Новый Франкенштейн, или как создать чудовище, которое тебя не съест

Автор сообщества Фанерозой: врач Артемий Липилин.

В 1874 году вышла небольшая книга немецкого анатома и эмбриолога Гиса «Форма нашего тела и физиологическая проблема её возникновения».

Не соответствует тематике ! Низкий технический уровень материала!

Просим всех людей, кто считает, что Хабр только для для тех кто пишет статьи о программах, как например человек на скриншоте, ознакомьтесь, пожалуйста, с мнением администрации на этот счёт в комментариях под нашей статьёй о слепнях. Если Вас это не удовлетворит, то, пожалуйста, не тратьте своё время на прочтение данной статьи!

Эта статья абсолютно соответствует тематике тех хабов, в которых эта статья находится и той сложности технического материала, которую требуют от статьи данные хабы. Лучше переходите сразу к прочтению других материалов, которые соответствуют вашим потребительским предпочтениям. Открою вам истину капитана: лента хабра настраивается так, как захотите вы! Не нравятся наши статьи, читайте хабы, где пишут исключительно по IT! Не портите себе настроения, уважайте мнение других и хорошего Вам дня! Живите дружно!

Появлением этой книги датируется начало аналитического направления в эмбриологии. Гис утверждал, что топография органов позднего зародыша и развившегося из него сформированного организма является следствием закономерного расположения зачатков этих органов на ранних эмбриональных стадиях.

Имея в виду зародышевый диск куриного зародыша, Гис писал: 

« С одной стороны, каждая точка в эмбриональной области зародышевого диска должна соответствовать будущему органу или части органа. С другой стороны, каждый орган, возникающий из зародышевого диска, имеет преобразованную закладку в каком-либо пространственно определённом участке плоского диска…. Материал для закладки существует уже в плоском зародышевом диске, но морфологически он не отчленён и потому не обнаруживается. На пути ретроспективного прослеживания мы должны прийти к тому, чтобы и в периоде, когда морфологическое расчленение неполно или когда его нет совсем, пространственно определить место каждой закладки. Желая быть последовательными, мы должны распространить это определение и на только что оплодотворённое яйцо. Принцип, согласно которому зародышевый диск содержит преобразованные в распластанном виде закладки органов, которые я называю принципом органообразующих участков зародыша.… Все закладки, имеющиеся в зародышевом диске, растут, но их рост происходит без соответствия с первоначальным отношением размеров. Одни растут быстрее, другие медленнее, одни перестают расти раньше, другие позже, и в результате того, что каждая из них растёт в меру присущего ей особого закона, будущие органы отличаются от первичных закладок не только по взаимному расположению, но и по относительной массе. Этот важный принцип мы называем принципом неравномерного роста».

Так Гис указывал на важность выяснения механических сил, вызывающих изменения формы развивающегося зародыша, то есть процесс морфогенеза. Он стремился исследовать самые ранние стадии зародышевого развития, морфогенез которых, как сейчас известно, происходит на уровне макромолекул. Он хотел выяснить их роль в возникновении зачатков органов на последующих стадиях. Тем самым В. Гис создал основы аналитической эмбриологии, одной из задач которой являлся целенаправленный анализ ранних стадий развития органов и тканей, выявление их ещё не зримых, не оформившихся зачатков. Вильгельм Гис считал, что невидимые предшественники будущих органов локализованы в ещё не дифференцированном зародыше и даже в яйце не беспорядочно, а пространственно упорядоченно, так, что их можно было картировать. Это правило применительно к зародышу он назвал принципом органообразующих участков. Тем самым Гис способствовал возрождению преформистских идей, явившись одним из тех, кто способствовал воскрешению этого направления в новых условиях, то есть появлению неопреформизма. Вместе с тем, говоря, что рост ранних зачатков «…происходит без соответствия с первоначальным отношением размеров», он отступал от крайней формы преформизма.

Сложные формообразовательные процессы Гис стремился объяснить неравномерным ростом, изгибанием клеточных слоёв зародыша и, в конечном счете, сводил все эти изменения к игре механических сил. В сентябре 1867 года А.О. Ковалевский в письме И.И. Мечникову сообщал, что проездом из Парижа в Триест он был в Базеле у Гиса и видел его препараты. К теоретическим выводам Гиса Ковалевский отнёсся с осторожностью.

