Hele forskellige former for tilpasningsreaktioner hos levende organismer er opdelt i to grupper. Instinkter har udviklet sig som tilpasninger til konstante og periodiske miljøfænomener.

Den anden gruppe forener de typer adfærd, som dyr har fundet i det individuelle liv, mere præcist, at hvert dyr har forstået og lidt med sit eget sind. Disse reaktioner hjælper kroppen med at tilpasse sig uventede, hurtigt skiftende eksistensbetingelser.

Begge former for adaptiv aktivitet inkluderer successive række handlinger, der sigter mod at opnå gavnlige resultater for organismer. Programmering af sådanne handlinger inden for en medfødt og erhvervet aktivitet kan imidlertid udføres på forskellige måder.

Gyldne æg af hveps og Aplis-snegl

Som regel er instinktiv aktivitet baseret på stive programmer. Den fremragende franske naturforsker J. Fabre studerede insekters liv og henledte opmærksomheden på en interessant form for instinktiv opførsel af den gulvingede hveps - sphex.

På et vist udviklingsstadium i disse hveps begynder ægmodning under påvirkning af indre hormonelle ændringer og miljøfaktorer (primært lufttemperatur og daglængde). Der er også behov for at udskyde dem. Denne adfærdstrin for den kødædende hveps er et typisk eksempel på instinktiv aktivitet.

Hvepsen begynder med at grave en bestemt form et afsondret sted. Derefter flyver den væk for at jage vildt, der skal tjene som mad til larverne, så snart de klekkes fra æg. Spillet til sfex er en field cricket. Sfex opdager en cricket og lammer den med kraftige stings i nerveknuderne. Ved at trække ham til hullet forlader hvepsen ham nær indgangen, hun går selv ned i hullet for at kontrollere situationen.

Efter at have sørget for, at der ikke er fremmede i hullet, trækker hvepsen sit bytte der og lægger æg på brystet. Hun kan også trække et par flere crickets ind i hullet for at forsegle indgangen med dem. Så flyver hun væk, og hun vender ikke tilbage til dette sted.

Hvis du nøje overvejer alle faser i en hveps opførsel, vil du bemærke, at alle dens bevægelser er implementeret i henhold til et unikt program, der er underlagt et enkelt resultat - æglægning. Forskeren J. Fabre skubbede mange gange cricket, som hvepsen forlod ved indgangen under inspektionen af ​​hullet. I dette tilfælde, når hun var kommet ud af hullet og bemærket, at byttet var for langt væk, greb hvepsen det igen, trak det til indgangen og faldt derefter ned i hullet, men igen alene. Vespen gentog utrætteligt alle handlinger: den trak cricket, faldt den derefter, kontrollerede minken og vendte tilbage igen efter den.

Så i en hveps opførsel bestemmer hvert tidligere resultat af sin aktivitet, der sigter mod at opnå et milepælsresultat, udviklingen af ​​den efterfølgende handling. Hvis hvepsen ikke modtager et signal om den vellykkede gennemførelse af forrige trin, fortsætter den aldrig til det næste.

Alt dette antyder, at hvepsens opførsel er bygget efter et strengt program. Det udløses af indre behov, motivation. Men implementeringen af ​​programmet bestemmes af de iscenesatte og endelige resultater af dyrets tilpasningsaktivitet. Hvad det er, viser følgende observationer. Når hvepsen er indhyllet indgangen, kan du bogstaveligt talt ødelægge hendes indsats foran hendes øjne. Æggens skæbne er ikke længere interessant for hvepsene, da dens mission er afsluttet.

Hele dette program bestemmes af arvelige mekanismer. Når alt kommer til alt, vil efterkommerne af hveps aldrig mødes med deres forældre og vil ikke lære noget af dem. Disse arvelige mekanismer træder imidlertid kun i kraft i nærvær af visse miljøfaktorer. Hvis hvepsene ikke finder dem, siger blød jord til minke, bliver hele handlingskæden forvirret og går i stykker. Og så dør en hel population af hveps på dette dårlige sted.

Det ser ud til, at alle former for instinktiv aktivitet bliver bygget.Dette blev bekræftet af videnskabsfolk, der studerede på alle kontinenter og i havens og afgrundens afgrund, manerer og vaner hos bevingede, firbenede, skællende, pinjede, jordbevægende og vores andre naboer på planeten.

Jo bredere manifolden i den instinktive opførsel af dyr blev afsløret for mennesket, jo mere fængslende blev han tiltrukket af ham af den største hemmelighed ved den levende natur. Hvad er kroppens instinkters interne egenskaber baseret på? Efter åbning i 1951-1953. J. D. Watson, F. Crick og M. Wilkins om DNA-strukturen, dette spørgsmål er blevet konkretiseret, og nu lyder det sådan: hvordan er medfødt adfærd kodet i gener, og hvordan kontrollerer de det?

