Подмечено, что в развитии плода особую роль играет так называемая эмбриональная индукция, или влияние микроокружения на дифференцировку клеток. Другими словами, с самых ранних этапов формирования зародыша происходит разделение клеток по слоям (энтодерма, мезодерма, эндодерма и т. д.), каждый из которых дает основу для формирования соответствующей группы органов: нервной системы, кожи, легких, кишечника, мышц, костей, почек и т. д.
Этот процесс можно сравнить, например, с формированием русла горного потока. Представим себе, что на пути текущего со склона потока лежит валун, температура которого ниже точки замерзания воды. Вначале камень мало влияет на течение воды, и она движется в единственном русле. Однако по мере намерзания льда на камень глыба увеличивается, выступает из воды и наконец внезапно превращается в барьер, который делит ручей надвое, создавая таким образом новую форму. Обледенение камня влияет на все последующие изменения течения реки. Два ее потока начинают ветвиться возле нижележащих препятствий, появляются новые русла, и у подножия горы формируется запутанная сеть, которая тем не менее будет иметь вполне определенный рисунок, если на нее взглянуть сверху.
Обледенение можно уподобить прикреплению клеток друг к другу за счет адгезии молекул, находящихся на поверхности. Полное замораживание потока соответствует прочному связыванию клеток в орган. Чтобы возникла структура, необходимо выполнить по крайней мере четыре условия. Необходимо перемещение клеток в пространстве, чтобы запустить динамическую самоорганизацию. Затем требуется некоторый перечень начальных условий образования структуры (необходим на пути потока валун). Наконец, должен быть определенный набор клеток с различными свойствами их поверхностей для взаимного прикрепления.
Однако, как было выяснено на расчетных моделях, этих первых трех условий недостаточно. В описанном процессе могут возникать лишь периодические структуры. Чтобы получить сложное строение живого организма, состав потока из различных синтезируемых клеток должен изменяться во времени. Другими словами, в каждой клетке программа синтеза дочерних клеток должна отслеживать ситуацию окружения и при достижении критических условий переключаться на синтез клеток с измененными свойствами поверхности. Короче, должна существовать (и она существует) обратная связь от внешних условий к внутреннему механизму синтеза. Этот цикл называют эмбриональной индукцией — влиянием микроокружения на дифференцировку клетки. Это четвертое условие является ключевым в механизме образования и развития эмбриона. Здесь содержится ответ на вопрос — почему попытки Петруччи вырастить плод человека вне организма матери окончились неудачей. Ряд деталей этого процесса еще недостаточно изучен.
Исследования последних лет показали, что от зачатия до формирования ребенка вся цепь событий. должна иметь непрерывность взаимодействий организма матери и плода — ребенка. Приведу лишь два примера, связанных с заключительной стадией беременности. Роды. Новорожденный при прохождении через родовые пути испытывает стресс, но он не только не опасен, а в какой-то степени необходим. Новорожденный отвечает на все происходящее мощным выбросом «гормонов стресса» — катехоламинов (адреналина и норадреналина). Именно благодаря такой физиологической реакции ребенок сразу приспосабливается к пребыванию во внеутробной непривычной внешней среде, например к нормальному дыханию. Известно, что дети, рожденные при кесаревом сечении, чаще предрасположены к дыхательным нарушениям.
Даже процесс овладения языком начинается задолго до того, как родители отпразднуют первый день рождения ребенка, а завершается у большинства детей примерно к трем годам без формального обучения. В основе этого процесса лежат механизмы изменения ритмической подвижности тканей и органов как плода, так и в дальнейшем ребенка, и синхронизации их под влиянием речи матери, а затем окружающих людей. В экспериментах в качестве индикатора реакции на речь использовалась регистрация изменений сердцебиений плода и сосательных движений младенца. Уже на примере описания этих двух последних стадий можно увидеть сложность сформировавшихся в процессе эволюции регулирующих механизмов эмбрионального развития. Смоделировать эту цепь событий на другой основе означало бы создать целый искусственный мир.