Hele forskjellige former for tilpasningsreaksjoner av levende organismer er delt inn i to grupper. Instinkter har utviklet seg som tilpasninger til konstante og periodiske miljøfenomener.

Den andre gruppen forener de typer oppførsel som dyr har funnet i individuelle liv, mer presist, at hvert dyr dyr forsto og led med sitt eget sinn. Disse reaksjonene hjelper kroppen til å tilpasse seg uventede, raskt skiftende eksistensbetingelser.

Begge former for adaptiv aktivitet inkluderer påfølgende serier med handlinger som er rettet mot å oppnå gunstige resultater for organismer. Imidlertid kan programmering av slike handlinger innen en medfødt og ervervet aktivitet gjennomføres på forskjellige måter.

Golden Eggs of Wasp og Aplis Snail

Som regel er instinktiv aktivitet basert på stive programmer. Den fremragende franske naturforskeren J. Fabre studerte insektenes liv og trakk oppmerksomhet til en interessant form for instinktiv oppførsel av den gulvingede veps - sphex.

På et visst stadium av utvikling i disse vepsene, under påvirkning av indre hormonelle forandringer og miljøfaktorer (først og fremst lufttemperatur og daglengde), begynner modning av egg. Det er også behov for å utsette dem. Denne fasen av oppførsel av den kjøttetende veps er et typisk eksempel på instinktiv aktivitet.

Vepsen begynner med å grave en viss form på et bortgjemt sted. Så flyr den bort for å jakte på vilt, som skal tjene som mat for larvene så snart de klekkes fra egg. Spillet for sfex er en feltkricket. Sfex oppdager en cricket og lammer den med kraftige stikk i nervenodene. Trekk ham til hullet, vepsene etterlater ham nær inngangen, selv går hun ned til hullet for å sjekke situasjonen.

Etter å ha sørget for at det ikke er noen fremmede i hullet, drar vepsen byttet sitt der og legger eggene sine på brystet. Hun kan også dra noen få kreklinger inn i hullet for å tette inngangen med dem. Så flyr hun bort, og hun vil ikke komme tilbake til dette stedet.

Hvis du nøye vurderer alle stadiene i oppførselen til en veps, vil du legge merke til at alle dens bevegelser er distribuert i henhold til et unikt program underlagt ett resultat - egglegging. Forsker J. Fabre dyttet mange ganger tilbake cricket, som vepsene forlot ved inngangen under inspeksjonen av hullet. I dette tilfellet, etter å ha kommet seg ut av hullet og lagt merke til at byttedyret var for langt unna, grep vepsen den igjen, trakk den til inngangen og sank deretter ned i hullet, men igjen alene. Vepsen gjentok utrettelig alle handlingene: den trakk cricket, droppet den, sjekket minken og kom tilbake igjen etter den.

Så, i oppførselen til en veps, bestemmer hvert tidligere resultat av sin aktivitet, rettet mot å oppnå et milepælresultat, utviklingen av den påfølgende handlingen. Hvis veps ikke mottar et signal om vellykket gjennomføring av forrige trinn, vil den aldri fortsette til neste.

Alt dette antyder at vepsens oppførsel er bygget i henhold til et strengt program. Det utløses av indre behov, motivasjon. Men implementeringen av programmet bestemmes av de iscenesatte og endelige resultatene av dyrets tilpasningsdyktige aktivitet. Hva det er, følgende observasjoner viser. Etter at vepsene har festet inngangen til inngangen, kan du bokstavelig talt ødelegge hennes innsats foran øynene hennes. Eggens skjebne er ikke lenger av interesse for veps, ettersom oppdraget er fullført.

Hele programmet bestemmes av arvelige mekanismer. Tross alt vil etterkommerne av veps aldri møte foreldrene sine og vil ikke lære noe av dem. Disse arvelige mekanismene trer imidlertid i kraft bare i nærvær av visse miljøfaktorer. Hvis vepsene ikke finner dem, si myk jord for mink, blir hele handlingskjeden forvirret og går i stykker. Og så dør en hel bestand av veps på dette uskyldne stedet.

Det ser ut til at alle former for instinktiv aktivitet blir bygget.Dette ble bekreftet av forskere som studerte på alle kontinenter og i avgrunnen av havene og havene væremåtene og vanene til bevingede, firbeinte, skjellete, pinnipeds, jordflyttende og våre andre naboer på planeten.

Jo bredere manifolden til den instinktive oppførselen til dyr ble avslørt for mennesket, jo mer fengslende ble han tiltrukket av ham av den største hemmeligheten bak den levende naturen. Hva er kroppens instinkts indre egenskaper basert på? Etter åpning i 1951-1953. J. D. Watson, F. Crick og M. Wilkins om strukturen til DNA, dette spørsmålet har blitt konkretisert, og nå høres det ut slik: hvordan er medfødt oppførsel kodet i gener, og hvordan kontrollerer de det?

