Беркинблит, Глаголева - Электричество в живых организмах (Квант) - 1988 (947484), страница 59

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 59)

е. попросту всплывают в верхние слои воды„где собирается их пища. Но при сильном волнении моря моллюск уходит от света, т. е. опускается на дно. В лаборатории у моллюска вырабатывали условный рефлекс: сначала давали свет, а потом трясли моллюска или вращали на специальной центрифуге. После некоторого числа сочетаний моллюск полз к свету гораздо медленнее, чем до обучения, или переставал ползти к свету. Этот условный рефлекс обладал всеми признаками рефлекса, вырабатываемого у собак и других я«ивотных: он не вырабатывался„ если свет и вращение подавали в случайном порядке; затухал через несколько недель; если начинали подавать только свет без вращения, то затухал быстрее и т. д. В выработке этого рефлекса принимают участие фото- рецепторы, которых у моллюска всего 5 в одном глазке„ вестибулярные рецепторы, реагирующие на вращение„ мотонейроны, управляющие движением животного и несколько промежуточных нейронов, связывающих эти клетки мея«ду собой.

Была выяснена схема связей этих клеток (рис. 71) и предпринята попытка установить, в каком месте этой схемы возникают изменения при обучении моллюска, какие нейроны или какие синапсы меняются„ иными словами, в чем же заключается «проторение путей«. Сначала посмотрим, как реалиауется положительный фототаксис (рис. 71, а). Две фоторецепторные клетки типа А возбуждают интернейрон, он возбуждает МН„ который, в свою очередь, возбуждает мышцы, обеспечивающие движение (синапсы нарисованы не на телах клеток, так как у беспозвоночных синапсы действительно находятся на отростках).

Что же происходит в результате обучения? Результат длительных исследований оказался совершенно неожиданным. У моллюска выработка условного рефлекса оказалась связанной с изменением свойств фоторецепторных клеток, а не интернейронов или синапсов, как предполагали исследователи. Кроме двух фоторецепторных клеток типа А у моллюска есть еще 3 фоторецептора типа В (рис. 71, б); эти ,разные группы фоторецепторов тормозят друг друга.

До обучения клетки А сильнее тормозят клетки В и поэтому могут вызвать положительный фототаксис. После обучения клетки В начинают реагировать на свет сильнее„ теперь уже они «побеждают» и аатормаживают клетки А„ снижая скорость движения к свету. Значит, в клетках В, на которые действовали и свет, и сигнал от вестибуляр- ного аппарата, что-то произошло. Оказалось, что в клетках В произошло снижение порога. Далыпе выяснялось„ какой фактор способствует снижению порога: действие химического вещества, выделяемого вестибулярными нейронами, или создаваемая втим веществом деполяризация. Для этого попытались выработать условный рефлекс„ сочетая свет и деполяризацию фоторецептора типа В ",1/ ' ~У Вбуяение ., П, )~~ едесе( ,~у 'г3 ' ~l Вестибулярный еннарет сто!шца б мЯ, Машо ~а~ Ф Рнс.

71. Клеточные механизмы обучения моллюска: а — нейронная сеть, обеспечивающая движение моллюска к свету; б — вейронван сеть, которая после обучения предотвращает его движение к свету (стрелка показывает место, где прп обучении возникают изменения) 278 через микроэлектрод. Оказалось, что рефлекс вырабатывается. Это значит, что под действием света и деполяризации как-то меняются свойства мембраны фоторецепторов типа В, так что их порог снижается. Что же происходит с мембраной1 Оказалось, что у фоторецепторов типа В после обучения не только снижались пороги, по и появлялось еще одно свойство: после выключения света деполяризация сохранялась в течение нескольких минут. Это наводило на мысль, что у таких клеток калий слабо выходит на клеток и поэтому потенциал не возвращается сразу к нормальному уровню.

Может быть, у таких клеток стаповится меньше К-каналов, а может быть, онп начпна|от хун;е работать. Во время дальнейшей работы были выяснены биохимические механизмы, которыо приводят к изменению свойств К-каналов. Итак, оказалось, что по крайней мере у улиток условный рефлекс вырабатывается в результате изменения электрических свойств мембран фоторецепторных клеток в результате снижения эффективности работы их калиевых каналов.

На другом виде улиток было показано, что и другой рефлекс — втягивание дыхательного сифона при раздражении тела улитки — связа»т с таким я<е механизмом. Однако не следует думать, что выработка любого условного рефлекса связана с иаменением электрических свойств клеточных мембран. Сейчас изучены случаи, когда выработка рефлекса обусловлена другим механизмом— изменением эффективности работы синапса, т. е. действительно «проторением пути». Никто необъятного объять не может Мы рассказали вам о многих функциях электричества в живых организмах. Но не думайте, что обо всех.

