Но если перемещения локализованных областей могут происходить только путем часто окольного метода миграции первичных половых клеток, мы вынуждены заключить, что это единственный способ, которым может быть осуществлено изменение, и что другие клетки не способны играть роль первичных половых клеток. И если другие клетки не способны играть эту роль, это должно быть потому, что для образования половых клеток должна присутствовать нуклеоплазма определенного характера, или, согласно терминам моей теории, присутствие зародышевой плазмы является для этой цели обязательным. Я не вижу, как мы можем избежать вывода о непрерывности зародышевой плазмы; ибо если предположить, что соматическая идиоплазма подвергается трансформации в зародышевую плазму, такое допущение не объяснило бы, почему перемещение происходит мелкими стадиями и с крайней и постоянной заботой о сохранении связи с клетками исходной области. Этот факт можно объяснить только гипотезой о том, что клеточные поколения, отличные от тех, которые заканчиваются образованием клеток исходной области, полностью неспособны к трансформации в половые клетки.
Страсбургер возразил, что передача зародышевой плазмы по определенным линиям, а именно через определенную последовательность соматических клеток, невозможна, поскольку идиоплазма расположена в ядре, а не в клеточном теле, и поскольку ядро может делиться на две точно равные половины только непрямым методом деления, который, как мы должны полагать, имеет место в этих случаях. «Действительно, можно было бы предположить, — говорит Страсбургер, — что во время деления ядра определенные молекулярные группы остаются неизменными в ядерном веществе, которое в остальном трансформируется, и что эти группы равномерно распределяются по всему организму; но мы не можем представить, что их передача могла бы осуществляться только по определенным линиям».
Я не думаю, что возражения Страсбургера могут быть поддержаны. Я основываю это мнение на своей предыдущей критике предполагаемого равенства двух дочерних ядер, образованных непрямым делением. Я не вижу причин, почему две половины всегда должны обладать одинаковой структурой, хотя они могут быть равны по размеру и весу. Я удивлен, что Страсбургер допускает возможность того, что зародышевая плазма, которая, как я думаю, смешана с идиоплазмой соматических клеток, может оставаться неизменной при прохождении через тело; ибо если этот автор прав, утверждая, что изменения ядерного вещества в онтогенезе осуществляются питательным влиянием клеточного тела (цитоплазмы), то из этого следует, что все ядерное вещество клетки должно изменяться при каждом делении и что никакая неизменная часть не может остаться. Мы можем представить, что одна часть ядра может подвергаться изменению, в то время как другая часть остается неизменной, только если мы считаем, что необходимые трансформации ядерного вещества осуществляются чисто внутренними причинами, а именно, что они вытекают из конституции нуклеоплазмы. Но то, что одна часть может оставаться неизменной и что такая устойчивость, по сути, имеет место, показывают описанные выше случаи, в которых половые клетки отделяются очень рано от развивающейся яйцеклетки. Так, в яйце двукрылых два ядра, которые первыми отделяются путем деления от ядра сегментации, образуют половые клетки, и это доказывает, что они получают зародышевую плазму ядра сегментации неизменной. Но во время или до отделения этих двух ядер оставшаяся часть ядра сегментации должна была изменить свою природу, иначе она продолжала бы формировать «полярные клетки» на более позднем этапе, вместо того чтобы формировать соматические клетки. Хотя во многих случаях клеточные тела таких ранних эмбриональных клеток не обнаруживают никаких видимых различий, идиоплазма их ядер должна, несомненно, различаться, иначе они не могли бы развиваться в разных направлениях. Мне кажется не только возможным, но и во всех отношениях вероятным, что тела таких ранних эмбриональных клеток равны как в действительности, так и по внешнему виду; ибо, хотя идиоплазма ядра определяет характер клеточного тела и хотя каждая дифференцировка последнего зависит от определенной структуры его нуклеоплазмы, из этого не обязательно следует, что обратное утверждение верно, а именно, что каждое изменение в структуре нуклеоплазмы должно вызывать изменение в клеточном теле. Подобно тому как дождь невозможен без облаков, но не каждое облако обязательно вызывает дождь, так и рост невозможен без химического изменения, но химические процессы любого вида и степени не обязательно должны вызывать рост. Таким же образом любой вид изменения в молекулярной структуре нуклеоплазмы не обязательно должен оказывать трансформирующее влияние на цитоплазму, и мы легко можем представить, что длинный ряд изменений в нуклеоплазме может проявляться только в виде и энергии происходящих делений ядра, при этом клеточное вещество остается неизменным, насколько это касается его молекулярной и химической структуры. Это предположение согласуется с тем фактом, что в течение первого периода эмбрионального развития у животных клеточные тела не обнаруживают никаких видимых различий или только очень незначительные; хотя встречаются исключительные случаи, особенно среди низших животных. Но даже эти последние (например, различие во внешнем виде клеток эктодермы и энтодермы у губок и кишечнополостных), возможно, зависят в большей степени от различной примеси питательных веществ, чем от какого-либо заметного различия в самой цитоплазме. Очевидно, что при построении эмбриона количество клеточного материала должно прежде всего увеличиваться и что только на более позднем этапе материал должен дифференцироваться так, чтобы обладать различными качествами, согласно принципу разделения труда. Факты такого рода также противоречат взгляду Страсбургера, что причина изменений в нуклеоплазме лежит не внутри этого вещества самого по себе, а внутри клеточного тела.