Det mest livlige og informative svaret på dette spørsmålet ble gitt av en gruppe amerikanske nevrovitere ledet av E. Candela. De undersøkte den samme formen for oppførsel i aplizia havsnegler som i sfex - egglegging. Legging av aplizia-egg, sier deltakerne i disse eksperimentene, er en ledning som inneholder mer enn en million egg. Så snart under påvirkning av sammensmeltende muskler i kanalen i den hermafroditiske kjertelen, der befruktning skjer, begynner eggene å bli presset ut, sneglen slutter å bevege seg og spise. Pusten hennes og hjerterytmen øker.

Sneglen griper en snor med egg med munnen, og beveger hodet, hjelper den ut av kanalen og vrir den deretter til et nøste. Til slutt, med bevegelse av hodet, fester dyret murverket til en solid base.

E. Kandel og I. Kupferman funnet i abdominal ganglion (dvs. akkumulering av nevroner) aplisia såkalte aksillære nerveceller. Et ekstrakt ble oppnådd fra dem og introdusert i kroppen til andre snegler. Og det viste seg at kraften til noen stoffer fra dette ekstraktet over oppførselen til bløtdyrene var så stor at sneglene umiddelbart begynte å legge eggene sine, selv om deres modenhet ennå ikke var kommet. Dessuten gjorde ugjødslede snegler, etter å ha mottatt et slikt utdrag, separate bevegelser fra eggleggingsritualet.

Forskere er interessert i stoffene som utgjør det aktive prinsippet for ekstraktet av aksillære celler. De viste seg å være 4 peptider (dvs. korte kjeder med aminosyrer), hvorav den ene ble kalt GOY - eggleggingshormonet. Bare merk at denne oppdagelsen ikke var en komplett overraskelse. Blant andre biologisk aktive stoffer blir peptider nå studert mest intenst.

Faktisk regulerer disse bittesmå proteinene, som virker i ubetydelige mengder, nesten alle viktige prosesser i kroppen: ernæring, respirasjon, sekresjon, reproduksjon, termoregulering, søvn, etc. Antallet peptider isolert fra forskjellige vev har allerede oversteg 500. Mange av dem syntetiseres i nervevev og kontrollerer direkte oppførsel.

Rollen til de "aksillære" aplizia peptidene var også den samme. Amerikanske forskere fant 7 nevroner i nervesystemet aplsia, som disse peptidene har den kraftigste og selektive effekten på. I følge biologer fungerer disse 7 cellene som kommandoneroner. Med andre ord kontrollerer de de gjenværende nervecellene til aplisia, som er en del av det funksjonelle systemet som gir legging av egg. I hvilken som helst aplia begynner disse cellene under påvirkning av "aksillære" peptider å generere elektriske impulser, og lyden av deres elektriske "tale" i dette tilfellet er helt annerledes enn i andre tilfeller når disse nevronene gir en elektrisk "stemme".

I tillegg til å lansere disse kommandonevronene, hadde de fire peptidene fra aksillærceller også andre yrker som var tett innbyrdes på grunn av ett endelig mål - egglegging. Ett peptid senker hjerterytmen. En annen kutter kanalen til den hermafroditiske kjertelen slik at ledningen kommer ut. Den tredje undertrykker sneglenes appetitt, slik at den guffe moren ikke spiser sammen med sitt eget avkom.

F. Strumwasser og hans kolleger isolerte ytterligere 2 peptider fra reproduksjonssystemet i kokoslea. De ble kalt peptid A og peptid B.Det var de som tvang aksillærcellene til å utskille de fire peptidene som nettopp ble beskrevet. Takket være denne oppdagelsen har mekanismene for å lansere et funksjonelt eggleggingssystem blitt tydeligere.

Dermed ble det bekreftet at det var peptidene som "samler" nerveceller i en arbeidsforening, og valgte fra settet med mulige nevronforbindelser de som er utsatt for deres virkning, og inkluderer dem i funksjonelle systemer. Sammen med nevroner kombinerer peptider også perifere celler til et samveldet. Som et resultat av den peptidkoordinerte aktiviteten til alt dette enorme celleensemblet oppnås et nyttig atferdsresultat.

Det ser ut til at alt her er logisk og gjennomtenkt. Men faktisk var et veldig viktig spørsmål uavklart til nevrovitenskapsmenn begynte å jobbe med dekrypterte gener.
Ved hvis "orden" begynte hele de fire peptidene å skilles ut av aksillærceller i streng orden? Under virkningen av peptidene A og B? Selvfølgelig. Men når alt kommer til alt, lanserte disse stoffene bare en mystisk mekanisme i aksillærcellene. Så hvordan oppfører han seg?

Dette spørsmålet er veldig viktig. Tross alt var det verdt denne sekvensen og proporsjonaliteten i tildelingen av peptider, og det var basert på det at den harde programmeringen av den instinktive atferden til aplizia ble bygget, i det minste på noen måte å bryte, og hun ville ikke legge noen egg. Selvfølgelig vil dette også skje med sphex, hvor "håndskrift" til en gruppe peptider også gjettes.

