Роль апикального доминирования у унитарных видов (гипотеза)

Разрушение специализированных тканей, происходящее при старении и росте опухоли, – частный случай какого-то более общего физиологического явления. Какого? Для ответа на этот вопрос в статье используется ранее предложенная мною и В.В. Худолеем гипотеза. В основе ее лежит мнение [3; 4; 12; 14; 15], согласно которому первые на Земле Metazoa были модульными и сидячими. Если это действительно так, то у первобытных Metazoa, как и у современных модульных сидячих животных, в приспособлении к среде большую роль играли формообразовательные реакции, составной частью которых было разрушение специализированных клеток организма. Эти реакции, позже преобразовавшиеся в старение и рак, возникли на донервном этапе эволюции Metazoa. Мы думаем, что эволюционным предшественником разрушений, наблюдаемых при старении, были разрушения, происходившие в нормальном онтогенезе во время благоприятного для жизни сезона у первобытных модульных сидячих Metazoa. Эволюционным предшественником разрушений, происходящих при раке, были разрушения, сопровождавшие у первобытных модульных сидячих Metazoa подготовку к сезонному ухудшению среды.

Модульными и сидячими Metazoa были бóльшую часть времени своего существования на Земле. Лишь незадолго до кембрия появились свободно подвижные унитарные виды. Унитарный организм – это модуль модульного организма, утративший способность к бесполому размножению. Но механизм бесполого размножения у него исчез не полностью. Он преобразовался в механизмы старения и рака. Старение и рак – это возвращение унитарного организма в атавистическое модульное состояние, а растущие при старческой инволюции соединительная ткань и опухоль – это зародыши атавистических модулей. Биологи, изучающие бесполое размножение животных, и медики, изучающие старение и рак, имеют дело с одними и теми же механизмами, лишь по-разному проявляющимися у видов, находящихся на разных ступенях филогенетической лестницы [7 – 11].

В нормальном онтогенезе губок (нервной системы не имеющих) происходит разрушение модулей [5]. Губки не являются предками других Metazoa. Это боковая ветвь эволюции. Но разрушение модулей – универсальный процесс нормального онтогенеза модульных сидячих животных [5]. Поэтому следует думать, что и у неизвестных нам, находившихся на донервном этапе эволюции модульных сидячих предков унитарных видов разрушительные процессы тоже были составной частью нормального онтогенеза. Чтобы понять, как они регулируются у унитарных видов при старении и раке, нужно было бы рассмотреть, как они регулируются в нормальном онтогенезе губок. Но о регуляции их у этих беспозвоночных ничего не известно. Многоклеточными организмами, лишенными нервной системы, являются и растения.

Достижения в изучении регуляции происходящих у них в нормальном онтогенезе деструктивных процессов представляют интерес для понимания регуляции деструктивных процессов нормального онтогенеза губок, а следовательно, исходя из нашей гипотезы, и для понимания регуляции деструктивных процессов, наблюдаемых при старении и при раке. Какой же механизм управляет разрушениями в стареющем и в пораженном опухолью унитарном организме? Обсуждению этого вопроса посвящена статья.

Регуляция процессов разрушения, происходящих в многоклеточном организме

Морфогенетические приспособительные процессы у растений и модульных сидячих животных сходны. У них две резко различающиеся программы морфогенеза. Реализация первой – это образование активно функционирующих модулей, реализация второй – образование покоящихся модулей. Переход растения и модульного сидячего животного в покоящееся состояние – это не только физиологическая, но и структурная перестройка организма. У деревьев и кустарников покоящимися модулями являются почки, у травянистых растений – клубни, корнеплоды, корневища, луковицы, у губок – геммулы, у стрекающих – подоцисты, у мшанок – статобласты и хибернакулы, у внутрипорошицевых и асцидий – покоящиеся почки. Покоящийся модуль представляет собой соматический зародыш, служащий для переживания неблагоприятного для жизни сезона и содержащий запас питательных веществ, а у растений и воды. Образование активно функционирующих модулей во время благоприятного сезона у растений и сидячих животных сопровождается поочередным отмиранием уже сформировавшихся модулей, а при образовании у них покоящихся модулей все активно функционирующие модули отмирают одновременно. Перечисленные черты сходства морфогенетических приспособительных процессов у растений и модульных сидячих животных дают основание думать, что и регуляция этих процессов осуществляется у них сходным путем.