Я полагаю, что показал, что теоретически вряд ли можно выдвинуть какие-либо возражения против взгляда, что ядерное вещество соматических клеток может содержать неизменную зародышевую плазму или что эта зародышевая плазма может передаваться по определенным линиям. Правда, можно было бы a priori вообразить, что все соматические ядра содержат небольшое количество неизменной зародышевой плазмы. У гидроидов такое допущение сделать нельзя, потому что только определенные клетки в определенной последовательности обладают способностью развиваться в половые клетки; но вполне можно было бы представить, что у некоторых организмов было бы большим преимуществом, если бы каждая часть обладала способностью вырастать в целый организм и производить половые клетки при соответствующих обстоятельствах. Такие случаи могли бы существовать, если бы все соматические ядра могли содержать крошечную долю неизменной зародышевой плазмы. По этой причине другое возражение Страсбургера против моей теории также не выдерживает критики, а именно: что некоторые растения могут размножаться кусочками корневищ, корней или даже листьями и что растения, полученные таким образом, могут в конечном итоге дать начало цветам, плодам и семенам, из которых возникают новые растения. «Легко вырастить новые растения из листьев бегонии, которые были срезаны и просто положены на влажный песок, и все же в обычном ходе онтогенеза молекулы зародышевой плазмы не были бы вынуждены проходить через лист; и поэтому они должны отсутствовать в его ткани. Поскольку из листа можно вырастить растение, которое дает цветы и плоды, совершенно точно, что специальные клетки, содержащие зародышевое вещество, не могут существовать в растении». Но я думаю, что этот факт лишь доказывает, что у бегонии и подобных растений все клетки листьев или, возможно, только определенные клетки содержат небольшое количество зародышевой плазмы и что, следовательно, эти растения специально приспособлены к размножению листьями. Почему же тогда все растения нельзя размножать таким способом? Никто никогда не выращивал дерево из листа липы или дуба, или цветковое растение из листа тюльпана или вьюнка. Недостаточно ответить, что в последних случаях листья более сильно специализированы и, таким образом, стали неспособны производить зародышевое вещество; ибо клетки листьев у этих разных растений вряд ли подверглись гистологической дифференцировке в разной степени. Если, несмотря на это, одно может произвести цветковое растение, в то время как другие не обладают этой способностью, конечно, ясно, что должны существовать причины, отличные от степени гистологической дифференцировки; и, по моему мнению, такая причина заключается в примеси крошечного количества неизменной зародышевой плазмы к некоторым из их ядер.
В превосходных лекциях Сакса по физиологии растений мы читаем на странице 723 [140]: «У настоящих мхов почти любая клетка корней, листьев и осей побегов и даже незрелого спорогония может вырасти при благоприятных условиях, укорениться, образовать новые побеги и дать начало независимому живому растению». Поскольку такие растения производят половые клетки на более позднем этапе, мы имеем здесь случай, который требует допущения, что все или почти все клетки должны содержать зародышевую плазму.
Теория непрерывности зародышевой плазмы кажется мне еще менее опровергнутой или даже сделанной маловероятной фактами чередования поколений. Если зародышевая плазма может переходить из яйца в определенные соматические клетки особи и если она может далее передаваться по определенным линиям, нетрудно предположить, что она может передаваться через вторую, третью или любое количество особей, произведенных из первой путем почкования. Фактически, у гидроидов, на которых была главным образом основана моя теория непрерывности зародышевой плазмы, чередование поколений является важнейшим средством размножения.
II. Значение полярных телец.
Мы уже видели, что специфическая природа клетки зависит от молекулярной структуры ее ядра; и из этого вывода следует, что моя теория в дальнейшем, и, как я полагаю, убедительно, подтверждается явлением выталкивания полярных телец, которое так долго оставалось необъяснимым.
