Татьяна Жданова - Сотворенная природа глазами биологов
В нервной системе, куда ни загляни, всюду можно обнаружить, вроде бы, сходную деятельность: потоки нервных импульсов электрической природы. В то же время эти импульсы обеспечивают совершенно разный эффект. При раздражении уха поток электрических импульсов проходит по нервным волокнам к определенному участку мозга – и мы слышим звуки. Вместе с тем аналогичные сигналы, идущие от глаз, приводят к качественно совсем иному ощущению – света.
Волокна нервов устроены подобно электрическим проводам в резиновой оболочке. Они тоньше волоса, но, тем не менее, каждое нервное волоконце лежит в специальном гибком футлярчике. Он надежно отгораживает одно волоконце от другого, чтобы передавать донесения или приказы туда и обратно, не мешая соседям.
Нервная система призвана:
• воспринимать с помощью органов чувств и отдельных рецепторов внешние и внутренние раздражения;
• мгновенно перерабатывать с помощью системы анализаторов поступающие сигналы для подготовки и осуществления ответной реакции;
• координировать деятельность организма, управлять всеми органами и системами, уравновешивать их со средой для функционирования организма как единого целого;
• хранить в памяти в закодированном виде наследственную и приобретенную информацию, а также мгновенно извлекать ее по мере необходимости;
• разворачивать во времени инстинктивное поведение живых существ и обеспечивать их развитие за счет обучения, приобретения опыта и навыков;
• осуществлять высшую нервную деятельность, включая элементарное мышление (рассудочную деятельность) – для животных некоторых видов.
Нераскрытые тайны мозга. Ученые еще в недавнем прошлом утверждали, что для анатома и физиолога само собой понятно: «высокая степень разума животного должна соединяться с сильным развитием нервной системы и в особенности мыслительного аппарата – мозга». Считалось, что орган и его функция всегда должны стоять в известных отношениях друг к другу. Однако, как оказалось, все в живой природе гораздо сложнее, в чем вам предстоит убедиться.
Так, между мозгом насекомого и мозгом позвоночного существуют весьма значительные различия. И в то же время совсем крошечный мозг мухи, пчелы, бабочки или другого насекомого позволяет им не хуже млекопитающих видеть и слышать, осязать и чувствовать вкус, передвигаться с большой точностью и, более того, летать на значительные расстояния, пользуясь внутренней «картой», взаимодействовать между собой, обучаться. В чем же причина такого несоответствия?
Дело в том, что исследователями отчасти установлены направления потоков информации в мозге. По поведению животного можно судить о том, какие им приняты решения. Но что при этом происходит в скоплениях нейронов врожденного «индивидуального компьютера» живого существа?
Что об этом может сказать наука, та же нейробиология? Смогла ли она разгадать тайну мозга – этой самой сложной и таинственной из данностей, известных людям?
Первый нейробиологический опыт принадлежит древнеримскому врачу Галену. Перерезав у свиньи нервные волокна, с помощью которых мозг управлял мышцами гортани, он лишил ее голоса – животное тотчас онемело. Это было во II веке.
Далеко ли с тех пор ушла наука в своих познаниях о принципе работы мозга?
Оказывается, несмотря на огромный труд ученых, принцип работы даже одной нервной клетки, так называемого «кирпичика», из которого построен мозг, является тайной.
Нейробиологи многое понимают из того, как нейрон «ест» и «пьет». Как он получает необходимую для своей жизнедеятельности энергию, усваивая необходимые вещества, извлеченные из среды обитания. Как затем этот нейрон посылает соседям самую различную информацию в виде сигналов, зашифрованную либо в определенной серии электрических импульсов, либо в разнообразных комбинациях химических веществ.
А что потом? Вот получила нервная клетка конкретный сигнал, и в ее глубинах началась в содружестве с другими клетками, образующими всю разветвленную нервную систему и мозг животного, уникальная деятельность. Происходит запоминание пришедшей информации, извлечение из памяти нужных сведений, принятие решений, отдача приказов мышцам и различным органам. Однако каким образом? На это сегодня нет четкого ответа. Ну, а поскольку непонятно, как действуют отдельные нервные клетки и их комплексы, то не ясен и принцип работы мозга в целом.
