ЭВМ и живой организм - Драбкин Александр Семенович. Страница 9

Этот принцип имеет силу уже с первых этапов формирования живой материи. Следовательно, вопрос может быть только о форме и конкретных аппаратах, в каких этот принцип реализован на том или ином уровне эволюции. У одноклеточных организмов он представлен в форме цепей химических преобразований протоплазмы, опережающих развитие последовательного ряда внешних событий. У высших животных он реализован в специальных нервных аппаратах. Эти аппараты позволяют охватить широкий круг внешних явлений, а также и опередить их отражение. Однако во всех случаях формы опережающего отражения имеют одну и ту же решающую черту – сигнальность. Для животных же, обладающих нервной системой, это и будет условный рефлекс.

При оценке положения вещей с таких позиций теряет смысл и другой вопрос: можно ли выработать временную связь у простейших организмов и растений?

И растения, и простейшие организмы представляют собой живые образования со сложным многоклеточным строением. Поскольку они испытывают на себе последовательные и повторяющиеся воздействия, постольку можно утверждать, что те и другие имеют предупредительную сигнализацию или ее можно выработать заново. Но надо соблюсти изложенные раньше условия: внешние воздействия должны быть длительными и повторяющимися и иметь существенное значение для жизни растения или простейшего организма.

Ни одно растение не смогло бы существовать и немедленно было бы отброшено естественным отбором, если бы оно реагировало только на наличный фактор среды, то есть только на то, что действует в данный момент, а не реагировало бы по принципу опережающего отражения.

Например, сезонные изменения температуры обычно таковы, что могут быть самые неожиданные «тепловые скачки». Следовательно, внезапный мороз мог бы полностью погубить дерево, не имей оно механизма сигнализации.

Дерево (миндаль, например) отсчитывает холодные дни с осени, с самого первого дня, когда температура спустилась ниже плюс 18 градусов. По этому сигналу растение уже приготовилось к зиме. Даже если ударят жестокие морозы – не страшно. Растение выживает.

Потеплело. Растение начинает вести счет теплым дням. Однако оно не снимает еще зимней защиты. И лишь когда накопится теплых 650 градусо-дней, растение откроется навстречу весне. Почки, правда, еще не распускаются, они лопнут еще через 620 градусо-дней. Но растение уже направило все силы на подготовку к весне. И если сейчас ударит мороз – оно погибнет.

Конечно, бывает, что даже столь тонкая сигнализация не спасает растение от гибели – заморозки случаются поздние и сильные. Однако сам механизм приспособления, его целесообразность и необходимость для эволюционного развития не вызывают сомнений.

Теперь осталось ответить еще на один вопрос – о врожденной сигнализации. Установлено, что сигнальность является наиболее характерной чертой условного рефлекса. Однако согласно распространенным взглядам врожденные, то есть безусловные, рефлексы не могут иметь самого характерного свойства условного рефлекса – сигнальности, предупредительности.

Так, между условным и безусловным рефлексом воздвигалась неодолимая стена.

...Из яйца вылупился птенец грача. Он безотказно реагирует на такие раздражители, как движение воздуха, звук «кар-р-р», сотрясение гнезда. При этом на такие раздражители птенец реагирует пищевой реакцией – поднимает голову и раскрывает клюв – хотя раздражители не имеют сами по себе пищевого значения. Анализ ситуации, в которой живут грачи с первых дней рождения, показал, что все три эти раздражителя служат сигналами предстоящего вкладывания пищи отцом-грачом в раскрытый клюв птенца. Налицо, казалось бы, парадоксальный случай – «врожденный условный рефлекс», который обладает всеми чертами опережающего отражения действительности и сигнальной деятельности.

Между тем никакого парадокса здесь нет. В жизни птиц наличие воздуха и его движение являются важнейшим фактором существования. Не удивительно, что в процессе развития приспособительных реакций грача реакция на движение воздуха как на неизбежное следствие движения крыльев отца и матери была включена в функции нервной системы.

Таким образом, на основе исторической повторяемости последовательных изменений в нервной системе, предшествующих кормлению и связанных с движением воздуха, произошло закрепление наследственностью этих взаимосвязей. Так у новорожденного грача появилось опережающее отражение внешних событий. Здесь произошло принципиально то же, что уже было видно на примере первичных простейших организмов.