«Он [Гис] старается, все процессы объяснить механически и делает много весьма удачных выводов, но и увлечения у него также немало. Им введены даже формулы, сделаны модели из воска. Разные приспособления он объясняет посредством гуттаперчевых трубок и пластинок».

Необходимость считаться в развитии организма с физиологической его стороной сделалась особенно очевидной благодаря данным тех опытов, которые проводились при помощи другого метода изучения механики развития, а именно при воздействии изменённой внешней среды на зародыша. Опыты над влиянием высокой температуры, осмотического давления, силы тяжести, изменений атмосферного давления и химического состава морской воды были проведены Дришем, Гербстом, Морганом, О. Шультцем, Ж. Лебом и многими другими, а впоследствии Рунстрёмом, Шпеком, Стоккардом, Браше. Эти опыты показали большую восприимчивость эмбриональных клеток к воздействию различных агентов и их своеобразные ответные реакции.

Исследователь Эдуард Пфлюгер изучал действие силы тяжести на развитие яйца лягушки. 

Однако возникновение нового направления в эмбриологии связано с исследованиями и теоретическими взглядами немецкого анатома и эмбриолога Вильгельма Ру. Ему принадлежит первая удачная попытка активного воздействия на ход эмбрионального развития, имевшая целью причинный анализ процессов формирования зародыша.

Согласно представлениям Ру, детерминирующими факторами являются такие компоненты организма или окружающей его среды, от которых зависит направление развития, качественно-специфические особенности его результата. В отличие от них, реализуются факторы, необходимые лишь для обеспечения самого хода процессов развития, направление и исход которых от них не зависит.

Исследования, лёгшие в основу этой теории, открываются классическим опытом Ру на яйце лягушки. Желая выяснить вопрос, предопоследованно ли развитие частей зародыша в только что начавшем дробиться яйце, Ру разрушал нагретой иглой один из первых двух бластомеров. При этом он обнаружил, что бластомер, оставшийся неповреждённым, даёт начало половинному зародышу с одним валиком, зачатком глаза и слуховым пузырьком. . Отсюда Ру сделал вывод, что в первых двух бластомерах преформированы правая и левая половины будущего зародыша.

Основываясь на описанных опытах, Ру сформулировал так называемую «мозаичную теорию» развития. Он писал, что развивающаяся гаструла лягушки и формирующийся из неё зародыш, начиная со второго дробления, представляют собой мозаичное образование, состоящее из четырёх вертикальных, независимо развивающихся частей.

Впрочем, довольно скоро выяснилось, что этот вывод во многих отношениях неверен. Прежде всего, сам Ру убедился, что в ряде случаев при разрушении одного бластомера образуется не только хорошо сформированная половина зародыша, но и в различной степени сформированная другая его половина. Это явление Ру назвал пострегенерацией. Это явление противоречило представлению, согласно которому в правом бластомере заложены материалы только для правой, а в левом – только для левой половины тела.

Ещё более противоречили этому представлению результаты опытов с отделением друг от друга первых бластомеров у кишечнополостных немертина, ланцетника и амфибий. Бластомеры яйца морского ежа, помещённого в морскую воду, лишённую солей кальция, при лёгком встряхивании разделяются и сохраняют способность развиваться дальше.

В опытах такого рода Ганс Дриш показал, что при делении яиц на стадии двух или четырёх бластомеров из каждого бластомера образуется целый зародыш, размеры которого соответственно в два или четыре раза меньше нормального. Вильсон получил тот же результат на яйцах ланцетника, а Р. Зойя на опытах с яйцами медуз установил, что целые зародыши получаются при изоляции бластомеров даже на стадии шестнадцатиклеточного зародыша. А. Герличка и Г. Шпеман разделяли два первых бластомера у тритона волосяной петлёй и получали в ряде случаев из каждого бластомера целый жизнеспособный зародыш. Если перетяжка не полностью разделяла бластомеры друг от друга, развивались сращенные и в различной степени обособленные двойниковые уроды.

