Страница 6 из 21
В целом, система отражения червей – это заданная программа поведения на определенные стимулы. И хотя поведение червей достаточно гибко, приспособиться к новым условиям и чему-либо научиться они не могут.
Впрочем, для их образа жизни это не очень важно. Гигантский трубчатый червь устроился лучше всех. Он достигает размера около 3 метров и селится около горячих источников. Можно сказать, живет на курорте. У него нет даже рта и пищеварительной системы. Он питается отходами бактерий, которые живут у него внутри. Зачем этому червю чему-либо учиться?
Черви «догадались», что нейронная сеть нуждается в координации. Для координации они завели нервные ганглии. Именно в ганглиях происходит отбор валентной информации, и они же решают, какова должна быть реакция организма на стимулы.
С этого момента природа решила, что идет в правильном направлении, поэтому дальше она сосредоточилась на работе с ганглиями.
Системы отражения хордовых
Первые хордовые появились на Земле еще в кембрийском периоде, около 570 миллионов лет назад. В этот момент истории Земли появились многоклеточные, и природа принялась массово экспериментировать с различными формами жизни. На протяжении кембрийского периода уровень моря неоднократно повышался и понижался. При этом происходила резкая смена условий жизни, и целые виды целиком вымирали. Необходимо было выработать принципиально новые системы отражения, которые позволили бы организмам выживать в столь быстро меняющихся условиях.
В первую очередь, необходимо было выделить нервную систему в специальный защищенный орган. Так появилась жесткая хрящевая струна – хорда, которая предохраняла нервную трубку, от которой отходят многочисленные нервы. Хорда и по сей день появляется у зародышей всех позвоночных, включая человека.
У хордовых нервная система получает полное управление организмом, а сама нервная система обладает выраженной иерархией. Следующим шагом станет появление головного мозга (у первых хордовых мозга еще не было).
В настоящее время существует единственный представитель хордовых, который еще не обзавелся головным мозгом – это ланцетник (рис. 6). Изучение этого животного показало, что оно уже может организовывать устойчивые условные рефлексы, которые сохраняются в течение суток. Более того, его условные рефлексы вырабатываются именно на определенные виды раздражителей и сопровождаются двигательными реакциями.
Рис. 6. Ланцетник
Первые хордовые уже «поняли»: инстинкты – это хорошо, но учиться тоже нужно. Для этого нужно выделять те сигналы, которые сопровождают валентные стимулы, и реагировать на них.
Уровни организации нервной системы
Теперь мы можем выделить основные приобретения нервной системы до появления мозга.
Инстинкт. Живой организм появляется на свет с набором готовых схем реагирования на стимулы, который генетически заложен в строении нервной системы.
• Реагирование. Любой валентный сигнал попадает в нервную систему, и результатом его обработки является двигательная реакция.
• Привыкание. Снижение валентности повторяемых сигналов. Часто повторяемый сигнал не опасен, и реакция на него уменьшается.
• Иерархия нервных цепей. Сравнение валентностей различных каналов передачи информации. Сигнал, проходящий по более важному органу, перекрывает не очень важный сигнал.
• Цефализация. Выделение ряда головных ганглиев в качестве центральных. Это очень важно для подвижных животных, так как при перемещении нужно быстро определить, что ждет впереди, и среагировать на это.
• Условный рефлекс. Постоянное сочетание невалентного сигнала с валентным повышает валентность этого сигнала.
Альтернативная ветвь эволюции
Может показаться, что врожденные модели поведения, записанные в определенных нейронных сетях, весьма примитивны, но сравнение с другой ветвью эволюции показывает, что это не так.
В случае с членистоногими природа выбрала следующий подход развития систем отражения. Отдельная особь является частью некоторой семьи, поэтому системой отражения обладает семья в целом, а каждая особь выполняет в семье набор заранее определенных функций. Эти функции записаны генетически в виде специальных программ поведения, которые включают и средства коммуникации между особями.
Наиболее развитые представители членистоногих – пчелы, термиты, муравьи – имеют сходное с червями строение нервной системы, а именно параллельные цепочки нервных ганглиев. Но есть и существенные отличия.
Во-первых, размер ганглиев. Ганглии пчелы содержат 850 тысяч нейронов в отличие от червей, у которых число нейронов измеряется лишь сотнями.
Во-вторых, наличие органов чувств. У пчел хорошо развито зрение и обоняние. Зрение пчелы – набор из нескольких тысяч маленьких глазиков – омматидиев. Половина мозга занимается обработкой зрительных образов. Существенную роль для пчелы также играет обоняние.
Посмотрим, на что же способна такая организация системы отражения.
Общественная жизнь пчелы очень сложна. Вскоре после выхода из куколки пчела становится уборщицей. Она чистит ячейки, в которые матка будет откладывать яйца. Через три дня она начинает кормить личинки. Через десять дней обязанности молодой пчелы усложняются. Ей приходится заниматься строительством сот из воска, приемкой меда от пчел-сборщиц, заполнением медом ячеек. На двадцатый день она становится охранником и дежурит у входа в улей. Наконец, взрослая пчела становится сборщицей меда.
Хотя разговаривать пчелы не могут, они все-таки могут обмениваться информацией. Для этого используется специальный танец. Танцем пчела сообщает другим пчелам, в каком направлении находится пища. Но не следует думать, что она просто запомнила свой маршрут и повторяет его в танце. Даже если она нашла пищу путем долгого кружения по местности, другим пчелам она сообщает сразу кратчайший маршрут.
Танец пчелы состоит из пробежек по прямой и вилянии брюшком. Направление пробега указывает угол маршрута по отношению к солнцу. Если источник пищи далеко, то пчела делает круг и опять повторяет танец. За пчелой-танцовщицей следуют другие пчелы, которые повторяют танец и нюхают «солистку». Запах, исходящий от танцовщицы, указывает, на каких цветках искать пищу.
Возможности обучения пчел своеобразны. У пчел хорошо вырабатываются условные рефлексы. Можно научить пчелу садиться на листы бумаги определенного цвета. Пчела определяет время суток, так как от этого зависит, какие виды цветов раскрываются к этому времени. Но условные рефлексы хорошо вырабатываются только на ту деятельность, которой пчела постоянно занимается.
Вершину общественной организации у членистоногих демонстрируют муравьи. Муравей имеет еще более сложное строение органов зрения. Некоторые виды муравьев имеют пару сложных глаз в передней части головы и три простых глаза в верхней части. Кстати, это не предел для насекомых. Тарантул смотрит на мир восемью глазами.
В муравьиных семьях может существовать до десяти каст. Среди муравьев бывают няньки, строители, разведчики, пастухи, фуражиры, солдаты. Все они образуют иерархическую социальную структуру, своеобразный сверхорганизм, который может решать достаточно сложные задачи.
Некоторые виды муравьев разводят скот. Они пасут тлей. Зимой строят им глиняные хлевики, а летом доят. Для этого они щекочут тлей, а те выделяют падь – сладенькую водичку. Если удои большие и пастухи не справляются, то объявляется дополнительный набор. Для этого пастухи просто хватают молодых муравьев и приносят их на пастбище. Если муравьишка попался глупый и убегает, то его приносят снова, пока из него не получится хороший дояр. Не стоит думать, что к разведению скота муравьи относятся менее серьезно, чем люди. Одна семья муравьев Formica rufa собирает в год до полутонны пади.