Теорія неймовірності

Онтогенез

Відомий англійський інтелектуал й еволюційний біолог Річард Докінз згадав якось у своїй книзі міську легенду, що стосувалась іншого відомого англійського біолога Джона Голдейна. Якось Голдейн читав публічну лекцію про еволюцію, після якої одна зі слухачок підвелася та сказала, що не вірить йому. Мовляв, навіть з огляду на мільярди років, які були доступні для еволюції, вона не вірить у можливість переходу від однієї клітини до складного людського організму з його трильйонами клітин, так вишукано організованими в кістки, м’язи та нерви. На це Джон Голдейн відповів: «Одначе, мадам, ви зробили це самі. Й на це вам знадобилося лише дев’ять місяців».

Хтозна, чи ця оповідка є правдивою, проте приписувана Голдейну відповідь справді напрочуд влучна. Якщо ви сумніваєтеся, що еволюція за три з половиною мільярди років змогла з найпростіших одноклітинних істот витворити двоногих ссавців із велетенським мозком, то погляньте на будь-яку жінку, в утробі якої за сорок тижнів із примітивної яйцеклітини розвивається такий само прямоходячий ссавець із мозком, здатним до самоусвідомлення. Втім, Голдейнова відповідь аж ніяк не применшує дивовижності онтогенезу: як саме з однієї клітини в матці розвивається такий складний і водночас досконалий людський організм? Ось про це й поговоримо.

Спершу все просто: чоловічий сперматозоїд зливається з жіночою яйцеклітиною, формуючи клітину з назвою зигота. А далі починається щось подібне до магії. Клітина ділиться, її копії також діляться, і кожна з них якось знає, у якому місці їй потрібно опинитись і яких функцій набути. Це має такий вигляд, ніби процесом хтось керує. Ніби десь є креслення людини, а невидимий командний центр стежить за тим, щоб побудова організму відбувалася строго за його вимогами. Проте все не так. Хай як незвично це прозвучить, але клітини, що діляться в утробі вагітної жінки, можуть генерувати складні структури абсолютно без втручання зовні. Не існує ніякого керівного центру. Це називається самоорганізацією. На жаль, людський розум улаштований так, що нам важко осягнути відповідні процеси. Приклади самоорганізації в природі завжди видаються фантастичними. Скажімо, людині важко зрозуміти, як молекули води вимальовують крижані візерунки на склі чи складаються в сніжинки. Ми відмовляємося вірити, що не існує лекала для процесу творення сніжинок, але це реальність: існують тільки фізичні властивості молекул води, які зумовлюють те, як розростаються крижані кристали.

Щось схоже з людським зародком. Одноклітинна зигота ділиться навпіл — і ембріон стає двоклітинним. Далі кожна з частин розщеплюється знову — й от у зародку вже чотири клітини. Згодом їх виявляється вісім, шістнадцять, тридцять дві й так далі. Виникає щільна багатоклітинна кулька. Програма поведінки клітин кульки закодована в їхніх ДНК, і вона всюди однакова, тобто одна й та сама для кожної клітини. Ось тільки програма ця дуже складна, нараховує безліч підпрограм, і те, яка з підпрограм у підсумку підлягатиме активації, залежить від умов для окремо взятої клітини. Скажімо, деякі з клітин розташовані на поверхні кульки, інші ховаються всередині. А ще клітини постійно обмінюються хімічними сигналами — й між собою, й із зовнішнім середовищем, і, зважаючи на це, вирішують, який набір правил поведінки пустити в дію. Правила можуть бути, наприклад, такими: якщо ти розміщена зовні, а концентрація речовини А довкола тебе сягнула значення Б, то виділяй речовину В. Або ще: коли концентрація речовини Г довкола тебе дорівнює нулю, а від моменту початку розвитку минуло вісім поділів, активуй ген Д. І так далі.

Завдяки таким підпрограмам суцільна багатоклітинна кулька трансформується в порожнисту сферу — бластулу. Одна зі стінок бластули поступово вдавлюється всередину, аж до формування гаструли, тобто кульки з подвійними стінками. Після гаструляції розгортається ще один процес вдавлювання — нейруляція. На цьому етапі в зародку формуються три шари клітин: ектодерма, мезодерма й ендодерма. Наступні стадії ембріологічного розвитку надто складні, щоб описати їх у кількох абзацах, але фактично нічим не відрізняються від розглянутих початкових етапів: клітини діляться, обмінюються інформацією й залежно від цих обставин вирішують, як поводитися. Причина, через яку однакові клітини дають такі різні тканини, полягає в тім, що під час розвитку ембріона в різних клітинах вмикаються різні ділянки ДНК. Як наслідок — ентодерма слугує основною для травної, дихальної й ендокринної систем, мезодерма — кісток, кровоносної системи та серця, ектодерма — шкіри, головного та спинного мозку. І цей процес не припиняється з народженням. Він триває, поки немовля виростає в дитину, дитина — в дорослого, а дорослий поволі старішає. І найважливіше, що ви маєте затямити: цей процес самовільний. У геномі немає креслення дорослого організму, а є лише набір правил для окремої клітини. Людське тіло — та, власне, тіло будь-якої живої істоти на Землі — виникає завдяки тому, що кожна клітина дотримується однієї й тієї самої програми поведінки, закодованої в ДНК.