Примеры из биологии

НАУКА и ЗДРАВЫЙ СМЫСЛ (конспект)

В силу семантической важности структурного не-элементалистического принципа и весомых, хоть по-началу и странных, последствий систематического применения этого принципа на практике, мы кратко опишем некоторые другие экспериментальные структурные факты, отобранные из отдалённых друг от друга областей.

Червь, морская планария, под названием thysanozoön (brochii), водится в Неаполитанском заливе. Если мы положим нормального thysanozoön на спину, он вскоре перевернётся. Если произвести те же действия с червём с удалённым мозгом в схожих условиях эксперимента, он перевернётся, но медленнее. В этом случае мы наблюдаем общую тенденцию организма-как-целого; нервная система обеспечила лишь более быстрое действие. Если мы разрежем червя частично на двое таким образом, чтобы отделить продольные нервы, но чтобы кусок ткани продолжал держать две части вместе, эти две части движутся координировано, будто их не разрезали. Организм продолжает работать как-целое, несмотря на, по-видимому, неблагоприятные условия.

Если мы разрежем пресноводную планарию (planaria torva) поперёк на две части, задняя часть, не имеющая мозга, двигается с не меньшей эффективностью, чем передняя часть, в которой располагается мозг. Если проверить эффекты от воздействия светом на часть без мозга и глаз, мы обнаружим, что эффект сохраняется, и задняя часть уползает от света в тёмные углы, как это делало бы полноценное животное, но это действие осуществляется медленнее. У полноценных животных реакция начинает проявляться приблизительно через одну минуту после начала воздействия; у безмозглой части на то чтобы начать реагировать уходит почти пять минут с начала воздействия.

Мы можем продемонстрировать влияние химических условий на деятельность организма-как-целого следующими примерами. Мы можем усилить или ослабить двигательную деятельность медузы, изменив химический состав воды. Если мы увеличим число ионов Na в морской воде, животное начинает безостановочно ритмично сокращаться. Если мы увеличим число ионов Ca, интенсивность и частота сокращения снижаются. Подобным образом, мы можем менять ориентирование некоторых морских животных по отношению к свету, меняя состав их среды. Личинку polygordius, которые обычно уползают от света в тёмные углы, мы можем заставить двигаться к свету двумя методами: либо понижением температуры в морской воде, либо повышением концентрации солей в морской воде. Затем мы можем обратить это поведение повышением температуры или понижением концентрации солей. Над большим числом морских животных, таких как морские звёзды, моллюски и другие, проводили группу весьма показательных экспериментов по искусственному оплодотворению яиц.

В обычных условиях, эти яйца не могут развиваться, если сперматозоид не проникнет в яйцо, от чего происходит утолщение мембраны, называемой ‘оболочкой оплодотворения’. Согласно экспериментам, такую трансформацию получается осуществить искусственным образом с не оплодотворённым яйцом, что приведёт к ‘оплодотворению’ с помощью нескольких искусственных средств, таких как обработка особыми химическими препаратами и, в некоторых случаях, простым проколом яйца иглой. В своих поздних исследованиях Жаку Лёбу удалось таким способом произвести партеногенетических лягушек, которые жили и развивались нормально.

При нормальных условиях, яйца различных морских животных может оплодотворить только соответствующая сперма. Однако, если мы слегка повысим уровень щёлочности в морской воде, мы обнаружим, что яйца получается оплодотворить спермой далёких друг от друга видов животных.5 Если мы поместим не оплодотворённое яйцо морского ежа в морскую воду, в которой содержатся следы сапонина, яйца начнут приобретать характеристики ‘мембраны оплодотворения’. Если яйца извлечь, тщательно промыть и поместить обратно в морскую воду, они развиваются в личинку. Изменения в химическом составе морской воды также часто ведут к формированию близнецов в одном яйце. Изменения температуры может повлиять на цвет бабочек.

Профессор Ч. М. Чайлд приводит большой класс таких реакций организма-как-целого в своих работах о регенерации. Я предлагаю ознакомиться с его работами не только потому что считаю их интересными даже для непосвящённых, но большей частью, потому что профессор Чайлд сформулировал не-A биологическую систему, которая приобретает всё большую важность, и уже применяется в психиатрии доктором Уильямом А. Уайтом и другими.

Мы находим характеристику извлечения пользы из прошлых опытов и выработки отрицательных реакций очень редко в масштабах жизни. Поэтому даже инфузория, которая вбирает частичку кармина, вскоре учится его отвергать.

Наиболее интересные эксперименты на червях провёл и многократно повторил [Роберт] Ёркес в 1912 году. Ёркес соорудил Т-образный лабиринт. В одном коридоре он разместил лист наждачной бумаги, за которой расположил электрическое устройство, которым он мог давать электрический шок. В эксперименте использовали дождевого червя. Его запустили через вход. Если он выбирал один путь, он выходил без неприятных последствий. Если он выбирал путь с наждачной бумагой, он сначала получал предупреждение в виде наждачной бумаги и, если его это не останавливало, он получал электрический шок на дальнейшей отметке. После ряда опытов, червь усваивал свой урок и избегал путь с наждачной бумагой. После выработки этого навыка, у червя отрезали пять передних сегментов. Обезглавленный червь сохранил навык, однако реагировал медленнее. В ходе следующих двух месяцев червь отрастил новый мозг и навык исчез. После повторного обучения он частично восстановил навык. Дальнейшие эксперименты позволили установить, что нормальные черви развивают навык избежания за приблизительно двести попыток, а когда электрическое устройство разместили в другом коридоре, червь научился обращать свой навык примерно за шестьдесят пять попыток. Как только он вырабатывал навык, удаление мозга его не меняло. Черви с удалёнными мозгами могли также выработать схожий навык. В силу того что мозг дождевого червя служит лишь очень малой частью всей его нервной системы, он может влиять лишь в слабой степени, а нервно-мышечные навыки вырабатываются всей системой, а не только мозгом. Однако, когда начинал действовать новый мозг, его влияния становилось достаточным, чтобы утратить навык.

Благодаря экспериментам Макракена над тутовыми шелкопрядами мы узнали, что обезглавленный шелкопряд может жить столько же, сколько нормальный. Он может спариваться и откладывать нормальное количество пригодных к оплодотворению обычных яиц. Однако он не откладывает яйца спонтанно и не может выбрать подходящий вид листьев, чтобы отложить их там. Если удалить голову и грудной отдел, самки утрачивают способность к спариванию, а жизнь их укорачивается до примерно пяти дней. При спаривании до операции, они всё равно откладывают яйца при должной стимуляции.

В этих более сложных случаях мозг требуется для реализации более сложного поведения, такого как выбор листьев шелковицы. Несмотря на то что организм работает как-целое, дифференциация и относительная важность (доминирование) разных органов становится более ярко выраженным по мере продвижения вверх в масштабах жизни.