4.7. Эволюция форм отражения в живой природе.

Исходя из принципов материального единства и раз­вития мира, В. И. Ленин высказал гениальное предпо­ложение о том, что «вся материя обладает свойством, по существу родственным с ощущением, свойством отражения». Это положение подтверждается совре­менной наукой. Разумеется, проявления свойства отра­жения качественно различны на разных ступенях раз­вития материального мира: неживая природа, растения и простейшие животные, высшие животные, человек.

Свойство отражения проявляется при взаимодей­ствии материальных предметов в виде особого внутрен­него состояния тела, адекватного воздействию извне и необходимого для ответного реагирования этого тела на внешний фактор. Эти внутренние изменения и со­стояния представляют собой процесс отражения в стро­гом смысле слова, связанный с полученной извне энер­гией. Отсюда следует, что вне взаимодействий тела с факторами внешней среды, т. е. материально не обуслов­ленных, отражений не существует. Поэтому исходным положением марксистско-ленинской теории отражения является признание объективного существования ма­териального мира, под воздействием которого возни­кает в предмете отражение. В. И. Ленин указывал, что «отображение не может существовать без отображае­мого, но отображаемое существует независимо от отображающего». Это принципиальная основа и условие для существования отражения. Внутренний процесс отражения, обусловленный внешним воздействием на предмет, не является пассивным, а, наоборот, всегда ди­намичен, хотя и в разной степени в различных телах. Он активно связан с ответным реагированием предмета на воздействие внешнего фактора. Это реагиро­вание предмета легко доступно регистрации и исполь­зуется в науке для изучения отражательных процес­сов объективными методами.

Отражательные процессы включаются как необходи­мый внутренний момент в общий ход развития материи. При этом, естественно, что и само свойство отра­жения тоже развивается. Этот процесс характеризуется скачкообразными качественными переходами от низ­ших уровней к высшим. В крупном плане выделяются следующие уровни отражения, соответствующие опре­деленным ступеням развития материи: 1) отражение, связанное с физическим и химическим взаимодей­ствием тел неживой природы; 2) отражение в форме раздражимости, присущей всем организмам; 3) психи­ческие процессы у относительно развитых и высших животных; 4) человеческое сознание как высшая форма проявления свойства отражения. Каждый из этих уровней имеет свои существенные особенности, которые не охватываются общим определением свой­ства отражения и требуют специального рассмотрения. Но в соответствии с нашей темой мы остановимся лишь на втором и третьем из названных уровней.

Раздражимость растений и простейших животных.

С возникновением первых живых существ появи­лась и раздражимость — простейшая форма биологи­ческого отражения. Ее можно определить, как способность всех организмов отвечать на воздействие извне внутренним возбуждением, обеспечивающим адекват­ное реагирование на раздражитель. Функция раздра­жимости тесно связана с обменом веществ, характер­ным для живого тела. В чем заключается раздражи­мость как природный процесс? Решение этого вопро­са осложняется недостаточной изученностью живого белка - носителя раздражимости. Но несомненно, что в принципе возбуждение есть материальный физио­логический процесс. X. С. Коштоянц полагал, что этот процесс заключается в особых функциональных и структурных изменениях белковых тел, вызываемых действием химических и физико-химических факторов среды.

Явление раздражимости отнюдь не свидетельствует о наличии сверхприродной жизненной силы; оно пред­ставляет собой одну из основных функций, присущих живой материи. Проявления этой функции неодинако­вы у безнервных организмов (растений и простейших животных) и у организмов, обладающих нервной систе­мой; это разные этапы развития раздражимости. Рас­смотрим сперва формы проявления раздражимости у растений и простейших животных.

У растений одной из форм проявления раздражимо­сти являются настии — движения органов вследствие действия таких факторов внешней среды, которые не имеют определенной направленности, например тепла или холода, дневного света или ночной темноты. К настиям относятся раскрывание и закрывание некото­рых цветков, движение листьев фасоли, мимозы и других растений в связи со сменою дня и ночи, склады­вание листьев стыдливой мимозы в ответ на механиче­ское воздействие на нее и иные явления. Другой формой проявления раздражимости явля­ются тропизмы, под которыми разумеются движения растений и простейших животных, определенно ориен­тированные в отношении источника раздражения. Тропизмы разделяются соответственно вызывающим их внешним факторам.

