Беседы о бионике

Любопытные данные опубликовал Густав Экштейн о своих наблюдениях над чувством времени у кошек. Так, кошка по кличке Вилли являлась домой после очередной ночной прогулки ровно в 8 час 10 мин утра, ни на минуту позже. Каждый понедельник ровно в 19 час 45 мин она появлялась в соседней больнице, чтобы посмотреть, как медики играют в бинго. И она ни разу не ошиблась ни днем, ни часом!

Растения также способны измерять время. Многие виды цветков выделяют нектар или запах только в строго определенное время суток. Есть водоросли, которые начинают люминесцировать перед заходом солнца, освещая море трепетно мерцающим светом. Некоторые цветки закрывают свои лепестки на ночь, а иные — распускаются только вечером. Например, ровно в 8 час вечера начинают раскрываться похожие на удлиненный стручок перца бутоны травянистого однолетнего растения энотерны. Быстро, буквально на глазах у человека, одна за другой раскрываются зеленые створки-листочки, а затем и сложенные в трубку желтые лепестки. Через 5 — 10 мин бутоны превращаются в оригинальные крупные, яркие цветки. Эти цветки живут лишь одну ночь, а затем увядают. На следующий вечер, в 8 час, распускаются уже новые бутоны. Цветки шиповника, мака, цикория распускаются обычно в 4 — 5 час утра, в 7 час утра распускается салат, в 9 — 10 час — цветки мать-и-мачехи, в 8 час вечера — душистого табака, в 9 час — ночной фиалки и т. д. Таким образом, можно создать цветочные часы, которые бы показывали время с утра и до вечера. И такие часы в некоторых ботанических садах уже созданы — на специальных клумбах посажены растения, которые цветут в различные, но строго определенные для каждого из них часы. В назначенное самой природой время, как по сигналу, раскрываются и закрываются венчики тех или иных цветков. Многокрасочный и ароматный "живой хронометр" поражает не только своей красотой, но и необыкновенной точностью.

Все эти факты, безусловно, удивляют и даже поражают, но все же, если разобраться в явлениях, связанных с наличием биологических часов в организмах, более детально, то оказывается, что все они меньше всего относятся к области чудес, а следовательно, имеют и вполне научное объяснение. Более того, было бы очень странно, если бы растения и животные, веками испытывая на себе периодические перемены — смену дня и ночи, времен года, приливов и отливов и т. д., — не приспособились бы как-то к ним.

И вот как выражение поиска необходимых для жизни условий в результате естественного отбора в организме человека, у животных и у растений и появились внутренние биологические часы, установились самые разнообразные ритмы физиологических процессов. И ритмы эти, как показывает опыт, в точности соответствуют всевозможным природным ритмам: суточным, сезонным, годовым, приливным и т. д. Пользуясь своими внутренними часами — сопоставляя их показания с местным временем, — птицы осуществляют сезонные перелеты, отправляясь за десятки тысяч километров от родных мест и всегда безошибочно возвращаясь домой, насекомые находят путь к местам расселения и источникам пищи, рыбы — к местам нереста. Когда день достигает определенной длины, начинают цвести растения, благоухать цветы, птицы покидают зимовья, обитатели леса пробуждаются от зимней спячки.

Почему же происходят все эти чудесные превращения? По мнению многих специалистов, растения и животные как бы "наследуют" календарную память своих далеких предков, получают от них эстафетную палочку физиологического ритма. Этот древний, врожденный физиологический ритм, обусловленный свойствами самого организма и его наследственностью, называют эндогенным ("эндо" — производное от греческого слова "endon", что означает "внутри", "внутренний") в отличие от экзогенного ("экзо" — "ехо" — "внешний") ритма, определяемого чисто внешними условиями.

Эти фундаментальные понятия станут яснее, если обратиться, например, к следующему опыту, проделанному недавно американской исследовательницей П. де Курси. Белки летяги, ведущие ночной образ жизни, помещались в индивидуальные клетки с колесом и содержались в полной темноте. При этом активность каждой летяги, проявляющаяся во вращении колеса, регистрировалась самопишущим прибором. Опыт проводился в течение довольно продолжительного времени.

Рис. 1. Диаграмма активности (жирные отрезки) летяги в отсутствие внешних раздражителей. По вертикали — дни месяца, по горизонтали — часы суток

Ежедневные записи для каждого животного в конечном итоге сводились в общие графики (рис. 1), из которых можно было заключить, что ритмы активности у белок существуют даже в отсутствие периодически изменяемых внешних раздражителей — света или температуры, т. е. эти ритмы являются эндогенными. Удалось также определить и период ритма активности белок. Он оказался немного меньше 24 час (благодаря чему на графике несколько сдвигается начало активности).