![](http://nationalgreenhighway.org/img/kipm-2020/1542/image_eIn2130vB85fAo5.jpg)
Celá paleta forem adaptivních reakcí živých organismů je rozdělena do dvou skupin. Instinkty se vyvinuly jako adaptace na konstantní a periodické environmentální jevy.
Druhá skupina sjednocuje typy chování, které zvířata našli v individuálním životě, přesněji řečeno, že každá bestie rozuměla a trpěla svou vlastní myslí. Tyto reakce pomáhají tělu přizpůsobit se neočekávaným, rychle se měnícím podmínkám existence.
Obě formy adaptivní činnosti zahrnují po sobě jdoucí série akcí zaměřených na dosažení prospěšných výsledků pro organismy. Programování takových akcí v rámci vrozené a získané činnosti však může být provedeno různými způsoby.
Golden Eggs of Wasp a Aplis Snail
Instinktivní aktivita je zpravidla založena na rigidních programech. Vynikající francouzský přírodovědec J. Fabre studoval život hmyzu a upozornil na zajímavou formu instinktivního chování žluté okřídlené vosy - sphex.
V určité fázi vývoje těchto vos začíná pod vlivem vnitřních hormonálních změn a faktorů prostředí (především teplota vzduchu a délka dne) zrání vajec. Je také třeba je odložit. Toto stádium chování masožravých vos je typickým příkladem instinktivní aktivity.
Vosa začíná kopáním určitého tvaru na odlehlém místě. Pak letí, aby lovilo zvěř, která by měla sloužit jako potrava pro larvy, jakmile se vylíhnou z vajec. Hra pro sfex je polní kriket. Sfex detekuje kriket a ochromí ho silnými bodnutím v nervových uzlech. Vos ho přitáhne k díře a opustí jej poblíž vchodu, ona sama jde dolů do díry a zkontroluje situaci.
Poté, co se ujistí, že v díře nejsou žádní cizinci, vosa tam vtáhne svou kořist a položí vejce na hruď. Také může do otvoru zatáhnout několik cvrčků, aby s nimi utěsnila vchod. Pak letí pryč a na toto místo se nevrátí.
Pokud pečlivě zvážíte všechny fáze chování osy, všimnete si, že všechny její pohyby jsou rozmístěny podle jedinečného programu, který podléhá jedinému výsledku - položení vajíček. Vědec J. Fabre mnohokrát potlačil kriket, který osa zanechala při vstupu při prohlídce díry. V tomto případě, když vystoupil z díry a všiml si, že kořist byla příliš daleko, osa ji popadla, přitáhla ji ke vchodu a pak sestoupila do díry, ale znovu sama. Vosa neúnavně opakovala všechny akce: táhla kriket, pak ho upustila, zkontrolovala norek a po něm se znovu vrátila.
Takže v chování osy každý předchozí výsledek své činnosti, zaměřený na dosažení nějakého mezníkového výsledku, určuje vývoj následné akce. Pokud osa neobdrží signál o úspěšném dokončení předchozí fáze, nikdy nepřejde k dalšímu.
To vše naznačuje, že chování vosy je postaveno podle přísného programu. Je spouštěna vnitřní potřebou, motivací. Provádění programu je však určeno postupnými a konečnými výsledky adaptivní činnosti zvířete. Co to je, následující pozorování ukazují. Poté, co vosa zazděla vchodem, můžete doslova zničit její úsilí před očima. Osud vajíček již není v zájmu osy, protože její poslání je dokončeno.
Celý tento program je určen dědičnými mechanismy. Nakonec se potomci osy nikdy nesetkají se svými rodiči a od nich se nic nedozví. Tyto dědičné mechanismy však vstupují v platnost pouze za přítomnosti určitých faktorů prostředí. Pokud je osa nenajde, řekněme měkkou půdu pro norky, celý řetězec akcí bude zmatený a zlomí se. A pak na tomto nešťastném místě zemře celá osa vos.
Zdá se, že se vytvářejí všechny formy instinktivní činnosti.Potvrdili to vědci, kteří studovali na všech kontinentech a v propasti moří a oceánů způsoby a zvyky okřídlených, čtyřnohých, šupinatých, ploutvonožců, pozemských a dalších našich sousedů na planetě.
Čím širší byla rozmanitost instinktivního chování zvířat odhalena člověku, tím více ho přitahovalo největší tajemství živé přírody. Na jakých vnitřních vlastnostech jsou instinkty těla založeny? Po objevu v letech 1951-1953. J. D. Watson, F. Crick a M. Wilkins o struktuře DNA, tato otázka byla konkretizována a nyní to zní takto: jak jsou vrozené chování kódováno v genech a jak je ovládají?