Det mest livlige og informative svar på dette spørgsmål blev givet af en gruppe amerikanske neurovidenskabsmænd ledet af E. Candel. De undersøgte den samme form for adfærd i aplizia havsnegle som i sfex - æglæggelse. Lægning af apliziaæg, siger deltagerne i disse eksperimenter, er en snor, der indeholder mere end en million æg. Så snart under påvirkning af sammentrækkende muskler i kanalen i den hermafroditiske kirtel, hvor befrugtning forekommer, begynder ægene at blive skubbet ud, sneglen holder op med at bevæge sig og spise. Hendes vejrtrækning og hjerterytme stiger.

Sneglen griber en ægsnor med munden, og bevæger hovedet, hjælper den ud af kanalen og vender den derefter til et nøje. Til sidst, med en bevægelse af hovedet, fastgør dyret murværket til en solid base.

E. Kandel og I. Kupferman fundet i abdominal ganglion (dvs. akkumulering af neuroner) aplisia såkaldte aksillære nerveceller. En ekstrakt blev opnået fra dem og introduceret i kroppen af ​​andre snegle. Og det viste sig, at kraften fra nogle stoffer fra dette ekstrakt over bløddyrernes opførsel var så stor, at sneglene straks begyndte at lægge deres æg, selvom deres modenhed endnu ikke var kommet. Desuden lavede ubefrugtede snegle, efter at have modtaget en sådan uddrag, separate bevægelser fra æglæggelsesritualet.

Forskere er interesseret i de stoffer, der udgør det aktive princip i ekstraktet af axillære celler. De viste sig at være 4 peptider (dvs. korte kæder af aminosyrer), hvoraf den ene blev kaldt GOY - æglæggende hormon. Bemærk bare, at denne opdagelse ikke var en komplet overraskelse. Blandt andre biologisk aktive stoffer undersøges nu peptider mest intensivt.

Når alt kommer til alt, regulerer disse små proteiner, der fungerer i ubetydelige mængder, næsten alle vitale processer i kroppen: ernæring, respiration, sekretion, reproduktion, termoregulering, søvn osv. Antallet af peptider isoleret fra forskellige væv er allerede overskredet 500. Mange af dem syntetiseres i nervevæv og kontrollerer direkte adfærd.

Rollen for de "axillære" peptider af aplizia var også den samme. Amerikanske forskere fandt 7 neuroner i aplsia nervesystemet, hvorpå disse peptider har den mest kraftfulde og selektive effekt. I følge biologer fungerer disse 7 celler som kommando-neuroner. Med andre ord kontrollerer de de resterende nerveceller af aplisia, som er en del af det funktionelle system, der giver æglægning. I enhver aplose begynder disse celler under påvirkning af "axillære" peptider samtidig at generere elektriske impulser, og lyden af ​​deres elektriske "tale" i dette tilfælde er helt anderledes end i andre tilfælde, når disse neuroner giver en elektrisk "stemme".

Ud over at lancere disse kommandorevroner havde de fire peptider fra axillære celler også andre erhverv, der var tæt sammenkoblet af hensyn til et endeligt mål - æglæggelse. Et peptid sænker hjerterytmen. En anden skærer kanalen i den hermafroditiske kirtel, så ledningen kommer ud. Den tredje undertrykker sneglenes appetit, så den uhyggelige mor ikke spiser på sit eget afkom.

Fra reproduktionssystemet hos cochlea F. Strumwasser og hans kolleger isolerede yderligere 2 peptider. De blev kaldt peptid A og peptid B.Det var dem, der tvang axillarcellerne til at udskille de fire peptider, der netop blev beskrevet. Takket være denne opdagelse er mekanismerne til lancering af et funktionelt æglæggelsessystem blevet klarere.

Det blev således bekræftet, at det var peptiderne, der "samler" nerveceller i en arbejdsforening, ved at vælge fra sættet af mulige neuronforbindelser dem, der er genstand for deres virkning, og inkluderer dem i funktionelle systemer. Sammen med neuroner kombinerer peptider også perifere celler til et samveldet. Som et resultat af den peptid-koordinerede aktivitet i hele dette enorme celleensemble opnås et nyttigt opførselsresultat.

Det ser ud til, at alt her er logisk og tankevækkende. Men faktisk forblev et meget vigtigt emne uafklaret, indtil neurovidenskabsfolk begyndte at arbejde med dekrypterede gener.
Ved hvis "rækkefølge" begyndte hele de fire peptider at udskilles af axillære celler i streng rækkefølge? Under virkningen af ​​peptiderne A og B? Selvfølgelig. Men trods alt lancerede disse stoffer kun en mystisk mekanisme i aksillærcellerne. Så hvordan handler han?

Dette spørgsmål er meget vigtigt. Når alt kommer til alt var det denne sekvens og proportionalitet værd ved tildelingen af ​​peptider, og det var baseret på det, at den hårde programmering af den instinktive opførsel af aplizia blev bygget, i det mindste på en eller anden måde at bryde, og hun ville ikke lægge æg. Dette vil naturligvis også ske med sphex, hvor ”håndskrift” for en gruppe af peptider også gættes.

