Visu dažādo dzīvo organismu adaptīvās reakcijas formas ir sadalītas divās grupās. Instinkti ir izveidojušies kā pielāgošanās pastāvīgām un periodiskām vides parādībām.

Otrā grupa apvieno uzvedības veidus, kādus dzīvnieki ir atraduši individuālajā dzīvē, precīzāk, ka katrs zvērs saprata un cieta pēc sava prāta. Šīs reakcijas palīdz ķermenim pielāgoties negaidītiem, strauji mainīgiem eksistences apstākļiem.

Abas adaptīvās aktivitātes formas ietver secīgas darbību sērijas, kuru mērķis ir panākt organismiem labvēlīgus rezultātus. Tomēr šādu darbību plānošanu iedzimtas un iegūtas aktivitātes ietvaros var veikt dažādos veidos.

Lapsenes un Apļa gliemeža zelta olas

Parasti instinktīvās darbības pamatā ir smagas programmas. Pētot kukaiņu dzīvi, izcilais franču dabaszinātnieks J. Fabre vērsa uzmanību uz dzelteno spārnu lapsenes - sfēras - instinktīvās izturēšanās interesanto formu.

Noteiktā šo lapsenes attīstības posmā iekšējo hormonālo izmaiņu un vides faktoru (galvenokārt gaisa temperatūras un dienas garuma) ietekmē sākas olu nobriešana. Ir arī nepieciešams tos atlikt. Šis gaļēdāju lapsenes izturēšanās posms ir tipisks instinktīvās darbības piemērs.

Lapsene sākas, izraujot noteiktu formu noslēgtā vietā. Pēc tam tas lido medībās, kurām vajadzētu kļūt par barību kāpuriem, tiklīdz tās izšķīlušās no olām. Spēle sfex ir lauka krikets. Sfex atrod kriketu un paralizē to ar spēcīgiem dzeloņa sitieniem nervu mezglos. Ievelkot viņu caurumā, lapsene atstāj viņu netālu no ieejas, viņa pati iet uz leju, lai pārbaudītu situāciju.

Pārliecinājies, ka caurumā nav svešinieku, lapsene tur izvelk laupījumu un uz krūtīm izliek olas. Viņa var arī ievilkt caurumā vēl dažus kriketus, lai ar tiem aizzīmogotu ieeju. Tad viņa lido prom, un viņa vairs neatgriezīsies šajā vietā.

Rūpīgi apsverot visus lapsenes izturēšanās posmus, pamanīsit, ka visas tā kustības tiek veiktas saskaņā ar unikālu programmu, kas pakārtota vienam rezultātam - olu dēšanai. Zinātnieks J. Fabre daudzas reizes atgrūda kriketu, ko lapsene atstāja pie ieejas, pārbaudot caurumu. Šajā gadījumā, izkāpis no cauruma un pamanījis, ka laupījums atrodas pārāk tālu, lapsene to atkal satvēra, pievilka pie ieejas un tad nolaidās caurumā, bet atkal viens pats. Lapsis nenogurstoši atkārtoja visas darbības: tas aizvilka kriketu, pēc tam nometa to, pārbaudīja ūdeles, lai pēc tam atkal atgrieztos.

Tātad lapsenes uzvedībā katrs iepriekšējais tās darbības rezultāts, kura mērķis ir sasniegt pavērsiena rezultātu, nosaka turpmākās darbības attīstību. Ja lapsene nesaņem signālu par iepriekšējā posma veiksmīgu pabeigšanu, tā nekad nepāriet uz nākamo.

Tas viss liecina, ka lapsenes izturēšanās tiek veidota saskaņā ar stingru programmu. To izraisa iekšēja vajadzība, motivācija. Bet programmas īstenošanu nosaka iestudētie un dzīvnieka adaptīvās aktivitātes rezultāti. Kas tas ir, rāda šādi novērojumi. Pēc tam, kad lapsene siena pa ieeju, jūs varat burtiski iznīcināt viņas centienus viņas acu priekšā. Olas liktenis lapsenei vairs neinteresē, jo tās misija ir pabeigta.

