כל מגוון הצורות של תגובות אדפטיביות של יצורים חיים מחולק לשתי קבוצות. האינסטינקטים התפתחו כהסתגלות לתופעות סביבתיות קבועות ותקופתיות.

הקבוצה השנייה מאחדת את סוגי ההתנהגות שחיות מצאו בחיי הפרט, ליתר דיוק, שכל חיה הבינה וסבלה במוחו האישי. תגובות אלה עוזרות לגוף להסתגל לתנאי קיום בלתי צפויים ומשתנים במהירות.

שתי צורות הפעילות האדפטיבית כוללות סדרות רצופות של פעולות שמטרתן להשיג תוצאות מועילות לאורגניזמים. עם זאת, ניתן לבצע תכנות של פעולות מסוג זה בתוך פעילות מולדת ונרכשת בדרכים שונות.

ביצי זהב של צרעה ושבלול אפיס

ככלל, פעילות אינסטינקטיבית מבוססת על תוכניות נוקשות. חוקר הטבע הצרפתי המצטיין ג'יי פברה בחן את חייהם של חרקים הפנה את תשומת ליבו לצורה מעניינת של התנהגות אינסטינקטיבית של הצרעה הכנרית-צהובה - ספקס.

בשלב מסוים של התפתחות בצרעות אלה, תחת השפעת שינויים הורמונאליים פנימיים וגורמים סביבתיים (בעיקר טמפרטורת האוויר ואורך היום), מתחיל התבגרות הביצית. יש גם צורך לדחות אותם. שלב התנהגות זה של הצרעה הטורפת הוא דוגמא אופיינית לפעילות אינסטינקטיבית.

הצרעה מתחילה בחפירת צורה מסוימת במקום מבודד. ואז הוא עף משם לציד משחק, אשר אמור לשמש כמזון לזחלים ברגע שהם בוקעים מביצים. המשחק עבור sfex הוא קריקט שדה. Sfex מגלה קריקט ומשתק אותו בעקיצות עוצמתיות בבלוטות העצבים. מושכת אותו לחור, הצרעה משאירה אותו ליד הכניסה, והיא עצמה יורדת לחור לבדוק את המצב.

לאחר שוודא כי אין זרים בבור, הצרעה גוררת את טרפו לשם ומניחה את ביציה על חזהו. היא יכולה גם לגרור עוד כמה צרצרים לחור כדי לאטום את הכניסה איתם. ואז היא עפה משם, והיא לא תחזור למקום הזה.

אם תשקול בזהירות את כל שלבי ההתנהגות של צרעה, תבחין שכל תנועותיה פרוסות על פי תוכנית ייחודית בכפוף לתוצאה יחידה - הטלת ביציות. המדען ג'יי פברה דחף פעמים רבות את הצרצר, שהצרעה השאירה בכניסה במהלך בדיקת הבור. במקרה זה, לאחר שיצא מהבור והבחין שהטרף רחוק מדי, הצרעה תפסה אותו שוב, משכה אותו אל הכניסה ואז ירדה לחור, אך שוב לבד. הצרעה חזרה ללא לאות על כל הפעולות: היא גררה את הצרצר, אחר כך הפילה אותו, בדקה את המינק, כדי לחזור שוב אחריו.

אז בהתנהגות של צרעה, כל תוצאה קודמת של פעילותה, שמטרתה להשיג תוצאה של אבן דרך, קובעת את התפתחות הפעולה שלאחר מכן. אם הצרעה לא תקבל איתות לגבי השלמתו המוצלחת של השלב הקודם, היא לעולם לא תמשיך לשלב הבא.

כל זה מעיד על כך שהתנהגות הצרעה בנויה על פי תוכנית מחמירה. זה מופעל על ידי צורך פנימי, מוטיבציה. אך יישום התוכנית נקבע על ידי התוצאות המבוימות והסופיות של הפעילות ההסתגלותית של החיה. מה זה, התצפיות הבאות מראות. לאחר שהצרעה חצתה את הכניסה, תוכלו ממש להרוס את המאמצים שלה לנגד עיניה. גורל הביציות כבר לא מעניין את הצרעה, מכיוון שמשימתה הושלמה.