Широко известен гелиотропизм растений. Он за­ключается в том, что действие света вызывает в орга­низме растения внутреннее возбуждение, следствием чего является изгиб стебля или поворот цветка к свету. Так, проростки растений тянутся к свету, а цветки подсолнечника повертываются «лицом» к солнцу. Гелиотропизм наблюдается и у простейших животных. Например, зеленые гидры располагаются на той стенке аквариума, которая обращена к свету. Для всех растений весьма характерен геотропизм — определенное реагирование на действие силы тяготе­ния. Их корни растут в направлении действия земного притяжения; если искусственно придать корню гори­зонтальное положение, то он сделает изгиб вниз. Сте­бель, наоборот, растет в направлении, обратном дей­ствию силы тяготения (отрицательный геотропизм). Существенное значение для растений и животных имеет хемотропизм — активное реагирование на опре­деленные химические вещества. Например, корешки растений при контакте с питательными веществами в почве повышают в несколько раз свою физиологи­ческую активность по сравнению с их состоянием без такого контакта. Положительным хемотропизмом объя­сняется взаимное притяжение семенных телец в про­цессе оплодотворения, а также формирование из многих родственных клеток относительно обособленных тканей и органов в процессе роста и развития организмов. В опытах В. Ру было показано, что если искусственно раздвинуть первые клетки зародыша лягушки, то они снова сближаются вследствие положительного хе­мотропизма.

Отметим еще гальванотропизм, проявляющийся в движениях простейших животных к источнику элек­трического тока или, наоборот, от него. Реагирование животных на этот раздражитель может становиться и противоположным. Так инфузории-туфельки (Parainecium condatum) при определенной силе тока плывут к катоду, а при дальнейшем увеличении электриче­ского воздействия двигаются обратно, к аноду. Внутренней предпосылкой всех этих настий и тропизмов является процесс возбуждения в организмах, без чего их реагирование было бы невозможно.

В проявлениях раздражимости у растений и про­стейших животных обнаруживаются характерные чер­ты, степень развития которых неодинакова у разных организмов.

К этим чертам, во-первых, относятся большая избирательность и тонкость реагирования организмов на раздражители, имеющие существенное значение для их жизнедеятельности. Показательно, например, реагирование насекомоядного растения — венериной мухоловки. Это растение обладает ловчим аппаратом, состоящим из двух створок, внутри которого нахо­дятся волоски, «чувствительные» к раздражениям от насекомых. При соприкосновении с насекомыми во­лоски возбуждаются и импульсируют другие части лов­чего аппарата, вследствие чего створки захлопываются столь быстро, что жертва не успевает улететь. Однако ловчий аппарат остается бездейственным при прикосно­вении к его чувствительным волоскам дождевых капель или при давлении на них сильного ветра. Столь же по­казательно и реагирование усиков растения Passiflora gracilis. Ч. Дарвин заметил, что петля из мягкой ниточ­ки весом 2,02 мг, надетая осторожно на верхушку уси­ка, уже через 25—30 сек. вызывала явственный изгиб его в сторону раздражения. Но реакции изгиба не про­исходит, когда усики трутся друг о друга. На избира­тельном реагировании растений на ядохимикаты осно­вана химическая прополка посевов. Избирательностью раздражимости и реагирования растений и микробов объясняются концентрация йода бурыми водорослями морей, скопления в организмах ряда бактерий железа, марганца, серы, кальция и других элементов.

Другая важная черта раздражимости низших орга­низмов представлена следовыми явлениями. Они обна­руживаются в способности организмов сохранять не­которое время следы ранее испытанных раздражений. Если, например, сеянцы мимозы выращивать в течение месяца при определенном искусственном фотопериоде, т. е. в строго определенное время суток освещать, а затем погружать в темноту, то позднее, когда дается круглосуточное освещение или, наоборот, затемнение, растения опускают и поднимают листья в часы, соответ­ствующие смене света и темноты в прежнем фотопе­риоде. Это значит, что возбуждения от фиксированных во времени световых раздражений были относительно прочно связаны с определенными обменными процессами в растении, и следы этой связи дают себя знать в течение нескольких дней. В более ясной форме следовые явления («последействия») наблюдаются у животных.

Третьей характерной чертой элементарных проявлений раздражимости является сочетание местного воз­буждения с суммированием и постепенным распростра­нением возбудительного процесса. У низших животных раздражимость проявляется преимущественно местно, узко локализованно. Но уже у них замечено суммиро­вание возбуждений. Так, если слабые одиночные раз­дражения, наносимые тонкой стеклянной нитью неболь­шому участку поверхности амебы, не вызывают ника­кой реакции животного, то при повторении таких раздражений с интервалами в 1-2 сек. реакция форми­руется. Установлено также, что возбуждение может распространяться по телу амебы.

