Toute la variété des formes de réactions adaptatives des organismes vivants est divisée en deux groupes. Les instincts se sont développés comme des adaptations aux phénomènes environnementaux constants et périodiques.

Le deuxième groupe rassemble les types de comportements que les animaux ont trouvés dans la vie individuelle, plus précisément ce que chaque bête a compris et souffert avec son propre esprit. Ces réactions aident le corps à s'adapter à des conditions d'existence inattendues et en évolution rapide.

Les deux formes d'activité adaptative comprennent des séries d'actions successives visant à obtenir des résultats bénéfiques pour les organismes. Cependant, la programmation de telles actions au sein d'une activité innée et acquise peut être réalisée de différentes manières.

Oeufs d'or de guêpe et d'escargot aplis

En règle générale, l'activité instinctive est basée sur des programmes rigides. En étudiant la vie des insectes, l'éminent naturaliste français J. Fabre a attiré l'attention sur une forme intéressante de comportement instinctif de la guêpe à ailes jaunes - le sphex.

À un certain stade de développement de ces guêpes, sous l'influence des changements hormonaux internes et des facteurs environnementaux (principalement la température de l'air et la durée du jour), la maturation des œufs commence. Il est également nécessaire de les reporter. Cette étape du comportement de la guêpe carnivore est un exemple typique d'activité instinctive.

La guêpe commence par creuser une certaine forme dans un endroit isolé. Ensuite, il s'envole pour chasser le gibier, qui devrait servir de nourriture aux larves dès leur éclosion des œufs. Le jeu pour sfex est un cricket de champ. Sfex détecte un grillon et le paralyse avec des piqûres puissantes dans les nœuds nerveux. Le tirant vers le trou, la guêpe le laisse près de l'entrée, elle descend elle-même au trou pour vérifier la situation.

Après s'être assuré qu'il n'y a pas d'étrangers dans le trou, la guêpe y traîne sa proie et pond ses œufs sur sa poitrine. Elle peut également faire glisser quelques grillons supplémentaires dans le trou afin de sceller l'entrée avec eux. Puis elle s'envole et elle ne reviendra pas à cet endroit.

Si vous considérez attentivement toutes les étapes du comportement d'une guêpe, vous remarquerez que tous ses mouvements sont déployés selon un programme unique subordonné à un seul résultat: la ponte. Le scientifique J. Fabre a repoussé à plusieurs reprises le grillon que la guêpe a laissé à l'entrée lors de l'inspection du trou. Dans ce cas, après être sorti du trou et avoir remarqué que la proie était trop loin, la guêpe l'a attrapée à nouveau, l'a traînée jusqu'à l'entrée, puis est descendue dans le trou, mais de nouveau seule. La guêpe a répété inlassablement toutes les actions: elle a traîné le grillon, puis l'a laissé tomber, a vérifié le vison, pour revenir après.

Ainsi, dans le comportement d'une guêpe, chaque résultat précédent de son activité, visant à atteindre un résultat d'étape, détermine le développement de l'action suivante. Si la guêpe ne reçoit pas de signal de réussite de l'étape précédente, elle ne passera jamais à la suivante.

Tout cela suggère que le comportement de la guêpe est construit selon un programme strict. Elle est déclenchée par le besoin intérieur, la motivation. Mais la mise en œuvre du programme est déterminée par les résultats échelonnés et finaux de l'activité adaptative de l'animal. Ce que c'est, les observations suivantes le montrent. Après que la guêpe ait muré l'entrée, vous pouvez littéralement détruire ses efforts devant ses yeux. Le sort des œufs n'intéresse plus la guêpe, sa mission étant terminée.

Tout ce programme est déterminé par des mécanismes héréditaires. Après tout, les descendants de la guêpe ne rencontreront jamais leurs parents et n'apprendront rien d'eux. Cependant, ces mécanismes héréditaires n'entrent en vigueur qu'en présence de certains facteurs environnementaux. Si les guêpes ne les trouvent pas, disons un sol mou pour les visons, toute la chaîne d'actions se confond et se brise. Et puis toute une population de guêpes meurt dans cet endroit malheureux.

Il semble que toutes les formes d'activité instinctive se construisent.Cela a été confirmé par des scientifiques qui ont étudié sur tous les continents et dans l'abîme des mers et des océans les mœurs et les habitudes des ailes, des quatre pattes, des écailleuses, des pinnipèdes, des engins de terrassement et de nos autres voisins de la planète.

Plus la diversité du comportement instinctif des animaux était révélée à l'homme, plus il était attiré par lui par le plus grand secret de la nature vivante. Quelles sont les propriétés internes des instincts du corps sur la base? Après la découverte en 1951-1953. J. D. Watson, F. Crick et M. Wilkins de la structure de l'ADN, cette question a été concrétisée, et maintenant elle ressemble à ceci: comment les comportements innés sont-ils codés dans les gènes et comment les contrôlent-ils?

