Toda a variedade de formas de reações adaptativas dos organismos vivos é dividida em dois grupos. Os instintos se desenvolveram como adaptações a fenômenos ambientais constantes e periódicos.

O segundo grupo une os tipos de comportamento que os animais encontraram na vida individual, mais precisamente, que cada animal entendeu e sofreu com sua própria mente. Essas reações ajudam o corpo a se adaptar a condições de existência inesperadas e que mudam rapidamente.

Ambas as formas de atividade adaptativa incluem séries sucessivas de ações destinadas a alcançar resultados benéficos para os organismos. No entanto, a programação de tais ações dentro de uma atividade inata e adquirida pode ser realizada de diferentes maneiras.

Ovos de ouro de vespa e caracol Aplis

Como regra, a atividade instintiva é baseada em programas rígidos. Estudando a vida dos insetos, o notável naturalista francês J. Fabre chamou a atenção para uma forma interessante de comportamento instintivo da vespa de asa amarela - esfinge.

Em um certo estágio de desenvolvimento nessas vespas, sob a influência de alterações hormonais internas e fatores ambientais (principalmente temperatura do ar e duração do dia), começa a maturação dos ovos. Também é necessário adiá-los. Esse estágio de comportamento da vespa carnívora é um exemplo típico de atividade instintiva.

A vespa começa cavando uma certa forma em um local isolado. Depois, voa para caçar caça, que deve servir de alimento para as larvas assim que elas eclodem dos ovos. O jogo para sfex é um críquete de campo. O Sfex detecta um grilo e o paralisa com picadas poderosas nos nós nervosos. Puxando-o para o buraco, a vespa o deixa perto da entrada, ela mesma desce até o buraco para verificar a situação.

Depois de garantir que não haja estranhos no buraco, a vespa arrasta sua presa para lá e põe seus ovos no peito. Ela também pode arrastar mais alguns grilos para dentro do buraco, a fim de selar a entrada com eles. Então ela voa para longe e não volta a este lugar.

Se você considerar cuidadosamente todos os estágios do comportamento de uma vespa, notará que todos os seus movimentos são implantados de acordo com um programa exclusivo subordinado a um único resultado - postura de ovos. O cientista J. Fabre muitas vezes afastou o grilo, que a vespa deixou na entrada durante a inspeção do buraco. Nesse caso, depois de sair do buraco e perceber que a presa estava muito longe, a vespa a agarrou novamente, arrastou-a para a entrada e depois desceu para o buraco, mas novamente sozinha. A vespa repetiu incansavelmente todas as ações: arrastou o grilo, depois o soltou, verificou a marta, para voltar novamente.

Assim, no comportamento de uma vespa, cada resultado anterior de sua atividade, com o objetivo de alcançar algum resultado importante, determina o desenvolvimento da ação subsequente. Se o wasp não receber um sinal sobre a conclusão bem-sucedida do estágio anterior, ele nunca prosseguirá para o próximo.

Tudo isso sugere que o comportamento do wasp é construído de acordo com um programa estrito. É desencadeado por necessidade interior, motivação. Mas a implementação do programa é determinada pelos resultados finais e estaduais da atividade adaptativa do animal. O que é, as seguintes observações mostram. Depois que a vespa murou a entrada, você pode literalmente destruir os esforços dela diante dos olhos dela. O destino dos ovos não é mais interessante para a vespa, pois sua missão está concluída.

Todo esse programa é determinado por mecanismos hereditários. Afinal, os descendentes da vespa nunca se encontrarão com seus pais e não aprenderão nada com eles. No entanto, esses mecanismos hereditários entram em vigor apenas na presença de certos fatores ambientais. Se as vespas não as encontrarem, diga solo macio para martas, toda a cadeia de ações fica confusa e se rompe. E então uma população inteira de vespas neste lugar infeliz morre.

Parece que todas as formas de atividade instintiva estão sendo construídas.Isso foi confirmado por cientistas que estudaram em todos os continentes e no abismo dos mares e oceanos as maneiras e os hábitos de alados, quadrúpedes, escamosos, pinípedes, movimentos de terra e outros vizinhos do planeta.

Quanto mais ampla a variedade do comportamento instintivo dos animais foi revelada ao homem, mais cativante ele foi atraído a ele pelo maior segredo da natureza viva. Quais são as propriedades internas dos instintos corporais? Após a abertura em 1951-1953. J. D. Watson, F. Crick e M. Wilkins, da estrutura do DNA, essa questão foi concretizada, e agora soa assim: como o comportamento inato é codificado nos genes e como eles o controlam?

