![](http://nationalgreenhighway.org/img/kipm-2020/1542/image_eIn2130vB85fAo5.jpg)
Elusorganismide adaptiivsete reaktsioonide mitmesugused vormid jagunevad kahte rühma. Instinktid on kujunenud kohandumistena pidevate ja perioodiliste keskkonnanähtustega.
Teine rühm ühendab seda tüüpi käitumist, mida loomad on individuaalses elus leidnud, täpsemalt seda, mida iga metsaline on oma mõistusega mõistnud ja kannatanud. Need reaktsioonid aitavad kehal kohaneda ootamatute, kiiresti muutuvate elutingimustega.
Mõlemad adaptiivse aktiivsuse vormid hõlmavad järjestikuseid toimingute seeriaid, mille eesmärk on organismidele kasulike tulemuste saavutamine. Selliste toimingute programmeerimist kaasasündinud ja omandatud tegevuses saab läbi viia erineval viisil.
Herilase ja Apli tigu kuldmunad
Reeglina põhineb instinktiivne tegevus rasketel programmidel. Putukate elu uurides juhtis silmapaistev prantsuse loodusteadlane J. Fabre tähelepanu kollase tiivaga herilase - sfääri - instinktiivse käitumise huvitavale vormile.
Nendes herilastes toimub teatud arengujärgus munarakkude küpsemine sisemiste hormonaalsete muutuste ja keskkonnategurite (peamiselt õhutemperatuuri ja päeva pikkuse) mõjul. Samuti on vaja neid edasi lükata. Lihasööja herilase selline käitumisetapp on tüüpiline näide instinktiivsest tegevusest.
Herilane algab teatud kuju kaevamisega eraldatud kohale. Siis lendab see jahti pidama, mis peaks vastsetele toitu pakkuma kohe, kui nad munadest kooruvad. Mäng sfexi jaoks on välikriket. Sfex tuvastab kriketi ja halvab selle närvisõlmedes tugevate nõelamise löökidega. Tõmmates ta auku, jätab herilane ta sissepääsu lähedale, ta läheb ise auku, et olukorda kontrollida.
Olles veendunud, et augus pole võõraid inimesi, lohistab herilane oma saagi sinna ja muneb oma munad rinnale. Samuti saab ta auku lohistada veel mõned kriketid, et sulgeda sissepääs nendega. Siis ta lendab minema ja ta ei naase sellesse kohta.
Kui kaalute hoolikalt herilase käitumise kõiki etappe, märkate, et kõik selle liikumised toimuvad ainulaadse programmi kohaselt, mille tulemuseks on üks tulemus - munade munemine. Teadlane J. Fabre lükkas mitu korda tagasi kriketi, mille herilane jättis augu kontrollimise ajal sissepääsu juurde. Sel juhul, kui ta oli august välja saanud ja märganud, et saakloom oli liiga kaugel, haaras herilane selle uuesti kinni, tõmbas selle sissepääsu juurde ja laskus siis auku, kuid jälle üksi. Herilane kordas väsimatult kõiki toiminguid: lohistas kriketit, laskis siis alla, kontrollis naaritsat, et pärast seda uuesti naasta.
Niisiis määrab herilase käitumises iga selle tegevuse eelnev tulemus, mille eesmärk on saavutada mingi verstapostitulemus, järgneva tegevuse arengu. Kui herilane ei saa signaali eelmise etapi eduka lõpuleviimise kohta, ei lähe see kunagi järgmisse.
Kõik see viitab sellele, et herilase käitumine on üles ehitatud range programmi järgi. Selle käivitab sisemine vajadus, motivatsioon. Kuid programmi rakendamise määravad looma adaptiivse tegevuse järkjärgulised ja lõpptulemused. Mis see on, näitavad järgmised tähelepanekud. Pärast herilase sissepääsust seina tapmist võite sõna otseses mõttes hävitada tema pingutused tema silme all. Munade saatus ei paku herilasele enam huvi, kuna selle missioon on lõpule viidud.
