Вначале Ш. собирался стать врачом, однако во время обучения он настолько заинтересовался эмбриологией, что решил оставить практическую медицину и заняться исследовательской деятельностью. В конце 1893 г. он покинул Гейдельберг, в течение зимы проучился в Мюнхенском университете, и весной приступил к работе над диссертацией по эмбриологии в Зоологическом институте Вюрцбургского университета. Его руководителем был Теодор Бовери, один из ведущих эмбриологов мира.

Уже в самом начале своей исследовательской карьеры Ш. поставил перед собой ряд вопросов, волновавших в то время эмбриологов. Впоследствии он сформулировал эти вопросы так: «Как налаживается гармоничное взаимодействие между отдельными процессами, в результате которого формируется единый целостный процесс развития? Происходят ли эти процессы независимо друг от друга, будучи с самого начала настолько точно сбалансированными, что в конце концов приводят к формированию сложнейшего «продукта» целостного организма, или же осуществляется их взаимное влияние, при котором они усиливают, поддерживают или ограничивают друг друга?»

Направление первых работ Ш. по эмбриональному развитию было подсказано ему его коллегой по Гейдельбергскому университету Густавом Вольфом. Этот ученый обнаружил, что если из развивающегося глаза эмбриона тритона удалить хрусталик, то из края сетчатки будет развиваться новый хрусталик. Ш. был поражен опытами Вольфа и решил продолжить их, сделав упор не столько на том, как регенерирует хрусталик, сколько на том, каков механизм его изначального формирования.

В норме хрусталик глаза тритона развивается из группы клеток эктодермы (наружный листок эмбриональной ткани) в тот момент, когда особый вырост мозга – глазной бокал – достигает поверхности эмбриона. Ш. доказал, что сигнал к формированию хрусталика поступает именно от глазного бокала. Он обнаружил, что если удалить эктодерму, из которой должен образоваться хрусталик, и заменить ее клетками из совершенно иной области эмбриона, то из этих пересаженных клеток начинает развиваться нормальный хрусталик. Для решения своих задач Ш. разработал чрезвычайно сложные методы и приборы, многие из которых По сей день используются эмбриологами и нейробиологами для тончайших манипуляций с отдельными клетками.

Тем временем Ш. закончил докторскую диссертацию и в 1895 г. был удостоен степени доктора наук. После этого он остался в Вюрцбурге и 3 года спустя получил должность лектора по зоологии. В 1908 г. он переехал в Росток, где занял пост профессора зоологии и сравнительной анатомии. К началу первой мировой войны он стал заместителем директора Института биологии кайзера Вильгельма (в настоящее время Институт Макса Планка) в Далеме (пригород Берлина) и проработал в этой должности всю войну. В 1919 г. он стал профессором зоологии Фрейбургского университета.

В своих ранних опытах на хрусталике и глазном бокале Ш. показал, что развитие эктодермы, из которой формируется хрусталик, зависит от влияния сетчатки. Далее он решил изучить, в какие же сроки определяется развитие эмбриона как целого. Для этого он разделил яйцеклетку тритона на две половины с помощью петли, сделанной из человеческого волоса. Оказалось, что если эту операцию произвести на ранних сроках эмбриогенеза (развития эмбриона), то из каждой половины может развиться целостный, хотя и меньший по сравнению с нормой, эмбрион. Если ту же операцию произвести позднее, то из каждой половины вырастет половина эмбриона. Из этого Ш. заключил, что «план развития» каждой половины яйцеклетки определяется в этот промежуточный период.

Ш. не уделял особого внимания механизмам процессов, определяющих развитие. Он полагал, что эмбриональное развитие слишком сложно для того, чтобы его можно было анализировать на молекулярном уровне, и поэтому сосредоточил свои усилия на его временной последовательности, т.е. на том, какие части эмбриона определяются в своем развитии первыми и каковы взаимоотношения между различными частями.

