Животные анализируют мир
Шрифт:
Даже физические нагрузки человек по-разному переносит в течение суток. Самым «сильным» человек бывает с восьми часов. И сохраняет физическую активность до двенадцати дня, затем следует перерыв, когда человек как бы слабеет, — с двенадцати до четырнадцати часов, а затем с четырнадцати до семнадцати часов к нему приходит новый прилив сил. Ночью — от двух до пяти часов — человек наиболее «слаб».
Ученым еще много предстоит работать, чтобы познать биологические ритмы у человека и животных, но некоторые уже за-думываются над тем, как их изменить.
Человек учится концентрировать и удлинять биологическое
У некоторых индийских фокусников есть удивительный номер. Они берут зернышко лимонного дерева, сажают его в землю, и на глазах у изумленной публики вырастает дерево. Затем на дереве появляется зеленый плод, он желтеет. В естественных условиях для этого необходимо несколько лет на сцене происходит за считанные минуты.
Интересно, а нашли ли биологи концентраторы и ингибиторы времени для живых организмов? Ведь пока мы знаем одно — биологические часы очень трудно разладить колебаниями температуры, только сильное охлаждение может их остановить. Успехи управления живыми часами пока невелики. У некоторых животных можно «подвести» стрелки биологических часов. Вспомним таракана, который делает все не так, как ело сородичи, таракана охладили на двенадцать часов, а затем содержали при нормальной температуре. Его живые часы опять пошли, но стали отставать на полсуток, поэтому он ведет себя необычно в тараканьей семье — все делает с опозданием на двенадцать часов. Можно у того же таракана совсем разладить биологические часы. Достаточно его поместить в условия непрерывного освещения, и он забудет о суточной ритмике, хотя внутренние маятники его часов будут работать.
А вот еще интересный опыт. На этот раз с мелкими лабораторными мушками дрозофилами, вернее, с их развитием. Эти мушки из куколок выходят в предутренние часы, так сказать! с появлением первого солнечного луча. Часы своего развития дрозофилы сверяют с солнечными часами. Попробуем теперь поместить дрозофил в полную темноту. Часы, следящие за развитием, разлаживаются. Мухи начинают выходить из куколок в любое время суток. Однако достаточно секундной вспышки света, чтобы развитие синхронизировать. Вспышку света можно уменьшить даже до 0,005 секунды, и все равно синхронизирующее действие прояви ген. после эшго развитие идет синхронно, и выклев мушек из куколок происходит одномоментно.
Только резкое охлаждение — до О °С и ниже — влечет за собой остановку живых часов. Но это только остановка, стоит отогреть организм, как часы снова пойдут и будут отставать ровно на столько часов, на сколько их остановили. У птиц и млекопитающих, имеющих постоянную температуру тела, часы в норме идут почти в одинаковом темпе. А как быть рыбам, лягушкам и ящерицам — ведь у них не постоянная температура тела, а такая, как во внешней среде? Оказывается, и у этих существ, несмотря на резкие колебания температуры тела, часы идут с одинаковой скоростью.
Неужели только резкие охлаждения и вспышки света могут изменить ход биологических часов? Совсем нет. Существует целый ряд химических веществ, способных влиять на ход живых часов. Ученые установили, что вещества, задерживающие образование информационной РНК, например антибиотик актино-мицин-Д, влияют на ритмику фотосинтеза у водорослей. Спирт явно замедляет биологические часы, иногда суточные ритмы под его влиянием сдвигаются на пять часов. Сходно действуют папаверин и наркотин, правда, замедление ритмов от этих веществ не столь велико, как от спирта.
До этого разбирались только возможности остановки биологических часов ‘либо замедление их работы химическими веществами. А делали ли биологи обратный эксперимент — ускоряли биологическое время или концентрировали его? Может быть, сама природа уже поставила такой эксперимент, и существуют организмы, у которых сконцентрировано время?
Вот коловратка, микроскопическое, но многоклеточное существо. Некоторые виды коловраток живут всего одну‘неделю. За эту неделю у них проходит вся жизнь. Коловратка выводится из яйца, растет и старится, к старости у нее ухудшается зрение, на теле появляются морщины, откладывается жир, а быстрое плавание сменяется неторопливым ползанием. Все признаки старения, а ведь вся жизнь прошла за несколько дней. Коловратки микроскопически малы, размером в десятки микронов, но зато у них есть почти все органы, характерные для многоклеточных животных. Правда, каждый орган состоит всего из нескольких клеток. Глаз, например, из двух клеток: одна клетка — хрусталик, другая — сетчатка.
С какой же скоростью протекают жизненные процессы у коловратки — как у человека или в три тысячи раз быстрее? Именно на эту величину и отличается продолжительность жизней. Не исключено, что время у коловратки сконцентрировано по отношению к нам, людям.
Так как же можно сконцентрировать биологическое время, переместиться в микроскопический мир коловратки с его быстротечностью или же во много раз усилить биоритмику, заставить клетки* делиться быстрее обычного, но соблюдать при этом общую организацию организма?
Экспериментатору, какой бы прибор в его руках ни был, надо стремиться как можно меньше вмешиваться в живую систему и вводить в нее те или другие датчики. Если ввести в клетку электрод или просто приложить его к поверхности, то сигналы о биоритмах будут поступать не от нормальной, а от поврежденной клетки. Прав был Мефистофель у Гёте, высказавший мысль о заколдованном круге в изучении живого:
«Чтобы живое изучить, его сначала убивают, потом на части разрезают, но связи жизненной, увы, там не открыть».
Сама природа дала исследователю прибор, который позволяет следить за временем, протекающим в живой клетке, не внедряясь внутрь ее и сильно не нарушая взаимосвязи с другими структурами. Прибор этот — процесс деления самой клетки, или митоз. Он позволяет следить за жизненным циклом клетки, касаясь ее только световым лучом. Воздействие, конечно, есть, но оно минимально по сравнению с другими методами. Давайте посмотрим, как идет деление клетки у млекопитающих с самого начала развития.
На первый взгляд кажется несколько странным, что слон, человек, мышь и другие млекопитающие, так сильно различающиеся по размерам и по продолжительности жизни, первые шаги на жизненном пути проделывают с одинаковой скоростью.
У всех развитие начинается с одной клетки. Вот и сравним, как оно идет у слона и мыши. Слон живет около шестидесяти лет, а мышь — два-три года. Эмбриональное развитие у мыши составляет двадцать один день, а у слона жизнь до рождения длится шестьсот шестьдесят дней, почти два года. Первые стадии развития у них начинаются с одинаковой скоростью, а как по-разному заканчиваются: слоненок только рождается, а мышь к этому времени прожила почти всю свою жизнь. Может показаться, что биологическое время у мыши бежит быстрее, чем у слона, быстрее начинается деление клеток и развитие заканчивается раньше. Оказывается, это не так. И мышонок, и слоненок, если их на этой стадии можно так назвать, первые семь дней развиваются без связи с материнским организмом через плаценту, и скорость клеточных делений при этом у них одинаковая. Но для слона семь дней развития из шестисот шестидесяти дней почти ничего не значат, а для мыши — это треть всего развития в организме матери. Как надо сконцентрировать время, чтобы за оставшиеся две недели сформировался мышонок, способный жить самостоятельно, вне организма матери? Почему же в первую неделю развития биологическое время у зародышей мыши и слона идет с одинаковой скоростью?