![](http://nationalgreenhighway.org/img/kipm-2020/1542/image_PrDiUOjoyhYp3fPl7V6P4lf.jpg)
Nejživější a nejinformativnější odpověď na tuto otázku byla skupina amerických neurovědců vedených E. Candelem. Zkoumali stejnou formu chování u mořských hlemýžďů aplizia jako u snáškových vajec. Podle účastníků těchto experimentů je kladení vajíček aplizie šňůra obsahující více než milion vajec. Jakmile se pod vlivem stahujících svalů kanálu hermafroditické žlázy, kde dochází k oplodnění, začnou vejce vytlačovat, hlemýžď se přestane hýbat a jíst. Zvyšuje se její dech a srdeční frekvence.
Šnek popadne za ústa šňůru vajec a posune hlavu, pomůže mu ven z potrubí a pak ji otočí do přadena. Nakonec zvíře pohybem hlavy připevní zdivo na pevný podklad.
E. Kandel a I. Kupferman našli v břišním gangliu (tj. Akumulaci neuronů) aplisia tzv. Axilární nervové buňky. Z nich byl získán extrakt a zaveden do těla jiných šneků. A ukázalo se, že síla některých látek z tohoto extraktu nad chováním měkkýšů byla tak velká, že hlemýždi okamžitě pokládali vejce, i když jejich zralost ještě nenastala. Kromě toho nefertilizovaní šneci po obdržení takového extraktu dělali oddělené pohyby od rituálu snášejícího vejce.
Vědci se zajímají o látky, které tvoří aktivní princip extraktu axilárních buněk. Ukázalo se, že se jedná o 4 peptidy (tj. Krátké řetězce aminokyselin), z nichž jeden se jmenoval GOY - vaječný hormon. Jen si uvědomte, že tento objev nebyl úplným překvapením. Mezi jinými biologicky účinnými látkami jsou nyní peptidy zkoumány nejintenzivněji.
Tyto drobné proteiny, konající v zanedbatelném množství, koneckonců regulují téměř všechny životní procesy v těle: výživa, dýchání, sekrece, reprodukce, termoregulace, spánek atd. Počet peptidů izolovaných z různých tkání již přesáhl 500. Mnoho z nich jsou syntetizovány v nervové tkáni a přímo řídí chování.
Role „axilárních“ apliziových peptidů byla také stejná. Američtí vědci našli v nervovém systému aplsia 7 neuronů, na které mají tyto peptidy nejsilnější a nej selektivnější účinek. Podle biologů funguje těchto 7 buněk jako příkazové neurony. Jinými slovy, kontrolují zbytek nervových buněk aplisia, které jsou součástí funkčního systému, který zajišťuje pokládání vajíček. Při jakékoli aploze začnou tyto buňky pod vlivem „axilárních“ peptidů současně generovat elektrické impulsy a zvuk jejich elektrické „řeči“ je v tomto případě úplně jiný než v jiných případech, kdy tyto neurony dávají elektrický „hlas“.
Kromě spuštění těchto příkazových neuronů měly čtyři peptidy z axilárních buněk také další profese, které byly úzce propojeny kvůli jednomu konečnému cíli - kladení vajíček. Jeden peptid zpomaluje srdeční frekvenci. Další přerušuje vedení hermafroditické žlázy, takže kabel vychází. Třetí potlačuje chuť k jídlu hlemýždi tak, aby lepkavá matka nejedla na svém potomku.
F. Strumwasser a jeho kolegové izolovali další 2 peptidy z reprodukčního systému kochley. Nazývali se peptid A a peptid B.Byli to oni, kdo donutil axilární buňky k vylučování čtyř peptidů, které byly právě popsány. Díky tomuto objevu se mechanismy pro zavedení funkčního systému kladení vajíček zřetelněji objasnily.
Bylo tedy potvrzeno, že to jsou peptidy, které „spojují“ nervové buňky do jednoho pracovního spojení, vybírající ze souboru možných neuronových sloučenin ty, které jsou předmětem jejich působení, a zahrnou je do funkčních systémů. Společně s neurony peptidy také kombinují periferní buňky do společenství. V důsledku peptidově koordinované aktivity celého tohoto velkého buněčného souboru se dosáhne užitečného výsledku chování.
Zdá se, že vše je logické a promyšlené. Ve skutečnosti však velmi důležitý problém zůstal nevyřešený, dokud neurovědci nezačali pracovat s dešifrovanými geny.
Čím „pořadí“ začaly být všechny čtyři peptidy sekretovány axilárními buňkami v přísném pořadí? Působením peptidů A a B? Samozřejmě. Nakonec však tyto látky v axilárních buňkách zahájily záhadný mechanismus. Jak tedy jedná?
Tato otázka je velmi důležitá. Koneckonců, stálo to za tuto sekvenci a proporcionalitu při přidělování peptidů a bylo na něm založeno, že bylo vybudováno tvrdé programování instinktivního chování aplizie, alespoň nějakým způsobem, aby se zlomila, a ona by neukládala žádná vejce. To by se samozřejmě stalo také u sphexu, kde se také uhodne „rukopis“ nějaké skupiny peptidů.