Для того чтобы ответить на эти вопросы, Ш. производил пересадки тканей между зародышами, принадлежащими двум близкородственным видам тритона. Поскольку особи этих видов различаются по цвету, Ш. легко мог проследить за судьбой пересаженных клеток. Вместе со. своими коллегами (в частности, с Хильдой и Отто Мангольд) он обнаружил, что, как и в первых опытах Вольфа с хрусталиком, судьба пересаженной ткани почти полностью зависит не от того, какой орган должен был из нее развиться в ее прежнем положении, а от ее новой локализации. В то же время Ш. выявил и одно удивительное исключение. Оказалось, что определенный участок эмбриона, расположенный вблизи соединения между тремя основными клеточными листками (эктодермой, эндодермой и мезодермой), будучи пересаженным в любое место другого эмбриона того же срока, развивался не в соответствии с его новым расположением, а скорее продолжал линию своего собственного развития и направлял развитие окружающих тканей. Эти данные были опубликованы Ш. и Хильдой Мангольд в 1922 г.; было показано, что существует участок эмбриона, ткань из которого, будучи пересаженной в любое место другого эмбриона, вызывает организацию примордиальных структур (самых первых различимых структур, появляющихся в ходе эмбрионального развития) второго эмбриона. В связи с этим подобные участки были названы «организационными центрами».

Лучшие дня

Как писал Ш. впоследствии, в его последующих работах по пересадке тканей между эмбрионами разных видов было показано, что «индуцирующие стимулы не задают специфические свойства [индуцируемого органа], но запускают развитие тех свойств, которые уже присущи реагирующей ткани... Сложность развивающихся систем в основном определяется структурой реагирующей ткани, и... индуктор оказывает лишь запускающий и в некоторых случаях направляющий эффект».

В 1935 г. Ш. был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине за «открытие организующих эффектов в эмбриональном развитии». Однако при всей важности этого открытия оно представляло собой лишь одно из многих научных достижений Ш. Разработанные им методы и поставленные вопросы задали направление развития эмбриологии первой половины XX в. В 1936 г. он подытожил многие свои работы в книге «Эмбриональное развитие и индукция» («Embryonic Development and Induction»), ставшей классическим трудом в области биологии развития.

Ш. сумел показать, что в ряде случаев от взаимодействия между эмбриональными листками зависит дальнейшее развитие особых групп клеток (и их дочерних клеток) в те ткани и органы, в которые они должны превратиться в зрелом эмбрионе. Четкие эксперименты Ш. привели его к постановке ясных вопросов относительно причинно-следственных отношений между определенными и четко очерченными процессами развития идентифицируемых клеточных групп. Совокупность его работ заложила основу для современного учения о развитии эмбриона.

В 1895 г. Ш. женился на Кларе Биндер. В семье у них было двое детей. На досуге Ш. любил обсуждать с друзьями и коллегами проблемы искусства, литературы и философии. Он часто повторял: «Ученый, у которого аналитический ум не сочетается, хотя бы в небольшой степени, с артистическими наклонностями, по моему мнению, не способен понять организм как целое». 12 сентября 1941 года Ш. скончался в своем загородном доме близ Фрейбурга.

Эннинг было 12, когда в скалах близ родного городка Лайм-Реджис (графство Дорсет, Англия) она и ее младший брат нашли первый полный скелет ихтиозавра . С тех пор Мэри была одержима поиском окаменелостей. Обычно она отправлялась на «охоту» после шторма, рассчитывая, что ветер и вода откроют доступ к очередным останкам, погребенным в толще известняка и сланцев. Этой женщине удалось обнаружить первые полные скелеты плезиозавра и птерозавра (птеродактиля). И хотя современники пользовались результатами ее трудов, Мэри не допустили в официальные научные круги, а ее работы часто цитировали без ссылок на первоисточник.

9. Элис Хэмилтон, исследователь профзаболеваний (1869−1970)

Получив медицинскую степень в Мичиганском университете в 1893 году, Элис изучала условия труда на предприятиях, где использовались свинец, ртуть и другие ядовитые вещества. В конце концов, она обрисовала мрачную картину того, как вредное производство подрывает здоровье работника. Например, свинец приводил к коликам, судорогам и потере веса.

8. Лиза Мейтнер, физик (1878−1968)

В 1944 году немецкий ученый Отто Ган получил Нобелевскую премию по химии за открытие ядерного распада. Шведская академия наук и сам лауреат умолчали о физике Лизе Мейтнер, которая стояла у истоков исследования, проработала с Ганом рука об руку 30 лет и вместе с племянником Отто Фришем сумела правильно объяснить результаты экспериментов Гана. Будучи еврейкой, Лиза оставила берлинский Институт химии имени кайзера Вильгельма в 1938 году. Перебравшись в Швецию, она не смогла продолжить работу из-за отсутствия денег и поддержки. В 1997 году в ее честь назвали искусственно синтезированный химический элемент мейтнерий.

