Читав низ облика адаптивних реакција живих организама подељен је у две групе. Инстинкти су се развили као прилагођавања сталним и периодичним појавама у окружењу.
Друга група уједињује врсте понашања које су животиње пронашле у животу појединца, тачније да је свака звијер схватила и трпјела својим властитим умом. Ове реакције помажу телу да се прилагоди неочекиваним, брзо променљивим условима постојања.
Оба облика адаптивне активности укључују узастопне серије акција усмјерених на постизање корисних резултата за организме. Међутим, програмирање таквих акција унутар урођене и стечене активности може се извести на различите начине.
Златна јаја осипа и пужа Аплис
По правилу, инстинктивна активност се заснива на ригидним програмима. Проучавајући живот инсеката, изванредни француски природословац Ј. Фабре скренуо је пажњу на занимљив облик инстинктивног понашања жуто-крилатог осе - сфекса.
У одређеној фази развоја ових осе, под утицајем унутрашњих хормонских промена и фактора животне средине (пре свега температура ваздуха и дужина дана), почиње сазревање јаја. Постоји и потреба да се одложи. Ова фаза понашања месождерке оси је типичан пример инстинктивне активности.
Оса почиње копањем одређеног облика на осами. Затим одлети у лов на дивљач, која би требало послужити као храна за ларве чим се излегу из јаја. Игра за сфек је теренски крикет. Сфек открива крикет и парализира га снажним убодима у нервним чворовима. Извлачећи га у рупу, оса га оставља близу улаза, она сама силази у рупу да провери ситуацију.
Након што се увери да у рупи нема страних особа, оса вуче свој плен и одлаже јаја на прса. Такође може увући још неколико цврчака у рупу да би запечатио улаз са собом. Тада она лети, и више се неће вратити на ово место.
Ако пажљиво размислите о свим фазама понашања осе, приметићете да су сви њени покрети распоређени према јединственом програму подређеном једном резултату - полагању јаја. Научник Ј. Фабре много пута је гурнуо крикет који је оса оставила на улазу током прегледа рупе. У овом случају, након што је изашао из рупе и приметио да је плен предалеко, оса га је поново зграбила, одвукла до улаза и спустила у рупу, али опет сама. Осовина је неуморно понављала све акције: повукла је крикет, потом га бацила, прегледала минђу, да би се поново вратила за њом.
Дакле, у понашању оса, сваки претходни резултат његове активности, усмерен ка постизању прекретничког резултата, одређује развој наредне акције. Ако оса не прими сигнал о успешном завршетку претходне фазе, никада неће прећи на следећу.
Све ово сугерише да се понашање оса гради по строгом програму. Потакнута је унутрашњом потребом, мотивацијом. Али спровођење програма је одређено поступним и коначним резултатима адаптивне активности животиње. Шта је то, показују следећа запажања. Након што је оса зидала на улазу, буквално можете да је уништите пред њеним очима. Судбина јаја више не занима осип, јер је његова мисија завршена.
Цео овај програм је одређен наследним механизмима. Уосталом, потомци оса никада се неће састати са својим родитељима и од њих неће ништа научити. Међутим, ови наследни механизми ступају на снагу само у присуству одређених фактора животне средине. Ако их оси не пронађу, рецимо меко тло за минке, читав се низ поступака збуни и поквари. А онда цела популација оса на овом несрећном месту умире.
Чини се да се граде сви облици инстинктивне активности.То су потврдили научници који су проучавали на свим континентима иу понору мора и океана начин и навике крилатих, четвероножних, љускавих, ножних, земљаних и других наших суседа на планети.
Што се шире човеку открила разноврсност инстинктивног понашања, то га је још привлачније привлачила највећа тајна живе природе. На чему се заснивају унутрашња својства телесних инстинкта? После отварања 1951-1953. Ј. Д. Ватсон, Ф. Црицк и М. Вилкинс о структури ДНК, ово питање је конкретизирано и сада звучи овако: како су урођено понашање кодирано у генима и како они то контролирају?
Најизразитији и најинформативнији одговор на ово питање дала је група америчких неурознанственица на челу са Е. Цанделом. Испитивали су исти облик понашања код морских пужева аплизие као и у полагању јајашаца. Полагање јаја аплизије, кажу учесници ових експеримената, је кабел који садржи више од милион јаја. Чим под утицајем мишића контракције хермафродитске жлезде, где се догоди оплодња, јајашца почињу да се потискују, пуж се престаје кретати и јести. Њено дисање и откуцаји срца се повећавају.
