Ханс Шпеман като учен. История на експериментите с клониране

Шпеман Ханс- Ханс Шпеман Ханс Шпеман Файл: Шпеман, Ханс изключителен ембриолог, лауреат на Нобелова награда за физиология или медицина (1935 г.) Дата на раждане: 27 юни 1869 г. Място на раждане ... Wikipedia

Шпеман Ханс- (Шпеман) (1869 1941), немски ембриолог. Основни трудове по експериментална ембриология на земноводните; разработени методи за микрохирургични операции върху ембриони. Той установява зависимостта на една част от ембриона от друга. Формулира теория... ... енциклопедичен речник

Шпеман Ханс- Шпеман Ханс (27.6.1869, Щутгарт, ‒ 12.9.1941, Фрайбург, Баден), немски ембриолог. Учи медицина, физика и ботаника в университетите в Хайделберг, Мюнхен и Вюрцбург. Професор в университетите в Рощок (1908‒14) и Фрайбург (1919‒… …

Ханс Шпеман- Ханс Шпеман Файл: Шпеман, Ханс изключителен ембриолог, лауреат на Нобелова награда за физиология или медицина (1935 г.) Дата на раждане: 27 юни 1869 г. Място на раждане ... Уикипедия

Спеман- Шпеман, Ханс Ханс Шпеман Ханс Шпеман изключителен ембриолог, лауреат на Нобелова награда за физиология или медицина (1935 г.) Дата на раждане: 27 юни 1869 г. (... Wikipedia

Пеман Ханс- (1869 1941) немски ембриолог, един от основателите на експерименталната ембриология. Той създава доктрината за организаторите, които предизвикват развитието на късно диференциращи се части от ембриона. Нобелова награда (1935)... Голям енциклопедичен речник

Спеман- (Шпеман) Ханс (27.6.1869, Щутгарт, 12.9.1941, Фрайбург, Баден), немски ембриолог. Учи медицина, физика и ботаника в университетите в Хайделберг, Мюнхен и Вюрцбург. Професор в университетите в Рощок (1908 14) и Фрайбург (1919 1937) ... Велика съветска енциклопедия

Ханс Шпеман

Нобелова награда за физиология или медицина 1935 г. Формулировката на Нобеловия комитет: „За откриването на ефекта на организатора в ембрионалното развитие“.

Нашият герой трябваше да стане книжар, издател или, в най-лошия случай, писател. Ханс Шпеман е най-голямото от четири деца на Йохан Вилхелм Шпеман и Лисинка Шпеман, родена Хофман. Йохан Вилхелм беше доста успешен продавач на книги и синът му израсна заобиколен от книги, обожавайки стари томове и класическа литература. В същия дух той получава средното си образование, завършвайки много добрата гимназия Eberhard Ludwig. Въпреки това, след като служи една година в армията (както се изискваше след завършване на училище в Германия), или по-скоро в хусарите и след това работи малко в „дъщерна компания“ в Хамбург, Ханс все пак реши да учи като лекар и през 1891 г. постъпва в университета в Хайделберг. Не му е било съдено обаче да стане и лекар.

Още в Хайделберг биологът Густав Волф извърши удивителен експеримент: лещата на ембриона на тритона беше отстранена от развиващото се око, но тя се разви отново от ръба на ретината. Шпеман бил толкова удивен от магията на това, което видял, че още като студент изоставил медицинската си кариера и решил да стане ембриолог. Речено, сторено: той напуска Хайделберг, учи за кратко в Мюнхен и след това се премества в Зоологическия институт на университета във Вюрцбург.

Там той получава дипломи по зоология, ботаника и физика, след като провежда изследвания под ръководството на ембриолога Теодор Хайнрих Бовери (който установява постоянството на броя на хромозомите при различните видове), ученик на великия Юлиус фон Сакс (който всъщност е един от откривателите на фотосинтезата) и съответно.

Учителят на Шпеман Юлиус Сакс

Wikimedia Commons

Учителят на Шпеман Теодор Бовери

Wikimedia Commons

По време на нормалната ембриогенеза, лещата на окото на тритона се развива от група клетки на ектодермата (външния слой на ембрионалната тъкан), когато оптичната чаша, израстък на мозъка на тритона, достигне повърхността на ембриона (не е за нищо, че казват, че очите са извадения мозък).