Visu šo programmu nosaka iedzimtie mehānismi. Galu galā lapsenes pēcnācēji nekad nesatiksies ar vecākiem un neko no viņiem nemācīsies. Tomēr šie iedzimtie mehānismi stājas spēkā tikai noteiktu vides faktoru klātbūtnē. Ja lapsenes tos neatrod, teiksim, ūdeļu mīkstā augsne, visa darbību ķēde sajaucas un saplīst. Un tad mirst vesela lapsene šajā nelāgajā vietā.

Liekas, ka tiek būvētas visas instinktīvās aktivitātes formas.To apstiprināja zinātnieki, kuri pētīja visos kontinentos un jūru un okeānu bezdibenī spārnoto, četrkājaino, zvīņaino, roņveidīgo, zemes pārvietošanās un citu mūsu planētas kaimiņu manieres un ieradumus.

Jo plašāk cilvēkam tika atklāta dzīvnieku instinktīvās izturēšanās daudzveidība, jo valdzinošāk viņu pievilināja pats lielākais dzīvās dabas noslēpums. Kādas ir ķermeņa instinktu iekšējās īpašības? Pēc atvēršanas 1951.-1953. Dž. D. Vatsonam, F. Krikam un M. Vilkinam par DNS struktūru, šis jautājums ir precizēts, un tagad tas izklausās šādi: kā iedzimtā uzvedība tiek kodēta gēnos un kā viņi to kontrolē?

Visspilgtāko un informatīvāko atbildi uz šo jautājumu sniedza amerikāņu neirozinātnieku grupa E. Kandela vadībā. Viņi pārbaudīja tādu pašu uzvedības veidu jūras gliemežos kā sfex - olu dēšanu. Aplikācijas olu dēšana, stāsta šo eksperimentu dalībnieki, ir vads, kas satur vairāk nekā miljonu olu. Tiklīdz hermafroditiskā dziedzera kanāla muskuļi saraujas, kur notiek apaugļošanās, olas sāk izstumt, gliemezis pārstāj kustēties un ēst. Viņas elpošana un sirdsdarbības ātrums palielinās.

Gliemezis ar muti satver olu vadu un, pārvietojot galvu, palīdz tam izkļūt no kanāla, un pēc tam to sagriež šķipsnā. Visbeidzot, ar galvas kustību, dzīvnieks piestiprina mūru uz cietas pamatnes.

E. Kandels un I. Kupfermans atrada vēdera ganglijā (t.i., neironu uzkrāšanās) aplisijas tā saucamās aksilāro nervu šūnas. No tiem tika iegūts ekstrakts un ievests citu gliemežu ķermenī. Un izrādījās, ka dažu šī ekstrakta vielu vara pār gliemju izturēšanos bija tik liela, ka gliemeži nekavējoties sāka dēt olas, pat ja to briedums vēl nebija pienācis. Turklāt neapaugļoti gliemeži, saņēmuši šādu izrakstu, veica atsevišķas kustības no olu dēšanas rituāla.

Zinātniekus interesē vielas, kas veido aksilāro šūnu ekstrakta aktīvo sastāvdaļu. Tie izrādījās 4 peptīdi (t.i., īsās aminoskābju ķēdes), no kuriem viens sauca GOY - olu dēšanas hormonu. Tikai ņemiet vērā, ka šis atklājums nebija pilnīgs pārsteigums. Starp citām bioloģiski aktīvajām vielām peptīdi tagad tiek pētīti visintensīvāk.

Patiešām, šie niecīgie proteīni, kas darbojas nenozīmīgā daudzumā, regulē gandrīz visus ķermeņa dzīvībai svarīgos procesus: uzturu, elpošanu, sekrēciju, reprodukciju, termoregulāciju, miegu utt. No dažādiem audiem izolēto peptīdu skaits jau ir pārsniedzis 500. Daudzi no tiem tiek sintezēti nervu audos un tieši kontrolē uzvedību.

Aplikācijas "aksilāro" peptīdu loma izrādījās vienāda. Amerikāņu zinātnieki aflijas nervu sistēmā atrada 7 neironus, uz kuriem šiem peptīdiem ir visspēcīgākā un selektīvākā iedarbība. Pēc biologu domām, šīs 7 šūnas darbojas kā komandu neironi. Citiem vārdiem sakot, viņi kontrolē atlikušās aplisijas nervu šūnas, kas ir daļa no funkcionālās sistēmas, kas nodrošina olu dēšanu. Jebkurā aplozē šīs šūnas “aksilāru” peptīdu ietekmē sāk vienlaicīgi ģenerēt elektriskos impulsus, un viņu elektriskās “runas” skaņa šajā gadījumā ir pilnīgi atšķirīga nekā citos gadījumos, kad šie neironi dod elektrisku “balsi”.