Из сопоставления мозаичного раннего развития асцидий и моллюсков с регуляционным развитием медуз, ланцетника и амфибий первоначально был сделан вывод, что одни животные характеризуются мозаичными, а другие – регуляционными яйцами. Однако на многих объектах, прежде всего на яйцах морского ежа, удалось показать, что развитие первоначально имеет регуляционный характер, а затем становится мозаичным. В течение первых двух дроблений составные части протоплазмы яйца, а именно слои, пересекаемые под прямым углом вертикальной осью яйца, располагаются между четырьмя бластомерами поровну. При изоляции этих бластомеров каждый из них, естественно, может дать начало целому зародышу. В результате третьего дробления из образовавшихся восьми бластомеров верхняя четвёрка получает одни протоплазменные материалы, а нижняя – другие. Поэтому при изоляции бластомеров на восьмиклеточной стадии каждый из них уже не в состоянии образовать целый, обладающий всеми частями, организм.

В ходе исследований очень скоро выяснились глубокие противоречия. На новой основе столкнулись уже известные читателю антагонисты – преформизм и эпигенез.

Сама логика развития была ближе к преформизму. Это не удивительно, поскольку научная идеология Ру полностью базировалась на принципах механики обратимых процессов. Появление новых идей в современной ему физике, связанных с термодинамикой, Ру не заметил или не посчитал нужным использовать. Согласно теории Ру, развитие – это «образование видимого разнообразия» из невидимого. Между обоими наличествуют те причинные отношения, которые надлежало выяснить. А что можно сказать про «невидимое разнообразие»? Задано ли оно с самого начала, как утверждали преформисты, или же может возникать заново? Сам Ру колебался между обеими точками зрения, а Гис и английский эмбриолог Рэй Ланкастер заняли определённо переформистскую позицию.

Вот их собственные слова:

«Каждый развившийся из бластодермы орган или часть органа имел свой переформированный зачаток в совершенно определённом участке яйца. Материал будущего органа уже имеется, но ещё не доступен непосредственному определению» (Гис, 1874). «Несмотря на то, что вещество яйцеклетки кажется гомогенным даже при самом сильном увеличении, …вполне возможно и даже очевидно, что цитоплазма яйца может содержать уже сформированные и обладающие определённой индивидуальностью разнообразные физиологические молекулы. Видимый процесс сегрегации есть только следствие уже установившейся дифференцировки». (Рэй Ланкастер, 1877).

Аналитическое расщепление целого эмбриологами-экспериментаторами, привело Дриша к мысли о существовании иррационального остатка анализа – нераспознаваемого, внепространственного целедеятельного фактора (энтелехии), которому он приписывал свойство определять целостность и целесообразные свойства развивающегося зародыша. Эта разновидность витализма (энтелехиальный витализм) явилась следствием банкротства механистического понимания жизненных явлений.

Для понятия энтелехии Дриш сформулировал такое определение:

«Энтелехия не энергия, не сила, не константа, не субстанция; она не связана с чем бы то ни было материальным; она внепространственна и может мыслиться только как понятие». 

Определение энтелехии, данное Дришем в книге «Философия органического» (1908г.), достаточно ясно показывает, что это ненаучное понятие, пронизанное идеалистическими представлениями о природе живого.

К области аналитического изучения онтогенеза относятся также исследования, посвящённые закономерностям клеточного и тканевого дифференцирования и роста. Изменение формы зародыша в целом и его частей не может быть сведено к одному элементарному процессу, в частности, к изменению взаимного расположения и формы клеток. Например, при инвагинационной гаструляции происходит не только впячивание одной стенки шарообразной гаструлы, но и характерные внутриклеточные структурные и функциональные изменения.

Попытку объяснить дифференцирование в онтогенезе неравномерным распределением составных частей клеток при их делении впервые сделал в конце XIX века Август Вейсман.

Его идея о дифференциальном, неравнонаследственном делении клеточного ядра не подтвердилась, однако представление о существовании дифференцирующих делений возродилось впоследствии, когда было с несомненностью установлено, что различия в судьбе каждой из двух дочерних клеток могут возникать в результате самого деления произведшей их материнской клетки. К числу явлений этого рода относится, прежде всего, неравномерное распределение материалов протоплазмы дробящегося яйца между отдельными бластомерами.

