Visa gyvųjų organizmų adaptacinių reakcijų formų įvairovė yra padalinta į dvi grupes. Instinktai vystėsi kaip prisitaikymas prie nuolatinių ir periodiškų aplinkos reiškinių.

Antroji grupė vienija elgesio tipus, kuriuos gyvūnai rado individualiame gyvenime, tiksliau, tai, ką kiekvienas žvėris suprato ir patyrė savo protu. Šios reakcijos padeda kūnui prisitaikyti prie netikėtų, greitai kintančių egzistencijos sąlygų.

Abi adaptacinio aktyvumo formos apima vienas po kito einančius veiksmus, kuriais siekiama gauti organizmams naudingų rezultatų. Tačiau tokių veiksmų programavimas įgimtos ir įgytos veiklos metu gali būti vykdomas skirtingais būdais.

Auksiniai vapsvų kiaušiniai ir Aplis sraigė

Paprastai instinktyvi veikla grindžiama griežtomis programomis. Studijuodamas vabzdžių gyvenimą, puikus prancūzų gamtininkas J. Fabre'as atkreipė dėmesį į įdomią gelton sparnuotosios vapsvos - sferos - instinktyvaus elgesio formą.

Tam tikru šių vapsvų vystymosi etapu, veikiant vidiniams hormoniniams pokyčiams ir aplinkos veiksniams (pirmiausia oro temperatūrai ir dienos trukmei), prasideda kiaušinių brendimas. Taip pat reikia juos atidėti. Šis mėsėdžių vapsvų elgesio etapas yra tipiškas instinktyvios veiklos pavyzdys.

Vapsva pradedama kasant tam tikrą formą nuošalioje vietoje. Tada jis skrieja medžioti medžiojamųjų gyvūnų, kurie turėtų tarnauti kaip maistas lervoms, kai tik jie išsirita iš kiaušinių. Žaidimas „sfex“ yra lauko kriketas. „Sfex“ aptinka kriketą ir paralyžiuoja jį galingais įgėlimais nervų mazguose. Traukdama jį į skylę, vapsva palieka jį prie įėjimo, ji pati eina žemyn į angą, kad patikrintų situaciją.

Įsitikinusi, kad skylėje nėra pašalinių žmonių, vapsva ten nuveža grobį ir kiaušinius deda ant krūtinės. Ji taip pat gali įvilkti dar keletą svirplių į skylę, kad būtų galima užsandarinti įėjimą. Tada ji išskris ir į šią vietą nebegrįš.

Jei atidžiai išnagrinėsite visus vapsvos elgesio etapus, pastebėsite, kad visi jos judesiai vyksta pagal unikalią programą, pavaldi vienam rezultatui - kiaušinių dėjimo. Mokslininkas J. Fabre'as daugybę kartų pastūmė atgal kriketą, kurį vapsva paliko prie įėjimo apžiūrinėdama skylę. Šiuo atveju, išlipusi iš skylės ir pastebėjusi, kad grobis buvo per toli, vapsva jį vėl pagriebė, patraukė prie įėjimo ir paskui nusileido į skylę, bet vėlgi viena. Vapsva nenuilstamai pakartojo visus veiksmus: nutempė kriketą, paskui numetė, patikrino audinę, kad po jos vėl grįžtų.

Taigi, vapsvos elgesyje kiekvienas ankstesnis jos veiklos rezultatas, kuriuo siekiama tam tikro etapo rezultato, lemia tolesnio veiksmo vystymąsi. Jei vapsva negauna signalo apie sėkmingą ankstesnio etapo užbaigimą, ji niekada nepereis prie kito.

Visa tai leidžia manyti, kad vapsvų elgesys yra kuriamas pagal griežtą programą. Tai sužadina vidinis poreikis, motyvacija. Tačiau programos įgyvendinimą lemia etapiniai ir galutiniai gyvūno adaptacinės veiklos rezultatai. Kas tai yra, rodo šie stebėjimai. Po to, kai vapsva apjuosė įėjimą, galite pažodžiui sunaikinti jos pastangas jos akivaizdoje. Kiaušinių likimas nebedomina vapsvos, nes jos misija buvo baigta.

