Беседы о бионике - [56]

Американский физиолог Жаннет Харкер сумела поставить ряд тонких экспериментов над тараканами.

Она предположила, что у тараканов (Ж. Харкер много лет ставит эксперименты над этими насекомыми) определенные ритмы активности можно объяснить влиянием какого-то гормона. А если это так, то присутствие данного гормона в крови одного таракана могло бы влиять на ритмы биологических процессов другого (снабжаемого кровью первого). Для проверки выдвинутого предположения Харкер сращивала спинками двух тараканов так, что кровеносная система у них становилась общей. В каждой такой паре неритмичный нижний таракан (его жизненный ритм был временно приостановлен долговременным непрерывным освещением) имел ритмичного верхнего партнера, жившего до эксперимента в нормальных условиях. Нижний таракан мог двигаться, а верхнему отрезали все ноги, чтобы ограничить его подвижность. Когда этих "сиамских близнецов" поместили в условия непрерывного светового дня, нижний таракан стал проявлять активность с тем же ритмом, к которому в свое время был приучен верхний безногий таракан! Следовательно, какой-то гормон верхнего таракана служил пусковым механизмом ритма активности нижнего.

Далее, последовательно прижигая группы нервных клеток, составляющих часть мозга насекомого, Ж. Харкер удалось найти местоположение биологических часов. При пересадке этого кусочка нервной ткани другому таракану часы "продолжали идти", вызывая регулярное образование в организме гормона. Таким образом было доказано, что группа нервных клеток может играть роль механизма отсчета времени. "Если часы останавливали на некоторое время путем местного охлаждения соответствующего участка нервной ткани, то нормальный ритм не нарушался; когда часы вновь "запускали" (т. е. прекращали охлаждение), выделение гормона продолжалось по-прежнему. По-видимому, в то время, когда эти биологические часы таракана были временно остановлены, какие-то другие, более важные часы, находящиеся в какой-то другой части организма, не подвергавшейся охлаждению, продолжали действовать, отсчитывая время. Иначе говоря, эти главные часы просто восстанавливали нормальный ритм останавливавшихся часов".

Анализируя результаты экспериментов Ж. Харкер, В. Мартека пишет: "Мысль о возможности существования двух необыкновенно точных часов, контролирующих один и тот же ритм, покажется менее нелепой, если попытаться представить себе, как они работают. По всей вероятности, биологические часы, находящиеся в определенном участке нервной ткани, регулируют повседневную активность таракана; главные же часы вмешиваются только в тех случаях, когда показания этих повседневных часов слегка отклоняются от их собственных. Это происходит, например, когда постепенные изменения освещенности, сопровождающие смену времен года, несколько сдвигают стрелки главных часов. А уж тогда главные часы в свою очередь переводят повседневные часы, как бы говоря им: "Измените немного свой ход. Дни-то ведь становятся длиннее".

И еще. "По мере того как Харкер и другие исследователи углублялись в изучение сложных взаимодействий между разными биологическими часами, выявился один интересный факт. Оказалось, что граница между тканями, действующими в качестве часов, и тканями, не обладающими такой способностью, слишком расплывчата. Стало понятно, что от всех прежних попыток обнаружить и выделить некие определенные универсальные часы или некий отдельный ритм следует отказаться. До сих пор еще не установлено, служит ли основная единица жизни, т. е. клетка, маятником для всех биологических часов или же она содержит в себе такой маятник".

Поговорим теперь о самом сложном и важном — о природе, физиологической и химической сущности механизма биологических часов. При попытках выяснить, что же все-таки приводит в действие живые часы, ученым удалось лишь "остановить" или "переставить" их. Вспомним опыт с жаворонками, который показал, что способность ориентироваться в пространстве по Солнцу или звездам определяется работой внутренних часов. В этом и других случаях животным и растениям приходится определять время с точностью до минут. По мнению советского ученого С. Э. Шноля, такая "точность хода" биологических часов позволяет думать, что в основе циркадных ритмов лежат процессы с относительно коротким периодом. И анализ этих систем возможен лишь на основе современных представлений об общих свойствах колебательных систем, т. е. на основе рассмотрения физических и математических особенностей данного периодического процесса.

Некоторые зарубежные специалисты-бионики стремятся создать электрический аналог биологических часов. В состав одного из таких аналогов введен генератор, характер колебаний которого зависит от воздействия окружающей среды — чередования света и темноты, фаз Луны и т. п. Такой прибор, по замыслу его создателя, "должен пролить дополнительный свет на процессы функционирования биологических систем".

Интересно, что суточные ритмы свойственны лишь клеткам, в которых ядро четко отграничено от цитоплазмы специальной мембраной, т. е. клеткам, имеющим внутреннюю и внешнюю оболочки (двухоболочечным). У бактерий же и других однооболочечных организмов биологические часы пока не обнаружены.