Кіріспе

Эмбриондардың даму тізбегіне арналған иллюстрация

Эмбриондардың суреті – эмбриондардың даму тізбегін бейнелеу. Өсімдіктер мен жануарларда эмбрион зиготадан, яғни ұрықтандыру кезінде жұмыртқа мен сперматозоид қосылып пайда болатын жалғыз жасушадан дамиды. Жануарларда зигота қайталап бөлініп, жасушалардың шар тәрізді жиынтығын құрайды, содан кейін ол тіндік қабаттар жиынтығына айналады. Бұл қабаттар қозғалып, бүгіліп ерте эмбрионды қалыптастырады. Эмбриондардың суреттері әртүрлі жастағы және түрлерге жататын эмбриондарды салыстыруға мүмкіндік береді. Күні бүгінге дейін, эмбриондардың суреттері жоғары сынып студенттерінің даму биологиясы сабақтарында жасалады. Әртүрлі жануарлардың эмбриондық даму кезеңдерін салыстыру – түрлер арасындағы байланысты анықтауға және осылайша биологиялық эволюцияны түсінуге арналған құрал. Бұл мәселе бұрын да, қазір де көптеген пікір таластарын тудырып келді. Базель университетіндегі Эрнст Геккель осы салада алғашқы қадамдар жасады. Ол әртүрлі омыртқалы жануарлардың эмбриондық даму кезеңдерін салыстырып, рекапитуляция теориясын жасады. Бұл теорияға сәйкес, жануардың эмбриондық дамуы оның эволюциялық ата-тектерінің даму тізбегін толық қайталайды. Геккельдің жұмысы және одан кейін туған дау-дамай даму биологиясы мен салыстырмалы анатомияны салыстырмалы эмбриология саласына біріктірді. Қазіргі заманғы көзқарас бойынша, Геккельдің суреттері эволюциялық даму биологиясы (evo devo) саласының бастауы болды. Салыстырмалы эмбриологияны зерттеудің мақсаты – әртүрлі кластарға жататын омыртқалы жануарлардың эмбриондарының (мысалы, сүтқоректілер мен балықтар) ортақ тегіне байланысты ұқсас даму жолын ұстанатынын дәлелдеу немесе жоққа шығару. Мұндай дамудағы омыртқалы жануарлардың негізгі дене құрылымын анықтайтын ұқсас гендері болады. Дегенмен, одан әрі даму ересек жануарларда ерекше белгілердің пайда болуына мүмкіндік береді.

Эрнст Геккель (1834-1919)

