Toda la variedad de formas de reacciones adaptativas de los organismos vivos se divide en dos grupos. Los instintos se han desarrollado como adaptaciones a fenómenos ambientales constantes y periódicos.

El segundo grupo une los tipos de comportamiento que los animales han encontrado en la vida individual, más precisamente, lo que cada bestia ha entendido y sufrido con su propia mente. Estas reacciones ayudan al cuerpo a adaptarse a condiciones de existencia inesperadas y que cambian rápidamente.

Ambas formas de actividad adaptativa incluyen series sucesivas de acciones destinadas a lograr resultados beneficiosos para los organismos. Sin embargo, la programación de tales acciones dentro de una actividad innata y adquirida puede llevarse a cabo de diferentes maneras.

Huevos dorados de avispa y caracol Aplis

Como regla, la actividad instintiva se basa en programas rígidos. Al estudiar la vida de los insectos, el destacado naturalista francés J. Fabre llamó la atención sobre una forma interesante de comportamiento instintivo de la avispa de alas amarillas: sphex.

En una cierta etapa de desarrollo en estas avispas, bajo la influencia de cambios hormonales internos y factores ambientales (principalmente temperatura del aire y duración del día), comienza la maduración del huevo. También es necesario posponerlos. Esta etapa de comportamiento de la avispa carnívora es un ejemplo típico de actividad instintiva.

La avispa comienza cavando una determinada forma en un lugar apartado. Luego vuela para cazar, lo que debería servir como alimento para las larvas tan pronto como nacen de los huevos. El juego para sfex es un campo de cricket. Sfex detecta un grillo y lo paraliza con potentes picaduras en los ganglios nerviosos. Tirando de él hacia el hoyo, la avispa lo deja cerca de la entrada, ella misma baja al hoyo para verificar la situación.

Después de asegurarse de que no haya extraños en el agujero, la avispa arrastra a su presa allí y deposita sus huevos en su pecho. También puede arrastrar algunos grillos más en el agujero para sellar la entrada con ellos. Luego se va volando y no volverá a este lugar.

Si considera cuidadosamente todas las etapas del comportamiento de una avispa, notará que todos sus movimientos se implementan de acuerdo con un programa único sujeto a un solo resultado: la puesta de huevos. El científico J. Fabre muchas veces empujó hacia atrás el grillo, que la avispa dejó en la entrada durante la inspección del agujero. En este caso, después de salir del agujero y darse cuenta de que la presa estaba demasiado lejos, la avispa la agarró de nuevo, tiró de ella hacia la entrada y luego descendió al agujero, pero nuevamente sola. La avispa repitió incansablemente todas las acciones: arrastró el grillo, luego lo dejó caer, revisó el visón y regresó nuevamente.

Entonces, en el comportamiento de una avispa, cada resultado previo de su actividad, dirigido a lograr un resultado histórico, determina el desarrollo de la acción posterior. Si la avispa no recibe una señal sobre la finalización exitosa de la etapa anterior, nunca pasará a la siguiente.

Todo esto sugiere que el comportamiento de la avispa se construye de acuerdo con un programa estricto. Se desencadena por la necesidad interna, la motivación. Pero la implementación del programa está determinada por los resultados por etapas y finales de la actividad adaptativa del animal. Lo que es, muestran las siguientes observaciones. Después de que la avispa cerrara la entrada, literalmente puedes destruir sus esfuerzos ante sus ojos. El destino de los huevos ya no es de interés para la avispa, ya que su misión se ha completado.

Todo este programa está determinado por mecanismos hereditarios. Después de todo, los descendientes de la avispa nunca se encontrarán con sus padres y no aprenderán nada de ellos. Sin embargo, estos mecanismos hereditarios entran en vigencia solo en presencia de ciertos factores ambientales. Si las avispas no las encuentran, digamos suelo blando para visones, toda la cadena de acciones se confunde y se rompe. Y luego muere toda una población de avispas en este lugar desafortunado.

Parece que se están construyendo todas las formas de actividad instintiva.Esto fue confirmado por científicos que estudiaron en todos los continentes y en el abismo de los mares y océanos las costumbres y hábitos de los alados, de cuatro patas, escamosos, pinnípedos, movimiento de tierra y nuestros otros vecinos en el planeta.

Cuanto más se revelaba al hombre la multiplicidad del comportamiento instintivo de los animales, más cautivador se sentía atraído por el secreto más grande de la naturaleza viva. ¿En qué se basan las propiedades internas de los instintos corporales? Después de abrir en 1951-1953. J. D. Watson, F. Crick y M. Wilkins de la estructura del ADN, esta pregunta se ha concretado, y ahora suena así: ¿cómo se codifica el comportamiento innato en los genes y cómo lo controlan?