Neurovidenskabsmænd foreslog først og beviste derefter, at arten af ​​syntesen af ​​peptider fra en funktionel gruppe overlader et og det samme gen, eller i det mindste flere gener, men er tæt forbundet med en fælles reguleringsmekanisme.

Ved anvendelse af genteknologiske metoder har amerikanske forskere identificeret og fuldt ud etableret nukleotidsekvensen for de tre aplisia-gener. Den første "trykt" i en strengt defineret sekvens de fire peptider af axillære celler. To andre gener syntetiserede peptider A og B. Analyse af nucleotidsekvensen for disse gener afslørede duplikatsteder. Dette indikerer, at alle tre gener kommer fra den samme forløber. Under evolutionen blev han sandsynligvis muteret. For eksempel kunne antallet af kopier af dette gen øges (duplikat). På grund af nye mutationer, der påvirker allerede nyligt dannede gener, begyndte de deres egen udvikling. Som et resultat førte duplikation af gener gennem dannelsen af ​​nye peptidfamilier til en stigning i antallet af kropsfunktioner, for eksempel medfødte adfærdsprogrammer.

Det er vanskeligt at overvurdere betydningen af ​​dette arbejde for biologi. Det var muligt at udvikle og fortsætte ideen om en systemdannende rolle for peptider. Det blev klart, hvordan de medierer virkningen af ​​"generelle samlere" af funktionelle gensystemer på forskellige celler. Den evolutionære vej, der fører fra genetiske mutationer til multiplikation og komplikation af instinktive adfærdsprogrammer er blevet klarere.

Uanset hvor fristende disse hypoteser var, var de dog stadig nødvendige for at blive bekræftet på andre dyr end aplisia. Først da kunne man tale om universaliteten i princippet om kontrol over hele kropsreaktionen af ​​et gen, der koder for en gruppe af funktionelt bundne peptider. Og dette er allerede gjort.

Amerikanske forskere N.I. Tublitz og hans kolleger beviste, at adskillige sammenkoblede gener koder for en gruppe peptider, der kontrollerer det sidste trin i metamorfose af tobaksmøl - udgangen af ​​et insekt fra en hvalp. Dette hårde adfærdsprogram lancerer et stort peptid. Det syntetiseres i nervesystemet og begynder at blive frigivet i blodet to og en halv time før udklækning af mølen. Insektet klatrer ud af puppen og spreder sine vinger. Tre andre peptider kontrollerer disse processer. To af dem bidrager til udfyldning af blodkarene i blodkarene, hvorfra det strømmer ind i vingernes blodkar og spreder dem.Det tredje peptid virker på vingernes bindevæv. Mens de udjævner, giver han dem plasticitet og derefter - konstant stivhed.

Fra 1980 til 1983, i laboratorierne hos professor S. Num (Japan) og Dr. P. Seburg (USA), blev sekvensen for genet, der udskriver præproopiomelanocortin-proteinet, etableret. I hjernen skæres dette enorme molekyle af enzymer i flere korte kæder - peptider. Hos dyr og mennesker danner preproopiomelanocortin-peptider et enkelt funktionelt system. Vi er alle bekendt med dens handling. Takket være hende reagerer vores krop på stærke og uventede stimuli med en medfødt reaktion - stress.

Et peptid fra preproopiomelanocortin-familien øger sekretionen af ​​glukokortikoid binyrehormoner. De øger igen blodcirkulationen i musklerne, forbedrer deres kontraktilitet, øger blodsukkeret. Et andet peptid stimulerer nedbrydningen af ​​fedt. På grund af glukose og fedtstoffer mobiliseres reserveenergi. Det tredje peptid øger insulinsekretionen og sikrer brug af glukose i væv. Den fjerde slukker smerten. Det er grunden til, at selv alvorlige kvæstelser under spænding, stress, bemærker vi ikke med det samme. Således gør naturen det muligt for levende ting i en ekstrem situation at færdiggøre det vigtigste, og derefter gøre "selvhelbredelse". Endelig øger sidstnævnte peptid opmærksomheden og niveauet for vækkeur i hjernen, hvilket også er nyttigt i enhver livssituation.

Så virkelig "gyldne æg" bragte forskere sphex og aplizia. Da han i det sidste århundrede så opførslen af ​​en kødædende hveps, opdagede J. Fabre de vigtigste ydre mønstre for medfødt adfærd. Efter cirka et århundrede har amerikanske neurovidenskabsmænd generelt skitseret den molekylære genetiske mekanisme, hvormed hjernen lagrer og implementerer programmer for medfødt adfærd.

Arbejdet i denne retning er imidlertid lige begyndt. Når alt kommer til alt er pattedyrs medfødte opførsel, som er det endelige mål for alle undersøgelser af hjernens videnskab, faktisk aldrig så hårdkodet som reaktionerne fra sphex, aplisia eller tobaksmøl. Betydningen af ​​miljøfaktorer, som J. Fabre observerede, mens han observerede et rovvæd i den instinktive opførsel af varmblodede dyr, er uforlignelig større. Og følgelig er principperne for genetisk kontrol mere komplicerede, mere plastiske og på nogle måder allerede forskellige.