С помощта на елегантни експерименти Шпеман доказа, че именно този растеж на мозъка изпраща определен сигнал, че е време окото да порасне. Шпеман е известен със своето експериментално изкуство и неговите елегантни методи все още се използват в ембриологията днес. „Учен, чийто аналитичен ум не е съчетан, поне в малка степен, с артистични наклонности, според мен не е в състояние да разбере организма като цяло“, обичаше да казва Шпеман.

Той и неговата студентка Хилда Манголд откриха, че съдбата на трансплантираната тъкан зависи почти изцяло не от това какъв орган би се развил от нея в предишното си положение, а от новото му местоположение. Ако част от бъдещото око се трансплантира в кожата, тогава расте не окото, а кожата.

Имаше изключение. Определена област от ембриона, разположена близо до кръстовището между трите основни клетъчни слоя (ектодерма, ендодерма и мезодерма), когато се трансплантира на всяко място на друг ембрион от същия период, не се е развила в съответствие с новото си местоположение, но продължи линията на собственото си развитие и насочи развитието на околните тъкани. Както Манголд пише в своята дисертация, „предизвикващите стимули не задават специфични свойства [на индуцирания орган], но задействат развитието на онези свойства, които вече са присъщи на реагиращата тъкан... Сложността на развиващите се системи се определя главно от структурата на реагиращата тъкан и... индукторът има само задействащ и в някои случаи насочващ ефект.“

Уви, известна с дисертацията си Über Induktion von Embryonalanlagen durch Artfremder Organisatoren за имплантиране(„Индуциране на ембрионален произход чрез имплантиране на организационни центрове в различни видове“) Манголд не успя да надгради своя успех. След като получава докторска степен през 1923 г., тя се премества в Берлин със съпруга си и малкия им син Кристиан. На 4 септември 1924 г. се случва трагедия: газовият нагревател в къщата й избухва. Хилда умира, без изобщо да види резултатите си от печат: съвместната й работа със Шпеман е публикувана едва в края на 1924 г. Синът й загина по време на Втората световна война.

Ученият изживява остатъка от живота си спокойно – в селската си къща във Фрайбург, където умира през септември 1941 г. От всички участници в ключовите трудове на Шпеман по „организационни“ въпроси, само бившият му аспирант Ото Манголд, който защитава дисертацията си през 1919 г. и става асистент, оцелява през Втората световна война. Същият съпруг на Хилда, който се присъедини към NSDAP и подписа известното писмо до канцлерството на Райха през 1942 г., което отбелязва „огромната тежест на борбата на евреите срещу германския народ“ (и оправдава „окончателното решение на еврейския въпрос“ ), след което става президент на Германското зоологическо дружество. Уви, този човек се размина само с отстраняването му от преподаване през 1945 г., но още през 1946 г. той получи целия Институт по експериментална биология в Хайлигенберг, където почина през 1961 г.

Немски ембриолог, един от основателите на експерименталната ембриология.

Носител на Нобелова награда за физиология или медицина през 1935 г. „за откриването на организиращи ефекти в ембрионалното развитие“.

„Изследване Вилхелм Руразширена и задълбочена от немски ембриолог Ханс Шпеман. Имаше на разположение по-богат набор от инструменти: тънки скалпели, микропипети, бримки за коса, стъклени игли. С помощта на такива инструменти Спеман, демонстрирайки невероятно търпение и умение, извърши най-деликатните микрохирургични операции на ембриона, което му позволи да научи много нови и интересни неща.
В един от експериментите той трансплантира зачатъка на окото в различни части на тялото на ембриона и установи, че кожата над този зачатък навсякъде се превръща в роговица.
Това го кара да вярва, че различните части на ембриона отделят вещества, които влияят върху развитието на съседните части. Шпеман провежда своите основополагащи експерименти между 1901 и 1918 г.

И през цялото това време той търсеше ново потвърждение на идеята си, трансплантирайки и разменяйки различни части от ембриона. Той взе невронната пластина, която обикновено се развива в мозъка, от един ембрион, постави я в кожата на друг ембрион и откри, че там се е развила в нормална кожа. Той провежда и обратния експеримент: вземайки част от епидермиса на втория ембрион, той го поставя на мястото на нервната пластина в първия, където се развива в пълноценен мозък.

Той формулира така наречената теория за „организационните центрове“, описвайки различни точки на ембриона, където се освобождават вещества - подобни по действие на хормоните - които влияят върху диференциацията и специализацията на клетките.