Геккельдің суреттері омыртқалылардың дамуының әртүрлі кезеңдеріндегі эмбриондарын көрсетеді, олар эволюцияны қолдау ретінде эмбрионалды ұқсастық, биогенетикалық заңның дәлелі ретінде қайталану және фон Бэр заңдарының дәлелі ретінде фенотиптік айырмашылықты көрсетеді. Геккельдің «Антропогенея» кітабының алғашқы басылымдарындағы жиырма төрт эмбрионнан тұратын серия ең танымал болып қала береді. Әр түрлі түрлер бағандарға, ал әр түрлі кезеңдер қатарларға орналастырылған. Бірінші екі қатарда ұқсастықтарды көруге болады; әр түрдегі мамандандырылған белгілердің пайда болуы бағандарда көрінеді және диагональды түсіндіру Геккельдің қайталану идеясына алып келеді. Геккельдің эмбриондар суреттері оның эмбриондар дамуы туралы теориясын, биогенетикалық заңды, өз кезегінде, жалпы тектің эволюциялық тұжырымдамасын (бірақ маңызды емес) білдіруді көздеді. Оның эмбрионалды даму туралы тұжырымдамасы эволюцияны даму процесі ретінде түсінумен тұспа-тұс келеді. 1800 жылға дейін және осы шамада эмбриология морфологияның негізгі негізі ретінде салыстырмалы анатомиямен бірікті. Эрнст Геккель, Карл фон Бэр және Вильгельм Гис эволюция қағидаларына негізделген «филогенетикалық эмбриологияның» алғашқы негіздерін қалыптастыруда басты рөл атқарды. Геккельдің «Биогенетикалық заңы» эмбрионның дамуы мен филогенетикалық тарихының арасындағы параллель байланысты көрсетеді. «Рекапитуляция» термині Геккельдің биогенетикалық заңын білдіреді, себебі эмбрионалды даму эволюцияның қайталануы болып табылады. Геккель омыртқалылардың барлық кластары эволюциялық сақталған «филотиптік» даму сатысынан өтеді, жоғары эмбриондар арасында фенотиптік әртүрліліктің азаю кезеңі. Тек кейінгі даму кезінде ғана ерекше айырмашылықтар пайда болады. Геккель өзінің биогенетикалық заңының нақты дәлелін Гастроэя теориясы арқылы көрсетеді, онда ол ертедегі тостаған тәрізді гаструла даму сатысы көпжасушалы жануарлардың әмбебап ерекшелігі деп санайды. Гастрия деп аталатын ата-бабалық форма болды, ол сәйкес гаструланың ортақ ата-бабасы болды. Геккель эмбрионалды дамудағы белгілі бір ерекшеліктер консервацияланған және палингенетикалық, ал басқалары кэногенетикалық деп санайды. Кэногенез – «дамудағы ата-бабалық ұқсастықтың бұлыңдалуы», ол қоршаған ортаның өзгеруіне байланысты эмбрионалды өмірге белгілі бір бейімделулердің нәтижесі деп айтылады. Өзінің суреттерінде Геккель палингенетикалық белгілер ретінде нотохордыны, фарингеялық қақпақтар мен ойықтарды, пронефросты және нейро түтікті атайды. Алайда, сары қабық, қосымша эмбрионалды мембраналар, жұмыртқа мембраналары және эндокардиалдық түтік кэногенетикалық белгілерге жатады. Ересектердің соңғы сатыларын қосу және осындай сатыларды ұрпақтың эмбрионалды сатыларына телескопиялық немесе кері қайтару да Геккельдік эмбрионалды дамудың өкілі болып табылады. Өзінің эмбрионалды суреттерін жалпы аудиторияға арнағанда, Геккель ешқандай дереккөздерді келтірмейді, бұл оның қарсыластарына оның жұмысының түпнұсқалығына қатысты болжамдар жасауға еркіндік береді.

Карл Эрнст фон Баер (1792-1876)

Геккель ғана емес, Карл фон Баер де эмбрионалды дамуды бейнелейтін суреттер сериясын жасады. Карл фон Баер мен Геккель екеуі де сол кездегі эмбриологтар алдында тұрған ең күрделі мәселелердің бірін шешуге тырысты: жануарлардың әртүрлі түрлерінің даму барысында жалпы және ерекше белгілердің қалай орналасатыны. Даму уақыты бойынша фон Баердің даму схемасы Геккельдің схемасынан өзгеше. Фон Баердің даму схемасын нақты белгілермен анықталған даму кезеңдерімен байланыстырудың қажеті жоқ, себебі қайталау гетерохронияны қамтиды. Гетерохрония – бұл эмбрионалды бейімделу нәтижесінде бастапқы филогенетикалық тізбектің біртіндеп өзгеруі. Сонымен қатар, фон Баер әртүрлі түрлердің эмбриондарын ересектердегідей оңай ажырату мүмкін емес екенін ертерек байқаған. Фон Баердің эмбрионалды дамуды басқаратын заңдары қайталау теориясын толығымен жоққа шығарады. Фон Баердің эмбриондардың суреттері жеке дамудың бастапқы кезеңдерде эмбрионның жалпы белгілерінен басталып, түрге тән ерекше белгілерге дифференциация арқылы жүретінін көрсетеді, бұл сызықты эволюцияның мүмкін еместігін көрсетеді. Фон Баердің пікірінше, эмбриологиялық даму – дифференциация процесі, "біртекті және әмбебаптан гетерогенді және жекеленгенге қарай қозғалыс". Фон Баер эмбриондар белгілі бір отбасы, туыс немесе түрге жататынын анықтайтын ерекшеліктері пайда болғанша бір-біріне ұқсайды дейді, бірақ эмбриондар ең төменгі организмдердің соңғы пішіндерімен бірдей емес.