В самом деле, движение воздуха не есть пищевой продукт, не есть безусловный раздражитель, в том смысле как его обычно понимают в трактовке павловской школы. Оно служит сигналом кормления. А сигнал этот включает «пищевые центры» нервной системы.

Почему же раздражение кожи птенца движением воздуха связано и готовит его организм именно к приему пищи? Тут дело в том, что движение воздуха – это лишь одно звено в длинной цепи внешних явлений, которая заканчивается кормлением. Цепь эта выглядит так: мать уходит из гнезда; птенцы, раньше защищенные от движения воздуха телом матери, теперь этой защиты не имеют; раздается повторный звук «кар-р-р»; мать обмахивает крыльями птенцов, лежащих в гнезде; гнездо резко сотрясается – отец-грач, прилетевший с пищей, сел на его край; птенцы раскрывают клювы; пища вкладывается в клюв; возбуждаются органы пищеварительного тракта; переваривается пища.

Здесь не отмечены еще многие факты, реально предшествующие перечисленным явлениям. Дело в том, что отец-грач прилетает с кормом и садится на дерево так, чтобы он оказался в пределах зрительного поля матери, сидящей на птенцах. Мать, завидя отца, дает начало всему ряду явлений, о котором уже говорилось.

Раздражение кожи птенца движущимся воздухом является одним из промежуточных этапов данного ряда событий. Движение воздуха воздействует на нервную систему птенца наряду с другими факторами (звук «кар-р-р», сотрясение гнезда). Само раздражение кожи не является, как уже говорилось, пищевым раздражителем. Но возбуждение от него благодаря многовековому опыту предшествующих кормлений с огромной скоростью по готовым (врожденным) нервным связям доходит до пищевого центра – птенец поднимает голову и раскрывает клюв. Здесь природа дала исключительно наглядный пример опережающего отражения последовательных событий внешнего мира и его приспособительного значения в эволюции.

Как видим, даже единичные раздражители из привычной цепи событий «включают» всю цепь реакций организма, не дожидаясь, пока на птенца окажут влияние остальные звенья этой цепи. Такое опережающее действительность распространение возбуждения зафиксировано наследственностью в нервных структурах. Оно приобрело решающее приспособительное значение для птенцов. Если же у птенца к моменту появления на свет не созрела нервная связь между раздражением кожи от колебания воздуха и «пищевым центром» нервной системы, такой птенец должен быть немедленно отброшен естественным отбором. Он погибнет.

Интересно, что тщательные исследования нервных клеток привели к тому же самому выводу. Эти исследования показали: к моменту вылупления птенца из яйца созрели лишь те нервные клетки, которые способны воспринимать звук «кар-р-р».

Можно привести поразительные примеры опережающих отражений внешних событий другими организмами. Например, птица мухоловка-пеструшка выводит своих птенцов в дупле, куда лучи света поступают лишь через маленькое отверстие. Именно через это отверстие должны пролезать мать или отец, прежде чем кормить птенцов. Естественно, что когда мать или отец просовывают голову в дупло, исходная небольшая освещенность дупла исчезает и на какой-то момент воцаряется полная темнота. Родители не имеют никакой физической возможности сохранить свет. Временная темнота как раз и служит сильным стимулом для птенцов дуплянки: они немедленно все вытягивают шеи, раскрывают клювы и таким образом оказываются готовыми к приему будущей пищи.

В том, что именно временное и неизбежное исчезновение луча света стало здесь важнейшим фактором подготовки к кормлению, подтверждает и еще одна деталь. Птенцы кормятся регулярно потому, что они сами перемещаются по кругу против солнца. При этом, разумеется, в зоне луча оказывается поочередно каждый алчущий. Мать в темноте не может разобраться, кого кормит. Такое поведение птенцов хорошо компенсирует эту особенность семейной жизни: поел – и в сторону. Однако если птенцов заставить несколько поголодать, то есть повысить их пищевую возбудимость, между ними начнется борьба за то место, на которое падает луч света через отверстие дупла. Птенцы предвидят, что свет несет им пищу.