Ибо если специфическая молекулярная структура клеточного тела вызывается и определяется структурой нуклеоплазмы, каждый вид клетки, который гистологически дифференцирован, должен иметь специфическую нуклеоплазму. Но яйцеклетка большинства животных, во всяком случае в период роста, отнюдь не является индифферентной клеткой самого примитивного типа. В такой период ее клеточное тело должно выполнять совершенно своеобразные и специфические функции; оно должно секретировать питательные вещества определенной химической природы и физической конституции и запасать этот пищевой материал таким образом, чтобы он мог быть в распоряжении эмбриона во время его развития. В большинстве случаев яйцеклетка также образует оболочки, которые часто характерны для определенных видов животных. Растущая яйцеклетка, следовательно, гистологически дифференцирована: и в этом отношении напоминает соматическую клетку. Ее, возможно, можно сравнить с железистой клеткой, которая не выводит свой секрет, а откладывает его внутри собственного вещества [141]. Для выполнения таких специфических функций ей требуется специфическое клеточное тело, а последнее зависит от специфического ядра. Из этого следует, что растущая яйцеклетка должна обладать нуклеоплазмой специфической молекулярной структуры, которая направляет вышеупомянутые секреторные функции клетки. Нуклеоплазму гистологически дифференцированных клеток можно назвать гистогенетической нуклеоплазмой, и растущая яйцеклетка должна содержать такое вещество и даже определенную специфическую его модификацию. Эта нуклеоплазма никак не может быть той же самой, которая на более позднем этапе вызывает эмбриональное развитие. Такое развитие может быть вызвано только истинной зародышевой плазмой чрезвычайно сложной конституции, которую я ранее пытался описать. Из этого следует, что ядро яйцеклетки содержит два вида нуклеоплазмы: зародышевую плазму и своеобразную модификацию гистогенетической нуклеоплазмы, которую можно назвать овогенетической нуклеоплазмой. Это вещество должно значительно преобладать в молодой яйцеклетке, ибо, как мы уже видели, оно контролирует рост последней. Зародышевая плазма, с другой стороны, может присутствовать вначале только в крошечном количестве, но она должна значительно увеличиться во время роста клетки. Но для того чтобы зародышевая плазма могла контролировать клеточное тело, или, иными словами, для того чтобы могло начаться эмбриональное развитие, все еще преобладающая овогенетическая нуклеоплазма должна быть удалена из клетки. Это удаление происходит таким же образом, как и разделение различных ядерных веществ во время онтогенеза эмбриона: а именно путем деления ядра, ведущего к делению клетки. Выталкивание полярных телец — это не что иное, как удаление овогенетической нуклеоплазмы из яйцеклетки. О том, что овогенетическая нуклеоплазма продолжает значительно преобладать в ядре до самого конца, можно заключить из того факта, что два последовательных деления последнего и выталкивание двух полярных телец, по-видимому, являются правилом. Если таким образом небольшая часть клеточного тела выталкивается из яйца, экструзию, по всей вероятности, следует рассматривать как неизбежную потерю, без которой удаление овогенетической нуклеоплазмы не может быть осуществлено.
Такова моя теория значения полярных телец, и я не намерен противопоставлять ее in extenso теориям, предложенным другими; ибо такие теории хорошо известны и существенно отличаются от моей собственной. Все авторы сходятся в предположении, что из яйца удаляется нечто, что было бы препятствием для эмбрионального развития; но мнения расходятся относительно природы этого вещества и точных причин его удаления [142]. Некоторые наблюдатели (например, Майнот [143], ван Бенеден и Бальфур) рассматривают ядро как гермафродитное и предполагают, что в полярных тельцах выталкивается мужской элемент, чтобы сделать яйцо способным к оплодотворению. Другие говорят об омоложении ядра, третьи снова полагают, что количество ядерного вещества должно быть уменьшено, чтобы стать равным количеству обычно крошечного ядра сперматозоида, и что пропорции для ядерной конъюгации таким образом корректируются.
