в части создания эндосперма из трехъядерной структуры, не имеет под собой никакой рациональной основы.
Редукционизм у пчел до А. Вейсмана развивал польский пчеловод священник Ян Дзержон. В 1845 году он открыл явление партеногенеза у пчел, на основании которого установил, что из неоплодотворенных яиц образуются трутни, а из оплодотворенных яиц образуются матки и рабочие пчелы. В начале XX века генетиками было установлено, что у трутней набор хромосом - 16, а у рабочих пчел и маток - 32 хромосомы. Я. Дзержон проводил работу с краинскими и итальянскими пчелами, Он скрещивал матку краинской пчелы с трутнем итальянской пчелы. При этом, по его наблюдениям, рабочая пчела имела как материнские, так и отцовские признаки, а трутни имели только материнские признаки, что он и выдвинул как доказательство правильности своей теории, которая была принята на съезде пчеловодов в 1898 году, несмотря на аргументированные возражения отдельных исследователей. Краинские пчелы по окраске от природы так же мало унифицированы, как многие другие породы пчел, в том числе итальянские. Я. Дзержон десятилетиями держал на своей пасеке из 400 ульев как краинских так и итальянских пчел, которые по внешнему виду похожи друг на друга. Таким образом, приведенное Я. Дзержоном доказательство гаплоидности трутня, при проведенном им искусственно скрещивании маток краинских пчел с трутнями итальянских пчел, недостаточно, ввиду того, что пчелиные семьи обеих пород проживали на одной пасеке более 40 лет, многократно перекрестно скрещивались, что привело к метизации, поэтому эксперимент потерял чистоту. Следовательно, говорить на основе этого эксперимента о партогенетическом развитии трутней неправомочно и до сегодняшнего дня бездоказательно. Из-за теории Я. Дзержона до сегодняшнего дня медоносная пчела остается особым случаем в общих законах и правилах биологии развития. Во всем растительном и животном мире маркировка полов осуществляется по половым хромосомам и при оплодотворении поддерживается сбалансированность соотношения полов, чаще 1:1. Для медоносной пчелы Я. Дзержоном был открыт специфический путь развития мужских особей - трутней - из половинного материнского набора, т.е. создан гаплоид женского типа, но с мужским копулятивным аппаратом. Неоплодотворенное яйцо участвует в создании трутня с гаплоидными сперматозоидами, так как в сперматогенезе у трутней отсутствует, по этой теории, процесс мейоза, что является еще одним исключением из общего правила.
Разумеется, если клетки диплоидной матки и рабочих пчел содержат 32 хромосомы, то трутень, содержащий 16 хромосом, является гаплоидом по отношению к матке и рабочим пчелам. На самом же деле 16 хромосом у трутня являются его мужским диплоидным естеством. Если придерживаться теории партогенетического развития трутней по Я. Дзержону из неоплодотворенных яиц, то придется признать, что для образования гамет (сперматогоний) у трутней нет наследственного материала, что противоречит фундаментальным законам биологии развития. Если, же предположить, что 16 хромосом составляет диплоидное естество трутня, это позволяет включить медоносную пчелу, как вид, в общую систему развития природы: трутни развиваются из оплодотворенных яиц, рабочие пчелы - партеногенетически из неоплодотворенных яиц, а матка - из оплодотворенного яйца при особом режиме вскармливания. В связи с чем вопрос о маркировке половой принадлежности сперматозоидов у трутней медоносной пчелы требует дополнительного исследования. На наш взгляд, редукционизм у пчел Я. Дзержона, выдвинутый им самостоятельно и независимо от других исследователей природы, в силу недостаточности приведенных им доказательств, требует пересмотра.
Труды другого священника - Грегора Менделя, опубликованные им в 1865 году, кроме основных законов наследования доминантных и рецессивных признаков, попутно выявили деление клеток на соматические и зародышевые. Так, первый закон Г. Менделя о доминантном наследовании, по нашему мнению, подтверждает соматический путь развития клеток, что проявляется в преобладании материнских признаков в первом поколении скрещенных растений (гороха), таких, как цвет кожуры и ее гладкость. И только во втором поколении начинают проявляться отцовские качества, возможные только при зародышевом пути развития клеток, в соотношении 3:1. Еще до Г. Менделя опыты Томаса Эндрю Найта в 1798 году по скрещиванию растений с целью выявления признаков мужского родителя в первом поколении не имели успеха.
Редукционизм в теории развития человека подробно представлен нами в журнале «Альтернативная медицина» в 2005-2006 гг.
По нашему мнению, основные положения теории редукционизма, присутствующие в современной биологии, не дают возможности для объяснения многих фактических данных, накопленных в последние годы в биохимии, биофизике, генетике. Нами была предпринята попытка обоснования генетической неоднородности соматических и половых клеток с самого начала их возникновения из разных частей яйцеклетки, прошедшей стадию мейоза. Редуцируемые по существующей теории части яйцеклетки (полярные тельца) представлены в наших исследованиях как формирующие, так называемые внезародышевые, структуры развивающегося организма: хорион, желточный мешок. Нами выдвинуто положение, что первичными и главными в зарождающемся организме являются стволовые клетки крови и половые клетки, образующиеся в зиготе. По нашему воззрению, зиготой является желточный мешок, образующийся при слиянии яйцеклетки и сперматозоида, что подтверждают современные методы исследования эмбрионов. Первично, по данным УЗИ, развивается и проявляется именно желточный мешок, как основа, без которой задерживается развитие других полноценных частей зародыша (эмбрион, хорион). Зародыш начинает проявляться при УЗИ только через 5-6 дней после выявления желточного мешка. При отсутствии развития желточного мешка полноценный эмбрион не формируется, а хорион может развиться в так называемый «пузырный занос», который симулирует беременность до 20-22 недель. Соматические клетки образуются партеногенетически из полярного тельца, т.е. являются женскими по своему генетическому набору. Хорион, развивающийся из другого полярного тельца, по генетическому составу является тоже женским. Подобное нередуцированное использование всего генетического материала, созданного природой, позволяет нам приблизиться к разрешению основного противоречия в двойственности генетического строения организма: соматических тканей, и тканей, развивающихся в желточном мешке (половые клетки и стволовые клетки крови). Понимание генетической неоднородности различных тканей организма позволит разработать новые подходы к сохранению здоровья, а также успешному лечению многих заболеваний (онкопатология, аутоиммунные заболевания, наследственные заболевания).
Опровержением редукционизма в растительном мире мы предлагаем заняться специалистам в области ботаники, семеноводства, так как это даст возможность научно подойти к созданию новых видов растений и улучшению сортов уже существующих.
В данной статье нами разобраны наиболее яркие, лежащие на поверхности примеры редукционизма, но при углубленном изучении проблемы, открываются хорошие перспективы в научном познании живой природы на современном этапе и углубления наших знаний о месте и назначении человека в общем развитии вселенной.

Галков В.М., Галкова Н.В., Аглямова Т.М. Редукционизм в биологии // Альтернативная медицина. - 2006. - №3. - С.26-29.