Влияние метаболитов на скорость клеточного деления
Однако самое любопытное оказалось в том, что в условиях резко повышенной плотности или в культуральной воде, содержащей много метаболитов, головастики-рекордсмены заканчивали метаморфоз в предельно сжатые сроки. Все почерпнутые из литературы сведения, касающиеся максимальной скорости развития, оказались перечеркнутыми.
Так, для наших лягушек минимальная продолжительность периода личиночного развития нормально составляла 40—45 дней. Выращивая головастиков в условиях повышенной плотности, можно получить много лягушат, завершивших свое развитие в течение 25—30 дней. Эти наблюдения заставляли в новом свете рассматривать многие явления, наблюдающиеся в природе, и потребовали пересмотра теоретических представлений о природе метаболических ингибиторов. Под действием метаболитов развивающийся организм проходит очередные стадии развития при меньших размерах тела. В результате создается впечатление задержки роста на фоне ускоренного развития. Естественно, что это не исключает возможности подавления вырвавшимися вперед индивидами роста и развития других членов колонии. Это и послужило причиной сведения роли метаболитов к ингибированию.
Специальные эксперименты показали, однако, что карликовость быстро развивающихся животных определяется не уменьшением размеров клеток определенного органа, а уменьшением их числа на фоне повышенной митотической активности (быстрое деление) и общего повышения уровня обмена веществ. Было доказано, что «митотические ингибиторы» в определенных условиях оказываются «митотическими акселераторами» (ускорителями).
Развитие любого организма проходит под контролем метаболических сигналов. Ткань растет, в организме накапливаются продукты ее жизнедеятельности — специфические метаболиты. Когда их количество достигает некоторого порога, определяемого генетическими особенностями животного, это воспринимается как сигнал к прекращению роста.
Вместе с тем накопление метаболитов данной ткани воспринимается как сигнал, стимулирующий развитие тканей или органов последующей стадии развития. Ранняя ткань инициирует и стимулирует развитие поздней ткани. Метаболиты поздней ткани, в свою очередь, ингибируют развитие ранней. Возникает механизм обратной связи, гарантирующий гармоничное развитие организма.
Однако, когда речь идет о водных животных, то развивающийся организм находится не только под воздействием метаболитов, циркулирующих в его тканевых жидкостях, но и во внешней среде. Суть наблюдаемых нами явлений заключается в том, что циркулирующие в воде метаболиты воспринимаются развивающимся организмом как свои, как сигнал о завершении развития данной ткани или данного органа.
В результате животные проходят основные стадии развития при меньших размерах тела, несмотря на повышение скорости репродукции клеток, увеличение митотической активности и повышение уровня метаболизма. Метаболиты обрывают рост ткани сразу после того, как она достигнет определенного критического размера, достаточного для обеспечения минимальных потребностей организма. Если это произойдет раньше (до достижения критической массы органа), организм гибнет. Этим, естественно, объясняется нередко наблюдающаяся массовая гибель головастиков в популяциях чрезмерной плотности. Остается добавить, что влияние метаболитов на скорость клеточного деления доказано прямыми экспериментами: метаболиты резко ускоряют регенерационный процесс.