Întreaga varietate de forme de reacții adaptive ale organismelor vii este împărțită în două grupuri. Instinctele s-au dezvoltat ca adaptări la fenomene de mediu constante și periodice.

Al doilea grup unește tipurile de comportament pe care animalele le-au găsit în viața individuală, mai exact, ceea ce fiecare ființă a înțeles și a suferit cu propria sa minte. Aceste reacții ajută organismul să se adapteze la condiții de existență neașteptate, în schimbare rapidă.

Ambele forme de activitate adaptativă includ o serie de acțiuni succesive menite să obțină rezultate benefice pentru organisme. Cu toate acestea, programarea unor astfel de acțiuni în cadrul unei activități înnăscute și dobândite poate fi realizată în moduri diferite.

Ouă de viespe de aur și melc Aplis

De regulă, activitatea instinctivă se bazează pe programe rigide. Studiind viața insectelor, excelentul naturalist francez J. Fabre a atras atenția asupra unei forme interesante de comportament instinctiv al viespii cu aripi galbene - sferice.

La o anumită etapă de dezvoltare a acestor viespe, sub influența modificărilor hormonale interne și a factorilor de mediu (în primul rând temperatura aerului și lungimea zilei), începe maturizarea ouălor. De asemenea, este necesară amânarea lor. Această etapă de comportare a viespii carnivore este un exemplu tipic de activitate instinctivă.

Viespa începe prin a săpa o anumită formă într-un loc retras. Apoi zboară pentru a vâna vânat, care ar trebui să servească drept hrană pentru larve imediat ce ies din ouă. Jocul pentru sfex este un cricket de câmp. Sfex detectează un greier și îl paralizează cu înțepături puternice în nodurile nervoase. Tragându-l în gaură, viespa îl lasă lângă intrare, ea însăși coboară în gaură pentru a verifica situația.

După ce se asigură că nu există străini în gaură, viespa își trage prada acolo și își depune ouăle pe piept. De asemenea, poate trage alte câteva greiere în gaură pentru a sigila intrarea cu ele. Apoi ea zboară și nu se va mai întoarce în acest loc.

Dacă aveți în vedere toate etapele comportamentului unei viespe, veți observa că toate mișcările sale sunt desfășurate conform unui program unic subordonat unui singur rezultat - depunerea ouălor. Savantul J. Fabre a împins de multe ori grebla, pe care viespa a lăsat-o la intrare în timpul inspecției găurii. În acest caz, după ce a ieșit din gaură și observând că prada era prea departe, viespa a apucat-o din nou, a tras-o la intrare, apoi a coborât în ​​gaură, dar din nou singură. Viespa a repetat neobosit toate acțiunile: a târât greierul, apoi a aruncat-o, a verificat nurca, pentru a se întoarce din nou după ea.

Deci, în comportamentul unei viespe, fiecare rezultat anterior al activității sale, care vizează obținerea unui rezultat reper, determină dezvoltarea acțiunii ulterioare. Dacă viespa nu primește un semnal despre finalizarea cu succes a etapei anterioare, nu va trece niciodată la următoarea.

Toate acestea sugerează că comportamentul viespii este construit conform unui program strict. Este declanșat de nevoia interioară, motivație. Dar implementarea programului este determinată de rezultatele stadializate și finale ale activității adaptive a animalului. Ce este, arată următoarele observații. După ce viespile au închis intrarea, puteți distruge literalmente eforturile ei în fața ochilor. Soarta ouălor nu mai interesează viespile, deoarece misiunea ei este finalizată.

Acest întreg program este determinat de mecanisme ereditare. Până la urmă, urmașii viespii nu se vor întâlni niciodată cu părinții lor și nu vor învăța nimic de la ei. Cu toate acestea, aceste mecanisme ereditare intră în vigoare doar în prezența anumitor factori de mediu. Dacă viespile nu le găsesc, spuneți sol moale pentru nurci, întregul lanț de acțiuni se confundă și se sparge. Și atunci moare o întreagă populație de viespi în acest loc nefericit.

Se pare că toate formele de activitate instinctivă sunt construite.Acest lucru a fost confirmat de oamenii de știință care au studiat pe toate continentele și în abisul mărilor și oceanelor manierele și obiceiurile celor cu aripi, cu patru picioare, solzi, pinipede, care se mișcă pe pământ și cu ceilalți vecini ai planetei.

Cu cât este mai largă manifestarea omului a comportamentului instinctiv al animalelor, cu atât este mai captivant de el cel mai mare secret al naturii vii. Care sunt proprietățile interne ale instinctelor corpului? După deschiderea în 1951-1953. J. D. Watson, F. Crick și M. Wilkins din structura ADN-ului, această întrebare a fost concretizată și acum sună astfel: cum sunt codificate comportamentele înnăscute în gene și cum o controlează?

