Татьяна Жданова - Сотворенная природа глазами биологов

Биологические часы.Все живые творения обеспечены жизненно важными биологическими часами. Эти генетически заложенные в их организм приборы времени обеспечивают четкое регулирование как внутриорганизменных процессов, так и ритма жизнедеятельности человека, животных и растений.

Наблюдая за животными, можно увидеть, что их поведение «расписано по часам». Простейший пример – наступление чувства голода, которое происходит через определенные промежутки времени. Кроме того, животные могут измерять время морских приливов и отливов, лунных и годовых циклов. Биологические часы помогают им безошибочно проводить периодические миграции или вовремя впадать в спячку.

Точное действие живых часов наглядно демонстрируют птицы. Так, при эксперименте помещенный в изолированную от внешнего мира клетку зяблик сам себе устраивал «ночь». Как только он садился на привычную для сна жердочку, свет автоматически выключался. Когда же птица слетала с жердочки – свет включался, и наступало «утро». Опыт продолжался 17 месяцев в полной изоляции от внешних раздражителей. И зяблик из месяца в месяц точно отмерял сутки, почти минута в минуту.

Птиц называют звучащими живыми часами. Весной и летом по началу их пения можно легко определить время. Около часа ночи просыпается соловей, в два-три часа запевает полевой жаворонок, в пять утра дает о себе знать зяблик. Позже других просыпается живущий рядом с человеком воробей – в шесть часов. А самым верным утренним будильником считают петуха, который поднимает в деревенской местности людей на работу не только весной и летом, но и в любое время года.

Принцип действия живых часов.В основе живых часов лежит генетически заложенная цикличность всех процессов, происходящих в организме, их строгая взаимосвязь между собой, и с ритмикой внешних условий, и прежде всего с основным ритмом Земли – ее вращением. От него зависит освещенность, температура, влажность воздуха, барометрическое давление, гравитация, космическая радиация, атмосферное электричество, смена дня и ночи. Лишь под влиянием изменений положения над уровнем моря и времени года могут происходить некоторые отклонения в четкой деятельности живых часов.

А существует ли конкретный орган, в котором находится «прибор», управляющий всеми ритмичными процессами?

Многочисленные исследования показали, что такого органа нет. Ведь каждый процесс в сложной системе организма может иметь свой ритм. И все они постоянно корректируются определенными повторяющимися явлениями во внешнем мире – заходом и восходом солнца, наступлением прилива и отлива, сменой времен года и т. п. Даже при переходе в новые условия все «часы» организма некоторое время сохраняют свой прежний ритм, постепенно перестраиваясь на новый, на что уходит от трех до четырех суток, а порой и до 28 дней.

Как же устроены живые часы и каков их механизм? Наукой пока не установлены те структуры организма, которые ответственны за жизненные ритмы. И тем более не найдены молекулы структур, задающие колебания в биологических часах. Существуют лишь самые разные гипотезы, предполагающие устройство датчика времени. Согласно одной из них механизм биологических часов невозможно рассмотреть ни в один микроскоп, потому что «маятником» их может служить особая молекула белка. Поскольку такой маятник колеблется очень часто, то он, вероятно, похож на звучащую струну. И в каждой клетке колеблется не один, а миллионы мельчайших молекулярных маятников.

Если в рукотворных часах есть видимые стрелки, которые ползут по циферблату, то в биологических часах механизмы, играющие роль стрелок, конечно же, не видны. И в них не три стрелки, принимая во внимание и секундную, а значительно больше. Ведь они отсчитывают часовые, суточные, месячные, сезонные, годовые ритмы, а возможно, даже и жизненные периоды. А на уровне отдельных клеток минимальные временные отрезки могут составлять тысячные доли секунды. Но обо всем этом науке пока известно слишком мало.

Так что о сезонных часах мы знаем лишь то, что они могут включать и выключать на определенный сезон работу отдельных генов. Благодаря этому некоторые животные впадают в зимнюю спячку. И когда биологи посмотрели, что же происходит в организме спящего животного, то оказалось, что многие функции, вплоть до тех, что на клеточном уровне, у них выключены. Спит организм, и крепко спят его клетки – ничем их не разбудить.

Та же лягушка каждую зиму переживает холодную пору, зарывшись в ил не замерзающего до дна пруда. В это время ее клетки не делятся, так как они отключены, что устанавливается по клеткам хрусталика глаза.

В эксперименте эту амфибию попробовали разбудить зимой. Ее перевели в теплое помещение, осветили, и через некоторое время лягушка проснулась. Она даже смогла тихо квакать. Но в то же время при рассмотрении клеток хрусталика ее глаза под микроскопом обнаружилось, что они спят. И будут спать до самой весны, пока сезонные часы их не включат. Только тогда животное по-настоящему проснется, и клетки начнут делиться.

Знания о биологических часах помогают дополнить наше восприятие любого живого организма как совершенного творения, в котором нет мелочей. При этом можно представить себе, что существуют не только биологические часы, встроенные в организм человека и всех живых существ, но и невероятные по сложности часовые механизмы, управляющие всеми процессами во Вселенной.

Движение – одно из важнейших проявлений жизнедеятельности животных. Для осуществления двигательных процессов и целенаправленных действий все без исключения организмы получили специальные органы, высокоэффективные устройства, например мышцы, а также системы координации и управления движением.

За движения тела, например, млекопитающего ответственны поперечно-полосатые мышцы, которые как бы натягивают «рычаги» костей скелета. Они осуществляют внешние движения их туловища, головы, конечностей, языка, включая и все произвольные поведенческие действия. А гладкие мышцы удерживают внутренние органы и обеспечивают их непроизвольные движения. Они образуют мускулатуру стенок кровеносных сосудов, пронизывают ткани внутренних органов и кожи.

Стереотипны ли действия животных?Существует комплекс врожденных движений, одинаковый для всех животных одного вида, так же как и характерные для них форма туловища, наличие окраски или ядовитых выделений и т. п. Такие признаки действий могут служить своего рода «визитной карточкой» вида.