La réponse la plus vivante et la plus informative à cette question a été donnée par un groupe de neuroscientifiques américains dirigé par E. Candel. Ils ont examiné la même forme de comportement chez les escargots de mer aplizia que dans la sfex - ponte. Selon les participants à ces expériences, la ponte d'œufs d'aplizia est un cordon contenant plus d'un million d'œufs. Dès que sous l'influence de contracter les muscles du conduit de la glande hermaphrodite, où se produit la fécondation, les œufs commencent à être expulsés, l'escargot cesse de bouger et de manger. Sa respiration et sa fréquence cardiaque augmentent.

L'escargot attrape un cordon d'œufs avec sa bouche et, en déplaçant sa tête, l'aide à sortir du conduit, puis le tord en écheveau. Enfin, avec un mouvement de tête, l'animal attache la maçonnerie à une base solide.

E. Kandel et I.Kupferman ont trouvé dans le ganglion abdominal (c'est-à-dire l'accumulation de neurones) une aplisie appelée cellules nerveuses axillaires. Un extrait en a été obtenu et introduit dans le corps d'autres escargots. Et il s'est avéré que le pouvoir de certaines substances de cet extrait sur le comportement des mollusques était si grand que les escargots ont immédiatement commencé à pondre leurs œufs, même si leur maturité n'était pas encore arrivée. De plus, les escargots non fécondés, ayant reçu un tel extrait, ont fait des mouvements distincts du rituel de ponte.

Les scientifiques s'intéressent aux substances qui composent le principe actif de l'extrait de cellules axillaires. Ils se sont avérés être 4 peptides (c'est-à-dire de courtes chaînes d'acides aminés), dont l'un s'appelait GOY - l'hormone de ponte. Notez juste que cette découverte n'était pas une surprise totale. Parmi d'autres substances biologiquement actives, les peptides sont à présent les plus étudiés.

Après tout, ces minuscules protéines, agissant en quantités négligeables, régulent presque tous les processus vitaux du corps: nutrition, respiration, sécrétion, reproduction, thermorégulation, sommeil, etc. Le nombre de peptides isolés de différents tissus a déjà dépassé 500. Beaucoup d'entre eux sont synthétisés dans le tissu nerveux et contrôlent directement le comportement.

Le rôle des peptides "axillaires" des aplizies s'est avéré être le même. Des scientifiques américains ont trouvé 7 neurones dans le système nerveux de l'aplsie, sur lesquels ces peptides ont l'effet le plus puissant et le plus sélectif. Selon les biologistes, ces 7 cellules agissent comme des neurones de commande. En d'autres termes, ils contrôlent les cellules nerveuses restantes de l'aplisia, qui font partie du système fonctionnel qui assure la ponte. Dans toute aplose, ces cellules sous l'influence de peptides «axillaires» commencent à générer simultanément des impulsions électriques, et le son de leur «parole» électrique dans ce cas est complètement différent de celui dans d'autres cas où ces neurones donnent une «voix» électrique.

En plus de lancer ces neurones de commande, les quatre peptides des cellules axillaires avaient également d'autres professions qui étaient étroitement liées pour un objectif ultime - la ponte. Un peptide ralentit la fréquence cardiaque. Un autre coupe le conduit de la glande hermaphrodite pour que le cordon sorte. Le troisième supprime l'appétit de l'escargot pour que la mère gourmande ne dîne pas avec sa propre progéniture.

F. Strumwasser et ses collègues ont isolé 2 autres peptides du système reproducteur de la cochlée. Ils ont été appelés peptide A et peptide B.Ce sont eux qui ont forcé les cellules axillaires à sécréter les quatre peptides qui viennent d'être décrits. Grâce à cette découverte, les mécanismes de lancement d'un système de ponte fonctionnel sont devenus plus clairs.

Ainsi, il a été confirmé que ce sont les peptides qui "nervent" les cellules nerveuses en une seule association de travail, en sélectionnant dans l'ensemble des composés neuronaux possibles ceux qui sont soumis à leur action et en les incluant dans les systèmes fonctionnels. Avec les neurones, les peptides combinent également les cellules périphériques en un Commonwealth. En raison de l'activité coordonnée par les peptides de cet énorme ensemble de cellules, un résultat de comportement utile est obtenu.

Il semblerait que tout ici soit logique et réfléchi. Mais en fait, un problème très important n'a pas été résolu jusqu'à ce que les neuroscientifiques commencent à travailler avec des gènes décryptés.
Par quel «ordre» les quatre peptides entiers ont-ils commencé à être sécrétés par les cellules axillaires dans un ordre strict? Sous l'action des peptides A et B? Bien sûr. Mais après tout, ces substances n'ont lancé qu'un mystérieux mécanisme dans les cellules axillaires. Alors, comment agit-il?

Cette question est très importante. Après tout, cela valait cette séquence et cette proportionnalité dans l'allocation des peptides, et c'était sur cette base que la programmation difficile du comportement instinctif de l'aplisie avait été construite, au moins d'une manière ou d'une autre, pour se casser, et elle ne pondrait pas d'œufs. Évidemment, cela se produirait également avec le sphex, où «l'écriture manuscrite» d'un certain groupe de peptides est également devinée.

