Дифференциацияланудағы ядроның рөлі

Ядро мен цитоплазма өзара байланысты: бір-бірінсіз тіршілік ете алмайды. Цитоплазма жасушаға тотықтырып фосфорлау мен анаэробты гликолиз арқылы энергияның негізгі бөлігін жеткізіп беріп отырады, ал цитоплазмалық рибосомаларда белоктар синтезіне қажет құрылымдар болады. Ядро, өз тарапынан, ерекше тән белоктардың синтезіне керек матрицалармен (мРНК), сол сияқты басқа керекті РНК молекулаларымен қамтамасыз етеді. Цитоплазмада жүретін процестерді ядроның бақылайтын көрінісін бірінші рет өткен ғасырда Бальбиани байқаған болатын. Бальбиани қарапайым жасушаларынан ядроларды бөліп алып тастаған, сонан кейін ядросыз жасушаларды зерттеген. Ядросыз жасушаларда бұрынғыша жасушалар-ға тән функциялардың көпшілігінің сақтала алатынын байқаған. Бірақ та мұндай жасушалар көп уақыт тіршілік ете алмаған және өсіп көбейе алатын қабілеттері болмаған.

Эмбриогенездің бастапқы кезінде жасушалар әр түрлі бағытта дамуы мүмкін. Бұған амфибий ұрығының түрлі бөліктерін көшіріп қондырумен істелген тәжірибелер дәлел бола алады. Егер де орталық нерв жүйесінің бастамасын – нерв пластинкасын дамудың ерте кезеңіндегі эмбрионның құрсақ бетіне көшіріп қондырып тәжірибе істесе, онда трансплантант оны қоршаған жасушалар бағытында дамиды. Сонымен бұл сатыда жасушалар әдеттегіше ғана емес, басқа бағыттарда да дамиды. Ал дамудың кешеуілдеу сатысында (кешеуілдеу гаструла) мұндай жағдай байқалмайды: нерв пластинкасының көшіріп қондырған участігі жаңа орнына қарамастан орта-лық нерв жүйесінің бастамасын береді.

Эмбриогенез барысында жасушалардың даму бағыты белгілі дәрежеде бекиді. Даму жолының детерминациясы жасушалық дифференциация процесі көрінісінің бірі. Дифференциацияланудьщ морфологиялық белгілері болма-са да детерминация байқалуы мүмкін. Барлық тіршілік көріністерінің негізінде заттардың алмасуы жататын болғандықган, детерминация белгілі түрдің жасушаларына тән метаболизм типінің қалыптасуын қамтамасыз етуге тиісті.

Дифференциация эмбриональдік даму кезінде ғана емес, сонымен бірге жасушалардың тіршілік циклы барысында да байқалады.

Жасушалардың түрлі типтері бір-бірінен дифференциациясының түрі жағынан ғана емес, оның дәрежесімен де ажырайды. Кейбір жасушалар жоға-ры дәрежеде дифференциацияланады (нерв жасушалары), басқалары шала дифференциацияланған күйінде қалуы мүмкін. Қарқынды көбейе алатын шала дифференциацияланған жасушалар кейін дифференциацияланған жасуша-ларға айнала алады.

Жасушалардың жаңа белгілер мен қасиеттерге ие болуын түсіндіруге әрекет істегендер Вейсман мен Ру болатын. Олар дифференциация митоз кезінде тұқым қуалау субстратының тең бөлінбеуінің нәтижесінде пайда болады деп санаған. Бұл теория бойынша дифференциацияланған жасушалар-дың әр типінде олардың құрылысын, қызметін және дамуын анықтайтын түрлі детерминаттар болады.

Кейінгі зерттеулер бұл түсінікті атеге шығарады. Осы ғасырдың 20-шы жылдарында Шпеманның тәжірибелері амфибий жұмыртқаларының бөлшектенуінің 16 бластомерлік сатысында пайда болатын 16 ядроның әрқайсысы кейін бірдей дамитынын көрсетті. Шпеман (1928) тритонның ұрықталған жұмыртка жасушасын жібек жіппен ядро бір жақ жартысында тұратындай етіп қысып байлаған, ал екінші жартысы ядросыз қалған. Ядролы жартысы бөлшектенген, ядросызы бөлшектенбеген. Бөлшектену 16 бласто-мерлер сатысына жеткенде ол зиготаның ядросыз жартысына оның бөлшек-тенген екінші жартысындағы 16 ядроның біреуі өткендей етіп жіптің тұзағын босатқан. Содан кейін тұзақты айтадан тартып байлаған. Осының нәтижесін-де бір зиготадан екі организм дамыған, бірақ екінші ұрық бірер шама кешеуілдей дамыған. Сонымен, жұмыртқаның ертерек бөлшектену кезеңінде ядролар бірдей болады.