Neurovědci nejprve navrhli a poté prokázali, že povaha syntézy peptidů z jedné funkční skupiny svěřuje jeden a tentýž gen nebo alespoň několik genů, ale s úzce propojenou komunitou regulačních mechanismů.
Pomocí metod genetického inženýrství američtí vědci identifikovali a plně zavedli nukleotidovou sekvenci pro tři geny aplisia. První "vytištěný" v přesně definované sekvenci čtyři peptidy axilárních buněk. Dva další geny syntetizovaly peptidy A a B. Analýza nukleotidové sekvence těchto genů odhalila duplicitní místa. To ukazuje, že všechny tři geny pocházejí ze stejného prekurzoru. Během evoluce byl pravděpodobně zmutován. Například počet kopií tohoto genu by se mohl zvýšit (duplikát). Díky novým mutacím ovlivňujícím již nově vytvořené geny zahájily vlastní vývoj. Výsledkem je, že zdvojení genů vytvářením nových peptidových rodin vedlo ke zvýšení počtu tělesných funkcí, například programů vrozeného chování.
Je obtížné přeceňovat důležitost této práce pro biologii. Bylo možné vyvinout a pokračovat v myšlence systémové role peptidů. Bylo jasné, jak zprostředkovávají činnost „obecných sběratelů“ funkčních genových systémů na různých buňkách. Evoluční cesta vedoucí od genetických mutací k množení a komplikacím programů instinktivního chování se stala jasnější.
Bez ohledu na to, jak lákavé byly tyto hypotézy, je však třeba je potvrdit i na jiných zvířatech než na aplisii. Teprve potom bylo možné hovořit o univerzálnosti v podstatě principu kontroly nad celotělovou reakcí jednoho genu kódujícího skupinu funkčně spojených peptidů. A to již bylo provedeno.
Američtí vědci N.I. Tublitz a jeho kolegové prokázali, že několik vzájemně propojených genů kóduje skupinu peptidů, které kontrolují finální stadium metamorfózy tabákových můr - únik hmyzu z kukly. Tento tvrdý behaviorální program uvádí na trh jeden velký peptid. Syntetizuje se v nervovém systému a začíná se uvolňovat do krve dvě a půl hodiny před vylíhnutím můry. Vylézající z kukly šíří hmyz křídla. Tyto procesy řídí tři další peptidy. Dva z nich přispívají k plnění krevních cév krevních cév, odkud proudí do krevních cév křídla a šíří je.Třetí peptid působí na pojivovou tkáň křídel. Když se narovná, dává jim plasticitu a pak - konstantní tuhost.
Od roku 1980 do roku 1983 byla v laboratořích profesora S. Num (Japonsko) a Dr. P. Siburga (USA) stanovena sekvence genu pro tisk preproopiomelanocortinového proteinu. V mozku je tato obrovská molekula štěpena enzymy na několik krátkých řetězců - peptidů. U zvířat a lidí tvoří preproopiomelanocortinové peptidy jediný funkční systém. Všichni jsme s jeho činností obeznámeni. Díky ní naše tělo reaguje na silné a neočekávané podněty s vrozenou reakcí - stresem.
Jeden peptid z rodiny preproopiomelanocortinů zvyšuje sekreci glukokortikoidních hormonů nadledvin. Naopak zvyšují krevní oběh ve svalech, zvyšují kontraktilitu a zvyšují hladinu glukózy v krvi. Jiný peptid stimuluje odbourávání tuků. Díky glukóze a tukům se mobilizuje energie. Třetí peptid zvyšuje sekreci inzulínu a zajišťuje použití glukózy ve tkáních. Čtvrtý zhasne bolest. To je důvod, proč ani těžká zranění během vzrušení, stresu, si toho nevšimneme okamžitě. Příroda tak umožňuje, aby živé věci v extrémní situaci dokončily hlavní věc a poté se „uzdravily“. Konečně, posledně uvedený peptid zvyšuje pozornost a úroveň bdělosti mozku, což je také užitečné v jakékoli životní situaci.
Opravdu „zlatá vejce“ přinesla vědcům sphex a aplizii. Při pozorování chování masožravých vos v minulém století objevil J. Fabre hlavní vnější zákony vrozeného chování. Po asi století, američtí neurovědci obecně nastínili molekulární genetický mechanismus, kterým mozek ukládá a implementuje programy vrozeného chování.
Práce v tomto směru však teprve začala. Vrozené chování savců, které je konečným cílem všech studií vědy o mozku, není ve skutečnosti nikdy tak tvrdě zakódováno jako reakce sphexu, aplisie nebo tabáku. Význam faktorů prostředí, které J. Fabre pozoroval při pozorování dravé osy v instinktivním chování teplokrevných zvířat, je nesrovnatelně větší. A proto jsou principy genetické kontroly komplikovanější, plastickější a v některých ohledech již odlišné.