Cel mai viu și mai informativ răspuns la această întrebare a fost dat de un grup de neuroștiințieni americani condus de E. Candela. Aceștia au examinat aceeași formă de comportament în melcii de mare aplizia ca în sfex - ouă. Depunerea de ouă de aplizia, spun participanții la aceste experimente, este un cordon care conține mai mult de un milion de ouă. De îndată ce sub influența contractării mușchilor conductului glandei hermafrodite, unde are loc fertilizarea, ouăle încep să fie împinse, melcul încetează să se miște și să mănânce. Respirația și ritmul cardiac cresc.

Melcul apucă un cordon de ouă cu gura și, mișcându-și capul, îl ajută să iasă din conductă, apoi îl răsucește într-o coadă. În cele din urmă, cu o mișcare a capului, animalul atașează zidăria de o bază solidă.

E. Kandel și I. Kupferman găsite în ganglionul abdominal (adică acumularea de neuroni) aplisia așa-numitele celule nervoase axilare. Un extract a fost obținut din ele și introdus în corpul altor melci. Și s-a dovedit că puterea unor substanțe din acest extract asupra comportamentului moluștelor era atât de mare încât melcii au început imediat să-și depună ouăle, chiar dacă maturitatea lor nu ar fi venit încă. Mai mult, melcii nefertilizați, care au primit un astfel de extract, au făcut mișcări separate de ritualul de ouă.

Oamenii de știință sunt interesați de substanțele care alcătuiesc principiul activ al extractului de celule axilare. S-au dovedit a fi 4 peptide (de exemplu, lanțuri scurte de aminoacizi), dintre care unul a fost numit GOY - hormonul de ouă. Rețineți că această descoperire nu a fost o surpriză completă. Printre alte substanțe biologic active, peptidele sunt acum studiate cel mai intens.

La urma urmei, aceste proteine ​​minuscule, care acționează în cantități neglijabile, reglează aproape toate procesele vitale ale organismului: nutriție, respirație, secreție, reproducere, termoreglare, somn, etc. Numărul de peptide izolate din diferite țesuturi a depășit deja 500. Multe dintre ele sunt sintetizate în țesutul nervos și controlează direct comportamentul.

Rolul peptidelor „axilare” ale apliziei s-a dovedit același. Oamenii de știință americani au găsit 7 neuroni în sistemul nervos aplasic, pe care aceste peptide au cel mai puternic și selectiv efect. Potrivit biologilor, aceste 7 celule acționează ca neuroni de comandă. Cu alte cuvinte, controlează celulele nervoase rămase ale aplisiei, care fac parte din sistemul funcțional care asigură depunerea ouălor. În orice aploză, aceste celule sub influența peptidelor „axilare” încep să genereze simultan impulsuri electrice, iar sunetul „vorbirii” lor electrice în acest caz este complet diferit decât în ​​alte cazuri când acești neuroni dau o „voce” electrică.

În plus față de lansarea acestor neuroni de comandă, cele patru peptide din celulele axilare au avut și alte profesii care au fost strâns interconectate de dragul unui obiectiv final - depunerea ouălor. O peptidă încetinește ritmul cardiac. O alta taie conducta glandei hermafrodite, astfel incat cordonul sa iasa. Al treilea suprimă pofta de melc, astfel încât mama gluttonă să nu ia masa cu propria descendență.

Din sistemul reproducător al cohleei F. Strumwasser și colegii săi au izolat încă 2 peptide. Au fost numite peptida A și peptida B.Aceștia au forțat celulele axilare să secrete cele patru peptide care tocmai au fost descrise. Datorită acestei descoperiri, mecanismele de lansare a unui sistem funcțional de depunere a ouălor au devenit mai clare.

Astfel, s-a confirmat că peptidele au „reunit” celulele nervoase într-o asociație de lucru, selectând din setul de compuși posibili ai neuronilor cei care sunt supuși acțiunii lor și incluzându-i în sistemele funcționale. Împreună cu neuronii, peptidele combină celulele periferice într-o comunitate comună. Ca urmare a activității coordonate peptidice a întregului ansamblu celular imens, se obține un rezultat util de comportament.

S-ar părea că aici totul este logic și gânditor. Dar, de fapt, o problemă foarte importantă a rămas nerezolvată până când neurologii au început să lucreze cu gene decriptate.
Prin a cărui „ordine” au început să fie secretate de celule axilare întregi cele patru peptide în ordine strictă? Sub acțiunea peptidelor A și B? Desigur. Dar până la urmă, aceste substanțe au lansat doar un mecanism misterios în celulele axilare. Deci, cum acționează?

Această întrebare este foarte importantă. La urma urmei, a meritat această secvență și proporționalitate în alocarea peptidelor și s-a bazat pe faptul că programarea grea a comportamentului instinctiv al apliziei a fost construită, cel puțin într-un fel pentru a se rupe, iar ea nu va depune ouă. Evident, acest lucru s-ar întâmpla și cu sphexul, unde se ghicește „scrierea de mână” a unui grup de peptide.

