Как появилась жизнь. . .

Каждый организм снабжен большим комплектом врожденных поведенческих реакций, обеспечивающих его существование в привычных для него условиях среды. Эти реакции можно наблюдать у любых животных – от одноклеточных организмов до приматов, и человек, конечно, не является исключением. У самых низкоорганизованных организмов врожденные реакции практически полностью обеспечивают их нормальное существование. Но чем более высокую ступеньку занимает животное на эволюционной лестнице, тем важнее, необходимее для него собственный опыт.

Обычно люди, знакомые с врожденными реакциями высших животных в объеме учебника биологии для средней школы, полагают, что эти реакции чрезвычайно просты, вроде отдергивания руки при ожоге. В известной степени это так и есть, но нужно иметь в виду, что отдельные рефлекторные реакции выстраиваются в длинные цепочки, где окончание одного элементарного акта является стимулом, вызывающим появление следующего, в результате чего и складываются сложные поведенческие реакции. Чтобы читатель поверил, что врожденные поведенческие реакции могут обладать достаточно высокой степенью сложности, рассмотрим два примера пищевых реакций наиболее примитивных существ.

Инфузория туфелька – одноклеточный организм. У нее, естественно, нет ни мозга, ни нервной системы вообще, как, впрочем, и других органов. Тем не менее она способна осуществлять сложные реакции, так как разные участки ее маленького тела могут выполнять различные функции. Туфелька – активный хищник. Основной пищей ей служат бактерии. Инфузории могут заглатывать и несъедобные частички различных веществ, взвешенные в воде, например тушь, кармин и индиго. Однако нельзя сказать, что туфелька глотает все подряд без разбора. Крохотные частички стекла, фарфора, серы, сернокислого бария инфузории решительно отвергают, безошибочно осуществляя отбор съедобных крупинок от несъедобных. На передней половине ее тела расположена продольная выемка – околоротовая впадина, в глубине которой находится овальное отверстие – клеточный рот, ведущий в изогнутую глотку. Биение околоротовых ресничек создает непрерывный ток воды, увлекающий взвешенные в воде частички в направлении ротового отверстия и глотки. В конце глотки возле постоянно колеблющейся тоненькой мембраны из слипшихся ворсинок каждые 1.5 минуты образуется круглая пищеварительная вакуоль и увлекается внутрь клетки круговым движением эндоплазмы. Если туфельке «предложить» взвесь из красных частичек кармина и желтых частичек серы, то в окуляр микроскопа можно видеть, что кармин будет оставаться на дне глотки и время от времени в составе пищеварительных вакуолей переходить в эндоплазму, а частицы серы будут выбрасываться из глотки. Таким образом, пищеварительный акт инфузории состоит по крайней мере из трех последовательно осуществляемых врожденных реакций: создания тока воды в направлении глотки; сортировки взвешенных частиц и изгнания из глотки несъедобных; образования пищеварительных вакуолей.

Стебельчатая гидра – крохотное животное длиной не более 10–15 мм. Она представляет собой тоненький стебелек с короной подвижных щупалец на его верхнем конце, несущих «батареи» стрекательных клеток. В центре между щупальцами находится ротовое отверстие. Стрекательные клетки бывают четырех типов и действуют различно. Это основное оружие гидры. Внутри такой клетки находится пузырек – стрекательная капсула со свернутой в виде спирали полой нитью, а на наружной поверхности расположен чувствительный шипик, следящий за состоянием окружающей среды и дающий «команду на выстрел». В ответ на его сигнал стрекательная капсула выбрасывает находящуюся внутри нить, которая выворачивается, как палец резиновой перчатки, и в зависимости от типа оружия или пронзает тонкие покровы тела врага, впрыскивая внутрь парализующий яд, или, как гарпун, впивается в тело и, словно лассо, опутывает жертву. Особый тип стрекательных клеток используется во время передвижения для прикрепления к субстрату.

Первая группа пищевых рефлекторных реакций гидры вызывается прикосновением твердой частицы к ее щупальцам и ротовому диску. Эти реакции выражаются в мгновенном движении щупалец, захватывании частицы и «выстреливании» стрекательных клеток. Наличие в воде химических веществ, выделяемых пищевыми объектами, повышает двигательную активность гидры и меняет степень готовности к «бою» различных типов ее оружия. В этом случае первыми выстреливают стрекательные клетки, предназначенные для удержания добычи. Вслед за ними «открывают огонь» клетки, способные убить или хотя бы парализовать жертву. Присутствие пищи предотвращает «залпы» батарей, используемых для прикрепления к грунту и обороны, что экономит боезапас. Отстрелявшиеся клетки не восстанавливаются; на смену батареям, принявшим участие «в атаке», приходится создавать новые.

Вторая группа пищевых реакций – открывание рта и перемещение в его сторону удерживаемой щупальцами частицы – запускается комплексом тактильных и химических воздействий, исходящих от пойманного объекта. Чтобы осуществился этот акт пищевой драмы, вовсе не обязательно наличие пищи, вполне достаточно отсутствия веществ, вредных для гидры. Поэтому животные могут заглатывать совершенно несъедобные предметы, особенно когда голодны.

Третья группа реакций пищевого поведения вызывается прикосновением добычи к ротовому диску. В ответ щупальцы расслабляются, выпуская ее, а ротовое отверстие начинает совершать круговые движения и, окружив находящуюся здесь частицу, закрывается.

Четвертая группа пищевых реакций обслуживает переваривание пищи. Она включает круговые сокращения, проталкивающие заглоченную частицу в среднюю часть внутренней полости тела, и сокращения, идущие в противоположном направлении, для изгнания непереварившихся остатков. Освобождение кишечника происходит через несколько десятков минут или через несколько часов; это зависит от размера и качества перевариваемой частицы. Последние две группы реакций развертываются под неослабным химическим контролем и при неблагоприятных показаниях могут быть в любой момент прерваны.

Высшие животные способны формировать большое количество всевозможных цепей пищевых рефлекторных реакций в соответствии с потребностями каждого отдельного момента. У хищников они состоят из реакций поиска или подкарауливания добычи, поимки ее, умерщвления, расчленения на части, если она велика, и поедания. Врожденные звенья чередуются с заученными охотничьими приемами, и, чем более развитой нервной системой обладает «охотник», тем чаще им используется собственный опыт.

Врожденные системы поведения могут достигать чрезвычайной сложности. В их числе общественное поведение, установление иерархических уровней соподчиненности в стае, территориальное, агрессивное, половое, родительское поведение с обслуживающими эти формы системами коммуникационных сигналов – языка животных, пищевое и оборонительное поведение, врожденная способность узнавать и различать определенные сигналы, миграционное поведение с приданными ему процессами навигации и мн. др. Бросим беглый взгляд на эти важнейшие для животных поведенческие программы.