В.А. Голиченков, Е.А. Иванов, Е.Н. Никерясова - Эмбриология (DJVU) (1121123), страница 41

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 41)

Очевидно, что столь жесткое требование— прогрессирующее ограничение клеточных потенций с кажлым актом леления дробления зиготы — может в какой-то мере соблюдаться только прн мозаичном типе развития, т.е. в случае авырожденной» структуры управления дифференцировками. В регуляционном развитии, по крайней мере на стадиях 4 — 8 зародышевых клеток, реальный рост вероятностей специализаций, которым благоприятствует набор детерминантов дел если и наблюдается, то значительно отличается от полученных оценок. Об этом свилстельствует сохранение зародышевыми клетками свойства тотипотснтности после первых двух-трех делений яйцеклетки. Расхождение теоретических оценок с действительными обусловлено не вполне оправланным применением дяя рассматриваемых начальных этапов регуляционного развития понятия условной вероятности.

Последнее утверждение необходимо пояснить. Фактически переход к условной вероятности означает признание достоверности (»необходимости» в терминах теории возможностей) полного подавления тех вариантов дифференцировок, которым исходный состав носителей позиционной информации ггв не благоприятствует. Согласно этому требованию, дяя двухклеточного зародыша доля заблокированных в каждой клетке потенций составит около половины исходного множества, на следуюгцей стадии четырех клеток эта доля возрастет до 3/4 и на стадии 2" зародышевых клеток часть «запрегценных» вариантов развития равна Н- Н' = 1 — 1/2" (см.

рис. 91). Столь жесткое требование, вытекающее из определения условной вероятности, противоречит хорошо известному и уже упомянугому выше опытному факту — сохранению зародышевыми клетками свойства тотипотеитности (т.е. полной неопределенности будущей специализации клеток-потомков каждого из бластомеров) после первых двух-трех делений дробления яйцеклетки. Таким образом, в регуляционном развитии набор материнских летерминантов не несет информации, достаточной лля ограничения исходной совокупности клеточных нотенпий и соответственно для корректного использования понятия условной вероятности. По-видимому, распределенные в цитоплазме яйцеклетки носители позиционной информации (при действии а совокупности не меньше ! /8 от нх общего состава) не являются детерминантами в полном смысле этого слова, так как не ограничивают неопрелеленность будуьцей специализации дочерних клеток.

Здесь уместно вспомнить условие (1), из которого следует, что между эффективностью данного состава дстерминантов и избирательностью его действия существует прямая взаимосвязь (под избирательностью, или специфичностью, управляющих факторов мы понимаем размеры подмножества дифферснцнровок, на элементы которого эти факторы влияют положительно, способствуя росту потенциальной реализуемости соответствующих событий).

Чем ниже избирательность, тем меньше выражено влияние заланного состава детерминантов на вероятность событий, которым он благоприятствует, по сравнению с вероятностью альтернативных вариантов дифференцировок (рис. 93). Дстерминанзы начальных уровней иерархии управления клеточнылги дифференцировками облалают завсломо низкой специфичностью н, как следствие, малой эффективностью. Об этом опять-таки свидетельствует сохранение заролышеными клетками свойства тотипотентности после первых двух-трех леленнй дроблении зиготы, Вследствие планомерного роста избирательности и результативности действия рсгулягорных факторов в ходе эмбриогенеза все более усилиаакпся доминантные признаки 2Ой р(лл 1 р(л,) 1 е л, л л, л, л е л л(+...

л, Е р(л() 1 р(л() ! е о л( л' л, л, л» л, В Г Рнс. 93. Функции распределения вероятностей потенцнадыю возможных клеточных днфференцнровок на посделоватеяьных этапах процесса детерминации некоторой зарслышсвой структуры: (( — в прнсуктвцн сходного набора «натерннскнк дстсрмннантов; Б,  — на явук процент«очных стаднях процесса (пунктнрная кривая опнсмввст «переопрсаеясннс» квсчочнмх потснцнй прн действнн нестандартных факторов); Г— ° вырожденная» функння распрсдеясння вероятностей на завершакнцсм этапе процесса дстсрмннацнн — р(Л«) 1 дифференцировки, ослабляются альтернативные, ставшие рецессивными клеточные потенции и, как правило, полностью (возможно, обратимо) блокируется ряд специализаций.

Сохранение зародышевыми клетками свойства тотипотентности в присутствии материнских детерминантой — прямое следствие многоуровневой организации рассматриваемого процесса. Лишь на достаточно высоких уровнях структуры управления дифференцировками достигается некоторая полнота информационного ресурса, необходимая н достаточная для ограничения исходной многозначности, неопределенности будушей специализации клеток. Напомним, что форма функций распределения вероятностей р(Л(), индивидуальная для каждой зародышевой клетки на начальных этапах эмбриогенеза, характеризует степень связи отдельных дифферснцировок с комплексом условий 4г Чем сильнее эта связь, тем выше вероятность специализации, отвечаюшей данному составу детерминантов. Таким образом, исходный набор носителей пози- ционной информации, поступающий на каждую клетку после первых делений дробления зиготы, не обеспечивает силы и жесткости этой связи, необходимой н достаточной лля исключения части событий гг из полной совокупности дифференцировок.