Например, мы не смогли рассказать вам об электрических процессах в растениях в). Л ведь в растениях тоже распространяются потенциалы действия, под влиянием которых опускает свои листочки в ответ на прикосновение стыдливая мимоза илн захлопывает свою ловушку насекомоядпая мухоловка. Очень хотелось бы рассказать о биологических часах. Ведь очень многие растения и животные «знают» время суток. Ыы носим свои часы на руке или в кармане, а вот многие ракообразные н моллюски прячут свои часы в гораздо более надежном месте: внутри собственного глаза.

Сейчас показано, что эти часы — электрические. С помощью искусственного электрического импульса эти часы можно «перевестн», переставив их стрелки со «дня» на «вечер». Л если изменить ионный состав среды, окружающей клетки, которые образуют часы, то можно, например, заставить часы отставать. Внимательный читатель не удивится, узнав, что часы образованы группой клеток, связанных электрическими синапсами,— ведь и тут для точного хода часов необходимо бороться с шумами. Интересно было бы рассказать и о перестройке структуры кости при изменении нагрузки. Оказывается, под действием нагрузки в кости возникают электрические «) Читатель может восполкить втот пробел, разыскав книгу; Галактионе«С.

Г,, Ирин В. ЛХ. Ботаники с гальвакометром,— Мл Знание, 1979. 279 поля и в аависимости от направления их силовых линий клетки, создающие кость, перестраивают внутренние костные балки так, чтобы они лучше сопротивлялись действию нагруаки "). Но где-то необходимо остановиться. Давайте же кончим нашу историю на том, с чего мы ее начали. Электрофизиология как наука началась с изучения тока повреждения нервов. Можно было бы думать, что ток повреждения давно сыграл свого роль и ушел в историю. Но ...

ведь нервы порой действительно повреждаются) Что же с ними тогда происходит? Мы знаем, что ток повреждения быстро убывает (через час — в 10 раз, а через день — в 100 раз), вто объясняется тем, что на месте повреждения неРва формируется новая мембрана. Однако оказалось, что в дальнейшем этот ток уже не убывает н в регенерирующем нерве неделями сохраняет свою величину. В $947 г.

американский биолог Доренто де Но высказал гипотезу, что атот ток играет какую-то роль в процессе роста и регенерации, на- пРнмеР« пеРеносит в кончин РастУщего неРва какие-то вая«ные внутриклеточные частицы (в кончике действительно скапливаются, например, митохондрии). Но если ток повреждения ускоряет заживление нерва, то, может быть, можно дополнительно ускорить этот процесс„ пропуская через ткань слабый постоянный ток в нужном направлении? И вот начались опыты по ускорению отращнвания ног у таракана, а потом — и по ускорению заживления ран у млекопитающих. Появился ряд обнадеживающих результатов. Но если ток влияет на рост, то нельзя ли с помощью него ускорить развитие эмбрионов животных? Но тут мы вынуждены повторить слова Кристофера Робина: «Экспедиция закопчена», Дальше, дальше, дальше! Книги выходят медленно.

С тех пор, как мы написали «Экспедиция окончена», прошел год и в биологии появилось множество интересных новинок, о которых хочется рассказать. Стоит, вероятно, отметить, что большинство из ннх появилось в злектробиологии там, гдв ояа сопрннасается с молекулярной биологией. Трудно «1 Об этом, кзк и об электрических процессах в растениях, ны можето прочитать в книге: ?ввгданвв д. Ю. Физик в гостях у биолого,— Мл Наука, 1986,— Биби«готсчкэ «Квант», вып. 49, выбрать из зтих новинок самую интересную. Можно было бы рассказать о том, почему корень растения растет вниз; оказывается, это тоже связано с злектробиологией.

Можно было бы рассказать о работе обонятельных рецепторов: оказалось, что пахучие вещества запускают в пих такие же цепочки химических реакций, как свет в фото- рецепторах. Но мы решили рассказать о работах из области иммунологии, которая на первый взгляд уж никак не связана с электробиологией.

Еще в 1882 г. И. И. Мечников открыл явление фагоцитоза и разработал клеточную теорию иммунитета, За прошедшее столетие иммунология превратилась в отдельную биологическую дисциплину, в одну из <точек роста» современной биологии. Иммунологи показали, что лимфоциты умеют уничтожать и чуясие клетки, попавшие в организм, и некоторые собственные клетки, изменившие свои свойства, например раковые клетки или клетки, пораженные вирусами.

Но еще совсем недавно не было известно, как именно лимфоциты зто делают. В последнее время зто выяснилось. Уже довольно давно было известно, что для уничтожения своей жертвы лимфоцит должен вступить с ней в непосредственный контакт. Если ввести в зто время в клетку-жертву микрозлектрод и регистрировать ее МП (зто удалось недавно сделать американским ученым), то можно обнаружить, что через короткое время после нападения лимфоцита МП жертвы резко убывает. Окааывается, лимфоцит проделывает в мембране своей жертвы отверстия, устраивая, так сказать, короткое замыкание.

Характеристики

Список файлов книги