Visą šią programą lemia paveldimi mechanizmai. Pagaliau vapsvų palikuonys niekada nesitiks su savo tėvais ir nieko iš jų neišmoks. Tačiau šie paveldimi mechanizmai įsigalioja tik esant tam tikriems aplinkos veiksniams. Jei vapsvos jų neranda, tarkime, minkšta dirva minkščiai, visa veiksmų grandinė susipainioja ir nutrūksta. Tada miršta visa vapsvų populiacija šioje netinkamoje vietoje.

Panašu, kad kuriamos visos instinktyvios veiklos formos.Tai patvirtino mokslininkai, tyrinėję visuose žemynuose ir jūrų bei vandenynų bedugnėse sparnuotų, keturkojų, žvynuotų, nykštukinių, žemės judančių ir kitų mūsų kaimynų planetoje manieras ir įpročius.

Kuo plačiau žmogui atsiskleidė instinktyvaus elgesio su gyvūnais įvairovė, tuo žaviau jį patraukė didžiausia gyvosios gamtos paslaptis. Kokiomis vidinėmis kūno instinktų savybėmis remiasi? Po atidarymo 1951–1953 m. J. D. Watsonui, F. Crickui ir M. Wilkinsui nustatant DNR struktūrą, šis klausimas buvo konkretizuotas ir dabar skamba taip: kaip įgimtą elgesį užkoduoja genai ir kaip jie jį kontroliuoja?

Ryškiausią ir informatyviausią atsakymą į šį klausimą pateikė amerikiečių neurologų grupė, vadovaujama E. Candelio. Jie ištyrė tą pačią elgesio formą su aplizia jūrų sraigėmis kaip su sfex - kiaušinių dėjimą. Šių eksperimentų dalyviai pasakoja, kad kiaušinių dėjimas į kiaušialąstes yra virvelė, kurioje yra daugiau nei milijonas kiaušinių. Kai tik sutraukiami hermafroditinės liaukos latako raumenys, kur vyksta apvaisinimas, kiaušiniai pradeda būti išstumti, sraigė nustoja judėti ir valgyti. Jos kvėpavimas ir širdies ritmas padažnėja.

Sraigė sugriebia burną iš kiaušinių virvelės ir, judindama galvą, padeda jai išeiti iš ortakio, o paskui susuka į sruogą. Galiausiai, judėdamas galva, gyvūnas pritvirtina mūrą prie tvirto pagrindo.

E. Kandelis ir I. Kupfermanas pilvo ganglione (t. Y. Kaupiantys neuronus) rado aplisias vadinamąsias aksilines nervų ląsteles. Iš jų buvo gautas ekstraktas ir įleistas į kitų sraigių kūną. Ir paaiškėjo, kad kai kurių šio ekstrakto medžiagų įtaka moliuskų elgesiui buvo tokia didelė, kad sraigės iškart pradėjo dėti kiaušinius, net jei jų brandumas dar nebuvo atėjęs. Be to, neapvaisintos sraigės, gavusios tokį ekstraktą, atlikdavo atskirus judesius nuo kiaušinių dėjimo ritualo.

Mokslininkai domisi medžiagomis, kurios sudaro aktyvųjį ašiliarinių ląstelių ekstrakto principą. Jie pasirodė esąs 4 peptidai (t. Y. Trumpos aminorūgščių grandinės), iš kurių vienas buvo vadinamas GOY - kiaušinių dėjimo hormonu. Tiesiog atkreipkite dėmesį, kad šis atradimas nebuvo visiška staigmena. Tarp kitų biologiškai aktyvių medžiagų dabar intensyviausiai tiriami peptidai.

Galų gale, šie maži baltymai, veikdami nereikšmingai, reguliuoja beveik visus gyvybiškai svarbius kūno procesus: mitybą, kvėpavimą, sekreciją, dauginimąsi, termoreguliaciją, miegą ir kt. Iš skirtingų audinių išskirtų peptidų skaičius jau viršijo 500. Daugelis jų yra sintetinami nervų audinyje ir tiesiogiai kontroliuoja elgesį.

Paaiškėjo, kad aplizijos „ašilinių“ peptidų vaidmuo buvo tas pats. Amerikos mokslininkai aplsijos nervų sistemoje rado 7 neuronus, ant kurių šie peptidai pasižymi galingiausiu ir selektyviausiu poveikiu. Anot biologų, šios 7 ląstelės veikia kaip komandos neuronai. Kitaip tariant, jie kontroliuoja likusias aplisia nervų ląsteles, kurios yra funkcinės sistemos, užtikrinančios kiaušinių dėjimą, dalis. Bet kokiu aploziu šios ląstelės, veikiamos „ašinių“ peptidų, pradeda vienu metu generuoti elektrinius impulsus, o jų elektrinės „kalbos“ garsas šiuo atveju yra visiškai kitoks nei kitais atvejais, kai šie neuronai suteikia elektrinį „balsą“.