A resposta mais vívida e informativa a essa pergunta foi dada por um grupo de neurocientistas americanos liderados por E. Candela. Eles examinaram a mesma forma de comportamento em caracóis do mar aplizia que na sfex - postura de ovos. A postura dos ovos de aplizia, dizem os participantes desses experimentos, é um cordão que contém mais de um milhão de ovos. Assim que, sob a influência da contração dos músculos do ducto da glândula hermafrodita, onde ocorre a fertilização, os óvulos começam a ser empurrados para fora, o caracol para de se mover e comer. Sua respiração e frequência cardíaca aumentam.

O caracol pega um cordão de ovos com a boca e, movendo a cabeça, ajuda-o a sair do duto e depois o torce em um novelo. Finalmente, com um movimento da cabeça, o animal prende a alvenaria a uma base sólida.

E. Kandel e I. Kupferman encontrados no gânglio abdominal (isto é, o acúmulo de neurônios) aplisam as chamadas células nervosas axilares. Um extrato foi obtido a partir deles e introduzido no corpo de outros caracóis. E aconteceu que o poder de algumas substâncias desse extrato sobre o comportamento dos moluscos era tão grande que os caracóis imediatamente começaram a botar seus ovos, mesmo que sua maturidade ainda não tivesse chegado. Além disso, os caracóis não fertilizados, que receberam esse extrato, fizeram movimentos separados do ritual da postura dos ovos.

Os cientistas estão interessados ​​nas substâncias que compõem o princípio ativo do extrato de células axilares. Eles se mostraram 4 peptídeos (ou seja, cadeias curtas de aminoácidos), um dos quais foi chamado GOY - o hormônio da postura dos ovos. Observe que essa descoberta não foi uma surpresa completa. Entre outras substâncias biologicamente ativas, os peptídeos estão sendo estudados com mais intensidade.

Afinal, essas pequenas proteínas, atuando em quantidades desprezíveis, regulam quase todos os processos vitais do corpo: nutrição, respiração, secreção, reprodução, termorregulação, sono etc. O número de peptídeos isolados de diferentes tecidos já ultrapassou 500. Muitos deles são sintetizados no tecido nervoso e controlam diretamente o comportamento.

O papel dos peptídeos "axilares" da aplizia acabou sendo o mesmo. Cientistas americanos encontraram 7 neurônios no sistema nervoso da aplsia, nos quais esses peptídeos têm o efeito mais poderoso e seletivo. Segundo os biólogos, essas 7 células atuam como neurônios de comando. Em outras palavras, eles controlam as células nervosas remanescentes da aplisia, que fazem parte do sistema funcional que fornece a postura dos ovos. Em qualquer aplose, essas células sob a influência de peptídeos "axilares" começam a gerar impulsos elétricos simultaneamente, e o som de sua "fala" elétrica nesse caso é completamente diferente do que em outros casos quando esses neurônios emitem uma "voz" elétrica.

Além de lançar esses neurônios de comando, os quatro peptídeos das células axilares também possuíam outras profissões que estavam intimamente ligadas por uma única meta - a postura dos ovos. Um peptídeo diminui a frequência cardíaca. Outro corta o ducto da glândula hermafrodita para que o cordão saia. O terceiro suprime o apetite do caracol, para que a mãe gulosa não jante com seus próprios filhos.

Do sistema reprodutivo da cóclea F. Strumwasser e seus colegas isolaram mais 2 peptídeos. Eles foram chamados peptídeo A e peptídeo B.Foram eles que forçaram as células axilares a secretar os quatro peptídeos que acabamos de descrever. Graças a essa descoberta, os mecanismos para o lançamento de um sistema de postura funcional tornaram-se mais claros.

Assim, foi confirmado que foram os peptídeos que “montam” as células nervosas em uma associação de trabalho, selecionando do conjunto de possíveis compostos neuronais aqueles que estão sujeitos à sua ação e incluindo-os em sistemas funcionais. Juntamente com os neurônios, os peptídeos também combinam células periféricas em uma comunidade. Como resultado da atividade coordenada por peptídeos deste conjunto imenso de células, é obtido um resultado útil de comportamento.

Parece que tudo aqui é lógico e atencioso. Mas, de fato, uma questão muito importante permaneceu sem solução até que os neurocientistas começaram a trabalhar com genes descriptografados.
Por qual "ordem" os quatro peptídeos inteiros começaram a ser secretados pelas células axilares em ordem estrita? Sob a ação dos peptídeos A e B? Claro. Afinal, essas substâncias apenas lançaram um mecanismo misterioso nas células axilares. Então, como ele age?

Esta questão é muito importante. Afinal, valeu a pena essa sequência e proporcionalidade na alocação de peptídeos, e foi com base nisso que foi construída a programação difícil do comportamento instintivo da aplizia, pelo menos de alguma forma para quebrar, e ela não botou ovos. Obviamente, isso também aconteceria com o sphex, onde também é adivinhada a “caligrafia” de algum grupo de peptídeos.

