Чего не знает современная наука

Итог: взаимодействие собственных ритмов организма с внешними астрономическими ритмами выражается в их согласовании, сонастройке, синхронизации. Для этого необходим стимул – сигнал, мощный и строго периодический. Сигнал, однократно запускающий механизм биологических часов и потом регулярно подстраивающий эти часы в унисон с ритмичными изменениями внешней среды. Необходим импульс начала и периодического возобновления каждого нового цикла (суточного, например) в жизни организма (будь то клетка, растение, животное или человек). Что же это за сигнал, как, когда и с какой периодичностью он действует? Об этом сигнале мы уже немного упоминали выше, при описании условий экспериментов. Это солнечный свет. Существуют и другие типы сигналов (например, температура), но подавляющее большинство живых существ приспособились к тому событию, которое надежнее всего повторяется, – к чередованию дня и ночи. Как действует сигнал? Предполагается, что он вызывает подстройку фазы биологических часов путем ее сдвига в новое положение. При этом внутренние часы немного отстают или, наоборот, немного уходят вперед. Этот процесс называется захватывание ритма, подобно тому как (по словам А. Уинфри, известного исследователя механизма работы биологических часов) «танцора захватывает ритмичная музыка». Когда действует сигнал-синхронизатор? Для суточных ритмов – ежедневно на восходе Солнца, для ритмов сезонных – ежегодно весной (может быть, в день весеннего равноденствия?).

Солнечный свет настраивает организм в целом в унисон с астрономическими ритмами, поддерживая взаимную синхронность великого множества биологических часов внутри самого организма. В этом контексте представляют интерес наблюдения М. Лоббана. Исследуя коренных обитателей Арктики, ученый отмечал, что в условиях полярной ночи амплитуда некоторых биоритмов резко снижалась или даже отмечалось их полное исчезновение. Этого не происходило в условиях полярного лета.

Интересно, что роль света как основного сигнала времени ставилась под сомнение только для человека (для отдельных клеток, растений и животных она считалась доказанной). Ведь человек способен ориентироваться во времени с помощью других органов чувств. И эксперименты в условиях многомесячной «пещерной» изоляции от солнечного света показали, что человек действительно сохраняет определенную периодичность. И слепые люди обладают околосуточными ритмами жизнедеятельности. Все это так. Но те же эксперименты в пещерах и бункерах выявляли и нарушения некоторых ритмов и особенно психическую дисгармонию – нарушения сознания, депрессии. Депрессии характерны и для жителей арктических областей. Все это говорит о том, что солнечный свет человеку необходим. Но оказывается, что для настройки биоритмов человеку нужен гораздо более интенсивный свет, чем, например, другим млекопитающим. И света, который бывает в помещении, для этого явно недостаточно. По словам Альфреда Леви, «для человека комнатный (электрический) свет – все равно что ночь».

Мы все живем в ритме гигантских солнечных часов. И мы уже говорили о том, что организм человека, являясь частью целого – планеты Солнечной системы Земля, одновременно и сам является целым по отношению к миллиардам клеток, системе органов и тканей, его составляющих. И роль центра, объединяющего, координирующего и синхронизирующего все процессы в этом организме, выполняют определенные структуры в центральной нервной системе (головном мозге). Эти структуры, называемые большими биологическими часами, являются посредником между внешним и внутренним, непосредственно взаимодействуя как с сигналом макроцентра – Солнца, так и с «этажами регуляции» (уровнями иерархии) в самом организме. Что это за структуры, каковы закономерности и механизмы их воздействия на биологические часы органов и клеток – тема отдельного рассказа. В заключении скажу лишь, что и здесь проявляются принципы соподчинения, сонастройки и синхронизации, и в процессе ритмического взаимодействия вырабатывается единый ритм наших часов. А проявления дисгармонии, такие как болезни, депрессии и т. д., есть следствия его нарушения.

В поисках ответов на вопросы об устройстве и принципах работы биологических часов сделано очень много. Но чем больше познается, тем больше возникает новых вопросов. Можем ли мы совместить несовместимое – уловить и сохранить свой собственный уникальный ритм и при этом не выбиться из общей гармонии мира? Можем ли мы осознанно ощутить сопричастность наших вибраций ритмам более великим? Не в достижении ли подобного Резонанса заключена задача наших часов?