Be šių komandos neuronų paleidimo, keturi peptidai iš ašies ląstelių taip pat turėjo ir kitas profesijas, kurios buvo glaudžiai susijusios tarpusavyje siekiant vieno galutinio tikslo - kiaušinių dėjimo. Vienas peptidas sulėtina širdies ritmą. Kitas nupjauna hermafroditinės liaukos lataką taip, kad laidas išeitų. Trečiasis slopina sraigės apetitą, kad gliutenė motina nenusineštų savo palikuonių.

Iš ramunėlių reprodukcinės sistemos F. Strumwasseris ir jo kolegos išskyrė dar 2 peptidus. Jie buvo vadinami peptidu A ir peptidu B.Būtent jie privertė ašines ląsteles išskirti keturis ką tik aprašytus peptidus. Šio atradimo dėka funkcinės kiaušinių dėjimo sistemos paleidimo mechanizmai tapo aiškesni.

Taigi buvo patvirtinta, kad būtent peptidai „surenka“ nervų ląsteles į vieną darbinę asociaciją, iš galimų neuronų junginių rinkinio pasirinkdami tuos, kurie yra veikiami, ir įtraukdami juos į funkcines sistemas. Kartu su neuronais peptidai taip pat sujungia periferines ląsteles į sandraugą. Dėl viso šio milžiniško ląstelių ansamblio suderinto peptidais veikimo pasiekiamas naudingo elgesio rezultatas.

Atrodytų, kad viskas čia logiška ir apgalvota. Bet iš tikrųjų labai svarbus klausimas liko neišspręstas, kol neuromokslininkai pradėjo dirbti su iššifruotais genais.
Kieno „tvarka“ visus keturis peptidus griežta tvarka pradėjo sekretuoti ašilinės ląstelės? Veikiant peptidams A ir B? Žinoma. Bet galų gale šios medžiagos tik paleido paslaptingą mechanizmą ašies ląstelėse. Taigi kaip jis elgiasi?

Šis klausimas yra labai svarbus. Juk buvo verta šios sekos ir proporcingumo skirstant peptidus ir tuo remiantis buvo pastatytas sunkus aplizijos instinktyvaus elgesio programavimas, kad bent jau kažkokiu būdu nutrūktų ir ji nedėtų kiaušinių. Akivaizdu, kad tai atsitiks ir su „sphex“, kai taip pat spėjama apie kai kurių peptidų grupės „rašymą ranka“.

Neuromokslininkai pirmiausia pasiūlė, o paskui įrodė, kad peptidų sintezės iš vienos funkcinės grupės pobūdis patikimas tam pačiam genui ar bent keliems genams, tačiau yra glaudžiai sujungtas dėl bendro reguliavimo mechanizmų.

Naudodamiesi genų inžinerijos metodais, Amerikos tyrėjai nustatė ir visiškai nustatė trijų aplisijos genų nukleotidų seką. Pirmieji griežtai apibrėžta seka „atspausdino“ keturis ašiliarinių ląstelių peptidus. Du kiti genai susintetino peptidus A ir B. Šių genų nukleotidų sekos analizė atskleidė pasikartojančias vietas. Tai rodo, kad visi trys genai yra iš to paties pirmtako. Evoliucijos metu jis tikriausiai buvo mutavęs. Pavyzdžiui, šio geno kopijų skaičius gali padidėti (dubliuoti). Dėl naujų mutacijų, veikiančių jau naujai suformuotus genus, jos pradėjo savo evoliuciją. Dėl to genų dubliavimasis, formuojant naujas peptidų šeimas, padidino kūno funkcijų skaičių, pavyzdžiui, įgimtas elgesio programas.

Sunku pervertinti šio darbo svarbą biologijai. Buvo galima plėtoti ir tęsti peptidų sistemos formavimo vaidmens idėją. Tapo aišku, kaip jie tarpininkauja funkcinių genų sistemų „bendrųjų kolekcionierių“ veikimui skirtingose ​​ląstelėse. Aiškėja evoliucijos kelias, einantis nuo genetinių mutacijų iki instinktyvaus elgesio programų dauginimo ir komplikacijos.

