Клетки различных органов тела человека настолько не похожи друг на друга и выполняют такие разные функции, что остается только удивляться, что все они — последствия деления одной-единственной клетки.
Наблюдая за изменениями, происходящими в оплодотворенной яйцеклетке, ученые сделали неожиданный вывод: после слияния со сперматозоидом судьба каждой части оплодотворившейся клетки предопределена. Клетка как будто знает, какой ее фрагмент должен пойти на строительство нервной системы, из какого образуется кишечник, а что нужно для формирования будущих половых клеток пока не родившегося человека. В зависимости от того, с какой стороны попал в яйцеклетку сперматозоид, ее внутреннее содержимое перераспределяется, и уже после первых делений образующиеся клетки имеют неравноценный строительный материал, хотя набор генов в них, как и во всех последующих новых клетках, абсолютно одинаков.
Деление клетки
Судьба клеток определяется и местом, в котором они оказались в результате деления, — на поверхности зародыша или в глубине, в левой или правой части, в верхней либо нижней. К тому же появляющиеся новые клетки начинают влиять друг на друга. Несмотря на то, что ранние стадии развития зародыша достаточно глубоко изучены, эти клеточные превращения — самая большая загадка биологии человека.
К концу второй недели внутриутробного развития в комочке клеток начинаются странные процессы — клетки начинают мигрировать. Перемещение клеток относительно друг друга приводит к тому, что «шарик» превращается сначала в двухслойный зародышевый диск, а затем — в трехслойную пластинку. Один ее конец расширяется (здесь скоро начнет формироваться головной мозг), а противоположный—сужается (это нижняя часть туловища).
С тремя слоями клеток — наружным, внутренним и срединным — происходят невероятные превращения. Сомневаетесь? Тогда что скажете на то, что зубная эмаль по происхождению гораздо ближе к молочным и потовым железам, нежели, например, к костям скелета, а половые клетки — сперматозоиды и яйцеклетки — в своем происхождении очень далеки от половых желез — яичек и яичников?
Почему все это становится возможным, никто не знает. Однако доподлинно известно, от какого слоя клеток берет начало тот или иной орган.
Наружный слой клеток зародыша дает начало нескольким группам клеток. Из первой группы (нервного гребня) формируется вегетативная (автономная) нервная система — это будущие симпатические и парасимпатические нервы. Мигрируя, клетки нервного гребня дают начало клапанам сердца и выходящим из него сосудам, а также капиллярам. Череп и часть клеток надпочечников тоже получаются из нервного гребня. Из группы клеток нервной трубки вырастают головной и спинной мозг, двигательные нервы, сетчатка глаза и зрительный нерв.
Другие клетки наружного слоя образуют внутреннее ухо и хрусталик глаза, часть клеток формирует потовые и молочные железы, еще одна группа — ногти, волосы, сальные железы, слизистую носа, ротовой полости и зубную эмаль, а также последний отдел пищеварительного тракта — прямую кишку и задний проход.
Внутренний слой клеток зародыша — это будущий пищеварительный тракт (пищевод, желудок, кишечник, печень и поджелудочная железа) и дыхательная система. Интересно, что органы дыхания на самой ранней стадии развития являются выростами переднего отдела пищеварительной трубки. Щитовидная железа, среднее ухо и тимус частично также сформированы клетками внутреннего слоя.
Срединный слой — это скелет конечностей, позвоночник, скелетные мышцы тела, выделительная и половая системы, кровь и сердце.
Отдельно следует отметить клетки — предшественницы сперматозоидов и яйцеклеток. Они появляются в самые первые дни жизни зародыша. Ни один из вышеперечисленных слоев — наружный, внутренний или срединный — не имеет к ним никакого отношения. Еще до начала миграции клеток в зародыше обособляется небольшая группа клеток, которые затем перемещаются в сформировавшиеся половые железы (у мальчиков — в яички, у девочек—в яичники), где продолжают развиваться, превращаясь в сперматозоиды и яйцеклетки.
Иногда отдельные клетки путают свой «пункт назначения»— или отстают от своей основной группы клеток, или что-то мешает их нормальному передвижению. Оказавшись в неположенном месте, эти клетки не гибнут, а продолжают свою программу развития, которая была определена им в составе основной группы. Результат — образование органов там, где их просто невозможно представить. Например, в тканях брюшного пресса могут образоваться зачатки зубов или даже маленькая, но практически полностью сформированная челюсть. Подобные ошибки природы исправляются хирургическим путем.