Первый взгляд кажется мне опровергнутым тем фактом, что как мужские, так и женские качества передаются яйцеклеткой, в то время как сперматозоид также передает женские качества. Зародышевую плазму ядра яйца поэтому нельзя считать женской, а зародышевую плазму ядра сперматозоида нельзя считать мужской: обе они сексуально индифферентны. Последний взгляд был недавно сформулирован Страсбургером, который считает, что количество идиоплазмы, содержащейся в ядре зародыша, должно быть уменьшено наполовину и что целое ядро снова образуется путем конъюгации с ядром сперматозоида. Хотя я считаю, что фундаментальная идея, лежащая в основе этой гипотезы, совершенно верна, а именно, что влияние каждого ядра в такой же степени зависит от его количества, как и от его качества, я должен выдвинуть возражение, что уменьшение количества не является объяснением выталкивания полярных телец. Количество идиоплазмы, содержащейся в ядре зародыша, на самом деле уменьшается не наполовину, а на три четверти, ибо происходят два деления одно за другим. Таким образом, путем конъюгации с ядром сперматозоида, которое мы можем предположить того же размера, что и ядро зародыша, образуется ядро, которое может содержать только вдвое меньше идиоплазмы, чем присутствовало в исходном ядре зародыша до деления. Взгляд Страсбургера оставляет необъясненным вопрос, почему размер ядра зародыша до выталкивания полярных телец был в два раза больше; и даже если мы пренебрежем теорией овогенетической нуклеоплазмы и предположим, что это более крупное ядро полностью состояло из зародышевой плазмы, нужно спросить, почему яйцо не начало сегментацию раньше. Теория, которая объясняет сперматозоид как жизненный принцип, запускающий эмбриональное развитие, подобно искре, которая воспламеняет порох, действительно ответила бы на этот вопрос очень простым образом. Но Страсбургер не принимает эту теорию и придерживается, как и я, очень иного взгляда, который будет объяснен позже.
Если, с другой стороны, мы предположим, что ядро зародыша содержит два разных вида нуклеоплазмы, вопрос решается вполне удовлетворительно. Рассматривая партеногенез далее, я упомяну факт, который, как мне кажется, дает реальное доказательство справедливости этого объяснения; и если мы примем этот факт в настоящее время, станет ясно, что простое объяснение, предложенное сейчас для явлений, которые в противном случае так трудно понять, также в значительной степени поддержит теорию непрерывности зародышевой плазмы. Такое объяснение, прежде всего, очень ясно продемонстрировало бы сосуществование двух нуклеоплазм с разными качествами в одном и том же ядре. Моя теория должна устоять или пасть с этим объяснением, ибо если последнее было бы опровергнуто, непрерывность зародышевой плазмы нельзя было бы предположить ни в одном случае, даже в самых простых случаях, где, как у двукрылых, половые клетки являются первыми сформированными продуктами эмбрионального развития. Ибо даже у этих насекомых яйцо обладает специфическим гистологическим характером, который должен зависеть от специфически дифференцированного ядра. Если тогда два вида нуклеоплазмы не присутствуют, мы должны предположить, что в таких случаях зародышевая плазма вновь образованных половых клеток, которая перешла неизменной от ядра сегментации, сразу же трансформируется полностью в овогенетическую нуклеоплазму и должна быть ретрансформирована в зародышевую плазму на более позднем этапе, когда яйцо полностью созреет. Мы никак не могли бы понять, почему такая ретрансформация требует выталкивания части ядерного вещества.
Во всяком случае, мое объяснение проще всех остальных тем, что оно предполагает только одну трансформацию части зародышевой плазмы, а не более позднюю ретрансформацию овогенетической нуклеоплазмы в зародышевую плазму, что так маловероятно. Овогенетическая нуклеоплазма должна обладать совершенно иными качествами, чем зародышевая плазма; и, прежде всего, она не легко ведет к делению, и таким образом мы можем лучше понять тот факт, сам по себе такой примечательный, что яйцеклетки не увеличиваются в числе путем деления, когда они приняли свою специфическую структуру и контролируются овогенетической нуклеоплазмой. Тенденция к делению ядра и, следовательно, к делению клетки не возникает до тех пор, пока изменения в некоторой степени не произошли во взаимном отношении между двумя видами нуклеоплазмы, содержащимися в ядре зародыша. Это изменение совпадает с достижением максимального размера телом яйцеклетки. Страсбургер, опираясь на свои наблюдения над Spirogyra, заключает, что стимул к делению клетки исходит от клеточного тела; но так называемые центры притяжения на полюсах ядерного веретена очевидно возникают под влиянием самого ядра, даже если мы допустим, что они полностью состоят из цитоплазмы. Но этот вопрос не решен, и мы можем предположить, что так называемые «Polkörperchen» веретена (Фоль) происходят из ядра, хотя они расположены вне ядерной оболочки [144]. Многие моменты, связанные с этим предметом, все еще находятся в состоянии неопределенности, и мы должны воздерживаться от общих выводов до тех пор, пока не удастся ясно продемонстрировать точную природу определенных явлений, сопровождающих непрямое деление ядра, которые остаются неясными, несмотря на усилия столь многих превосходных наблюдателей. Мы не можем даже сформировать решительное мнение о том, является ли хроматин или ахроматин ядерной нити реальной идиоплазмой. Но хотя эти моменты еще не полностью поняты, мы вправе утверждать, что клетка вступает в деление под влиянием определенных условий ядра, хотя последние невидимы до тех пор, пока деление клетки уже не началось.