Kogu selle programmi määravad pärilikud mehhanismid. Lõppude lõpuks ei kohtu herilase järeltulijad kunagi oma vanematega ega õpi neilt midagi. Need pärilikud mehhanismid jõustuvad siiski ainult teatud keskkonnategurite juuresolekul. Kui herilased neid ei leia, öelge naaritsate jaoks pehme pinnas, läheb kogu toiminguahel segadusse ja puruneb. Ja siis sureb terve herilaste populatsioon selles õeluses.
Näib, et kõik instinktiivse tegevuse vormid on üles ehitatud.Seda kinnitasid teadlased, kes uurisid kõigil mandritel ning merede ja ookeanide kuristikes tiivuliste, neljajalgsete, kestendavate, käpaliste, maa peal liikuvate ja teiste meie planeedi naabrite kombeid ja harjumusi.
Mida laiemalt inimesele loomade instinktiivse käitumise mitmekesisus ilmnes, seda kütkestavamalt köitis teda end eluslooduse suurim saladus. Millised on kehainstinktide sisemised omadused? Pärast avamist aastatel 1951–1953. J. D. Watson, F. Crick ja M. Wilkins DNA struktuurist, see küsimus on konkretiseeritud ja nüüd kõlab see umbes nii: kuidas sünnipärane käitumine geenides kodeeritakse ja kuidas nad seda kontrollivad?
![](http://nationalgreenhighway.org/img/kipm-2020/1542/image_PrDiUOjoyhYp3fPl7V6P4lf.jpg)
Kõige elavama ja informatiivsema vastuse sellele küsimusele andis Ameerika neuroteadlaste grupp eesotsas E. Candeliga. Nad uurisid aplizia meriteode puhul sama käitumisviisi nagu sfex - muna munemine. Nendes katsetes osalenud isikud näevad munarakkude munemist nööris, mis sisaldab üle miljoni muna. Niipea, kui viljastumine toimub hermafroditaarse näärme kanali lihaste kokkutõmbumise mõjul, hakkavad munad välja ajama, tigu lakkab liikumast ja söömast. Tema hingamine ja pulss suurenevad.
Tigu haarab suu abil munajuhe ja, liigutades oma pead, aitab selle kanalist välja ja keerab selle seejärel viigiks. Lõpuks kinnistab loom pea liikumisega müüritise kindlale alusele.
E. Kandel ja I. Kupferman leidsid kõhupiirkonna ganglionist (s.o neuronite akumuleerumisest) aplisia nn aksillaarseid närvirakke. Neilt saadi ekstrakt ja see viidi teiste tigude kehasse. Ja selgus, et selle ekstrakti mõnede ainete võim molluskite käitumise suhtes oli nii suur, et teod hakkasid kohe munema, isegi kui nende küpsus polnud veel saabunud. Peale selle tegid viljastamata teod, saades sellise väljavõtte, muna munemise rituaalist eraldi liigutused.
Teadlasi huvitavad ained, mis moodustavad aksillaarrakkude ekstrakti toimeaine. Need osutusid 4 peptiidiks (st aminohapete lühikeseks ahelaks), millest ühte nimetati GOY - munarakkude hormooniks. Pange lihtsalt tähele, et see avastus polnud täielik üllatus. Teiste bioloogiliselt aktiivsete ainete hulgas uuritakse praegu kõige intensiivsemalt peptiide.
Lõppude lõpuks reguleerivad need tühised valgud, toimides ebaolulises koguses, peaaegu kõiki keha elutähtsaid protsesse: toitumist, hingamist, sekretsiooni, paljunemist, termoregulatsiooni, und jne. Erinevatest kudedest eraldatud peptiidide arv on juba ületanud 500. Paljud neist sünteesitakse närvikoes ja kontrollib otseselt käitumist.
Ka aksillaarsete apliziapeptiidide roll oli sama. Ameerika teadlased leidsid aplsia närvisüsteemist 7 neuroni, millel on neil peptiididel kõige võimsam ja selektiivsem toime. Bioloogide sõnul toimivad need 7 rakku käsu neuronitena. Teisisõnu, nad kontrollivad aplisia järelejäänud närvirakke, mis on osa funktsionaalsest süsteemist, mis pakub munarakke. Mis tahes aplia korral hakkavad need rakud “aksillaarsete” peptiidide mõjul genereerima samaaegselt elektrilisi impulsse ja nende elektrilise “kõne” heli on sel juhul täiesti erinev kui muudel juhtudel, kui need neuronid annavad elektrilise “hääle”.