Вильгельм Гис (1831-1904)

Вильгельм Гис – физиологиялық эмбриологияны қолдаған Геккельдің ең беделді және негізгі қарсыластарының бірі болды. Оның «Адам эмбрионының анатомиясы» атты еңбегінде жүктіліктің екінші аптасының соңынан екінші айдың соңына дейін дамитын эмбриондарды көрсететін маңызды суреттері жинақталған. 1878 жылы Гис суреттерін жасау үшін адам эмбрионының анатомиясын зерттеуге кіріседі. 19 ғасырда эмбриологтар ертедегі адам эмбриондарын түсік жасатудан, жүкті әйелдердің қайтысынан және анатомиялық музейлердегі жинақтардан алатын. Суреттер сериясын құру үшін Гис үлгілерді жинап, оларды жұмыс істеуге ыңғайлы формаға келтірді. «Норментафель» еңбегінде ол идеалды типтерден гөрі нақты жеке эмбриондарды көрсетеді. Ол абортталған үлгілерден нормалар жасамайды, керісінше, эмбриондарды салыстыру үшін бейнелейді және оның эмбрион үлгілерін басқа жағдайлармен салыстырып, сынға алады. Гис эмбриондық дамудағы маңызды жұмысын ұзындығы мен даму деңгейі артатын эмбрион суреттерінің сериясын жасау арқылы жалғастырады. Оның эмбриологиялық дамуды бейнелеуі Геккельдің бейнелеуінен күрт өзгеше, себебі Гис онтогенетикалық құбылыстарды филогенетикалық тұрғыдан түсіндірудің қажеті жоқ деп санайды. Оның пікірінше, барлық онтогенетикалық құбылыстар – жасушалардың дифференциалды өсуінің «механикалық» нәтижесі. Оның эмбриологиясы ата-тектік тарихпен түсіндірілмейді. Геккель мен Гис арасындағы пікірқақтыстықты Вильгельм Краузе Геккель мен Гис арасындағы қақтығысқа тікелей итермелеген эмбрион сипаттамасымен күшейтеді. Геккель аллантоистың адамдарда да, басқа сүтқоректілерде де ұқсас қалыптасатынын болжайды. Ал Гис Геккельді фактілерді өзгертіп, манипуляция жасауда айыптайды. Геккель аллантоис туралы дұрыс деп дәлелдегенімен, Краузе эмбрионды ақтау ретінде пайдалану мәселелі болып шығады, себебі ол эмбрион адам емес, құстың эмбрионы болып табылады. Геккель мен Гис арасындағы негізгі пікірқақтыстық омыртқалы жануарлар эмбриондарының ұқсастығы мен ұқсамауына қатысты әртүрлі көзқарастардан туындайды. Геккельдің барлық омыртқалы жануарлар эмбрионалды өмірдің алғашқы айында бірдей екендігі туралы эволюциялық талабына жауап ретінде Гис, омыртқалы жануарлар эмбриондарының ертедегі айырмашылықтарын білікті бақылаушы одан да ертерек байқайтынын айтады. Ол Геккельдің «Антропогенезиядағы» суреттерінің тізбегіне «нақты» суреттер деп аталатын, нақты айырмашылықтарды көрсететін суреттермен қарсы қояды. Ақырында, Гис Геккельді омыртқалы жануарлар эмбриондарын шын мәнінде болғаннан гөрі ұқсас көрсету үшін эмбрион суреттерін «жалғандап» жасауда айыптайды. Сондай-ақ, Геккельді эмпирикалық бақылауларға емес, өз қиялында ойлап тапқан ертедегі адам эмбриондарын жасауда айыптайды. Гис Геккельді айыптауын «қатаң зерттеушілер қатарында тең дәрежеде саналу құқығынан бас тартқанымен» аяқтайды.