Для дальнейшего получения информации о развитии зародыша необходимо было разработать методы, позволяющие отслеживать происходящие изменения в режиме реального времени, а не на фиксированных препаратах. И такие методы появились.

В XX веке, особенно начиная с 20-х годов, широко развернулись экспериментальные исследования эмбрионального развития. Стремление преодолеть виталистическое истолкование эпигенеза, связанное, главным образом, с воззрением Дриша, вылилось в попытки представить формообразовательные процессы в онтогенезе как результат взаимного влияния частей развивающегося зародыша. Основателем этого направления в эмбриологии по справедливости считается немецкий эмбриолог Шпеман, разработавший тонкие методы хирургического вмешательства в процессы эмбрионального развития.

Объектом исследования Шпемана, его учеников и многочисленных последователей были преимущественно зародыши амфибий на ранних стадиях развития. Используя простые инструменты: тонко отточенные скальпели, микропипетки, волосяные петли и стеклянные иглы, ˗˗ эмбриологи шпемановской школы успешно осуществляли удаление определённых, точно локализованных участков зародыша и пересадки таких участков с одного места на другое место того же или другого зародыша.

Одним из методов, позволяющих обозначить те или участки формирующегося эмбриона, был метод прижизненной окраски, связанный с именем немецкого эмбриолога Вальтера Фогта.

Методика заключалась в нанесении красочных меток на отдельные участки поверхности бластулы амфибий и наблюдении за перемещением этих меток. Таким образом удалось установить, что одни метки на следующих стадиях, прежде всего, во время гаструляции, оставались на поверхности, входя в состав покровов и закладки нервной системы, другие погружались вглубь зародыша, образуя закладки хорды и осевой мезодермы.

Если на стадии бластулы или ранней гаструлы пересадить участок будущей спинной эктодермы одного зародыша на брюшную или боковую сторону другого, то пересаженный участок развивается не так, как он развивался бы, будучи оставлен на месте. Этот участок даёт начало не той или иной области головного или спинного мозга, а, ассимилируясь окружающей покровной эктодермой, принимает участие в образовании кожи. Другими словами, пересаженный участок эктодермы развивается не в соответствии с его происхождением, а в соответствии с местом, где он оказывается после операции. Равным образом, участок будущей покровной эктодермы, взятый с брюшной или боковой области бластулы или ранней гаструлы и пересаженный на спинную сторону, превращается не в кожу, которая должна была бы развиться на месте, откуда этот участок был изъят, а в часть нервной системы хозяина.

Достоверность таких результатов обеспечивалась, в частности, применением гетеро - и ксенотрансплантации, то есть пересадкой указанных участков от одного вида хвостатых земноводных другому.

Однако если аналогичный опыт провести на стадии поздней гаструлы, то результат получается иным. В этом случае участок спинной эктодермы образует на брюшной или боковой стороне включенную в кожу часть центральной нервной системы, а участок брюшной или боковой эктодермы, пересаженный на спинную сторону, даёт в центральной нервной системе начало тканям кожных покровов. Иначе говоря, пересаженные в этой стадии на другое место участки зародыша развиваются уже не в соответствии с новым местоположением, а в соответствии с их происхождением. Из этих экспериментов был сделан вывод, что при переходе к стадии поздней гаструлы у зародыша утрачивается способность изменять направление развития под влиянием нового окружения, и, наоборот, закрепляется способность развиваться в одном определённом направлении. Это закрепление нормативных свойств эмбрионального материала получило название детерминации.

