Беседы о бионике

Было установлено, что кусочки картофеля ведут себя, как живой барометр, реагируя на изменения атмосферного давления в течение дня, несмотря на то что они, казалось бы, совершенно ограждены от влияния изменений, происходящих в земной атмосфере. Скорость потребления кислорода этими кусочками в период между 5 и 7 час утра соответствовала изменениям барометрического давления в период между 2 и б час утра. В то время, когда большинство людей возвращается с работы или уже обедает (т. е. от 17 до 19 час), интенсивность потребления кислорода изолированными от внешних влияний кусочками отражала изменения атмосферного давления в период между 14 и 18 час того же дня.

Еще более примечательно, что кусочки картофеля реагировали на случайные изменения атмосферного давления, приводящие к изменению погоды. Все эти изменения давления (которые могли повлечь за собой грозу, град или снегопад) отражались на скорости потребления кислорода глазками. В одном случае по изменению интенсивности дыхания кусочков картофеля можно было даже предсказать изменения атмосферного давления на целых два дня! Для того чтобы иметь возможность реагировать таким образом на случайные изменения в атмосфере, подопытные глазки должны были постоянно получать какую-то информацию извне.

Начиная с 1954 г. из лаборатории Брауна непрерывно поступали все новые данные, подтверждавшие теорию универсальных геофизических часов. В контейнерах Брауна перебывали по очереди манящие крабы, морские водоросли, морковь, дождевые черви, мыши. Все эти организмы в той или иной степени реагировали на изменения внешней (по отношению к контейнеру) температуры, атмосферного давления и даже космического излучения и магнитного поля Земли. Последние два фактора особенно важны, поскольку их изменения взаимосвязаны. Главным определителем времени для всех биологических часов служит, по-видимому, бесшумное движение в космическом пространстве Солнца, Земли и Луны. И именно этот главный хронометр определяет, вероятно, ритмы и живых организмов и всех факторов внешней среды.

В целях проверки гипотезы Фрэнка Брауна американские специалисты, по сообщениям печати, предполагают осуществить оригинальный эксперимент: на орбиту вокруг Солнца будет выведен миниатюрный искусственный спутник с клубнем картофеля! Этот интересный эксперимент должен показать, выйдут ли биологические часы из строя, погибнет ли космическая "плантация" вследствие нарушения биологических ритмов вне сферы влияния земного тяготения или нет.

Что же, нам остается только ждать результатов космического эксперимента. "Если бы удалось доказать, — пишет В. Мартека, — что подопытные организмы, помещенные в постоянные условия, в самом деле испытывают влияние неких ритмических сил, то современные представления о биологических часах пришлось бы коренным образом пересмотреть".

Итак, ознакомившись с удивительными фактами проявления и изменения хода биологических часов, зададимся вопросом: где же все-таки расположен в организме этот механизм, этот верховный метроном?

Опыты с одноклеточными водорослями Gonyaulax показали, что механизм биологических часов может помещаться и в одной клетке. А в многоклеточных организмах, как предположили ученые, существует даже своеобразная иерархия ритмов и часы отдельных клеток как-то согласуются с суточными ритмами "ведущих клеток". Найти такие задающие ритмы клетки чрезвычайно важно и вместе с тем трудно. Возможно, они управляют ходом часов подчиненных клеток нейро-гу-моральным (от латинского "humor" — влага) путем.

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.