La respuesta más vívida e informativa a esta pregunta fue dada por un grupo de neurocientíficos estadounidenses liderados por E. Candel. Examinaron la misma forma de comportamiento en los caracoles de mar aplizia que en sfex: la puesta de huevos. La puesta de huevos aplizia, dicen los participantes en estos experimentos, es un cordón que contiene más de un millón de huevos. Tan pronto como bajo la influencia de la contracción de los músculos del conducto de la glándula hermafrodita, donde ocurre la fertilización, los huevos comienzan a ser expulsados, el caracol deja de moverse y comer. Su respiración y frecuencia cardíaca aumentan.

El caracol agarra un cordón de huevos con la boca y, moviendo la cabeza, lo ayuda a salir del conducto y luego lo tuerce como una madeja. Finalmente, con un movimiento de la cabeza, el animal une la mampostería a una base sólida.

E. Kandel e I. Kupferman encontró en el ganglio abdominal (es decir, la acumulación de neuronas) la aplisia llamada células nerviosas axilares. Se obtuvo un extracto de ellos y se introdujo en el cuerpo de otros caracoles. Y resultó que el poder de algunas sustancias de este extracto sobre el comportamiento de los moluscos era tan grande que los caracoles inmediatamente comenzaron a poner sus huevos, incluso si su madurez aún no había llegado. Además, los caracoles no fertilizados, después de recibir dicho extracto, hicieron movimientos separados del ritual de puesta de huevos.

Los científicos están interesados ​​en las sustancias que constituyen el principio activo del extracto de células axilares. Resultó que eran 4 péptidos (es decir, cadenas cortas de aminoácidos), uno de los cuales se llamaba GOY, la hormona ponedora de huevos. Solo tenga en cuenta que este descubrimiento no fue una sorpresa completa. Entre otras sustancias biológicamente activas, los péptidos se están estudiando ahora con mayor intensidad.

Después de todo, estas pequeñas proteínas, que actúan en cantidades insignificantes, regulan casi todos los procesos vitales del cuerpo: nutrición, respiración, secreción, reproducción, termorregulación, sueño, etc. La cantidad de péptidos aislados de diferentes tejidos ya ha excedido los 500. Muchos de ellos se sintetizan en el tejido nervioso y controlan directamente el comportamiento.

El papel de los péptidos "axilares" de la aplizia resultó ser el mismo. Científicos estadounidenses encontraron 7 neuronas en el sistema nervioso aplsia, sobre las cuales estos péptidos tienen el efecto más poderoso y selectivo. Según los biólogos, estas 7 células actúan como neuronas de comando. En otras palabras, controlan el resto de las células nerviosas de aplisia que forman parte del sistema funcional que proporciona la puesta de huevos. En cualquier aplosis, estas células bajo la influencia de péptidos "axilares" comienzan a generar simultáneamente impulsos eléctricos, y el sonido de su "habla" eléctrica en este caso es completamente diferente que en otros casos cuando estas neuronas dan una "voz" eléctrica.

Además de lanzar estas neuronas de comando, los cuatro péptidos de las células axilares también tenían otras profesiones que estaban estrechamente interconectadas en aras de un objetivo final: la puesta de huevos. Un péptido disminuye la frecuencia cardíaca. Otro corta el conducto de la glándula hermafrodita para que salga el cordón. El tercero suprime el apetito del caracol para que la madre glotona no cene en su propia descendencia.

Del sistema reproductivo de la cóclea F. Strumwasser y sus colegas aislaron 2 péptidos más. Se llamaron péptido A y péptido B.Fueron ellos quienes forzaron a las células axilares a secretar los cuatro péptidos que se acaban de describir. Gracias a este descubrimiento, los mecanismos para lanzar un sistema funcional de puesta de huevos se han vuelto más claros.

Por lo tanto, se confirmó que son los péptidos los que "nervian" las células nerviosas en una asociación de trabajo, seleccionando del conjunto de posibles compuestos neuronales aquellos que están sujetos a su acción, e incluyéndolos en los sistemas funcionales. Junto con las neuronas, los péptidos también combinan células periféricas en una comunidad. Como resultado de la actividad coordinada por péptidos de todo este conjunto de células enormes, se logra un resultado de comportamiento útil.

Parece que todo aquí es lógico y reflexivo. Pero, de hecho, un tema muy importante permaneció sin resolver hasta que los neurocientíficos comenzaron a trabajar con genes descifrados.
¿Por cuyo "orden" comenzaron a secretarse los cuatro péptidos completos por las células axilares en estricto orden? ¿Bajo la acción de los péptidos A y B? Por supuesto. Pero después de todo, estas sustancias solo lanzaron un mecanismo misterioso en las células axilares. Entonces, ¿cómo actúa él?

Esta pregunta es muy importante. Después de todo, valió la pena esta secuencia y proporcionalidad en la asignación de péptidos, y se basó en ello que se construyó la programación dura del comportamiento instintivo de la aplisia, al menos de alguna manera para quebrar, y ella no pondría ningún huevo. Obviamente, esto también sucedería con sphex, donde también se adivina la "escritura a mano" de algún grupo de péptidos.