Os neurocientistas primeiro sugeriram e depois provaram que a natureza da síntese de peptídeos de um grupo funcional confia um e o mesmo gene, ou pelo menos vários genes, mas está intimamente interconectada por uma comunalidade de mecanismos reguladores.

Usando métodos de engenharia genética, pesquisadores americanos identificaram e estabeleceram completamente a sequência de nucleotídeos para os três genes da aplisia. O primeiro "imprimiu" em uma sequência estritamente definida os quatro peptídeos das células axilares. Dois outros genes sintetizaram os peptídeos A e B. A análise da sequência nucleotídica desses genes revelou locais duplicados. Isso indica que todos os três genes vêm do mesmo precursor. Durante a evolução, ele provavelmente foi mutado. Por exemplo, o número de cópias desse gene pode aumentar (duplicar). Devido a novas mutações que afetam genes já formados, eles começaram sua própria evolução. Como resultado, a duplicação de genes através da formação de novas famílias de peptídeos levou a um aumento no número de funções do corpo, por exemplo, programas de comportamento congênito.

É difícil superestimar a importância desse trabalho para a biologia. Foi possível desenvolver e continuar a idéia de um papel de formação de sistema para peptídeos. Ficou claro como eles mediam a ação de "coletores gerais" de sistemas genéticos funcionais em diferentes células. O caminho evolutivo que leva das mutações genéticas à multiplicação e complicação de programas de comportamento instintivo tornou-se mais claro.

No entanto, por mais tentadoras que fossem essas hipóteses, elas ainda precisavam ser confirmadas em outros animais que não a aplisia. Somente então se poderia falar da universalidade na natureza do princípio do controle sobre a reação do corpo inteiro de um gene que codifica um grupo de peptídeos funcionalmente ligados. E isso já foi feito.

Os cientistas americanos N.I. Tublitz e seus colegas provaram que vários genes interconectados codificam um grupo de peptídeos que controlam o estágio final da metamorfose da mariposa do tabaco - a saída de um inseto de uma pupa. Este programa comportamental difícil lança um grande peptídeo. É sintetizado no sistema nervoso e começa a ser liberado no sangue duas horas e meia antes de chocar a mariposa. Ao sair da pupa, o inseto abre as asas. Três outros peptídeos controlam esses processos. Dois deles contribuem para o preenchimento dos vasos sanguíneos dos vasos sanguíneos, de onde flui para os vasos sanguíneos das asas e os espalha.O terceiro peptídeo atua no tecido conjuntivo das asas. Enquanto eles se endireitam, ele lhes dá plasticidade, e então - rigidez constante.

De 1980 a 1983, nos laboratórios do professor S. Num (Japão) e Dr. P. Seburg (EUA), foi estabelecida a sequência do gene que imprime a proteína préproopiomelanocortina. No cérebro, essa enorme molécula é cortada por enzimas em várias cadeias curtas - peptídeos. Em animais e humanos, os peptídeos da préproopiomelanocortina formam um único sistema funcional. Todos conhecemos sua ação. Graças a ela, nosso corpo responde a estímulos fortes e inesperados com uma reação inata - o estresse.

Um peptídeo da família préproopiomelanocortina aumenta a secreção de hormônios adrenocorticóides glicocorticóides. Eles, por sua vez, aumentam a circulação sanguínea nos músculos, aumentam sua contratilidade, aumentam a glicose no sangue. Outro peptídeo estimula a quebra de gordura. Devido à glicose e gorduras, a energia de reserva é mobilizada. O terceiro peptídeo aumenta a secreção de insulina e garante o uso de glicose pelos tecidos. O quarto extingue a dor. É por isso que, mesmo lesões graves durante a excitação, o estresse, não percebemos imediatamente. Assim, a natureza possibilita que criaturas vivas em situações extremas concluam a coisa principal e depois se auto-recuperem. Finalmente, o último peptídeo aumenta a atenção e o nível de vigília do cérebro, o que também é útil em qualquer situação da vida.

Então, verdadeiramente "ovos de ouro" trouxeram cientistas esfinge e aplizia. Observando no século passado o comportamento de uma vespa carnívora, J. Fabre descobriu os principais padrões externos de comportamento inato. Após cerca de um século, os neurocientistas americanos geralmente descreveram o mecanismo genético molecular pelo qual o cérebro armazena e implementa programas de comportamento inato.

No entanto, o trabalho nessa direção está apenas começando. Afinal, o comportamento inato dos mamíferos, que é o objetivo final de todos os estudos da ciência do cérebro, na verdade nunca é tão codificado como as reações do esfinge, aplisia ou mariposa do tabaco. A importância dos fatores ambientais que J. Fabre observou ao observar uma vespa predadora no comportamento instintivo de animais de sangue quente é incomparavelmente maior. E, consequentemente, os princípios do controle genético são mais complicados, mais plásticos e, de certa forma, já diferentes.