התוכנית כולה נקבעת על ידי מנגנונים תורשתיים. אחרי הכל צאצאי הצרעה לעולם לא ייפגשו עם הוריהם ולעולם לא ילמדו מהם דבר. עם זאת, מנגנונים תורשתיים אלה נכנסים לתוקף רק בנוכחות גורמים סביבתיים מסוימים. אם הצרעות אינן מוצאות אותן, נניח אדמה רכה למינקים, כל שרשרת הפעולות מתבלבלת ונשברת. ואז מתה אוכלוסיה שלמה של צרעות במקום הלא-גורל הזה.

נראה כי כל צורות הפעילות האינסטינקטיבית נבנות.דבר זה אושר על ידי מדענים שחקרו בכל היבשות ובתהומות הים ובאוקיינוסים את נימוסי הרגלים של כנפיים, ארבע רגליים, קשקשות, סיכות סיכה, זזות אדמה ושכנותינו האחרות בכוכב הלכת.

ככל שגילו את ההתנהלות האינסטינקטיבית של בעלי חיים רחבים יותר את האדם, כך הוא נמשך לעצמו באופן שובה לב יותר מהסוד הגדול ביותר של הטבע החי. על בסיס התכונות הפנימיות של יצרי הגוף? לאחר פתיחתו בשנים 1951-1953. ג'. ד. ווטסון, פ. קריק ומ 'וילקינס ממבנה ה- DNA, השאלה הזו קיבלה קונקרטיזציה, ועכשיו זה נשמע כך: כיצד מקודדים התנהגות מולדת בגנים וכיצד הם שולטים בה?

התשובה החיה והמידענית ביותר לשאלה זו ניתנה על ידי קבוצת מדעני המוח האמריקאים בראשות א. קנדל. הם בדקו את אותה צורת התנהגות אצל חלזונות ים אפליזיה כמו ב- sfex - הטלת ביציות. המשתתפים בניסויים אלה מטילים ביצי אפליציה, הם חוט המכיל יותר ממיליון ביצים. ברגע בהשפעת שרירים מכווצים של צינור הבלוטה ההרמפרודיטית, בה מתרחשת הפריה, מתחילים לדחוף את הביצים החוצה, החלזון מפסיק לנוע ולאכול. הנשימה והדופק שלה עולים.

השבלול תופס חוט ביצים בפיו, ומניע את ראשו, מסייע לו לצאת מהתעלה ואז מסובב אותה לכדי חוט. לבסוף, בתנועת ראש, החיה מחברת את בנייה לבסיס יציב.

א. קנדל ואני קופפרמן נמצאו בגנגליון הבטן (כלומר הצטברות נוירונים) אפליסיה מה שנקרא תאי עצב אקסילרי. תמצית הושגה מהם והוכנסה לגופם של חלזונות אחרים. והתברר כי כוחם של חומרים מסוימים מתמצית זו על התנהגותם של רכיכות היה כה גדול, עד שהחלזונות החלו מייד להטיל את ביציהם, גם אם בגרותם טרם הגיעה. יתר על כן, חלזונות בלתי מופרזים, שקיבלו תמצית כזו, עשו תנועות נפרדות מטקס הטלת הביציות.

מדענים מעוניינים בחומרים המרכיבים את העיקרון הפעיל של תמצית תאי ציר. התברר שהם 4 פפטידים (כלומר שרשראות קצרות של חומצות אמינו), שאחת מהן נקראה GOY - הורמון הטלת הביציות. רק שימו לב שהתגלית הזו לא הייתה הפתעה מוחלטת. בין שאר החומרים הפעילים ביולוגית, נבדקים כעת פפטידים בצורה האינטנסיבית ביותר.

אחרי הכל, החלבונים הזעירים הללו, הפועלים בכמויות זניחות, מווסתים כמעט את כל התהליכים החיוניים בגוף: תזונה, נשימה, הפרשה, רבייה, ויסות תרמי, שינה וכו '. מספר הפפטידים המבודדים מרקמות שונות כבר עלה על 500. רבים מהם מסונתזות ברקמת עצב ושולטות באופן ישיר בהתנהגות.

התפקיד של הפפטידים האקסיזריים של האפליזיה התברר שזהה. מדענים אמריקאים מצאו 7 נוירונים במערכת העצבים אפלציה, עליהם יש לפפטידים האפקט החזק והסלקטיבי ביותר. לדברי הביולוגים, 7 תאים אלה פועלים כנוירונים פיקודיים. במילים אחרות, הם שולטים בשאר תאי עצב האפליסיה המהווים חלק מהמערכת התפקודית המספקת הטלת ביציות. בכל אפלוזה, תאים אלה בהשפעת פפטידים "אקסילריים" מתחילים לייצר בו זמנית דחפים חשמליים, וקולות ה"דיבור "החשמלי שלהם במקרה זה שונה לחלוטין מאשר במקרים אחרים כאשר נוירונים אלה נותנים" קול "חשמלי.