Тези изследвания са не само изключително интересни теоретично, но и много важни за практиката, тъй като хвърлят светлина върху проблема за регенерацията. Човешките възможности в това отношение са много скромни, докато например на гущерите растат нови опашки, а на тритоните дори нови крайници. (Колко прекрасно би било, ако човек имаше такива възможности!)

Оценяване на резултатите Шпеман, експертите от Каролинския институт решават през 1935 г. да му присъдят Нобелова награда за физиология или медицина за откриването на „организационни центрове“ в развиващия се ембрион.

Проблемът за взаимодействието на клетките е тясно свързан с генното инженерство и новото направление на имунологията - имунното инженерство. Тези посоки постепенно се обединяват, осигурявайки удивителен синтез, който ще отвори възможността на човека да контролира живата материя.

Валери Чолаков, Нобелови награди. Учени и открития, М., "Мир", 1986 г., стр. 339-340.

Ембрионалната индукция е процесът на взаимодействие между части от ембриона, при който една част влияе върху съдбата на друга. Това понятие се отнася до експерименталната ембриология.

Статията е посветена на един от най-важните и сложни въпроси на тази наука: „Какво означава ембрионална индукция?“

Малко история

Феноменът на ембрионалната индукция е открит през 1901 г. от немски учени като Ханс Шпеман и Хилда Манголд. Този процес е изследван за първи път с помощта на лещите на земноводни в ембрионално състояние като пример. Историята е запазила много примери и експерименти по тази тема, които се основават на теорията на Шпеман.

Хипотеза

Както беше посочено по-рано, ембрионалната индукция е процес на взаимодействие между части от ембриона. И така, според хипотезата, има редица клетки, които влияят на други клетки като организатори, провокирайки промени в развитието. За да илюстрират по-ясно този процес, учените през 20-те години на миналия век провеждат серия от експерименти, които ще опишем по-подробно по-долу.

Експериментът на Ханс Шпеман

В резултат на своите експерименти д-р Шпеман разкрива закономерност, че развитието протича в строга зависимост на едни органи от други. Експериментът е проведен върху тритони. Шпеман трансплантира част от бластопорната устна от гърба на един ембрион в коремната кухина на друг. В резултат на това на мястото, където е трансплантиран органът, започва образуването на нов ембрион. Обикновено невралната тръба никога не се образува в коремната кухина.

Въз основа на опита лекарят заключи, че има организатори, които влияят върху по-нататъшното развитие на тялото. Организаторите обаче могат да дадат старт само ако клетките са компетентни. Какво означава? Компетентност означава способността на ембрионалния материал да променя предполагаемата си съдба под въздействието на различни видове влияния. При изучаване на индуктивните взаимодействия при различни видове хордови учените стигнаха до извода, че има много индивидуални характеристики в областите и условията на компетентност на различните организми. Тоест, организаторите действат, ако клетката е в състояние да приеме индуктора, но във всички организми този или онзи процес протича по различен начин.

Нека заключим: развитието на един организъм е верижен процес, без една клетка образуването на друга е невъзможно. Ембрионалната индукция постепенно определя образуването и диференциацията на органите. Този процес е и в основата на формирането на външния вид на развиващия се индивид.

Изследване на Хилда Манголд

Ханс Шпеман имаше дипломиран студент, Хилда Манголд. С невероятна сръчност тя успя да проведе серия от сложни експерименти с микроскопични ембриони на тритон (1,5 mm в диаметър). Отделяйки малко парче тъкан от един ембрион, тя го трансплантира върху ембрион от друг вид. Освен това, за трансплантация, тя избра области от ембриона, където се образуваха клетки, от които ембрионът впоследствие щеше да се образува. И присаденото парче тъкан даде началото на ново тяло, надарено с гръб, гръбначен стълб, корем и глава.

Какво беше значението на експериментите? По време на тях Манголд доказва, че съществува ембрионална индукция. Това е възможно, защото една малка площ има тези уникални свойства, тя се нарича организатор.

Видове индукция

Има два вида: хетерономна индукция и хомономна индукция. Какво е това и каква е разликата? Първият тип е процес, при който трансплантираната клетка е принудена да се пренареди в общия ритъм, т.е. поражда някакъв нов орган. Вторият провокира промени в околните клетки. Насърчава развитието на материала в същата посока.

Основни клетъчни процеси

За по-голяма яснота по-долу е дадена таблица. Предлагаме да използваме нейния пример за изследване на основните клетъчни процеси на ембрионална индукция.

Проявлението на това явление е открито на различни етапи от развитието на организма. Ембрионалната индукция в момента се изучава активно.