Papildus šo komandu neironu palaišanai četriem peptīdiem no aksilāru šūnām bija arī citas profesijas, kas bija cieši savstarpēji saistītas viena galvenā mērķa - olu dēšanas - labā. Viens peptīds palēnina sirdsdarbību. Cits sagriež hermafrodītu dziedzera kanālu tā, lai vads iznāktu. Trešais nomāc gliemeža ēstgribu, lai gluttonous māte nav pusdienot uz savu pēcnācēju.

No gliemeņu reproduktīvās sistēmas F. Strumwasser un viņa kolēģi izdalīja vēl 2 peptīdus. Tos sauca par peptīdu A un peptīdu B.Tieši viņi piespieda aksilārās šūnas izdalīt četrus tikko aprakstītos peptīdus. Pateicoties šim atklājumam, funkcionālās olu dēšanas sistēmas palaišanas mehānismi ir kļuvuši skaidrāki.

Tādējādi tika apstiprināts, ka tieši peptīdi “samontē” nervu šūnas vienā darba asociācijā, no iespējamo neironu savienojumu komplekta izvēloties tos, kuri ir pakļauti to darbībai, un iekļaujot tos funkcionālās sistēmās. Kopā ar neironiem peptīdi arī perifērās šūnas apvieno sadraudzībā. Visa šī milzīgā šūnu ansambļa peptīdiem koordinētās aktivitātes rezultātā tiek sasniegts lietderīgas uzvedības rezultāts.

Liekas, ka šeit viss ir loģiski un pārdomāti. Bet patiesībā ļoti svarīgs jautājums palika neatrisināts, līdz neirozinātnieki sāka strādāt ar atšifrētiem gēniem.
Pēc kura "pasūtījuma" visus četrus peptīdus stingrā secībā sāka izdalīt aksilārās šūnas? Saskaņā ar peptīdiem A un B? Protams. Bet galu galā šīs vielas tikai iedarbināja noslēpumainu mehānismu aksiālās šūnās. Tātad, kā viņš rīkojas?

Šis jautājums ir ļoti svarīgs. Galu galā peptīdu piešķiršanā bija vērts šo secību un samērīgumu, un uz tā pamata tika izveidota aplisijas instinktīvās izturēšanās cietā programmēšana, vismaz kaut kādā veidā saplīstot, un viņa neliktu nevienu olu. Acīmredzot tas notiktu arī ar Spex, kur tiek uzminēts arī kādas peptīdu grupas “rokraksts”.

Neirozinātnieki vispirms ieteica un pēc tam pierādīja, ka peptīdu sintēzes raksturs no vienas funkcionālās grupas uztic vienu un to pašu gēnu vai vismaz vairākus gēnus, bet to cieši savieno regulatīvo mehānismu kopīgums.

Izmantojot gēnu inženierijas metodes, amerikāņu pētnieki ir identificējuši un pilnībā izveidojuši trīs aplisia gēnu nukleotīdu secību. Pirmie stingri noteiktā secībā "iespiesti" četri aksilāru šūnu peptīdi. Divi citi gēni sintezēja peptīdus A un B. Šo gēnu nukleotīdu secības analīze atklāja dublētās vietas. Tas norāda, ka visi trīs gēni nāk no viena un tā paša priekšgājēja. Evolūcijas laikā viņš, iespējams, tika mutēts. Piemēram, šī gēna eksemplāru skaits varētu palielināties (dublēt). Sakarā ar jaunām mutācijām, kas ietekmē jau jaunizveidotos gēnus, viņi sāka savu evolūciju. Tā rezultātā gēnu dublēšanās, veidojot jaunas peptīdu ģimenes, izraisīja ķermeņa funkciju skaita palielināšanos, piemēram, iedzimtas uzvedības programmas.

Ir grūti pārvērtēt šī darba nozīmi bioloģijā. Bija iespējams attīstīt un turpināt ideju par peptīdu sistēmu veidojošo lomu. Kļuva skaidrs, kā viņi meditē funkcionālo gēnu sistēmu "ģenerālo kolekcionāru" darbību uz dažādām šūnām. Kļuvis skaidrāks evolūcijas ceļš, kas ved no ģenētiskām mutācijām līdz instinktīvās uzvedības programmu pavairošanai un sarežģīšanai.