Пуж узима устима јастучић за јајашца и, померајући главу, помаже му да се избаци из канала, а затим га увија у кост. Коначно, покретом главе, животиња причвршћује зидање на чврсту подлогу.
Е. Кандел и И. Купферман пронашли су у трбушном ганглију (тј. Накупљању неурона) у аплисији такозваних аксиларних нервних ћелија. Из њих је добијен екстракт који је унесен у тело других пужева. А испоставило се да је моћ неких супстанци из овог екстракта над понашањем мекушаца била толико велика да су пужеви одмах почели да полажу своја јаја, чак и ако њихова зрелост још није дошла. Штавише, неплодни пужеви, након што су добили такав екстракт, направили су одвојене покрете од ритуала одлагања јаја.
Научнике занимају супстанце које чине активни принцип екстракта аксиларних ћелија. Показало се да су то 4 пептида (тј., Кратки ланци аминокиселина), од којих се један звао ГОИ - хормон за одлагање јаја. Само имајте на уму да ово откриће није било потпуно изненађење. Између осталих биолошки активних материја, пептиди се сада најинтензивније проучавају.
Уосталом, ови сићушни протеини, делујући у занемарљивим количинама, регулишу готово све виталне процесе у телу: исхрану, дисање, секрецију, репродукцију, терморегулацију, сан итд. Број пептида изолованих из различитих ткива је већ премашио 500. Многи од њих синтетишу се у нервном ткиву и директно контролишу понашање.
Показало се да је улога "аксиларних" пептида аплизије иста. Амерички научници пронашли су 7 неурона у нервном систему аплиси, на који ови пептиди имају најснажнији и селективни ефекат. Према биолозима, ових 7 ћелија делују као командни неурони. Другим речима, они контролишу остатак нервних ћелија аплисије које су део функционалног система који обезбеђује полагање јаја. У било којој аплији, ове ћелије под утицајем „аксиларних“ пептида почињу да истовремено стварају електричне импулсе, а звук њиховог електричног „говора“ у овом је случају потпуно другачији него у другим случајевима када ти неурони дају електрични „глас“.
Поред покретања ових командних неурона, четири пептида из аксиларних ћелија имала су и друга занимања која су била уско повезана због једног крајњег циља - одлагања јаја. Један пептид успорава рад срца. Други пресече канал хермафродитске жлезде тако да излази кабел. Трећа потискује апетит пужа тако да неспретна мајка не вечера на свом потомству.
Из репродуктивног система кохле Ф. Струмвассер и његови колеге издвојили су још 2 пептида. Названи су пептидом А и пептидом Б.Они су присилили аксиларне ћелије да излуче четири описана пептида. Захваљујући овом открићу, механизми за покретање функционалног система за одлагање јаја постају јаснији.
Тако је потврђено да су пептиди који „спајају“ нервне ћелије у једно радно удружење, бирајући из скупа могућих једињења неурона оне који су подложни њиховом деловању и укључују их у функционалне системе. Заједно са неуронима, пептиди такође комбинују периферне ћелије у заједницу. Као резултат пептидно-координиране активности све те огромне ћелијске целине, постиже се резултат корисног понашања.
Чини се да је овде све логично и промишљено. Али у ствари, веома важно питање остало је нерешено док неурознанственици нису почели да раде са декриптираним генима.
По чијем су „налогу“ читава четири пептида почела да луче аксиларне ћелије у строгом редоследу? Под дејством пептида А и Б? Наравно. Али на крају крајева, ове материје само су покренуле мистериозни механизам у аксиларним ћелијама. Па како делује?
Ово питање је веома важно. Напокон, вриједио је овај редослијед и пропорционалност у расподјели пептида, а на основу тога је изграђено тешко програмирање инстинктивног понашања аплисије, бар на неки начин да се разбије, и она не би положила никаква јаја. Очигледно би се то десило и са сфексом, где се такође претпоставља и „рукопис“ неке групе пептида.
Неурознанственици су прво сугерирали, а потом и доказали да природа синтезе пептида из једне функционалне групе поверује један те исти ген или бар неколико гена, али је уско повезана заједништвом регулаторних механизама.