Les neuroscientifiques ont d'abord suggéré puis prouvé que la nature de la synthèse des peptides d'un groupe fonctionnel confie un seul et même gène, ou au moins plusieurs gènes, mais est étroitement liée par une communauté de mécanismes de régulation.

En utilisant des méthodes de génie génétique, des chercheurs américains ont identifié et entièrement établi la séquence nucléotidique des trois gènes d'aplisia. Le premier "imprime" dans une séquence strictement définie les quatre peptides des cellules axillaires. Deux autres gènes ont synthétisé les peptides A et B. L'analyse de la séquence nucléotidique de ces gènes a révélé des sites en double. Cela indique que les trois gènes proviennent tous du même précurseur. Au cours de l'évolution, il a probablement été muté. Par exemple, le nombre de copies de ce gène pourrait augmenter (doublon). En raison de nouvelles mutations affectant des gènes déjà nouvellement formés, ils ont commencé leur propre évolution. En conséquence, la duplication de gènes par la formation de nouvelles familles de peptides a conduit à une augmentation du nombre de fonctions corporelles, par exemple des programmes de comportement congénital.

Il est difficile de surestimer l'importance de ce travail pour la biologie. Il a été possible de développer et de poursuivre l'idée d'un rôle de formation de système pour les peptides. Il est devenu clair comment ils médient l'action des "collecteurs généraux" des systèmes de gènes fonctionnels sur différentes cellules. Le chemin évolutif menant des mutations génétiques à la multiplication et à la complication des programmes de comportement instinctif est devenu plus clair.

Cependant, quelle que soit la tentation de ces hypothèses, elles devaient encore être confirmées sur des animaux autres que l'aplisie. Ce n'est qu'alors que l'on pourrait parler de l'universalité dans la nature du principe de contrôle de la réaction du corps entier d'un gène codant pour un groupe de peptides fonctionnellement liés. Et cela a déjà été fait.

Les scientifiques américains N.I. Tublitz et ses collègues ont prouvé que plusieurs gènes interconnectés codent pour un groupe de peptides qui contrôlent le stade final de la métamorphose de la teigne du tabac - la sortie d'un insecte d'une chrysalide. Ce programme comportemental difficile lance un grand peptide. Il est synthétisé dans le système nerveux et commence à être libéré dans le sang deux heures et demie avant d'éclore le papillon. Sortant de la pupe, l'insecte déploie ses ailes. Trois autres peptides contrôlent ces processus. Deux d'entre eux contribuent au remplissage des vaisseaux sanguins des vaisseaux sanguins, d'où il se jette dans les vaisseaux sanguins des ailes et les propage.Le troisième peptide agit sur le tissu conjonctif des ailes. Pendant qu'ils se redressent, il leur donne une plasticité, puis - une rigidité constante.

De 1980 à 1983, dans les laboratoires du professeur S. Num (Japon) et du Dr P. Seburg (USA), la séquence du gène imprimant la protéine préproopiomélanocortine a été établie. Dans le cerveau, cette énorme molécule est coupée par des enzymes en plusieurs chaînes courtes - des peptides. Chez les animaux et les humains, les peptides de préproopiomélanocortine forment un système fonctionnel unique. Nous connaissons tous son action. Grâce à elle, notre corps réagit à des stimuli forts et inattendus par une réaction innée - le stress.

Un peptide de la famille des préproopiomélanocortines augmente la sécrétion des hormones surrénales glucocorticoïdes. À leur tour, ils augmentent la circulation sanguine dans les muscles, améliorent leur contractilité, augmentent la glycémie. Un autre peptide stimule la dégradation des graisses. Grâce au glucose et aux graisses, l'énergie de réserve est mobilisée. Le troisième peptide améliore la sécrétion d'insuline et assure l'utilisation du glucose par les tissus. Le quatrième éteint la douleur. C'est pourquoi même des blessures graves lors d'excitation, de stress, on ne s'en aperçoit pas immédiatement. Ainsi, la nature permet aux êtres vivants dans une situation extrême de compléter l'essentiel, puis de faire "l'auto-guérison". Enfin, ce dernier peptide augmente l'attention et le niveau d'éveil du cerveau, ce qui est également utile dans toute situation de vie.

Ainsi, de véritables «œufs d'or» ont apporté aux scientifiques du sphex et des aplizies. Observant au cours du siècle dernier le comportement d'une guêpe carnivore, J. Fabre a découvert les principaux schémas externes du comportement inné. Après environ un siècle, les neuroscientifiques américains ont généralement décrit le mécanisme génétique moléculaire par lequel le cerveau stocke et met en œuvre des programmes de comportement inné.

Cependant, le travail dans ce sens ne fait que commencer. En effet, le comportement inné des mammifères, qui est l'objectif ultime de toutes les études de la science du cerveau, n'est en fait jamais aussi codé en dur que les réactions du sphex, de l'aplisie ou de la teigne du tabac. L'importance des facteurs environnementaux que J. Fabre a observés en observant une guêpe prédatrice dans le comportement instinctif des animaux à sang chaud est incomparablement plus grande. Et en conséquence, les principes du contrôle génétique sont plus compliqués, plus plastiques et à certains égards déjà différents.