Tomēr neatkarīgi no tā, cik vilinošas bija šīs hipotēzes, tās joprojām bija jāapstiprina dzīvniekiem, izņemot aplisiju. Tikai tad varēja runāt par viena gēna, kas kodē funkcionāli saistītu peptīdu grupu, visa ķermeņa reakcijas kontroles principa universālumu. Un tas jau ir izdarīts.

Amerikāņu zinātnieki N. I. Tublics un viņa kolēģi pierādīja, ka vairāki savstarpēji saistīti gēni kodē peptīdu grupu, kas kontrolē tabakas kandžas metamorfozes beigu posmu - kukaiņa iziešanu no pupas. Šī grūtā uzvedības programma palaiž vienu lielu peptīdu. Tas tiek sintezēts nervu sistēmā un sāk izdalīties asinīs divarpus stundas pirms kodes izšķilšanās. Izkāpjot no kārpas, kukainis izpleta spārnus. Trīs citi peptīdi kontrolē šos procesus. Divas no tām palīdz piepildīt asinsvadu asinsvadus, no kurienes tas ieplūst spārnu asinsvados un tos izkliedē.Trešais peptīds iedarbojas uz spārnu saistaudiem. Kamēr viņi iztaisnojas, viņš viņiem piešķir plastiskumu, bet pēc tam - nemainīgu stingrību.

No 1980. līdz 1983. gadam profesora S. Numa (Japāna) un Dr. P. Seburga (ASV) laboratorijās tika izveidota preproopiomelanokortīna proteīna drukāšanas gēna secība. Smadzenēs šo milzīgo molekulu fermenti sagriež vairākās īsās ķēdēs - peptīdos. Dzīvniekiem un cilvēkiem preproopiomelanokortīna peptīdi veido vienotu funkcionālu sistēmu. Mēs visi esam pazīstami ar tās rīcību. Pateicoties viņai, mūsu ķermenis reaģē uz spēcīgiem un negaidītiem stimuliem ar iedzimtu reakciju - stresu.

Viens peptīds no preproopiomelanokortīnu grupas palielina glikokortikoīdu virsnieru hormonu sekrēciju. Tie, savukārt, palielina asinsriti muskuļos, pastiprina to kontraktilitāti, palielina glikozes līmeni asinīs. Cits peptīds stimulē tauku sadalīšanos. Glikozes un tauku dēļ tiek mobilizēta rezerves enerģija. Trešais peptīds uzlabo insulīna sekrēciju un nodrošina audu glikozes izmantošanu. Ceturtais nodzēš sāpes. Tāpēc pat smagas traumas uzbudinājuma, stresa laikā mēs uzreiz nepamanām. Tādējādi daba dod iespēju dzīvām lietām ekstremālā situācijā pabeigt galveno un pēc tam veikt “sevis dziedināšanu”. Visbeidzot, pēdējais peptīds palielina uzmanību un smadzeņu nomoda līmeni, kas ir noderīgs arī jebkurā dzīves situācijā.

Tātad patiesi “zelta olas” zinātniekiem ienesa sfeksu un apliziju. Vērojot pagājušajā gadsimtā plēsēju lapsenes izturēšanos, J. Fabre atklāja galvenos iedzimtas uzvedības ārējos modeļus. Pēc aptuveni gadsimta Amerikas neirozinātnieki parasti ir ieskicējuši molekulāro ģenētisko mehānismu, ar kuru smadzenes glabā un īsteno iedzimtas uzvedības programmas.

Tomēr darbs šajā virzienā ir tikai nesen sācies. Patiešām, zīdītāju iedzimtā izturēšanās, kas ir visu smadzeņu zinātnes pētījumu galvenais mērķis, patiesībā nekad nav tik kodēta kā sfēras, aplisijas vai tabakas kandžas reakcija. Vides faktoru nozīme, ko novēroja J. Fabre, novērojot plēsīgu lapsenes siltasiņu dzīvnieku instinktīvā uzvedībā, ir nesalīdzināmi lielāka. Un attiecīgi ģenētiskās kontroles principi ir sarežģītāki, plastiskāki un savā ziņā jau atšķirīgi.