Дау

Эрнст Геккельдің ұрықтардың суреттерінің дәлдігі жақында «ақылды дизайн» жақтастары арасында көп дау тудырды, ал бұрын Геккельдің зиялы оппоненттері де осы мәселеге қатысты пікір таластың ортасында болды. Әр түрлі түрлердің ерте эмбриондары ұқсас болғанымен, Геккель өзінің қайталау теориясын қолдау үшін, кейде «биогенетикалық заң» немесе «онтогенез филогенезді қайталайды» деп аталатын осы ұқсастықтарды асыра көрсеткен. Сонымен қатар, Геккель эмбриогенездің белгілі бір кезеңдерін қамтамасыз ету үшін тіпті теориялық тіршілік формаларын да ұсынған. Жақында жасалған шолу «биогенетикалық заң тек жеке белгілерге қатысты қолданылған жағдайда бірнеше соңғы зерттеулермен расталады» деген қорытындыға келді. 19-шы ғасырдың соңы мен 20-шы ғасырдың басындағы сыншылар Карл фон Баер мен Вильгельм Гис тірі эмбриондар эволюциялық процесті қайта жаңғыртады деп сенбеді және ерте эмбриологиялық дамудағы айырмашылықтарды көрсеткен өздерінің эмбриондық суреттерін жасады. 20-шы ғасырдың соңы мен 21-шы ғасырдың басындағы сыншы Стивен Джей Гулд оқулықтарда Геккельдің эмбриондық суреттерін қолдануды жалғастыруға қарсылық білдірді. Екінші жағынан, Лейден университетінің эволюциялық даму зоологиясының профессоры Майкл К. Ричардсон, суреттерге қатысты кейбір сын-пікірлердің дұрыс екенін мойындады (іс жүзінде, осы заманауи сынды бастағандар ол және оның әріптестері болды, 1998 жылдан бастап), бірақ осы суреттерді оқу құралы ретінде қолдады және «негізінен Геккель дұрыс айтқан» деді.

Геккельге қарсылық

Геккель тоқсан тоғызыншы ғасырдың соңы мен жиырмасыншы ғасырдың басында эмбрионалды дамудың көркем бейнелеуіне көптеген қарсылықтарға тап болды. Геккельдің оппоненттері әртүрлі түрлердің эмбриондары арасындағы ұқсастықты күшейту үшін ол ерте эмбриональды сатылар арасындағы айырмашылықтарды азайтады деп есептейді.

Ертедегі қарсыластары: Людвиг Рутимейер, Теодор Бишофф және Рудольф Вирхов

Геккельге қарсы жалғандық туралы алғашқы ұсынысты 1868 жылдың соңында Людвиг Рутимейер «Антропогенез мұрағатында» жасады. Рутимейер Геккельдің ит, тауық және тасбақа ұрығы ретінде бір суретті үш рет қатарынан көрсеткенін мәлімдеді. Теодор Бишофф (1807–1882) – Дарвинизмнің беделді қарсыласы болды. Ол сүтқоректілер эмбриологиясының негізін қалаушы ретінде Геккельдің ең қатал сыншыларының бірі еді. Бишоффтың 1840 жылғы зерттеулері адамның бастапқы эмбриондарының басқа омыртқалы жануарларға қаншалықты ұқсас екенін көрсеткенімен, ол кейіннен мұндай асығыс қорытындылардың хомяк эмбриондары мен қоян мен иттің арасындағы айырмашылыққа қатысты жаңа зерттеулерімен үйлеспейтінін айтты. Дегенмен, Бишоффтың басты аргументі Геккельдің адам эмбриондарының суреттеріне қатысты болды, себебі Геккель кейіннен одан ит эмбрионын дұрыс көшірмегені үшін айыпталады.

