Характерной чертой индукционных отношений является то, что индуктор и компетентная ткань должны вступать друг с другом в контакт.
Однако на более поздних стадиях развития, после того как начнет функционировать кровеносная система, возможна и часто приобретает важное значение эндокринная регуляция роста и дифференцировки. Ранее других из подобных явлений была обнаружена эндокринная регуляция метаморфоза у амфибий, которая во многих отношениях кажется нам поразительной. Во время этого процесса в организме происходит множество разнообразных изменений. Одни органы атрофируются (жабры и хвост у головастика лягушки), другие усиленно растут (конечности, язык), а третьи приобретают признаки, до того времени отсутствовавшие (например, изменяется узор окраски кожи и в ней развиваются новые железы). Все эти изменения происходят под влиянием гормона щитовидной железы, выделение которого постоянно возрастает. В самой железе гормон уже накопился в форме тиреоглобулина (иодированного белка) на последних стадиях личиночного развития; теперь же происходит выделение его (возможно, в форме иодсодержащей аминокислоты тироксина и 3,5,3-трииодтиронина). Для каждой ткани характерна своя пороговая доза гормона, поэтому постепенное повышение уровня гормона в крови сопровождается явлениями метаморфоза, происходящими в строго определенной последовательности. Здесь перед нами система, в которой один и тот же сигнал может вызывать в различных органах-мишенях либо гибель клетки, либо ее делений, либо дифференцировку.
Личинки амфибий, лишенные щитовидной железы, не претерпевают метаморфоза, а у мексиканского аксолотля (Ambystoma mexicanum) метаморфоз в естественных условиях не наступает, хотя в лаборатории его можно вызвать тиреоидным гормоном. Для других хвостатых амфибий также характерна неотения, т. е. на протяжении всей жизни они сохраняют признаки личинки, но у них происходит половое созревание (например, у Proteus). У этих животных, однако, нельзя вызвать метаморфоз даже при введении тиреоидного гормона. В этом случае утрачивается чувствительность тканей к стимуляции, а не способность вырабатывать стимулирующие вещества.
Удаление щитовидной железы предотвращает метаморфоз; то же самое происходит и при удалении гипофиза. Тем не менее у животных, лишенных обеих этих желез, можно вызвать метаморфоз, если ввести им лишь один тиреоидный гормон. Следовательно, в норме гипофиз контролирует выделение гормона щитовидной железой, но не влияет непосредственно на способность тканей реагировать на действие тироксина.
У других позвоночных гормоны щитовидной железы не вызывают таких значительных морфогенетических событий. У млекопитающих, однако, стероидные гормоны, особенно те, которые синтезируются в половых железах (тестостерон у самцов и эстрадиол у самок), оказывают большое влияние на развитие репродуктивной системы и на дифференцировку вторичных половых признаков.
Жизненный цикл насекомых также зависит от эндокринного контроля критических стадий развития. Такие внешне хорошо заметные события, как окукливание и линька, контролируются гормоном экдизоном, синтезируемым проторакальной железой (или ее эквивалентами); однако этот гормон контролирует также и развитие внутренних тканей. Так называемый ювенильный гормон, образующийся в corpora allata, интересен тем, что в высоких концентрациях он подавляет развитие имагинальных (взрослых) тканей, и личинка последнего возраста может превратиться во взрослое насекомое только после того, как уровень этого гормона в организме снизится.
Эндокринология дала ряд важных уроков эмбриологам, и эти уроки заслуживают того, чтобы на них остановиться. Во-первых, было выяснено, что системы, которые контролируют дифференцировку, не обязательно имеют дело со сложными «инструкциями», поступающими в клетку извне. Одна и та же относительно простая молекула может вызывать разнообразные реакции в разных клетках. Таким образом, инструкции, видимо, запасены главным образом внутри клеток, а стимул, приходящий извне, служит просто сигналом для их прочтения и выполнения. Аналогичная ситуация наблюдается при партеногенетической активации яйца или при индукции переднемозговых структур в эктодерме каким-либо неспецифичным агентом.
Отчасти поэтому мы обычно обнаруживаем, что молекулы гормонов могут быть сходны даже у животных, относящихся к очень далеким видам, но вызывать у этих животных разные реакции. Эволюция эндокринной регуляции, вероятно, в значительно большей степени осуществлялась за счет изменения ответов органов-мишеней на действие гормонов, чем за счет изменения самих гормонов.
В настоящее время эндокринология предлагает ряд многообещающих модельных систем для изучения внутриклеточного контроля дифференцировки. Так, у личинок двукрылых клетки некоторых тканей (например, клетки слюнных желез) замечательны тем, что в них находятся гигантские хромосомы, не утрачивающие своей индивидуальности и во время телофазы. Они высокополитенны, т. е. состоят из большого количества равноценных, параллельно расположенных и вытянутых цепей ДНК. Вдоль этих хромосом можно видеть чередующиеся полосы, различные по ширине и состоящие из материала, который сильно или слабо окрашивается красителями, специфичными для ДНК. Уже давно было отмечено, что в таких хромосомах на определенных стадиях развития образуется ряд утолщений, так называемых пуффов; вполне естественно было предположить, что образование этих пуффов связано с проявлением активности генов. Распределение пуффов и их размеры специфичны для каждой стадии и ткани. Сейчас достоверно известно, что в пуффах и в самом деле происходит активный синтез РНК, что соответствует представлению об активной деятельности генов именно в местах возникновения пуффов. (Следует, однако, подчеркнуть, что не всегда активный синтез РНК сопровождается образованием пуффов.)
Конечно, было бы очень заманчиво иметь наглядные доказательства того, что при развитии ткани происходит упорядоченное чередование активности отдельных групп генов и что в разных тканях функционируют различные группы генов. С помощью соответствующих концентраций экдизона удалось вызвать образование пуффов в клетках, культивируемых in vitro, и, таким образом, воспроизвести естественную активацию генов. Эти опыты приближают нас к одной из основных проблем дифференцировки — выборочному «включению или выключению» частей генома. Не следует, конечно, думать, что гормон действует непосредственно на гены — в принципе это вовсе не обязательно, если эндокринная регуляция осуществляется через цитоплазму. И в самом деле, попытка объяснить различия в реакции клеток на действие какого-либо гормона наводит на мысль о том, что в регуляции, помимо генных и гормональных, участвуют еще какие-то другие факторы.