Механизмы мозга - Дун

ей бока до дыр. Внешне сходное с этим, но служащее совсем другой цели явление наблюдается у некоторых видов пауков, у которых стимулом для ухаживаний самца является приятное для него вещество, выделяемое поверхностью тела самки.

Все эти врожденные формы поведения благодаря специфичности их пусковых механизмов с нашей, человеческой точки зрения, до смешного стереотипны и негибки. Например, самец одной из ночных бабочек безошибочно летит по направлению к самке с расстояния больше мили; если же обрезать его перистые усики, служащие ему органами чувств, то он не только не может найти самку, но, даже будучи посажен рядом с ней, не способен к спариванию. Пусковым фактором для этого акта является, очевидно обонятельный раздражитель, в нормальных условиях воспринимаемый усиками самца. Стимулирующий самца запах создают два небольших пахучих органа, расположенных у кончика брюшка самки. Эти органы можно удалить, не причинив самке особого вреда. Если затем эти органы и оперированную самку поместить в садок с нормальным самцом (не лишенным усиков), то его врожденная программа половых реакций придет в действие, но эти реакции будут всецело направлены на источник раздражения; самец будет делать тщетные попытки к спариванию с двумя маленькими пахучими железами, не обращая никакого внимания на самку.

Беспозвоночное животное может погибнуть голодной смертью при наличии обильной пищи, если среди этой пищи не окажется именно того растительного или животного материала, которым обычно питается данный вид. У насекомых вся популяция (или по крайней мере местная колония) может быть обречена на вымирание из-за отсутствия специфического раздражителя, стимулирующего постройку гнезда или откладку яиц. Если оса Sphex заготовляет для своих личинок сверчков, то Ammophila должна найти и парализовать гусеницу — только после этого она сможет продолжать серию действий, связанных с устройством гнезда и яйцекладкой; оса Sceliphron признает подходящей пищей для личинок только пауков, a Podium — тараканов. Бабочка Pronuba способна откладывать яйца только в растения юкки, а у одного вида комаров, обитающих на острове Тринидад, можно стимулировать откладку яиц только в присутствии листьев одного растения семейства Вгоmeliaceae, плавающих на поверхности стоячей воды.

Таким образом, действительно имеется множество данных о наличии фиксированных, наследственных форм поведения у насекомых и других низших животных. Все эти автоматические, машинообразные реакции — от простых рефлексов и таксисов до сложных последовательных действий, осуществляемых под влиянием специфических стимулов, — обладают многими характерными признаками тех программ, которые могут храниться в памяти электронной вычислительной машины и приводиться в действие заранее установленным сочетанием данных, поступающих в машину через вводные устройства.

Когда организм обладает целым рядом рефлексов. таксисов и инстинктов, каждый из которых приводится в действие вполне определенными входными раздражителями и может осуществляться одновременно с остальными, иногда конкурируя с ними, сложность поведения животного значительно возрастает и машинообразный характер реакций тем самым затемняется. Сочетание этих реакций с известной долей случайной активности, обусловленной спонтанным возбуждением нейронов, также усиливает впечатление «произвольности» поведения. Кроме того, нужно сказать, что поведение насекомых и других низших животных нельзя целиком свести к различным формам автоматических действий, рассмотренных в этой главе. Подобно электронным вычислительным машинам, видоизменяющим свое поведение в соответствии с прошлым опытом, эти простые природные машины обладают некоторой, ограниченной, способностью к обучению. Хоть это и не влияет на их общее поведение в такой мере, как у высших животных, тем не менее это реальный усложняющий фактор, с которым в значительной степени связана непредсказуемость многих деталей поведения даже у некоторых поразительно примитивных существ. Но специалист по вычислительным машинам вряд ли усмотрит в этом нечто новое и необычное. Детали поведения некоторых известных ему машин тоже могут быть непредсказуемыми.

Как «строятся» живые машины

В настоящей главе мы хотели показать, что в нервной системе низших животных существуют постоянные программы реакций на определенные ситуации; вопрос о том, каким образом природа строит эти вычислительно-управляющие схемы, в целом выходит за рамки нашего обсуждения. Тем не менее как ни убедительны рассмотренные нами факты, мы попали бы в затруднительное положение, если бы оказалось, что известные науке данные о естественных механизмах воспроизведения живых существ противоречат требованиям гипотезы, отводящей важную роль наследственным автоматическим формам поведения. Поэтому в заключение мы должны кратко ознакомиться с некоторыми существенными для нас современными данными о передаче наследственных признаков у живых организмов.

Для того чтобы четко определить интересующую нас сейчас проблему, вспомним, что мы, как специалисты по вычислительным машинам, в настоящее время полагаем, что нам в какой-то мере известен механизм автоматического поведения, которое мы исследуем. Нам кажется, что мы знаем, как из современных электронных элементов, пользуясь современными методами, можно строить вычислительно-управляющие системы с постоянными, структурно закрепленными рефлексами, таксисами и программами поведения, приводимыми в действие специфическими входными стимулами,— системы, которым в общем были бы свойственны те типы поведения, которые мы изучаем. Правда, нас несколько затруднил бы синтез специфических реакций на сложные зрительные раздражители, так как теоретические поиски и лабораторные эксперименты пока еще мало приблизили нас к пониманию этих вещей, хотя первые шаги уже сделаны и есть уверенность в том, что со временем человек научится лучше разбираться в подобных проблемах. Верно и то, что число нейронов в головном мозгу муравья (250) или пчелы (900) кажется нам поразительно малым для программирования и контроля сложных форм поведения этих общественных насекомых; мы уверены, что нам для выполнения той же задачи понадобилось бы во много раз больше электронных переключателей. Можно было бы, пожалуй, предположить, что, лучше познакомившись с хитро-умными приспособлениями, разработанными природой для управления поведением общественных насекомых, мы обнаружим много неожиданно простых решений, примеры которых были уже приведены (скажем, использование запаха и вкуса в качестве привлекающего фактора, непосредственно приводящего к действиям, которые иначе требовали бы сложных управляющих механизмов). Но более правдоподобно объяснение, основанное на том, что нейрон, как мы знаем, значительно сложнее простого двухпозиционного переключателя — по крайней мере в некоторых условиях нейрон может действовать несколькими способами, так что он играет роль несложной вычислительной машины. Конечно, это еще раз подчеркивает различия в величине между элементами, которые удалось сконструировать инженеру, и элементами, используемыми природой. Но это различие, как оно ни внушительно, не создает никаких логических трудностей для специалиста по вычислительным машинам; он тоже сможет достичь высокой степени миниатюризации своих элементов, как только разработает метод изготовления их на молекулярном уровне.

Сейчас мы как раз и перейдем к рассмотрению способов миниатюризации, используемых природой.

Молекулярные механизмы наследственности. Генетика — одна из самых важных и увлекательных областей современной науки. За последние десятилетия генетики очень многое узнали о