Если вырезать на стадии поздней гаструлы фрагмент верхней губы бластопора и пересадить его другому, несколько более молодому зародышу в бластоцель (полость бластулы или ранней гаструлы), то из трансплантата на новом месте разовьются хорда и органы, в норме образующиеся из осевой мезодермы (мышцы, скелет и каналы предпочки). Под влиянием этого трансплантата прилежащая к нему эктодерма боковой или брюшной области зародыша изменит направление развития и даст начало не кожным покровам, а добавочной центральной нервной системе. У оперированного таким образом зародыша, помимо осевых органов, развивающихся в норме на спинной стороне, образуется совокупность осевых органов на необычном месте. Подопытный зародыш имеет вид как бы двух соединённых вместе зародышей – первичного и вторичного. Из этих опытов Шпеман сделал вывод, что верхняя губа бластопора и развивающийся из неё хордомезодермальный зачаток обладают способностью воздействовать на прилежащую эктодерму не только в эксперименте, но и в нормальных условиях, побуждая её к превращению в мозговую ткань. Шпеман назвал верхнюю губу бластопора организатором, или организационным центром, а её формообразующее воздействие на эктодерму – эмбриональной индукцией. За открытие этого явления в 1935 году Шпеман удостоился Нобелевской премии по физиологии и медицине.

По представлениям Шпемана и его последователей, всё эмбриональное развитие следует рассматривать как цепь индукционных процессов. Однако не следует думать, что этот организатор возникает только тогда, когда во время гаструляции образуется спинная губа. Он существует у зародыша, вероятно, в ещё не начавшемся дробиться оплодотворённом яйце в виде определённого участка яйцевой протоплазмы, называемой у амфибий серым серпом. Наложением волосяной лигатуры можно отделить друг от друга два бластомера. Результаты такой изоляции оказываются не всегда одинаковыми. Если при первом дроблении борозда, разделяющая яйцо на два бластомера, проходит через середину «серого серпа», то есть разделяет яйцевой материал на части, соответствующие правой и левой половинам зародыша, то из каждого бластомера при их изоляции разовьется целый, нормально сформированный зародыш. Если же положение борозды первого дробления таково, что она проходит на границе между будущими спинной и брюшной половинами, то результатом изоляции станет то, что из бластомера, соответствующего спинной стороне зародыша, разовьется целый организм, а из бластомера, соответствующего брюшной стороне, – бесформенное скопление клеток, которое дальше не разовьётся. Следовательно, в первом случае организатора распределяют между бластомерами поровну, а во втором он оказывается только в одном из изолированных бластомеров.

Все эти наблюдения привели Шпемана к мысли, что индукционное действие организатора зависит от каких-то вырабатывающихся в нём веществ. Шпеман и его сотрудники показали, что организатор сохраняет индукционную способность даже после механического разрушения составляющих его клеток и после интенсивного воздействия наркотизирующими веществами. Оставалось только не вполне ясным, были ли клеточные элементы организатора разрушены в этих опытах раздавливанием или наркотиком. Тем не менее, уже со следующего года экспериментаторы школы Шпемана начали публиковать работы, в которых описывали индукцию посредством несомненно убитых организаторов. Они нагревали материал до 60*, затем даже до 145*, замораживали его, погружали в спирт, проводили через спирты и ксилол в парафин, а затем через ксилол и спирты — снова в воду. Несмотря на все эти процедуры, после которых в организаторе не оставалось, естественно, ни одной живой клетки, пересадка этого материала в бластоцель приводила к возникновению добавочных медуллярных пластинок. Убитые организаторы вызывали индукцию нервной ткани не только в эктодерме целого зародыша, но и в изолированных кусочках этого листка.

И. Гольфретер в 1933 году показала, что лоскуты эктодермы ранней гаструлы, помещённые в физиологический раствор, остаются неизменными. Если же в такой участок эктодермы завернуть фрагмент убитого организатора, в ней образуется медуллярная пластинка. Индукционный эффект в подобном опыте можно получить не только от убитого организатора, то есть верхней губы бластопора, но и от любой убитой ткани, взятой от зародыша, взрослого животного и из человеческого трупа. Впрочем, различные ткани взрослых животных, как показали исследования, обладают качественно различной индукционной способностью: одни из них дают начало одним, другие – другим отделам центральной нервной системы. Кроме того, они индуцируют не только нервную ткань, но и другие образования, развивающиеся из мезодермы.