בנוסף לשיגור נוירוני הפיקוד הללו, לארבעת הפפטידים מתאי הציר היו גם מקצועות אחרים שהיו קשורים זה לזה למטרה סופית אחת - הטלת ביציות. פפטיד אחד מאט את קצב הלב. אחר חותך את צינור הבלוטה ההרמפרודיטית כך שהחוט יוצא. השלישית מדכאת את התיאבון של החילזון כך שהאם הרפה לא אוכלת על צאצאיה שלה.

ממערכת הרבייה של השבלול פ. סטרומווסר ועמיתיו בודדו 2 פפטידים נוספים. הם נקראו פפטיד A ופפטיד B.הם אלה שהכריחו את תאי הציר להפריש את ארבעת הפפטידים שתוארו זה עתה. הודות לתגלית זו, המנגנונים להשקת מערכת הטלת ביצים פונקציונלית התבהרו.

לפיכך, אושר כי מדובר בפפטידים ש"הרכיבו "תאי עצב לאסוציאציה פועלת אחת, ובחרו מתוך הסט של תרכובות נוירונים אפשריים אלו הנתונים לפעולתם, וכוללים אותם במערכות פונקציונליות. יחד עם תאי עצב, פפטידים משלבים גם תאים היקפיים לקהילה משותפת. כתוצאה מהפעילות המתואמת של הפפטיד של כל הרכב התאים הענק הזה, מושגת תוצאת התנהגות מועילה.

נראה שהכל כאן הגיוני ומהורהר. אך למעשה נושא חשוב מאוד נותר בלתי פתור עד שמדעני המוח החלו לעבוד עם גנים מפוענחים.
על ידי "סדרם" של מי התחילו להפריש ארבעת הפפטידים על ידי תאי אקסילריה בסדר קפדני? תחת הפעולה של פפטידים A ו- B? כמובן. אך אחרי הכל, החומרים הללו רק השיקו מנגנון מסתורי בתאי הציר. אז איך הוא מתנהג?

שאלה זו חשובה מאוד. אחרי הכל, היה זה שווה רצף ומידתיות זו בהקצאת הפפטידים, ומבוסס עליו שהתכנות הקשה של ההתנהגות האינסטינקטיבית של אפליציה נבנתה, לפחות בדרך כלשהי לשבירה, והיא לא הייתה מטילה ביצים. ברור שזה יקרה גם בסקס, שם ניחשת גם "כתב היד" של קבוצה מסוימת של פפטידים.

מדעני המוח הציעו לראשונה ואז הוכיחו כי אופי הסינתזה של פפטידים מקבוצה פונקציונאלית מפקיד גן אחד ואותו, או לפחות מספר גנים, אך עם קהילה מקושרת זו של זו של מנגנוני רגולציה.

בשיטות של הנדסה גנטית, חוקרים אמריקאים זיהו וביססו את רצף הנוקלאוטידים בשלמותם עבור שלושת הגנים האפליסים. הראשון "מודפס" ברצף מוגדר בקפדנות את ארבעת הפפטידים של תאי ציר. שני גנים אחרים סינתזה פפטידים A ו- B. ניתוח רצף הנוקלאוטידים של גנים אלה חשף אתרים כפולים. זה מצביע על כך שכל שלושת הגנים מגיעים מאותו מבשר. במהלך האבולוציה הוא כנראה עבר מוטציה. לדוגמה, מספר העותקים של גן זה יכול להגדיל (כפילות). עקב מוטציות חדשות המשפיעות על גנים חדשים שנוצרו כבר, הם החלו בהתפתחות שלהם. כתוצאה מכך, כפילות של גנים באמצעות היווצרות משפחות פפטיד חדשות הביאו לעלייה במספר תפקודי הגוף, למשל תוכניות התנהגות מולדות.

קשה להפריז בחשיבותה של עבודה זו לביולוגיה. ניתן היה לפתח ולהמשיך את הרעיון של תפקיד מכונן מערכת עבור פפטידים. התברר כיצד הם מתווכים את פעולתם של "אספנים כלליים" של מערכות גנים פונקציונליות על תאים שונים. הדרך האבולוציונית המובילה ממוטציות גנטיות לכפל וסיבוך של תוכניות התנהגות אינסטינקטיבית התבהרה.