Los neurocientíficos primero sugirieron y luego demostraron que la naturaleza de la síntesis de péptidos de un grupo funcional confía un mismo gen, o al menos varios genes, pero está estrechamente interconectado por una comunidad de mecanismos reguladores.

Utilizando métodos de ingeniería genética, los investigadores estadounidenses han identificado y establecido completamente la secuencia de nucleótidos para los tres genes de aplisia. El primero "imprime" en una secuencia estrictamente definida los cuatro péptidos de las células axilares. Otros dos genes sintetizaron los péptidos A y B. El análisis de la secuencia de nucleótidos de estos genes reveló sitios duplicados. Esto indica que los tres genes provienen del mismo precursor. Durante la evolución, probablemente fue mutado. Por ejemplo, el número de copias de este gen podría aumentar (duplicar). Debido a las nuevas mutaciones que afectan a los genes recién formados, comenzaron su propia evolución. Como resultado, la duplicación de genes a través de la formación de nuevas familias de péptidos condujo a un aumento en el número de funciones corporales, por ejemplo, programas de comportamiento congénito.

Es difícil sobreestimar la importancia de este trabajo para la biología. Fue posible desarrollar y continuar la idea de un papel formador del sistema para los péptidos. Quedó claro cómo median la acción de los "colectores generales" de los sistemas genéticos funcionales en diferentes células. El camino evolutivo que conduce desde las mutaciones genéticas a la multiplicación y complicación de los programas de comportamiento instintivo se ha vuelto más claro.

Sin embargo, no importa cuán tentadoras fueran estas hipótesis, aún debían confirmarse en otros animales además de la aplisia. Solo entonces se podría hablar de la universalidad en la naturaleza del principio de control sobre la reacción de todo el cuerpo de un gen que codifica un grupo de péptidos unidos funcionalmente. Y esto ya se ha hecho.

Los científicos estadounidenses N.I. Tublitz y sus colegas demostraron que varios genes interconectados codifican un grupo de péptidos que controlan la etapa final de la metamorfosis de la polilla del tabaco: la salida de un insecto de una pupa. Este duro programa de comportamiento lanza un péptido grande. Se sintetiza en el sistema nervioso y comienza a liberarse en la sangre dos horas y media antes de salir del cascarón. Al salir de la pupa, el insecto extiende sus alas. Otros tres péptidos controlan estos procesos. Dos de ellos contribuyen al llenado de los vasos sanguíneos de los vasos sanguíneos, desde donde fluye hacia los vasos sanguíneos de las alas y los extiende.El tercer péptido actúa sobre el tejido conectivo de las alas. Mientras se enderezan, él les da plasticidad y luego, rigidez constante.

De 1980 a 1983, en los laboratorios del profesor S. Num (Japón) y el Dr. P. Seburg (EE. UU.), Se estableció la secuencia del gen que imprime la proteína preproopiomelanocortina. En el cerebro, esta enorme molécula es cortada por enzimas en varias cadenas cortas: péptidos. En animales y humanos, los péptidos de preproopiomelanocortina forman un único sistema funcional. Todos estamos familiarizados con su acción. Gracias a ella, nuestro cuerpo responde a estímulos fuertes e inesperados con una reacción innata: el estrés.

Un péptido de la familia de preproopiomelanocortina aumenta la secreción de hormonas suprarrenales de glucocorticoides. Ellos, a su vez, aumentan la circulación sanguínea en los músculos, mejoran su contractilidad, aumentan la glucosa en sangre. Otro péptido estimula la descomposición de la grasa. Debido a la glucosa y las grasas, la energía de reserva se moviliza. El tercer péptido mejora la secreción de insulina y asegura el uso de glucosa por los tejidos. El cuarto extingue el dolor. Es por eso que incluso las lesiones graves durante la emoción, el estrés, no nos damos cuenta de inmediato. Por lo tanto, la naturaleza hace posible que los seres vivos en una situación extrema completen lo principal y luego realicen una "autocuración". Finalmente, el último péptido aumenta la atención y el nivel de vigilia del cerebro, que también es útil en cualquier situación de la vida.

Entonces, verdaderamente "huevos de oro" trajeron a los científicos sphex y aplizia. Observando en el siglo pasado el comportamiento de una avispa carnívora, J. Fabre descubrió los principales patrones externos del comportamiento innato. Después de aproximadamente un siglo, los neurocientíficos estadounidenses generalmente han esbozado el mecanismo genético molecular por el cual el cerebro almacena e implementa programas de comportamiento innato.

Sin embargo, el trabajo en esta dirección acaba de comenzar. De hecho, el comportamiento innato de los mamíferos, que es el objetivo final de todos los estudios de la ciencia del cerebro, en realidad nunca está tan codificado como las reacciones de sphex, aplisia o la polilla del tabaco. La importancia de los factores ambientales que J. Fabre observó al observar una avispa depredadora en el comportamiento instintivo de los animales de sangre caliente es incomparablemente mayor. Y en consecuencia, los principios del control genético son más complicados, más plásticos y, en algunos aspectos, ya diferentes.