Для выяснения способа действия индуцирующих веществ практиковалось отделение компетентной эктодермы от источника индукции при помощи фильтров различной толщины и с различным диаметром пор. Первоначальное представление о переходе активных веществ из индуктора в реагирующую ткань при отсутствии их непосредственного контакта противопоставлялось взгляду, согласно которому для осуществления индукции необходим контакт, не связанный с переходом индуцирующих веществ.

Одно из важных направлений эмбриологии, возникшее в СССР, связано с именем Д.П. Филатова.

Он обосновал сравнительно-морфологический подход в экспериментальной эмбриологии, который был направлен на устранение накопившихся к тому времени противоречий между сравнительно-эволюционной и экспериментальной эмбриологией. Он ввел представление о «формообразовательном аппарате» как о системе двусторонних взаимодействий между индуктором и реагирующей тканью, первым отметил неспецифичность ранних этапов детерминационного процесса, обосновал (одновременно с Г. Шпеманом и Ф. Леманом) принцип комплексности развития.

Так, в своих работах Филатов приводил как пример индукции образование зачатка внутреннего уха – слухового пузырька – и развитие вокруг него хрящевой капсулы. Индуктором слухового пузыря является средний мозг, а индуктором слуховой капсулы – слуховой пузырёк. Последний факт был установлен на основании опыта, в котором удаление одного слухового пузырька у зародыша жабы приводило к отсутствию хрящевой капсулы на соответствующей стороне тела. Пересадка же слухового пузырька, освобожденного от окружающих его мезенхимальных клеток в другое место головы зародыша, влекло за собой образование вокруг пересаженного пузырька хрящевой капсулы из мезенхимы, которая в норме в хрящевую ткань не превращается.

Ученик Филатова В.В. Попов своими исследованиями на функционирующих глазах развивающихся позвоночных и на зачатке внутреннего уха обосновал функциональное направление в экспериментальной эмбриологии. Было установлено, что различные условия освещения влияют на функциональное состояние сетчатки, а это отражается на её способности к «индукции» роговицы и контролю роста и дифференциации хрусталика. Попов считал доказанным влияние на процесс онтогенеза «условного раздражения» (сочетание светового раздражения как «индуктора» нового хрусталика с вибрационным раздражением).

Большинство эмбриологов второй половины ХХ века склонялось к мнению, что для осуществления индукции имеют значение свойства (компетенция) реагирующей ткани. Однако для истинного понимания индукционных взаимодействий требовались гипотезы, исходящие из представлений о наличии в целом организме или его частях интеграционных механизмов, поддерживающих определённое состояние целостности. Эти очень важные для эмбриологии данные привели к формированию представления о полях, физиологических градиентах или полях-градиентах. Позднее стали разрабатываться более частные вопросы эмбриональных и постэмбриональных регуляций – такие, как, например, «плюс-минус взаимодействия» М.М. Завадовского, многочисленные работы о гормональных регуляциях и других морфогенетических процессах.

В 50 – 60-х годах развитие эмбриологии как науки, изучающей закономерности морфогенеза, продолжилось. Однако в связи с общей ориентацией биологических исследований в сторону познания интимных механизмов жизненных явлений, протекающих на молекулярном уровне, внимание эмбриологов всё более сосредотачивалось на тех молекулярных процессах, которые лежали в основе реализации наследственной информации в виде свойств и признаков развивающегося информированного организма. В результате синтеза ряда дисциплин сложилось новое комплексное направление – биология развития, которое стало ключевым в раскрытии закономерностей индивидуального развития.

Одной из центральных проблем биологии развития с самого момента зарождения этой дисциплины была проблема активации яйца. Ещё в 70-х годах XIX века не отличали активацию яйца от кариогамии, так как считали, что именно слияние протонуклеусов (ядер мужской и женской гамет) и являлось причиной дробления яйца.

Теодор Бовери,основываясь на цитологических наблюдениях, возражал против такого понимания источника активации.

Соображения Бовери подтверждались, прежде всего, фактами естественного и экспериментального партеногенеза (развитие яйца без оплодотворения), когда активация яйца осуществляется без участия сперматозоида, то есть независимо от кариогамии, а также возможностью оплодотворения и последующего развития безъядерных фрагментов яйца.