«В мире земном есть много еще явлений, для нашего ума необъяснимых. Но при всем том в нем в таком свете является великий Ум Божественный, что нельзя не прийти к убеждению в том, что совершающееся для нас на земле непонятное совершается также по планам премудрости Божественной».
Так говорит сам Бог: «Как небо выше земли, так пути Мои выше путей ваших и мысли Мои выше мыслей ваших» (Ис. 55, 9) («О святой православной вере»).
Мозг и перестройка организма. Среди многих тайн, связанных с деятельностью мозга, существует удивительное явление, возникающее при метаморфозе. Метаморфоз (от греч. metamorphosis – превращение) – это переход одной стадии или формы послезародышевого развития некоторых животных в другую, выражающийся нередко в резком изменении строения животного. Он присущ не только многим видам беспозвоночных, но даже позвоночным животным – ряду рыб и земноводных. В его основе лежит глубокое преобразование строения организма личинки в процессе превращения во взрослую особь.
Общеизвестен такой пример метаморфоза, как превращение гусеницы в бабочку. Но, вероятно, мало кто задумывался, сохраняется ли при этом мозг или образуется новый.
У гусениц органы чувств и функции мозга хотя и достаточно сложны, но все же не настолько, как у взрослой бабочки. Ведь гусенице в основном необходимо управление мощными челюстями, системой пищеварения и относительно громоздким способом передвижения.
У бабочек же, в которых они впоследствии превратятся, хорошо развиты сенсорные органы и система передвижения, обеспечивающая виртуозный полет. Ее мозг управляет огромным комплексом целесообразного поведения, включая сложнейшие репродуктивные действия. Ведь жизненная цель бабочек – продолжение рода. Следовательно, мир бабочек значительно отличается от мира гусениц.
Во время метаморфоза организм гусеницы, ставшей на это время куколкой, чудесным образом полностью меняется на организм бабочки. В теле куколки происходит разрушение личиночных тканей и формирование органов взрослого насекомого. Одно существо как бы растворяется, и из разжиженной массы чудесным образом появляется другое.
Только представьте, как у куколки довольно быстро исчезают ноги, которые находились на брюшке, и уже в другом месте, в грудном отделе, создаются длинные ноги взрослого насекомого бабочки. А вместо жующих ротовых частей формируется изящный хоботок. Преобразуется и мышечная система. Появляются новые части тела – прекрасные крылья, расписанные различными
красками. Для получения красящего пигмента создаются очень сложные химические производства и т. д.
И хотя сущность этих превращений издавна привлекает внимание исследователей, механизмы и процессы при метаморфозе во многом не ясны. Например, не понятно, что происходит в это время с мозгом насекомого. Ведь при его обновлении появляются новые нервные клетки и связи между ними. Предыдущие же клетки мозга либо частично сохраняют свои функции, либо меняют их, либо перемещаются на другое место, либо погибают. Каким же образом тогда осуществляется руководство процессами построения всего нового организма?
Как считают некоторые ученые-биологи, в процессе перестройки мозга сохраняется таинственный «мозговой центр». Он и несет в себе весь уникальный комплекс генетических знаний по созданию организма бабочки из «строительных материалов» гусеницы.
Где находится «мозговой центр» у взрослых насекомых?
Вопрос об этом возникает не напрасно. Например, такое полужесткокрылое насекомое, как родниус, может целый год прожить без головы. При этом у него, как и у некоторых других групп насекомых, даже не исчезает реакция на свет. Оказывается, их глаза, хотя и создают зрительные образы, но не являются единственным источником световой чувствительности.
Но более всего поражают муравьи. Муравей с отрезанным брюшком может нормально выполнять свои обязанности – защищаться, таскать добычу, коконы, личинок и производить другие работы. Но и обезглавленный муравей в течение часа ползает и продолжает свою жизнедеятельность. А грудь муравья, лишенная головы и брюшка, может такое же время кружить короткими шажками и при падении подниматься.
Но самое удивительное, что и головы муравьев могут довольно долго жить без туловища, демонстрируя обычные реакции. В эксперименте рядом были помещены две головы муравьев из разных колоний. Они стали ощупывать друг друга с помощью антенн, открывать и закрывать жвала, после чего вступили в схватку, которая продолжалась около часа.