Микроманипуляция әдістерінің дамуының арқасында оқымыстылар жасушалардың бір типінен екінші типіне ядроларды көшіріп қондыруға мүмкіншілік алған. Мұндай зерттеулер үшін әдетте бақаның жұмыртқа жасушасын алады, себебі бақаның уылдырығы ірі және қиындықсыз жиналады, сонымен бірге тез дамиды.

Бірінші болып жануарлар жасушаларының ядроларын көшіріп қондырған 1952 ж. Бриггс пен Кинг болатын. Гердон ит балықгың ішек эпителий жасушаларының ядроларын бақаның ядросыз уылдырығына көшіріп қоңдырып, осындай уылдырықтардан дұрыс бақа дамитынын көрсетті.

Сонымен дене жасушаларының ядроларында сол организмге тән барлық толық гендік информация мен органимзнің дұрыс жеке дамуын қамтамасыз ететін кабілеті болады.

Морфогенез процесіндегі ядроның рөлін біржасушалы балдыр ацетабуля-рияға жасалған тәжірибелер мен академик Б.Л.Астауровтың тәжірибелері айқын көрсетті. Біржасушалы теңіз балдыры ацетабулярия ядро мен цито-плазманың қарым-қатынасын, сол сияқты жасушалық дифференциациялану-дың кейбір жақтарын зерттеу үшін ыңғайлы объект.

1926 ж. Иоахим Хаммерлинг алғашқы кезде өзінің ұстазы Макс Гартманмен бірге ацетабулярияны зерттеу мақсатында бірнеше тәжірибелер жасаған. Ацетабулярияның денесі сабақшадан, қалпақшадан және ядросы бар резоидтан тұрады. Ядросы базальдік бөлігінде, ризоидісінде орналасқан. Жасушаның бұл бөлігін қиындықсыз бөліп алуға болады. Ядросыз күйінде бұл организм бірнеше ай тіршілік ете алады. Белгілі мерзімге дейін мұндай жасуша биосинтездік және морфогенетикалық қызметтерін тоқтатпайды. Ядросыз жасушадағы белоктың синтезі операциядан кейінгі бірінші аптада ғана дұрыс жүреді, ал фотосинтез бен тыныс алу бірнеше ай бойьі бұзыл-мастан жүре береді. Түрлі ферменттер синтезінің баяулау уақыты бірдей болмайды. Сондықтан, цитоплазмадағы ядродан келетін әр түрлі мРНК-ның мөлшері белок санының кажеттілігіне байланысты түрліше болады.

Тұқым қуалау процестеріндегі ядроның рөлін анықтау үшін қалпақша-лардың пішініне қарай ажырайтын ацетабулярияның екі түрі пайдаланылған: ұзын сабақшалы және табақша тәрізді қалпақшасы бар жерортатеңіздік ацетабулярия мен сабақшасы қысқа және розетка тәрізді қалпақшалы Веттштейн ацетабуляриясын. Егер де бірінші түрінің сабақшасын екіншісінің ризоидіне көшіріп қондырса, онда алдымен екінші түрінде бірінші түрінің қалпақшасы регенерацияланады.

Ал қалпақшаны қайталап кесіп алса, онда резоидта кайсысының ядросы болса, сол түрдің қалпақшасы регенерацияланады, яғни Веттштейн ацетабу-ляриясы ядросының әсерінен жерортатеңіздік ацетабулярия сабағының цитоплазмасынан розетка пішінді қалпақша қалпына келеді.

Академик Б.Л.Астауров тұт жібек көбелегінің ұрғашысын жұмыртқа салар алдында рентген сәулесінін үлкен дозасымен сәулелеп жұмыртқа жасушасының ядро аппаратын бұзған. Бұл жағдайда көбелек өлуге тиісті, бірақ бірден өле қоймайды, ұрықтануы да мүмкін. Рентген сәулесінің әсерінен жұмыртқа жасушасының өз ядросы өледі де, сперматозоидтардың ядросы сақталады. Ұрықтанғаннан кейін жоғары температураның көмегімен жұмыртқа жасушасын дамытуға болады. Бұндай жұмыртқадан әкесіне тән белгілер мен хромосомалардың диплоидтық жинағы бар еркек көбелек дамиды. Сонымен даму сперматозоидтардың қосылған екі ядроларының есебінен жүрген, оның біреуі жұмыртқа клекткасының өлген ядросының орнын басқан. Сонымен, организмнің жалпы белгілері мен түрдің белгілері де, ядромен анықталады және организмнің дамуын қамтамасыз етуге керек информацияның бәрі ядрода болады.