Наталья Аднорал, канд. мед. наук

Запах как паспорт

Что нам известно об окружающих запахах? Есть приятные и не очень, есть резкие и слабые… Для ученого-химика за запахом кроятся вещества, состоящие порою из достаточно простых молекул. А для биолога запах – это сигнал, посылаемый живыми организмами с помощью специальных веществ – феромонов. Пахучими химическими сигналами пользуются насекомые, подавляющее большинство животных, а также водоросли и даже низшие грибы. Сегодня ученые приходят к выводу о наличии «запахового паспорта», в котором «записаны» вид, пол и индивидуум.

Само слово «феромон» означает на древнегреческом «переносчик возбуждения». Исследования последних лет позволили обнаружить не только половые феромоны, но и феромоны агрессии, тревоги, а также следовые феромоны, которые предназначены для разметки территории и направления движения особей.

О том, что насекомые способны запахом привлекать особей противоположного пола, было известно еще более ста лет назад. Самцы махаона прилетают на запах самки за несколько километров. Для этого на голове насекомых есть специальные «запахоуловители» – антенны. У бабочек пядениц бывают самки, которые не имеют крыльев. Вылупившись, они так и сидят на стволах деревьев. Но эти бабочки издают очень сильный запах, и крылатые самцы сами прилетают к бескрылым самкам. Количества молекул феромона, вызывающих хемосигнал, поразительно малы. Уровень запаховой чувствительности недостижим для химических методов анализа и лучших масс-спектрометрических исследований. Например, самка непарного шелкопряда выделяет 0,01 мг аттрактанта. Он распространяется полосой 200 м на расстояние в несколько километров. Несколько тысяч молекул уже вызывают поведенческую реакцию! Феромонная коммуникация, по-видимому, более актуальна для ночных бабочек. Дневные бабочки видят друг друга по ярким крыльям, а вот ночью, когда темно, запах – одна из немногих возможностей найти друг друга. Современные энтомологи предполагают, и не без оснований, что механизм регуляции численности конкретного вида, основанный на хорошо известной из школьных учебников схеме «хищник – жертва»: хищник размножился – жертва пошла на убыль, жертвы стало мало – хищнику нечем питаться и он сбавляет численность и т. д., не является единственным. Дело в том, что численности хищника и жертвы плохо коррелируют: большие вспышки численности сменяются глубокой депрессией с некоторым запозданием. Тогда что же, если не эта привычная для нас схема? Ученые серьезно заговорили о том, что нарушение хемокоммуникации полов посредством химических сигналов может инициировать резкое изменение численности вида в ту или другую сторону. Так, чрезмерно высокая концентрация полового феромона в воздухе дезориентирует полет самца, и он не находит самку.

Есть и другой пример, который говорит не в пользу модели «хищник-жертва». Последние научные эксперименты с грызунами показали, что наряду с отпугивающим действием запах домашней кошки вызывает также значительные изменения репродуктивной функции грызунов: замедляется половое созревание хомячков, у мышей снижается размер помета и массы новорожденных, а соотношение полов в пометах сдвигается в пользу самцов.

В водной среде «узы» создаются тоже посредством хемокоммуникации. В аквариум, где находился байкальский бычок – желтокрылка, достаточно было капнуть одну капельку воды из другого аквариума, в котором жила самка бычка, чтобы через секунду бычок начал активно ее искать. Причем капали не рядом с бычком, а на существенном расстоянии от него. Получается, что достаточно всего несколько молекул феромонов, чтобы бычок их почувствовал. Это пример так называемого экологического хемомедиатора (передачи сигнала). Но феромоны можно назвать и хеморегулятором, так как они регулируют поведение конкретного живого существа. Можно привести другой пример воздействия феромонов-хеморегуляторов. Есть два типа рачков в биопланктоне. Одни – «мирные». Они едят только биопланктон, а другие – хищники. Они едят все, в том числе и первых рачков. Было обнаружено, что есть химические вещества, которые выделяют рачки-хищники, а мирные улавливают эти сигналы и, во-первых, стараются избегать хищников, а во-вторых, у мирных рачков даже строение меняется: вырастают шипы – острые иголки на поверхности тела, которые делают этих рачков менее легкой добычей.