Биология развития

БИОЛОГИЯ РАЗВИТИЯ, раздел биологии, изучающий закономерности и механизмы индивидуального развития (онтогенеза) растений, животных и человека. Как самостоятельная наука сформировалась в середине 20 века на основе ранее возникшей эмбриологии, в частности таких её направлений, как общая, сравнительная и экспериментальная эмбриология (первоначально называлась механикой развития). Значительное влияние на становление биологии развития оказали достижения тесно связанных с ней цитологии, генетики, биохимии, физиологии, а также развитие молекулярной биологии, современные методы которой позволяют анализировать молекулярные механизмы онтогенеза и их генетическую регуляцию. Основы биологии развития были заложены трудами российских (Н. К. Кольцов и Б. Л. Астауров), американских (Т. Морган) и немецких (А. Вейсман, Р. Гольдшмидт) биологов.

Биология развития занимается комплексным исследованием процессов гаметогенеза (оогенеза и сперматогенеза), оплодотворения, дифференцировки, роста и формообразования в ходе зародышевого и личиночного развития, а также анализом становления интегрирующих систем (эндокринной, нервной, иммунной), обеспечивающих целостность организма. Важнейшее направление биологии развития - изучение дифференцировки клеток различных органов и тканей на всех уровнях организации, в том числе её молекулярно-генетических механизмов (контроль белковыми факторами транскрипции экспрессии генов на разных стадиях онтогенеза и др.). Значительные успехи достигнуты при исследовании генетической регуляции ранних этапов эмбрионального развития дрозофилы, в частности генетического контроля формирования плана строения тела - сегментации (Э. Льюис, Х. Нюслайн-Фольхард, Э. Вишаус), который во многом сходен с регуляцией начальных этапов онтогенеза млекопитающих, включая человека. Установлена роль полипептидных факторов роста эпидермиса, нервов, фибробластов и др. в регуляции дифференцировки клеток и тканей. Продолжается изучение механизмов эмбриональной индукции, открытой (1901) Х. Шпеманом и получившей объяснение на молекулярном уровне. Определена роль эпигенетических механизмов (метилирование ДНК, модификации гистонов, входящих в состав нуклеосом, и др.) в регуляции процессов развития. Одна из задач биологии развития - изучение регенерации органов и тканей. Для исследования особенностей клеточной дифференцировки широко используют методы клонирования, позволяющие прослеживать судьбу отдельных типов клеток. Идея клонирования как проблема биологии развития и первые полученные в этой области экспериментальные данные на тутовом шелкопряде (40-50-е годы 20 века) принадлежат российским биологам Б. Л. Астаурову и В. А. Струнникову. Подходы к клонированию, основанные на пересадке клеточных ядер и оказавшиеся впоследствии весьма перспективными, впервые были начаты российским эмбриологом Г. В. Лопашовым в 1946 году на амфибиях. В 1990-е годы эти подходы были распространены на млекопитающих и впервые успешно осуществлены в 1997 году английским эмбриологом И. Уилмутом. Важные работы современной биологии развития связаны также с изучением стволовых клеток - эмбриональных и тканеспецифических. Первые позволяют исследовать плюрипотентность (способность дифференцироваться в различные типы клеток) на ранних этапах онтогенеза и направленную дифференцировку при помощи различных индукционных воздействий, вторые служат моделью для изучения самообновления и дифференцировки клеток в тканях взрослых особей.

Биология развития тесно связана с медициной и сельским хозяйством, успехи которых в области применения новых технологий обусловлены в значительной мере прогрессом в исследованиях проблем онтогенеза. Основные центры исследований по биологии развития: Институт биологии развития имени Н. К. Кольцова РАН (Москва), Национальный институт здоровья (Бетесда, США), Институт биологии развития (Тюбинген, Германия) и др.

Лит.: Корочкин Л. И. Биология индивидуального развития: (Генетический аспект). М., 2002; Gilbert S.F. Developmental biology. 7th ed. Sunderland, 2003; Carlson В. М. Human embryology and developmental biology. 3rd ed. Saint Louis, 2004; Дондуа А. К. Биология развития: В 2 т. СПб., 2005.