КУДА? и КАК?

Акимушкин Игорь Иванович

Отчего так происходит — никто не знает. Наука по- настоящему еще только начала изучать механизм физиологических часов, и очень многое тут не ясно. Объясняют это пока так: по-видимому, у каждой клетки организма есть свои физиологические часы, но все они идут сначала вразнобой. Чтобы привести их к одному ритму, синхронизировать, и необходим внешний толчок-регулятор, который все ходики пускает разом. Роль его у высших растений выполняет красный свет, у грибов и одноклеточных водорослей — синий.

У животных поддерживают в одном ритме работу внутренних хронометров какие-то особые вещества, которые железы выделяют в кровь.

С тараканами делали такие опыты. Отрезали им головы, и сразу насекомые теряли чувство времени. Но жизнь не теряли: бегали и без головы еще много дней.

Когда безголовому таракану прирастили кусочек ткани, взятой из головы другого таракана, он сразу стал жить по часам, но по часам того таракана, кусочком головы которого его наделили.

Срастили спинками двух тараканов: одного с головой, другого без головы, и новые сиамские близнецы стали обладателями единого чувства времени, одних общих часов — того таракана, у которого была голова.

У позвоночных животных (и у человека) работой клеточных хронометров заведует, приводя их, что называется, к одному знаменателю — единому времени, центральная нервная система, то есть, попросту говоря, мозг. Но мозг такую регуляцию осуществляет через особые железы, выделяющие в кровь гормоны — вещества-регуляторы. Известно уже более сорока физиологических и психических процессов, суточным ритмом которых управляют гормоны. Адреналин и меланофорный гормон гипофиза, маленькой железки под полушариями мозга, играют, по-видимому, главную роль — роль пружины в наших ходиках. Действие этой пружины представляют себе пока так: день и ночь, свет и темнота, чередуясь со строгой последовательностью, заводят пружину физиологических часов. Свет через глаза ^[44] побуждает к деятельности симпатическую нервную систему, а она заставляет выделяться в кровь адреналин. Темнота возбуждает парасимпатические нервы и гипофиз, который в больших дозах, чем днем, производит меланофорный гормон.

44

Но тараканы и слепые иногда «заводили» свои часы, если свет и темнота регулярно чередовались.

Ритмические, совпадающие во времени с движением солнца по небу колебания концентрации веществ-регуляторов — то адреналина больше, то меланофорного гормона — задают тон всем другим процессам в организме, подчиняя их одному двадцатичетырёхчасовому циклу. На механических часах каждый отрезок суток обозначен цифрой. В физиологических часах такой цифрой служит определенная доза веществ-регуляторов.

А сама эта доза — мы уже знаем — зависит от чередования света и темноты. Свет — тот внешний источник энергии, который заводит внутренние часы обитателей подсолнечной планеты. Это не лишне повторить, — так важна роль света в процессах, о которых идет речь.

Если нормальное суточное чередование света и темноты изменить, то эндогенные часы животных (и растений тоже) начнут отмечать время по-новому.

Подобные опыты делали сотни раз. Например, крыс, тараканов, мух, голубей или… фасоль освещали, скажем, десять часов подряд, а потом на десять часов помещали в полную темноту — их физиологические часы уже через день-два такой обработки, в крайнем случае через неделю-две, полностью перестраиваются и приспосабливаются к двадцатичасовым суткам ^[45] .

45

Организму человека, перелетевшего на самолёте из Америки в Европу или наоборот, требуется 8-10 дней, чтобы полностью приспособить свои физиологические ритмы к новому течению дня и ночи.

Часто даже не нужно все десять часов освещать содержащихся во тьме животных, а достаточно каждый раз в одно и то же время включать свет хотя бы на час и даже всего на несколько минут, и физиологические часы подопытных «кроликов» приобретут новый завод.

