Описательное и экспериментальное исследование

Описание развития можно проводить различными путями: внешняя форма развивающегося животного или растения может быть зарисована, сфотографиро­вана или снята на кинопленку, давая картину измене­ния морфологии; ее внутренняя структура, включая микроскопическую анатомию, может быть описана как ряд последовательных стадий (рис. 3); изменения физи­ческих величин, таких как вес, объем и скорость по­требления кислорода, могут быть измерены; могут быть проанализированы изменения химического состава системы в целом и ее частей. Неуклонное совершенст­вование методов позволяет делать такие описания все более детальными: например, электронный микроскоп дает возможность изучать процессы клеточной диф­ференциации при гораздо более высоком разрешении, чем световой микроскоп, что позволяет увидеть много новых структур. Чувствительные аналитические мето­ды современной биохимии позволяют измерять кон­центрации специфических молекул, включая белки и нуклеиновые кислоты, в очень малых образцах ткани; с помощью радиоактивных изотопов химические структуры могут быть «помечены» и можно «просле­дить» их изменения по мере развития системы; мето­ды, позволяющие вызвать генетические изменения в некоторых клетках эмбрионов, дают возможность идентифицировать их генетически «меченых» потом­ков и проследить «по карте» их судьбу.

Рис. 3. Стадии развития эмбриона растения пастушья сум­ка, Capsella bursa-pastoris (по Maheshwari, 1950)

Большая часть исследований в эмбриологии и био­логии развития связана с созданием фактических опи­саний с помощью таких методов; затем эти описания классифицируются и сравниваются, чтобы установить, как изменения различного вида соотносятся в пределах данной системы и в каких аспектах разные структуры похожи друг на друга. Эти чисто описательные резуль­таты сами по себе не могут привести к пониманию причин развития, хотя они позволяют выдвигать гипо­тезы[47]. Затем последние можно исследовать с помощью экспериментальных нарушений развития. Например, может быть изменено окружение; могут быть приложе­ны физические или химические стимулы в определен­ных местах на системе или внутри нее; части системы могут быть удалены и можно изучать развитие каждой части отдельно; возможно наблюдать реакцию системы на удаление частей; можно изучать влияние сочетаний различных частей с помощью прививок или трансплан­таций.

Главные проблемы, возникающие в исследованиях такого рода, были рассмотрены в первой главе (раз­дел 1.2): биологическое развитие эпигенетично, иначе говоря, оно происходит с изменением сложности фор­мы и организации, которые не могут быть объяснены через развертывание или разрушение ранее сформи­рованных, но невидимых структур. Многие развива­ющиеся структуры способны регулироваться, то есть производить более или менее нормальные структуры, если часть системы разрушена или удалена на доста­точно ранней стадии; многие системы могут регенери­ровать или заменять недостающие части; а при вегета­тивном и половом воспроизведении новые организмы образуются из отделенных частей родительских орга­низмов. Один из важных выводов здесь состоит в том, что в развивающихся системах судьба клеток и тканей определяется их положением внутри системы.

Все механистические, виталистические и организмические теории начинаются с некоторого набора установленных фактов и результатов, относительно ко­торых имеется общее согласие, но они радикально раз­личаются в своих интерпретациях.