Користећи методе генетског инжењеринга, амерички истраживачи су идентификовали и у потпуности утврдили нуклеотидну секвенцу за три гена аплисије. Први су „штампали“ у строго дефинисаној секвенци четири пептида аксиларних ћелија. Друга два гена синтетизовала су пептиде А и Б. Анализа нуклеотидне секвенце ових гена открила је дупликате места. Ово указује да сва три гена потичу из истог прекурсора. Током еволуције вероватно је мутиран. На пример, број примерака овог гена може да се повећа (дуплира). Због нових мутација које су утицале на већ формиране гене, започели су сопствену еволуцију. Као резултат, дуплирање гена кроз формирање нових пептидних породица довело је до повећања броја телесних функција, на пример, урођених програма понашања.
Тешко је преценити значај овог рада за биологију. Било је могуће развити и наставити идеју о улози која формира систем за пептиде. Постало је јасно како они посредују у деловању „општих сакупљача“ функционалних генских система на различите ћелије. Еволуцијски пут који води од генетских мутација до умножавања и компликовања програма инстинктивног понашања постао је јаснији.
Међутим, ма колико ове хипотезе биле примамљиве, оне су и даље требале бити потврђене на животињама које нису аплисије. Тек тада се могло говорити о универзалности у природи принципа контроле над реакцијом целог тела на један ген, који кодира групу функционално повезаних пептида. И то је већ учињено.
Амерички научници Н. И. Тублитз и његове колеге доказали су да неколико међусобно повезаних гена кодира групу пептида који контролирају завршни стадиј метаморфозе дуванског мољаца - изласка инсекта из штенад. Овај строги програм понашања покреће један велики пептид. Синтетизира се у нервном систему и почиње се пуштати у крв два и по сата прије излијевања мољаца. Изашавши из пупа, инсект шири крила. Још три пептида контролирају ове процесе. Две од њих доприносе пуњењу крвних судова крвних судова, одакле се уливају у крвне судове крилца и шире их.Трећи пептид делује на везивно ткиво крила. Док се равнају, он им даје пластичност, а затим - сталну крутост.
Од 1980. до 1983. године, у лабораторијама професора С. Нума (Јапан) и др П. Себурга (САД) успостављен је редослед гена који штампа протеин протепроиомеланокортин. У мозгу, овај огромни молекул сече ензимима у неколико кратких ланаца - пептида. Преопиопиомеланокортински пептиди код животиња и људи творе јединствени функционални систем. Сви смо упознати са његовим деловањем. Захваљујући њој, наше тело реагује на снажне и неочекиване подражаје урођеном реакцијом - стресом.
Један пептид из породице препопиомеланокортина повећава излучивање глукокортикоидних хормона надбубрежне жлезде. Они заузврат повећавају циркулацију крви у мишићима, појачавају њихову контрактилност, повећавају глукозу у крви. Други пептид стимулише разградњу масти. Због глукозе и масти енергија се мобилише. Трећи пептид појачава лучење инсулина и осигурава употребу глукозе у ткивима. Четврти гаси бол. Зато чак и тешке повреде током узбуђења, стреса, не примећујемо одмах. Дакле, природа омогућава да живе ствари у екстремној ситуацији доврше главну ствар, а затим да се "излече". Најзад, потоњи пептид повећава пажњу и ниво будности мозга, што је такође корисно у било којој животној ситуацији.
Дакле, заиста „златна јаја“ су научницима довела сфекс и аплизију. Гледајући у прошлом веку понашање месождерке оси, Ј. Фабре је открио главне спољне обрасце урођеног понашања. После отприлике једног века, амерички неурознанственици су генерално изнели молекуларно генетски механизам помоћу којег мозак складишти и спроводи програме урођеног понашања.
Међутим, рад у овом правцу тек је почео. Уосталом, урођено понашање сисара, што је крајњи циљ свих студија науке о мозгу, у ствари никада није тако тешко означено као реакције сфекса, аплисије или дуванског мољаца. Значај фактора животне средине који је Ј. Фабре приметио док је посматрао грабежљиву оси је много већи у инстинктивном понашању топлокрвних животиња. У складу с тим, принципи генетске контроле су сложенији, пластичнији и на неки начин већ различити.