Геккельдің қазіргі сыншы: Майкл Ричардсон және Стивен Джей Гулд

Майкл Ричардсон және оның әріптестері 1997 жылғы шілде айында жарияланған Anatomy and Embryology журналында Хекельдің филотиптік кезеңнің ұқсастығын күшейте түсу үшін суреттерін өңдеп, жалған көрсеткенін дәлелдеді. 2000 жылғы наурыз айындағы Natural History журналында Стивен Джей Гулд Хекельдің "ұқсастықтарды идеалдау және кейбір элементтерді жіберу арқылы шамадан тыс көрсеткенін" айтты. Гулд сондай-ақ Хекельдің суреттерінің дұрыс емес және жалған екенін мәлімдеді. Дегенмен, Хекельдің суреттерін сынға алғандардың бірі – Майкл Ричардсон, олардың "филогенетикалық гипотезалар, оқу құралдары және эволюцияға дәлел ретінде маңызды екенін" айтты. Бірақ тіпті Ричардсон 1997 жылы Science журналында олардың тобының Хекельдің суреттерін зерттеу нәтижесінде олардың "биологиядағы ең әйгілі жалғандықтардың бірі" екенін көрсеткенін мойындады. Геккельдің суреттерінің кейбір нұсқаларын эмбриология тарихы туралы әңгімелерде көптеген қазіргі заманғы биология оқулықтарында кездестіруге болады, олар енді қолданылмайды екені нақты айтылады.

Геккельдің жақтаушылары (өткен және қазіргі)