עם זאת, לא משנה עד כמה ההיפותזות הללו היו מפתים, הם עדיין היו צריכים לאשר את בעלי החיים שאינם אפילציה. רק אז אפשר לדבר על האוניברסליות באופיו של עקרון השליטה בתגובת הגוף כולו של גן אחד המקודד קבוצה של פפטידים המקושרים לתפקוד. וזה כבר נעשה.

המדענים האמריקאים נ 'טובליץ וחבריו הוכיחו כי מספר גנים קשורים זה בזה מקודדים קבוצה של פפטידים השולטים בשלב הסופי של מטמורפוזה של עש טבק - יציאת חרק מגולם. תוכנית התנהגות קשוחה זו משיקה פפטיד גדול אחד. הוא מסונתז במערכת העצבים ומתחיל להשתחרר לדם שעתיים וחצי לפני בקיעת העש. כשהוא יוצא מהגולם, פורש החרק את כנפיו. שלושה פפטידים אחרים שולטים בתהליכים אלה. שניים מהם תורמים למילוי כלי הדם של כלי הדם, משם הוא זורם לכלי הדם של הכנפיים ומפיץ אותם.הפפטיד השלישי פועל על רקמת החיבור של הכנפיים. בזמן שהם מתיישרים הוא נותן להם פלסטיות, ואז - קשיחות מתמדת.

בין השנים 1980 עד 1983, במעבדותיהם של פרופסור ס. נומ (יפן) וד"ר פ. סברג (ארה"ב), הוקם רצף הגן המדפיס את חלבון הפרופרופיו-melanocortin. במוח, מולקולת ענקית זו נחתכת על ידי אנזימים למספר שרשראות קצרות - פפטידים. אצל בעלי חיים ובני אדם, פפטידים preproopiomelanocortin יוצרים מערכת תפקודית יחידה. כולנו מכירים את פעולתה. בזכותה גופנו מגיב לגירויים חזקים ובלתי צפויים עם תגובה מולדת - מתח.

פפטיד אחד ממשפחת הטרום פרופיו-מולנוקורטין מגביר את הפרשת הורמוני האדרנל הגלוקוקורטיקואידים. הם, בתורם, מגבירים את זרימת הדם בשרירים, משפרים את התכווצותם, מגבירים את רמת הגלוקוז בדם. פפטיד נוסף ממריץ את פירוק השומן. בגלל גלוקוז ושומנים מגויסים אנרגיית מילואים. הפפטיד השלישי משפר את הפרשת האינסולין ומבטיח שימוש ברקמות על ידי גלוקוז. הרביעי מכבה את הכאב. זו הסיבה שאפילו פציעות קשות בזמן התרגשות, מתח, אנו לא שמים לב מייד. לפיכך, הטבע מאפשר לדברים החיים במצב קיצוני להשלים את העיקר ואז לבצע "ריפוי עצמי". לבסוף, הפפטיד האחרון מגביר את הקשב ואת רמת הערות של המוח, אשר מועילה גם בכל מצב חיים.

אז, באמת "ביצי זהב" הביאו מדענים ספקס ואפליציה. כאשר צפה במאה שעברה את התנהגותה של צרעה טורפת, ג 'יי פברה גילה את התבניות החיצוניות העיקריות של התנהגות מולדת. לאחר כמאה שנים, מדעני המוח האמריקאים התוו בדרך כלל את המנגנון הגנטי המולקולרי שבאמצעותו מוח המוח ומיישם תוכניות להתנהגות מולדת.

עם זאת, העבודה בכיוון זה רק החלה. אחרי הכל, ההתנהגות המולדת של יונקים, שהיא המטרה הסופית של כל מחקרי מדעי המוח, היא למעשה אף פעם לא כל כך מקודדת כמו התגובות של ספקס, אפליסיה או עש טבק. המשמעות של גורמים סביבתיים שג'יי פברה צפה תוך כדי התבוננות בצרעה טורפת גדולה בהרבה בהתנהגותם האינסטינקטיבית של בעלי חיים חמים בדם. ובהתאם, עקרונות השליטה הגנטית מורכבים יותר, פלסטיים יותר ובמובנים מסוימים כבר שונים זה מזה.