Исходя из этих соображений, Бовери выдвинул теорию, согласно которой яйцо побуждает к дроблению вносимая сперматозоидом центросома. По мнению Бовери, яйцо содержит все структурные компоненты, необходимые для начала дробления, кроме центросомы, а сперматозоид, в котором и имеется центросома, практически лишён цитоплазмы, которая могла бы реагировать на наличие центросомы образованием ахроматической фигуры деления. Иными словами, яйцо и сперматозоид взаимно дополняют друг друга. И после их соединения образуется система, способная к осуществлению начальных процессов эмбрионального развития.

После того как было установлено, что дробление неоплодотворённых яиц может быть пущено в ход различными агентами: термическим воздействием, электрическим или механическим раздражением (например, уколом), действием гипотонических растворов, жирных кислот (в частности, масляной кислотой), ˗˗ выяснилось, что в большинстве случаев эти воздействия приводят к нарушению нормального хода развития. Все эти агенты вызывают лизис поверхностного слоя яйца за счёт освобождающихся протеолитических ферментов и стимуляции окислительных процессов. Лёб показал, что вызванные при этом нарушения нормального состояния яйца могут быть устранены, если яйца морского ежа вслед за воздействием масляной кислоты поместить на некоторое время в гипертоническую морскую воду. 

По аналогии с наблюдениями, сделанными на искусственно активированных яйцах, Лёб предположил, что и в норме активация начинается с лизиса кортикального слоя яйца и стимуляции его дыхания. Затем следуют нормализация нарушенного состояния яйца и стимуляция его дыхания, а потом нормализация нарушенного состояния яйца пока ещё неизвестным фактором.

Эдуард ван Бенеден в 1883 году впервые на яйцах лошадиной аскариды установил, что каждый из пронуклеусов – мужской и женский – содержит гаплоидное число хромосом. Вильсон назвал это открытие законом ван Бенедена. Бовери в 1890 году установил справедливость этого закона на морских ежах, червях, медузах и брюхоногих моллюсках, подсчитав количество хромосом в семенных и яйцевых пронуклеусах до слияния.

Закон ван Бенедена подтверждается, кроме того, следующими фактами: число хромосом в зиготе и бластомерах, образовавшихся в результате её деления, равно сумме числа хромосом, содержащихся в пронуклеусах; при скрещивании форм, обладающих неодинаковым числом хромосом, у гибридов число хромосом в зиготе равно сумме гаплоидных количеств хромосом родительских форм; при оплодотворении безъядерного фрагмента яйца и при развитии в результате искусственного партеногенеза сохраняется гаплоидное число хромосом: в диспермичных яйцах имеется триплоидный набор хромосом; при развитии после разрушения мужского (гиногенез) или женского (андрогенез) ядра число хромосом гаплоидное.

Было установлено, что нормальное (диплоидное) число хромомсом после оплодотворения обеспечивается соединением яйцевого ядра только с одним семенным, что имеет место как при физиологической моноспермии, так и при физиологической полиспермии.

В оплодотворённом яйце с известной условностью можно различать два компонента наследственной информации. Первым и основным носителем этой информации являются хромосомы женского ядра и сперматозоида, содержащие весь набор генов. Для того чтобы это установить, Гердон поставил эксперимент: было взято два подвида американской шпорцевой лягушки, отличные по размерам, окраске и другим признакам. 

В результате пересадки ядра из клетки бластулы одного подвида в энуклированное яйцо другого подвида развивались нормальные головастики и лягушки, по всем признакам похожие на подвид, из которого брались ядра. И в этом случае подвидовые признаки целиком определялись ядром, а не цитоплазмой.

Современное изучение индивидуального развития, или, как теперь часто говорят, биологии развития связано, прежде всего, с выяснением механизмов реализации наследственной информации, проводимых на всех уровнях биологической организации и, в первую очередь, на молекулярном уровне. Поскольку аппарат наследственности передаёт яйцу и каждой клетке зародыша всю генетическую информацию, а в каждом типе тканей и органов реализуется только небольшая часть, главной задачей стало исследование механизма дифференциальной активности генов, то есть того, как включаются и выключаются отдельные гены, характерные для каждого типа клеток.