Чарльз Дарвин Геккельдің табиғи іріктеуді қолдауын қабылдағанмен, ол өз жазбаларында Геккельдің идеяларын қолдануға күдікпен қарады; эмбриология саласында Дарвин фон Баердің еңбектеріне әлдеқайда көп сүйенді. Геккельдің еңбектері Дарвиннің «Түрлердің шығу тегі» (1859) еңбегінен кейін, 1866 және 1874 жылдары жарық көрді. Көптеген қарсылықтарға қарамастан, Геккель таксономия және эмбриология сияқты ғылымдарды дарвиндік негізде біріктіруге, сондай-ақ өзінің биогенетикалық заңы арқылы филогенетикалық реконструкцияны зерттеуге ұмтылғандықтан, ғылымның көптеген саласына әсер етті. Сонымен қатар, Геккель Антон Дохрн, Ричард және Оскар Гертвиг, Вильгельм Ру және Ханс Дришке сияқты маңызды ғалымдарға ұстаздық етті. Геккельдің ерте жақтастарының бірі – Йена университетіндегі Карл Гэггенбаур (1865–1873) болды, осы кезеңде екеуі де Дарвин теориясының ықпалына түсті. Екеуі де өз білімдерін эволюциялық бағдарламаға енгізуге асықты. «Филогенетикалық байланыстар» мен «форманың эволюциялық заңдары» арасындағы қатынастарды анықтауда Гэггенбаур да, Геккель де салыстыру әдісіне сүйенді. Гэггенбаурдың сөзіне сәйкес, салыстырмалы анатомияның міндеті – жануарлар денесінің формасы мен құрылымын түсіндіру арқылы денедегі бірқатар органдардың сабақтастығы мен эволюциясына дәлелдер келтіру болып табылады. Геккель бұл мақсатқа жетудің жолын өзінің биогенетикалық заңы арқылы ұсынды, онда ол жеке тұлғаның дамуының әртүрлі кезеңдерін оның ата-тектерінің қатарымен салыстыруды ұсынды. Геккель салыстырмалы эмбриологияны, ал Гэггенбаур ересек құрылымдарды салыстыруды қолдағанмен, екеуі де осы екі әдіс эволюциялық морфологияның мақсатына жету үшін бірлесіп жұмыс істей алады деп сенді. Филолог және антрополог Фридрих Мюллер өзінің этнологиялық зерттеулерінде, әртүрлі қоғамдардың фольклорын, сенімдерін және әдет-ғұрыптарын жүйелі түрде салыстыруда Геккельдің ұғымдарын пайдаланды. Мюллердің еңбегі Геккельдің идеяларына өте ұқсас теориялық болжамдарға негізделген және эмпирикалық зерттеулер мен ғылымның философиялық негіздері арасындағы тығыз байланысты сақтаудың неміс тәжірибесін көрсетеді. Тілдің маңызы ерекше, өйткені ол жаратылыстану мен философияның арасындағы байланыс құрады. Геккель үшін тіл адам дамуының барлық құбылыстары биология заңдарымен байланысты деген тұжырымды білдірді. Мюллер Геккельдің эмбриондық суреттерін қолдауға тікелей ықпал етпесе де, екеуі де төменгі формадан жоғары формаға қарай даму туралы ортақ түсінікке ие болды, өйткені Мюллер адамды эволюциялық дамудың шексіз тізбегіндегі соңғы буын ретінде қарастырды. Геккельдің биогенетикалық заңының қазіргі заманғы қабылдануы, Геккельдік көзқарастардың қазіргі уақытта қабылдамауына қарамастан, онтогенез бен филогенез арасындағы белгілі бір параллелизмде қолдау табады. А. М. Хазен бір жағынан «онтогенез филогенездің негізгі кезеңдерін қайталауға міндетті» дейді. Ал А. С. Раутианның пікірінше, ата-тектердің даму үлгілерін қайта жаңғырту белгілі бір биологиялық жүйелердің маңызды аспектісі болып табылады. Доктор Рольф Сивинг түрлердің арасындағы эмбриондардың ұқсастығын және фон Баердің заңдарын мойындайды, бірақ эмбриондарды ересектердің даму сатыларымен салыстыру қажет емес деп санайды. Геккельдің эмбриондық суреттерін қорғаудағы басты аргумент – «схемалау». Геккельдің суреттері техникалық және ғылыми бейнелеу емес, нақты бейтаныс аудитория үшін схемалық суреттер мен реконструкциялар болуды көздеген.

Қазіргі биологияда эмбрион суреттерін қолдану

Геккельдің эмбриографиялық суреттері салыстырмалы кестелер ретінде, эмбриологияны зерттеуге арналған еңбектер емес, көбінесе биология оқулықтарына көшірілді. Геккельдің салыстырмалы эмбриологиядағы бағдарламасы Бірінші дүниежүзілік соғыстан кейін дерлік құлап, оның эмбриографиялық суреттері салыстырмалы эмбриологияны зерттеуді жалпыға бірдей таныс қылған еңбектерде үнемі қайта жарияланып, жақсартылған дәлдікпен қайта суреттелді. Дегенмен, оның ықпалымен жазылған адам эмбриологиясы да, даму биологиясы да омыртқалы жануарлардың эмбриондарын салыстырумен айналыспайды. Стивен Джей Гулдтың 1977 жылғы «Онтогенез және филогенез» кітабы Геккельдік эмбриологияны қайта қарастыруға көмектессе де, Геккельдің эмбриографиялық суреттеріне қатысты дауды қарастырмайды. Бірақ, 1977 жыл шамасында эволюцияға жаңа қызығушылық туғандықтан, даму биологтары Геккельдің иллюстрацияларын жақыннан зерттеуге бейімделді. Қазіргі биологияда даму биологиясы және эволюциялық даму биологиясы салаларындағы негізгі зерттеулер енді эмбриондардың морфологиялық салыстыруларына емес, көбінесе молекулалық биологияға бағытталған. Бұл, ішінара, Геккельдің суреттерінің өте дәл болмауына байланысты.