Lisaks nende käsu neuronite käivitamisele olid aksillaarrakkudest pärit neljal peptiidil ka muud elukutsed, mis olid tihedalt seotud ühe lõppeesmärgi - munarakkude - nimel. Üks peptiid aeglustab pulssi. Teine lõikab hermafrodiitse näärme kanalit nii, et nöör väljub. Kolmas surub maha tigu söögiisu, nii et räige ema ei eksi oma järglastega.
Krantsi reproduktiivsüsteemist eraldasid F. Strumwasser ja tema kolleegid veel 2 peptiidi. Neid kutsuti peptiidiks A ja peptiidiks B.Just nemad sundisid aksillaarrakke sekreteerima neli äsja kirjeldatud peptiidi. Tänu sellele avastusele on funktsionaalse muna munemise süsteemi käivitamise mehhanismid selgemaks saanud.
Nii kinnitati, et just peptiidid “koondavad” närvirakud ühte tööühendusse, valides võimalike neuronühendite hulgast need, mis nende toimele alluvad, ja kaasates need funktsionaalsetesse süsteemidesse. Koos neuronitega ühendavad peptiidid perifeersed rakud ka ühiskonda. Kogu selle tohutu rakuansambli peptiididega koordineeritud tegevuse tulemusel saavutatakse kasulik käitumise tulemus.
Näib, et siin on kõik loogiline ja läbimõeldud. Kuid tegelikult jäi üks oluline küsimus lahendamata, kuni neuroteadlased hakkasid tööle dekrüpteeritud geenidega.
Kelle "käsu" alusel hakkasid aksillaarrakud kõiki nelja peptiidi eristama ranges järjekorras? Peptiidide A ja B toimel? Muidugi. Kuid lõppude lõpuks käivitasid need ained aksillaarrakkudes ainult salapärase mehhanismi. Kuidas ta siis käitub?
See küsimus on väga oluline. Lõppude lõpuks oli peptiidide eraldamisel seda järjestust ja proportsionaalsust väärt ning see põhines sellel, et aplizia instinktiivse käitumise kõva programmeerimine oli üles ehitatud, vähemalt mingil moel murda, ja ta ei paneks ühtegi muna. Ilmselt juhtuks see ka sphexiga, kus arvatakse ära ka mõne peptiidigrupi “käekiri”.
Neuroteadlased soovitasid ja tõestasid seejärel, et ühest funktsionaalrühmast koosnevate peptiidide sünteesi olemus usaldab ühte ja sama geeni või vähemalt mitut geeni, kuid on tihedalt seotud regulatiivsete mehhanismide ühilduvusega.
Geenitehnoloogilisi meetodeid kasutades on Ameerika teadlased tuvastanud ja täielikult kinnitanud kolme aplisia geeni nukleotiidijärjestuse. Esimesed "trükiti" aksillaarrakkude neli peptiidi rangelt määratletud järjestuses. Kaks teist geeni sünteesisid peptiidid A ja B. Nende geenide nukleotiidijärjestuse analüüs näitas dubleerivaid saite. See näitab, et kõik kolm geeni pärinevad samast eellasest. Evolutsiooni käigus oli ta tõenäoliselt muteerunud. Näiteks võib selle geeni eksemplaride arv suureneda (dubleerida). Juba moodustatud geene mõjutavate uute mutatsioonide tõttu alustasid nad oma evolutsiooni. Selle tulemusel viis geenide dubleerimine uute peptiidperekondade moodustamise kaudu keha funktsioonide arvu suurenemise, näiteks kaasasündinud käitumisprogrammid.