Neurologii au sugerat mai întâi și apoi au dovedit că natura sintezei peptidelor dintr-un grup funcțional încredințează una și aceeași genă, sau cel puțin mai multe gene, dar este strâns legată de o comunitate a mecanismelor de reglare.

Utilizând metode de inginerie genetică, cercetătorii americani au identificat și au stabilit pe deplin secvența de nucleotide pentru cele trei gene aplisia. Primul „a tipărit” într-o secvență strict definită cele patru peptide ale celulelor axilare. Alte două gene sintetizate peptide A și B. Analiza secvenței de nucleotide a acestor gene a relevat siturile duplicate. Acest lucru indică faptul că toate cele trei gene provin de la același precursor. În timpul evoluției, el a fost probabil mutat. De exemplu, numărul de copii ale acestei gene poate crește (duplicat). Datorită noilor mutații care afectează genele deja nou formate, au început propria evoluție. Ca urmare, duplicarea genelor prin formarea de noi familii de peptide a dus la o creștere a numărului de funcții ale corpului, de exemplu, programe de comportament congenital.

Este dificil să supraestimăm importanța acestei lucrări pentru biologie. A fost posibil să se dezvolte și să continue ideea unui rol de formare a sistemului pentru peptide. A devenit clar modul în care mediază acțiunea „colectorilor generali” ai sistemelor funcționale de gene pe diferite celule. Calea evolutivă care duce de la mutații genetice la înmulțirea și complicația programelor de comportament instinctiv a devenit mai clară.

Cu toate acestea, oricât de tentante au fost aceste ipoteze, ele trebuiau totuși confirmate pe animale, altele decât aplisia. Numai atunci s-a putut vorbi despre universalitatea din natură a principiului controlului asupra reacției întregului corp a unei gene care codifică un grup de peptide legate funcțional. Și acest lucru a fost deja făcut.

Oamenii de știință americani N.I. Tublitz și colegii săi au dovedit că mai multe gene interconectate codifică un grup de peptide care controlează stadiul final al metamorfozei moliei de tutun - ieșirea unei insecte dintr-o pupa. Acest program comportamental dur lansează o peptidă mare. Este sintetizat în sistemul nervos și începe să fie eliberat în sânge cu două ore și jumătate înainte de a ecloza molia. Urcând din pupa, insecta își întinde aripile. Alte trei peptide controlează aceste procese. Doi dintre ei contribuie la umplerea vaselor de sânge ale vaselor de sânge, de unde se varsă în vasele de sânge ale aripilor și le împrăștie.A treia peptidă acționează asupra țesutului conjunctiv al aripilor. În timp ce se îndreaptă, el le conferă plasticitate, și apoi - rigiditate constantă.

Din 1980 până în 1983, în laboratoarele profesorului S. Num (Japonia) și Dr. P. Siburg (SUA), a fost stabilită secvența genei care tipărește proteina preproopiomelanocortină. În creier, această moleculă uriașă este tăiată de enzime în mai multe lanțuri scurte - peptide. La animale și oameni, peptidele preproopiomelanocortină formează un singur sistem funcțional. Cu toții suntem familiarizați cu acțiunea sa. Datorită ei, corpul nostru răspunde la stimuli puternici și neașteptați, cu o reacție înnăscută - stresul.

O singură peptidă din familia preproopiomelanocortinei crește secreția de hormoni suprarenali glucocorticoizi. La rândul lor, cresc circulația sângelui în mușchi, își măresc contractilitatea, cresc glicemia. O altă peptidă stimulează descompunerea grăsimilor. Datorită glucozei și grăsimilor, energia de rezervă este mobilizată. A treia peptidă îmbunătățește secreția de insulină și asigură utilizarea glucozei de către țesuturi. Al patrulea stinge durerea. De aceea, chiar și răni grave în timpul excitării, stresului, nu observăm imediat. Astfel, natura face posibil ca lucrurile vii într-o situație extremă să finalizeze principalul lucru, apoi să facă „vindecarea de sine”. În cele din urmă, peptida din urmă crește atenția și nivelul de veghe al creierului, care este util și în orice situație de viață.

Deci, „ouă de aur” cu adevărat au adus oamenii de știință sferici și aplizia. Urmărind în secolul trecut comportamentul unei viespe carnivore, J. Fabre a descoperit principalele tipare externe ale comportamentului înnăscut. După aproximativ un secol, neurologii americani au conturat în general mecanismul genetic molecular prin care creierul stochează și implementează programe de comportament înnăscut.

Cu toate acestea, munca în această direcție abia a început. Într-adevăr, comportamentul înnăscut al mamiferelor, care este obiectivul final al tuturor studiilor științei creierului, nu este niciodată atât de greu codat ca reacțiile sphexului, aplisiei sau moliei de tutun. Semnificația factorilor de mediu pe care J. Fabre a observat-o în timp ce observa o viespă prădătoare este mult mai mare în comportamentul instinctiv al animalelor cu sânge cald. În consecință, principiile controlului genetic sunt mai complicate, mai plastice și, în unele moduri, sunt deja diferite.