7. Инге Леманн, сейсмолог (1888−1993)

Работая в спокойной в плане природных катастроф Дании, Леманн изучала сейсмические волны, которые расходятся от очага землетрясения и достигают противоположной стороны планеты. Именно Леманн открыла внутреннее ядро Земли. В 1914 году немецко-американский сейсмолог Бено Гутенберг установил границу между мантией и жидким ядром Земли. Но в середине 1930-х Леманн получила данные, которые указывали, что часть волн при прохождении ядра меняет траекторию и скорость движения. Так Инге пришла к выводу, что в центре планеты есть еще и твердое ядро.

6. Хильде Мангольд, эмбриолог (1898−1924)

В нобелевской лекции 1935 года немецкий эмбриолог Ханс Шпеман, получивший премию по физиологии и медицине «за открытие организующих эффектов в эмбриональном развитии», лишь дважды упомянул имя своей аспирантки Хильде Мангольд, хотя именно ее диссертация легла в основу его научного успеха. В начале 1920-х она пересадила кусочек ткани эмбриона одного вида тритона в развивающийся зародыш другого вида. В результате сформировались генетически разные сиамские близнецы. Так Хильде доказала, что у эмбриона есть «организатор» — участок клеток, ответственный за развитие центральной нервной системы и рост позвоночника. Увы, Хильде погибла в год публикации своей научной работы при взрыве газовой плиты.

5. Элси Уиддоусон, диетолог (1906−2000)

Во время Второй мировой войны британское правительство поощряло рацион, основанный на капусте, картошке и хлебе с добавлением мела. Это меню разработала Элси Уиддоусон совместно со своим коллегой Робертом Маккансом. Действие различных минералов и витаминов Элси проверяла на собственном организме, делая себе инъекции. Ее работа заложила основы диетологии, дала представление о составе продуктов и здоровом питании.

4. Вирджиния Апгар, анестезиолог (1909−1974)

В 1952 году американский анестезиолог Вирджиния Апгар предложила свою систему оценки состояния ребенка в первые минуты жизни. Прежде в акушерстве не было стандартного способа определить, все ли в порядке с новорожденным. Сейчас шкалу Апгар используют во всем мире, а оценку сообщают родителям и педиатру наряду с ростом и весом.

3. Цзяньсун Ву, физик (1912−1997)

Американка китайского происхождения более всего известна как ученый, опровергший закон сохранения четности. В упрощенной форме он провозглашает, что частицы, зеркально повторяющие друг друга, станут вести себя одинаково. В 1956 году Ву провела сложный эксперимент, показавший, что при определенных условиях этот принцип может быть нарушен. Год спустя исследование принесло Нобелевскую премию по физике. Правда, не самой Ву, а ее коллегам Чжэньнину Янгу и Чжэндао Ли.

2. Энн Макларен, специалист по эмбриональному развитию (1927−2007)

Еще в середине 1950-х англичанка Макларен и ее сотрудники успешно оплодотворили яйцеклетки мыши вне матки и затем имплантировали эмбрионы суррогатной матери. После удачного завершения эксперимента Макларен отправила телеграмму своей коллеге: «Родились 4 ребенка из пробирки!»

1. Стефани Кволек, химик (1923−2014)

Изобретательница пуленепробиваемого материала кевлара получила образование химика, но мечтала стать доктором. В американскую компанию DuPont она устроилась с намерением поднакопить денег на обучение в медицинском вузе. Но внезапно увлеклась работой по специальности. В 1964 году ее группе поручили разработать материал, которым можно было бы заменить стальной корд в автомобильных шинах. Полученный в результате кевлар был в пять раз прочнее стали — и намного легче нее. Сегодня кевлар можно найти повсюду: от прихваток до космических кораблей.

Шпеман Ханс - Ханс Шпеман Hans Spemann Файл:Шпеман, Ханс выдающийся эмбриолог, лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине (1935) Дата рождения: 27 июня 1869 Место рождения … Википедия

Шпеман Ханс - (Spemann) (1869 1941), немецкий эмбриолог. Основные труды по экспериментальной эмбриологии земноводных; разработал методы микрохирургических операций на зародышах. Установил зависимость одной части зародыша от другой. Сформулировал теорию… … Энциклопедический словарь

Шпеман Ханс - Шпеман (Spemann) Ханс (27.6.1869, Штутгарт, ‒ 12.9.1941, Фрейбург, Баден), немецкий эмбриолог. Изучал медицину, физику, ботанику в университетах Гейдельберга, Мюнхена, Вюрцбурга. Профессор университетов в Ростоке (1908‒14) и Фрейбурге (1919‒… …