Vis dėlto, kad ir kokios viliojančios šios hipotezės buvo, jas vis tiek reikėjo patvirtinti kitiems gyvūnams, išskyrus aplisiją. Tik tada būtų galima kalbėti apie vieno geno, koduojančio funkciškai susietų peptidų grupę, viso kūno reakcijos kontrolės principo universalumą. Ir tai jau padaryta.

Amerikiečių mokslininkai N. I. Tublitzas ir jo kolegos įrodė, kad keli tarpusavyje sujungti genai koduoja peptidų grupę, kontroliuojančią paskutinę tabako kandžių metamorfozės stadiją - vabzdžio išėjimą iš lėliukės. Ši sunki elgesio programa paleidžia vieną didelį peptidą. Jis susintetinamas nervų sistemoje ir pradeda išsiskirti į kraują likus dviem su puse valandos iki peros kandžio. Lipdamas iš lėlytės, vabzdys išskleidžia sparnus. Kiti trys peptidai kontroliuoja šiuos procesus. Du iš jų padeda užpildyti kraujagyslių sieneles, iš kur ji teka į sparnų kraujagysles ir jas platina.Trečiasis peptidas veikia sparnų jungiamąjį audinį. Kol jie tiesėja, jis suteikia jiems plastiškumo, o paskui - nuolatinio tvirtumo.

1980–1983 m. Profesoriaus S. Numo (Japonija) ir dr. P. Seburgo (JAV) laboratorijose buvo nustatyta geno, spausdinančio preproopiomelanokortino baltymą, seka. Smegenyse šią didžiulę molekulę fermentai suskaido į keletą trumpų grandinių - peptidus. Preproopiomelanokortino peptidai gyvūnams ir žmonėms sudaro vieną funkcinę sistemą. Visi esame susipažinę su jos veiksmais. Jos dėka mūsų kūnas į stiprius ir netikėtus dirgiklius reaguoja įgimta reakcija - stresu.

Vienas peptidas iš preproopiomelanokortinų šeimos padidina gliukokortikoidinių antinksčių hormonų sekreciją. Jie, savo ruožtu, padidina kraujotaką raumenyse, sustiprina jų susitraukimą, padidina gliukozės kiekį kraujyje. Kitas peptidas skatina riebalų skaidymąsi. Dėl gliukozės ir riebalų mobilizuojama rezervinė energija. Trečiasis peptidas padidina insulino sekreciją ir užtikrina audinių sunaudotą gliukozę. Ketvirtasis užgesina skausmą. Štai kodėl jaudulio, streso metu iškart nepastebime net sunkių sužalojimų. Taigi gamta ekstremalioje situacijoje esančioms būtybėms suteikia galimybę atlikti pagrindinį dalyką, o paskui „pasveikti“. Galiausiai pastarasis peptidas padidina dėmesį ir smegenų pabudimo lygį, o tai taip pat naudinga bet kurioje gyvenimo situacijoje.

Taigi tikrai „auksiniai kiaušiniai“ mokslininkams sukėlė sfeksą ir apliziją. Stebėdamas praėjusio amžiaus mėsėdžių vapsvų elgesį, J. Fabre'as atrado pagrindinius įgimto elgesio išorinius dėsnius. Maždaug po šimtmečio Amerikos neuromokslininkai paprastai apibrėžė molekulinį genetinį mechanizmą, pagal kurį smegenys kaupia ir įgyvendina įgimto elgesio programas.

Tačiau darbas šia kryptimi tik prasidėjo. Iš tikrųjų įgimtas žinduolių elgesys, kuris yra pagrindinis visų smegenų mokslo tyrimų tikslas, iš tikrųjų niekada nėra toks sunkiai koduojamas kaip sfekso, aplisijos ar tabako kandžio reakcijos. Aplinkos veiksnių, kuriuos pastebėjo J. Fabre stebėdamas plėšriąją vapsvą, instinktyvus šiltakraujų gyvūnų elgesys yra nepalyginamai didesnis. Atitinkamai genetinės kontrolės principai yra sudėtingesni, plastiškesni ir tam tikra prasme jau kitokie.