Nevrovitenskapsmenn antydet først og beviste deretter at arten av syntesen av peptider fra en funksjonell gruppe overlater ett og det samme genet, eller i det minste flere gener, men med et tett sammenhengende fellesskap av reguleringsmekanismer.

Ved bruk av genteknologiske metoder har amerikanske forskere identifisert og fullstendig etablert nukleotidsekvensen for de tre aplisia-genene. Den første "trykt" i en strengt definert sekvens de fire peptidene til aksillærceller. To andre gener syntetiserte peptider A og B. Analyse av nukleotidsekvensen til disse genene avslørte dupliserte steder. Dette indikerer at alle tre genene kommer fra den samme forløperen. Under evolusjonen ble han sannsynligvis mutert. For eksempel kan antall kopier av dette genet øke (duplikat). På grunn av nye mutasjoner som påvirker allerede nydannede gener, begynte de sin egen evolusjon. Som et resultat førte duplisering av gener gjennom dannelse av nye peptidfamilier til en økning i antall kroppsfunksjoner, for eksempel medfødte atferdsprogrammer.

Det er vanskelig å overvurdere viktigheten av dette arbeidet for biologi. Det var mulig å utvikle og videreføre ideen om en systemdannende rolle for peptider. Det ble klart hvordan de formidler handlingen til "generelle samlere" av funksjonelle gensystemer på forskjellige celler. Evolusjonsveien som fører fra genetiske mutasjoner til multiplikasjon og komplikasjon av instinktive atferdsprogrammer har blitt tydeligere.

Uansett hvor fristende disse hypotesene var, måtte de likevel bekreftes på andre dyr enn aplisia. Først da kunne man snakke om universaliteten i prinsippet om kontroll over hele kroppsreaksjonen til ett gen som koder for en gruppe funksjonelt bundne peptider. Og dette er allerede gjort.

Amerikanske forskere N.I. Tublitz og hans kolleger beviste at flere sammenkoblede gener koder for en gruppe peptider som kontrollerer sluttfasen av tobakksmålsmetamorfose - utløpet av et insekt fra en puppe. Dette tøffe atferdsprogrammet lanserer ett stort peptid. Det syntetiseres i nervesystemet og begynner å slippes ut i blodet to og en halv time før klekking av møll. Insektet klatrer ut av puppen og sprer vingene. Tre andre peptider kontrollerer disse prosessene. To av dem hjelper til med å fylle blodårene i blodkarene, hvorfra de renner inn i vingenes blodkar og sprer dem.Det tredje peptidet virker på bindevevet i vingene. Mens de rette seg, gir han dem plastisitet, og deretter - konstant stivhet.

Fra 1980 til 1983, i laboratoriene til professor S. Num (Japan) og Dr. P. Seburg (USA), ble sekvensen for genet som trykker preproopiomelanocortin-proteinet etablert. I hjernen kuttes dette enorme molekylet av enzymer i flere korte kjeder - peptider. Hos dyr og mennesker danner preproopiomelanocortin peptider et enkelt funksjonelt system. Vi er alle kjent med handlingen. Takket være henne reagerer kroppen vår på sterke og uventede stimuli med en medfødt reaksjon - stress.

Ett peptid fra preproopiomelanocortin-familien øker sekresjonen av glukokortikoid binyrehormoner. De øker igjen blodsirkulasjonen i musklene, forbedrer deres kontraktilitet, øker blodsukkeret. Et annet peptid stimulerer nedbrytningen av fett. På grunn av glukose og fett mobiliseres reserveenergi. Det tredje peptidet forbedrer insulinutskillelsen og sikrer bruk av glukose i vev. Den fjerde slukker smertene. Det er grunnen til at selv alvorlige skader under spenning, stress, ikke merker vi umiddelbart. Dermed gjør naturen det mulig for levende skapninger i en ekstrem situasjon å fullføre hovedsaken, og deretter gjøre "selvhelbredelse". Til slutt øker sistnevnte peptid oppmerksomheten og nivået av våkenhet i hjernen, noe som også er nyttig i enhver livssituasjon.

Så, virkelig "gylne egg" brakte forskere sphex og aplizia. Når han så på forrige århundre atferden til en kjøttetende veps, oppdaget J. Fabre de viktigste ytre mønstrene for medfødt oppførsel. Etter omtrent et århundre har amerikanske nevrovitere generelt skissert den molekylærgenetiske mekanismen som hjernen lagrer og implementerer programmer for medfødt oppførsel.

Arbeidet i denne retningen har imidlertid bare begynt. Tross alt er den medfødte oppførselen til pattedyr, som er det endelige målet for alle studier av vitenskapen om hjernen, faktisk aldri så hardkodet som reaksjonene fra sphex, aplisia eller tobakksmøl. Betydningen av miljøfaktorer som J. Fabre observerte mens han observerte et rovvilt i den instinktive oppførselen til varmblodige dyr er uten tvil større. Og følgelig er prinsippene for genetisk kontroll mer kompliserte, mer plastiske og på noen måter allerede forskjellige.