«Эксперименты, которые в конечном итоге привели к открытию явлений, которые теперь обозначаются как «эффект организатора», были вызваны вопросом, восходящим фактически к истокам механики развития, более того, – к началу истории эволюции вообще. Как происходит то гармоническое переплетение отдельных процессов, которое образует целостный процесс развития? Идут ли они бок о бок независимо друг от друга (путем «самодифференцировки»), находясь с самого начала в таком равновесии, что образуют сложнейший конечный продукт целостного организма, или же это их влияние друг на друга?».
Ханс Шпеман, речь на вручении Нобелевской премии 12 декабря 1935 года, Стокгольм, Швеция.
«Ученый, у которого аналитический ум не сочетается хотя бы в небольшой степени с артистическими наклонностями, по моему мнению, не способен понять организм как целое».
Ханс Шпеман
Ханс Шпеман – немецкий эмбриолог, лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1935 года «за открытие организующих эффектов в эмбриональном развитии», ныне известных как эмбриональная индукция – взаимодействие частей развивающегося зародыша, при котором один участок зародыша влияет на «судьбу» другого участка.
Образование, степени и звания
С 1878 по 1888 год Ханс Шпеман учился в школе Эберхарда-Людвига в Штутгарте, а окончив ее, в течение года работал в издательском бизнесе своего отца.
1889-1890 годы. Ханс Шпеман проходил военную службу, а затем некоторое время работал розничным книготорговцем.
1891 год. Ханс Шпеман поступил на медицинский факультет Гейдельбергского университета. Однако врачом он так и не стал. Дело в том, что в стенах университета проводил исследования биолог Густав Вольф – он удалял хрусталик из развивающегося глаза зародыша тритона, но глаз вновь развивался из оставшегося края сетчатки. Эти исследования так поразили Шпемана, что он решил заняться эмбриологией и покинул университет.
Зимой 1893–1894 годов Шпеман учился в Мюнхенском университете, где познакомился с Августом Паули – это знакомство имело для него большое значение.
С весны 1894 года до конца 1908 года Ханс Шпеман учился и работал в Зоологическом институте Вюрцбургского университета, где в 1895 году получил степени в области зоологии, ботаники и физики (предметы, которые будут нужны ему в анатомических исследованиях. В институте он работал под руководством цитолога и эмбриолога Теодора Бовери, биолога Юлиуса Сакса и Вильгельма Рентгена (будущего лауреата Нобелевской премии по физике 1901 года «в знак признания выдающихся заслуг, которые он оказал открытием замечательных лучей, впоследствии названных в его честь». Эти ученые оказали наибольшее влияние на научное развитие Ханса Шпемана.
1898 год. Шпеман получил квалификацию преподавателя зоологии в Вюрцбургском университете и работал здесь до 1908 года. Докторская диссертация Шпемана была посвящена жизнедеятельности червя Strongylus paradoxus, а для получения права не преподавание он написал диплом о развитии внутреннего уха у лягушки.
1908 год. Шпеману предложили стать профессором зоологии и сравнительной анатомии в Ростоке. В этой должности он проработал до 1914 года.
1914 год. Шпеман стал заместителем директора Института биологии кайзера Вильгельма в Берлин-Далеме, проработав там до 1919 года.
1919 год. Шпеман был назначен профессором зоологии в Университете Фрайбург-им-Брайсгау, сменив Ганса Дофляйна, и оставался на этой должности до выхода на пенсию в 1935 году.
Основные научные достижения
Шпеман освоил микрохирургическую технику и проводил свои исследования на двух видах тритонов: тритоне гребенчатом и тритоне полосатом.
Работая с относительно крупными яйцами этих амфибий, Шпеман вместе со своей аспиранткой Хильдой Мангольд открыли в 1924 году существование в эмбрионе участка, части которого при трансплантации в индифферентную часть второго зародыша организуются (индуцируются) во вторичные эмбриональные зачатки. Именно за открытие организующих эффектов эмбрионального развития он был удостоен Нобелевской премии в 1935 году.
В чем же состояли опыты Шпемана? В одном из них ученый брал кусочек зародыша из области дорсальной губы бластопора на стадии гаструлы тритона гребенчатого и пересаживал на боковую или вентральную сторону гаструлы тритона полосатого. В месте пересадки наблюдалось развитие нервной трубки, хорды и других органов. Из этого Шпеман делал несколько выводов. 1-й вывод: участок, взятый из спинной губы бластопора, способен направлять или даже переключать развитие того материала, который находится вокруг него, на определенный путь развития. Он словно организует (индуцирует) развитие зародыша как в обычной, так и в нетипичной локации. 2-й вывод: боковая и брюшная стороны гаструлы обладают большим потенциалом развития – вместо обычной поверхности тела в условиях эксперимента там образуется целый зародыш. 3-й вывод: сравнительно точное строение новообразованных органов в месте пересадки указывает на эмбриональную регуляцию.
Шпеман назвал спинную губу бластопора первичным эмбриональным организатором. В настоящее время установлено, что главная роль в спинной губе бластопора принадлежит хордомезодермальному зачатку, который позже назвали первичным эмбриональным индуктором, а само явление — эмбриональной индукцией.
Позднее Шпеман показал, что разные части организатора продуцируют разные части эмбриона. Передние части его имеют тенденцию давать части головы, а задние части — хвоста. Организаторы хвоста, когда их пересаживают в область головы другого эмбриона, могут производить головы вместо хвостов – причина в том, что они находятся под влиянием организатора головы в новой среде.
Его работы доказали, что на самых ранних стадиях судьба частей эмбриона не определена: если кусок презумптивной кожной ткани иссечь и пересадить в участок презумптивной нервной ткани, он сформирует нервную ткань, а не кожу.
Этими и другими подобными экспериментами Шпеман заложил основы теории эмбриональной индукции, приведшей впоследствии к биохимическим исследованиям этого процесса и конечному развитию современной науки об экспериментальном морфогенезе. Свои исследования он описал в книге «Эмбриональное развитие и индукция», где резюмировал большинство своих трудов. Эта книга по сегодняшний день является фундаментом, который определяет дальнейшие пути развития такого раздела современной биологии, как биология развития.
Инвитро
Неинвазивные пренатальные тесты
Литература:
- Нобелевские лауреаты по литературе, медицине, химии, физике, экономике и мира с 1901 по 2016 год
- www.nobelprize.org (Электронный ресурс)
- www.britannica.com (Электронный ресурс)
- Силкин А.В., Клюкин А.А. К 100-летию открытия явления эмбриональной индукции: Ханс Шпеман // Материалы XVII Международной Бурденковской научной конференции 22-24 апреля 2021 года. С. 313-316.