Делали и так: не нарушая нормального двадцатичетырехчасового ритма, лишь на шесть часов раньше включали освещение, еще когда на дворе была темная ночь или, наоборот, уже наступал рассвет, а животных еще шесть

часов держали в темноте. Их физиологические часы уже через несколько дней показывали новое время — спешили или отставали на шесть часов. И сон, и пробуждение, и поиск пищи, и все другие внешние и внутренние проявления жизнедеятельности животного начинались на шесть часов раньше или позже прежнего.

Физиологические часы можно отвести назад и действием низкой температуры.

Возьмите пчел, обученных прилетать в полдень за сахарным сиропом к кормушке, и подержите их несколько часов на холоде при температуре около 0–5 градусов. Когда они обретут свободу, обязательно вспомнят о сиропе. Но вспомнят с запозданием ровно на столько часов, сколько вы их продержали в холоде, и только к вечеру прилетят к кормушкам.

«Опыты показали, — пишет Эрвин Бюнинг в книге, подводящей итог всем таким экспериментам, — что после длительной обработки холодом организм ведет себя так, как будто в течение этой обработки физиологические часы находились в состоянии покоя».

Не шли, значит, «замороженные».

«Замораживание» быстрее достигает цели, чем многодневная перестройка внутренних ритмов ненормальным чередованием света и тьмы, и к нему часто прибегают ученые, когда экспериментируют с растениями или с холоднокровными животными, температура тела которых быстро повышается или понижается, когда вокруг становится теплее или холоднее.

Должен предупредить читателей, что в науке нет еще достаточно ясного представления ни о природе, ни о работе физиологических часов. Поэтому беглый обзор на предыдущих страницах следует рассматривать лишь как весьма схематичное и приблизительное описание действия очень сложной механики природных хронометров.

Но тем не менее к чтению следующих глав мы приступаем теперь более подготовленными.

Солнечная навигация

Итак, вернемся к скворцам.

Когда опыты Крамера стали известны орнитологам, некоторые ученые захотели их повторить. К этому времени и изучение физиологических часов значительно продвинулось вперед. Немец Гофман решил использовать эти достижения в своих опытах со скворцами.

Он начал с того, что проделал эксперимент Крамера: выдрессировал двух скворцов находить по солнцу корм в одной из двенадцати однотипных кормушек. Потом скворцов около двух недель продержали в помещении, в котором были созданы искусственные день и ночь, на шесть часов отстающие от нормальных суток. «Часы» скворцов тоже отстали. Когда их посадили снова в клетку под открытым небом, они, проголодавшись, полетели к кормушке, в которой привыкли находить пищу, но кормушку не нашли, хотя день был ясный. Ошиблись ровно на девяносто градусов: кормушка помещалась на юге, а искали ее на западе ^[46] . Было три часа дня, а так как их «часы» отставали на шесть часов, скворцы «решили», что сейчас только девять часов утра, потому и отклонились сильно вправо. Ведь солнце за шесть часов продвигается на девяносто градусов к западу, то есть вправо, если смотреть на его путь по небосводу.

46

Это у одного скворца. У второго кормушка была на западе, а искал он её на севере.

И еще двадцать три дня, пока скворцов содержали и днем и ночью при свете, «часы» их шли неправильно и они ошибались в своих поисках. Посадили затем скворцов под открытым небом, и недели через две «часы» их нагнали потерянные шесть часов, снова пошли в ногу с солнцем.

Птицы, у которых внутренние хронометры отводили на шесть часов вперед, ошибались в поисках нужного направления, отклоняясь на девяносто градусов влево.

Эти опыты — проделаны они были и с голубями, и со славками, и с сорокопутами — ясно показывают, что солнце в птичьем обиходе — главный ориентир. Но ориентир этот не стоит на месте. Найти дорогу по нему нельзя, если не знаешь, в какой части неба в каждый час дня он располагается. Птиц тут выручают хорошая память и «карманные часы», которыми природа наделила все живое на земле.