Неспособность отдельных бластомеров к автономному развитию, наблюдаемая после их искусственной изоляции на стадиях 16 и большего числа зародышевых клеток, по-видимому, объясняется не внезапным достижением «критической массьы информационного ресурса (без каких-либо дополнительных поступлений) и не потерей этими клетками свойства тотнпотентности.

Причина, скорее всего, иная: в ограничении регуляторных возможностей 1/16 н еще мсныпей доли материнского состава детсрминантов, т.е. а недостаточности этой инФормации лля перестройки заданной программы развития и активации всех необходимых целостному организму процессов. В интерпретации этого явления важную роль играет то обстоятельство, что с каждым улвоением клеточной массы все более ограничивается число дифференцировок, которым благоприятствует приходящаяся на данную клетку долл исхолного информационного ресурса; спектр угнетенных потенций становится все шире, причем степень их ослабления, по-видимому, усугубляется.

Бейесовская модель процесса детерминации зародышевых структур Рассмотрим процесс постадийного формирования текстов и управляющего смысла команд, содержащихся в текстах из морйюгенетических детерминантов. При этом правомерно использованне понятия условной вероятности для описания динамики текстов и эволюции исходной многозначности их действия (управляющего смысла) на достаточно продвинутых стадиях процесса. Прелставим модель, отличающуюся многозначностью рассматриваемого языка и представляющую собой процесс доопределсния клеточных потенций, состоящего, согласно изложенным выше представлениям, в последовательном ограничении этой многозначности.

Основная идея бейссовской модели достаточно проста: ответ клетки на регуляторный сигнал определяется как вновь поступающими факторами, так и информацией, приобретенной клеткой ранее, на предшествующих стадиях процесса. Ключевое значение в формировании реакции имеет тот факт, что направленность лействия вновь поступающей информации, например, в ходе индукционных взаимодействий зародышевых тканей, не может быть однозначно определена клеткой-приемником независимо от клеточной памяти, т.е. ло «прочтения» ранее образованного текста О,. Назовем управляющую информацию, которой распола- 210 гает клетка к моменту развития б априорной. Зтой информации соответствует априорное распределение вероятностей р(/Ь/О) каж дого из возможных направлениЯ дифференцировок (см. рнс. 93, Л).

На следующем этапе процесса детерминации объект управления получает дополнительныс сигнальные факторы «(„и которые воспринимаются клеткой только в совокупности с уже имеющейся априорной информацией О» Назовем дополненную новыми факторами информацию О, + «(„, апостериорной. Информации О„, отвечает новое, измененное распределение апостериорных вероятностей дифференцировок л(/ь/О„,). Если сигнальные факторы, лействующне на (г + 1) стадии процесса, отвечают плану строения зародыша и нормальному ходу развития, т.е.

заданному априорной ин4юрмацней распределению вероятностей событий йь то изменение информации, управляющей дифференцировками, будет «мягким» и выразится в дальнейшем увеличении вероятностей приоритетных специализаций и соответствующем снижении вероятностей альтернативных вариантов развития. Если же вновь поступающая информация не вполне отвечает априорному соотношению «значимости» различных дифферснцировок, то направленность действий (управляющий смысл) апостериорной информации может заметно отличаться от действия информации априорной. Пол изменением направленности действия текста, дополненного новыми факторами И„ь понимается либо сл~ещение максимума распределения л(/й/О„,) в сторону альтернативной (бывшей на предыдугцем этапе второстепенной) специализации, либо появление дополнительного максимума, который при достаточно продолжительном нестандартном воздействии становится преобладающим в распределении вероятностей рассматриваемых событий (см.

рнс, 93, Б, пунктир). Зтот эффект в терминах биологии развития означает «переопределение» клеточных потенций. Таким образом, управляющее значение, или направленность действия текстов из морфогенетических детерминантов, сформированных на данной стадии эмбриогенеза, зависит от поступающей на более позлних стадияхдополнительной информации.

Процесс доопределения клеточных потенций, т.е. процесс формирования ответа клеточного генома на действие дополнительных регуляторных факторов, раскрывается в терминах теоремы Бсйеса. Обычно эта теорема используется лля оценки вероятностей гипотез (В.В.Налимов, 1979; Т.Н. Голикова и др., 1981; Б. В. Гнеденко, 1965). В данном случае с помощью теоремы Бейеса моделируется процесс дегерминации зародышевых структур как переход от априорной функции распрелеления вероятностей событий 19 к апостериорным функциям распределения. В применении к объекту нашего исследования теорему Бейеса можно записать следующим образом: 211 где ш — константа, получаемая из условия нормирования вероятностей. Лпостериорная вероятность характеризует результат совмсспюго действия как вновь поступающих детермннантов, так и ранее сформированных управляющих текстов.

Характеристики

Список файлов книги