У растений происходящие в организме в нормальном онтогенезе разрушительные процессы вызываются размножением клеток меристемы. Она синтезирует гормон, благодаря которому притягивает к себе питательные вещества из сформировавшихся модулей. Это ее свойство называется апикальным доминированием. Между сформировавшимися и формирующимися модулями у растений существует донорно-акцепторная связь. Отток питательных веществ из сформировавшихся модулей в меристему – это их старение. Размножающимся клеткам меристемы растений и зародышам модулей сидячих животных свойственна киллерная функция. Этот термин применяет А.В. Лихтенштейн [6] для обозначения свойства опухолевых клеток убивать организм. У растения размножающиеся клетки меристемы убивают лишь отдельные модули, обеспечивая этим приспособительное изменение формы организма. При подготовке растений к неблагоприятному времени года отток питательных веществ по сравнению с оттоком во время благоприятного сезона усиливается, чем и объясняется одновременное и быстрое отмирание всех активно функционирующих модулей в конце вегетационного периода.

Приведенные сведения о регуляции у растений в нормальном онтогенезе разрушительных процессов позволяют высказать предположение о регуляции этих процессов у модульных сидячих животных. У сидячих животных центрами, притягивающими питательные вещества, являются тоже размножающиеся клетки формирующихся модулей. Ткань, состоящая из этих клеток, у сидячих животных, как и меристема растений, выделяет какие-то вещества, оказывающие дистанционное действие на весь организм. Эта ткань тоже обладает киллерной функцией. Зародыши готовящихся к покою модулей сидячих животных, как и зародыши готовящихся к покою модулей растений, притягивают к себе питательные вещества сильнее, чем зародыши модулей, готовящиеся к активной жизни. Поэтому при подготовке к сезонному ухудшению среды все модули организма у сидячих животных отмирают одновременно. Отмирание модулей у модульных сидячих животных, как и у растений, – следствие перераспределения ресурсов организма, переход питательных веществ из стареющих модулей в новообразующиеся.

Теперь обсудим, как регулируются разрушительные процессы, происходящие в унитарном организме при старении и при раке. Патологические процессы – это процессы нормального онтогенеза предков [13]. Из нашей гипотезы следует, что процессы поочередного старения модулей модульного организма во время благоприятного сезона и старение унитарных организмов – процессы аналогичные. Аналогичными, по нашей гипотезе, являются и процессы одновременного отмирания модулей модульного организма при подготовке к сезонному ухудшению среды и разрушения, происходящие в унитарном организме при раке. Названные разрушительные процессы у модульных организмов вызываются апикальным доминированием. Следовательно, если наша гипотеза верна, то и у унитарных организмов разрушительные процессы при старении и при раке вызываются им же.

Видимо, размножающиеся соединительнотканные клетки в стареющем унитарном организме и опухолевые клетки в организме, пораженном опухолью, выделяют какие-то вещества, оказывающие дистанционное действие на специализированные ткани функционирующих органов, из которых вследствие этого питательные вещества переходят в соединительную ткань (при старении) и в опухоль (при раке). Более быстрое разрушение специализированных тканей при раке, чем при старении, объясняется тем, что опухоль сильнее притягивает к себе из них питательные вещества, чем соединительная ткань, так как у модульных сидячих предков унитарных видов зародыши готовившихся к покою модулей сильнее притягивали питательные вещества к себе, чем зародыши модулей, готовившиеся к активной жизни. Смерть унитарного организма от рака и от старости – следствие оттягивания питательных веществ из специализированных тканей соединительной тканью (при старении) и опухолью (при раке). Природа механизма разрушений при раке и при старении одна и та же. В основе их лежит апикальное доминирование. В этом причина сходства изменений, происходящих в организме при протекании данных патологических процессов, на которое указывает В.Н. Анисимов [1; 2]. Апикальное доминирование – универсальный механизм у многоклеточных животных и растений. Его расшифровка у модульных сидячих беспозвоночных позволит понять механизмы старения и рака.

It is suggested to consider on parenchymal tissue a destructive effect of propagative connective-tissue cells at senescence and tumorous cells at oncogenesis as particular case of the apical dominance.