Selle töö olulisust bioloogias on raske üle hinnata. Peptiidide süsteemi moodustava rolli ideed oli võimalik edasi arendada ja jätkata. Sai selgeks, kuidas nad vahendavad funktsionaalsete geenisüsteemide "üldkogujate" toimet erinevatele rakkudele. Arengutee, mis viib geneetilistest mutatsioonidest instinktiivse käitumisprogrammi korrutamiseni ja komplitseerimiseni, on muutunud selgemaks.
Ükskõik kui ahvatlevad need hüpoteesid olid, vajasid need siiski kinnitust muude loomade kui aplisia korral. Alles siis võiks rääkida funktsionaalselt seotud peptiidide rühma kodeeriva ühe geeni kogu keha reaktsiooni kontrolli põhimõtte universaalsusest. Ja seda on juba tehtud.
Ameerika teadlased N. I. Tublitz ja tema kolleegid tõestasid, et mitmed omavahel ühendatud geenid kodeerivad peptiidide rühma, mis kontrollivad tubaka koide metamorfoosi lõppjärku - putuka väljumist nukust. See karm käitumisprogramm käivitab ühe suure peptiidi. See sünteesitakse närvisüsteemis ja hakkab verre eralduma kaks ja pool tundi enne koi koorumist. Koplist välja ronides laiutab putukas tiivad. Kolm muud peptiidi kontrollivad neid protsesse. Kaks neist aitavad täita veresoonte veresooni, kust see voolab tiibade veresoontesse ja levib neid.Kolmas peptiid toimib tiibade sidekoes. Kuigi nad sirgendavad, annab ta neile plastilisuse ja siis - pideva jäikuse.
Aastatel 1980–1983 määrati professor S. Numi (Jaapan) ja dr P. Seburgi (USA) laboratooriumides preproopiomelanokortiini valku trükiva geeni järjestus. Ajus lõikavad selle tohutu molekuli ensüümid mitmeks lühemaks ahelaks - peptiidideks. Loomadel ja inimestel moodustavad preproopiomelanokortiini peptiidid ühe funktsionaalse süsteemi. Me kõik oleme selle tegevusega tuttavad. Tänu temale reageerib meie keha tugevatele ja ootamatutele stiimulitele kaasasündinud reaktsiooniga - stressiga.
Üks preproopiomelanokortiinide perekonnast pärit peptiid suurendab glükokortikoidi neerupealiste hormoonide sekretsiooni. Need omakorda suurendavad vereringet lihastes, suurendavad nende kontraktiilsust, suurendavad vere glükoosisisaldust. Teine peptiid stimuleerib rasvade lagunemist. Glükoosi ja rasvade tõttu mobiliseeritakse reservenergia. Kolmas peptiid suurendab insuliini sekretsiooni ja tagab kudede glükoosi kasutamise. Neljas kustutab valu. Sellepärast ei märka me põnevuse, stressi ajal isegi raskeid vigastusi. Seega võimaldab loodus ekstreemses olukorras olenditel põhitegemise lõpule viia ja seejärel "enesetervendamise" teha. Viimaseks suurendab viimane peptiid tähelepanu ja aju ärkveloleku taset, mis on kasulik ka igas elusituatsioonis.
Niisiis, tõeliselt „kuldsed munad” tõid teadlased sfääri ja apliziat. Jälgides möödunud sajandil lihasööja herilase käitumist, avastas J. Fabre kaasasündinud käitumise peamised välised mustrid. Umbes sajandi pärast on Ameerika neuroteadlased üldjoontes kirjeldanud molekulaarset geneetilist mehhanismi, mille abil aju talletab ja rakendab kaasasündinud käitumise programme.
Töö selles suunas on aga alles alanud. Lõppude lõpuks ei ole imetajate kaasasündinud käitumine, mis on kõigi aju-uuringute peamine eesmärk, tegelikult kunagi nii kõvasti kodeeritud kui sfääri, aplisia või tubakakoi reaktsioonid. Keskkonnategurite tähtsus, mida J. Fabre röövelliku herilase vaatlemisel täheldas, on soojavereliste loomade instinktiivsel käitumisel palju suurem. Ja vastavalt, geneetilise kontrolli põhimõtted on keerukamad, plastilisemad ja mõnes mõttes juba erinevad.