Ханс Шпеман - Hans Spemann Файл:Шпеман, Ханс выдающийся эмбриолог, лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине (1935) Дата рождения: 27 июня 1869 Место рождения … Википедия

Шпеман - Шпеман, Ханс Ханс Шпеман Hans Spemann выдающийся эмбриолог, лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине (1935) Дата рождения: 27 июня 1869(… Википедия

ШПЕМАН (Spemann) Ханс - (1869 1941) немецкий эмбриолог, один из основоположников экспериментальной эмбриологии. Создал учение об организаторах, индуцирующих развитие поздно дифференцирующихся частей зародыша. Нобелевская премия (1935) … Большой Энциклопедический словарь

Шпеман - (Spemann) Ханс (27.6.1869, Штутгарт, 12.9.1941, Фрейбург, Баден), немецкий эмбриолог. Изучал медицину, физику, ботанику в университетах Гейдельберга, Мюнхена, Вюрцбурга. Профессор университетов в Ростоке (1908 14) и Фрейбурге (1919 1937) … Большая советская энциклопедия

Генная инженерия – отнюдь не изобретение последних десятилетий, как кажется многим. Подходы к ней были найдены ещё в начале прошлого века.

Одним из первых шагов были опыты германского исследователя Шпемана и его коллег, происходившие в середине 1920-х годов. Для опытов взяли тритонов двух разновидностей: гребенчатого (с белыми яйцами) и полосатого (с жёлтыми). Фрагмент дорсальной губы гребенчатого тритона пересаживали на одну из сторон другого вида. Оба организма при этом были зародышами в стадии гаструлы.

Наблюдения показали: пересадка вызывает формирование различных органов, в том числе нервной трубки. Развиваясь, процесс может привести даже к возникновению дополнительного зародыша. Он образуется преимущественно из клеток реципиента, но во всех органах прослеживаются также и клетки донора.

Эксперимент Шпемана – путь к клонированию

Впоследствии проводились другие опыты по схожей схеме, что позволило зафиксировать три вывода. Первый – трансплантация участков спинной губы бластопоров может перенаправлять развитие окружающих тканей в необычном (не встречающемся в природе) виде. Второй – на брюшной и боковой сторонах гаструлы обыкновенную поверхность в эксперименте заменяет целый зародыш. И третий – строение возникающих вследствие пересадки органов вызвано эмбриональной регуляцией.

Шпеман дал спинной губе бластопора название первичного организатора. В более ранних фазах развития чего-либо подобного зафиксировано не было. Сегодня уже известно, что решающее значение имеет не вся губа, а только её хордомезодермальный зачаток. Сам процесс влияние фрагмента одного зародыша на развитие другого биологи называют эмбриональной индукцией.

В межвоенный период учёные искали фактор, обуславливающий индуцирующее действие. Им удалось обнаружить, что индукция провоцируется различными мёртвыми тканями, вытяжками из животных и растений, органическими и даже неорганическими веществами. С другой стороны, установили, что особенности реакции реципиента никак не связаны с химическими параметрами влияющего агента.

Потому эмбриологи сосредоточились на изучении индуцируемых тканей. Они выяснили, что индукция ограничена способностью зародыша воспринимать воздействие. Ранняя гаструла вызывает формирование переднего мозга, поздняя – спинного и мезодермальных тканей. Препятствовать индукции проще всего с помощью фракции нуклеопротеинов.

Реакция эмбриональных органов и тканей на влияния таким способом называется компетенцией. Поменять ход развития можно только тогда, когда компетенция к формированию «закладок» шире, чем область её нормального развития, и исключительно в определённый период времени. Масштаб и период компетенции у разных организмов неодинаковы.

Сегодня изучаются главным образом те механизмы индукции, которые работают на молекулярном и клеточном уровнях.

Эксперимент Шпемана-Мангольд был проверкой гипотезы об алгоритме дифференцировки (и полностью её подтвердил). На опыте доказали существование определённых клеток-организаторов, воздействующих на другие клетки (отвечающие определённым требованиям), и меняющих вектор их развития. Дифференцировка определяется цитоплазматическим влиянием одних клеток на другие.

Ещё в 1921 году Хильда Мангольд начала работу, образец которой описан выше. Так была открыта и обоснована эмбриональная индукция. Позднейшие исследователи выяснили, что ряд тканей взрослых организмов нейтрализует формирование эктодермы, открыли ноггин и хордин – вещества-индукторы. Ганс Шпеман через одиннадцать лет получил Нобелевскую премию, а исследованный им участок дорсальной губы назвали организатором Шпемана.