Ч. Дарвин заметил, что возбуждение в листьях ро­сянки и венериной мухоловки распространяется по всем направлениям от места раздражения, но скорость про­цесса вдоль сосудисто-волокнистых пучков большая, чем в иных направлениях. У растений и простейших нет еще специальной ткани для передачи возбуждения. Оно передается через непосредственный контакт смеж­ных клеток (от клетки к клетке) и гормональным пу­тем. Распространение возбуждения, как правило, идет медленно.

Природные основы раздражимости у растений, простейших безнервных животных и у нервных клеток моз­га высших животных имеют некоторую общность. Это обнаруживается рядом фактов. Так, действуя паром хлороформа, можно затормозить не только активность животного, но и известную реакцию листового аппарата мимозы на механическое раздражение. Видимо, раздра­жимость разных организмов имеет нечто общее в своем биохимическом фундаменте. Так конкретизируется фи­лософское положение о раздражимости как общем свой­стве живой материи.

Усложнение взаимодействия организмов со средой и их отражательной функции закономерно вело к форми­рованию относительно специализированных органиче­ских структур, отличающихся наибольшей раздражи­мостью по сравнению с другими тканями. Такими особо раздражимыми структурами являются, например, вер­хушки ростков у растений, весьма чутко отзывающиеся на действия света. Так, Ч. Дарвин обнаружил, что у овса верхушка длиною всего лишь 0,25 мм обладает наиболь­шей возбудимостью в отношении света. Возбуждение, возникшее в этом органе, распространяется затем на другие части растения. Другим специфически раздра­жимым органом растения является кончик корешка, тонко реагирующий и на действие силы тяжести, и на химические факторы почвы.

Как сказано, у насекомоядных растений особой раз­дражимостью отличаются ловчие аппараты. У простей­ших животных таким специализированным органом яв­ляется оболочка их клетки. Специфически раздражимые структуры вообще присущи сложным белковым телам. «...Общей закономерностью, - писал X. С. Коштоянц, является наличие в структуре сложных белковых тел специальных реактивных групп, участвующих в ответ­ной реакции живого на раздражения. Возможно, что именно SH-группа среди этих групп занимает особое место». Он установил, что нити сократительного белка теряют свою раздражимость к аденозинтрифосфорной кислоте (АТФ), если предварительно подействовать на них веществами, связывающими сульфгидрильные группы (SH).

Процесс возбуждения в той или иной форме входит как внутренний компонент в осуществление реакций организма на воздействия внешней среды. Эти реакции у растений и простейших животных во многом стерео­типны. Однако их стереотипность, шаблонность нельзя излишне абсолютизировать, так как характер реакций зависит от изменения воздействий среды и состояния самих организмов. В последних существенную роль играют такие из упомянутых общих черт проявлений раздражимости, как следовые явления и суммирование возбуждения. Они обусловливают то, что организм рас­тения или животного не может быть в абсолютно оди­наковом состоянии в разных условиях взаимодействия со средой. Воздействия среды, отражаясь в организме, остаются в нем, пусть кратковременно, в форме следов, либо вызывают возбуждения, суммирующиеся с пред­шествовавшими возбуждениями. Естественно, что все это меняет и реакцию организма. Но первоисточником внутренних изменении в организмах являются их взаи­модействия с внешней средой. Их реакции оказываются обусловленными средой и приспособительными к ней. Выработкой приспособительных реакций у про­стейших животных занимались многие исследователи. В частности, было показано, что если движущейся внутри стеклянной трубочки инфузории парамеции (ту­фельке) наносить в определенном месте ее пути элек­трический удар, то при повторении таких воздействий животное избегает «опасного» места. Однако такие при­способительные реакции безнервных организмов боль­шинство физиологов не относит к условным рефлексам. Так, Э. Л. Асратян называет эти реакции «отдаленными прообразами условнорефлекторной деятельности», объ­ясняя их механизм общей способностью разных органи­ческих структур («очагов») активизировать друг друга при соответствующих условиях их раздражений.

Констатация изменчивых приспособительных реак­ций на низших ступенях живой природы, хотя и яв­ляется еще спорной, все же представляет интерес в об­щетеоретическом и методологическом отношении. Как сказано выше, исходной причиной этих реакций яв­ляется изменчивость среды, к которой организмы приспосабливаются, чтобы существовать. Если бы у примитивных организмов не было хотя бы зачаточных предпосылок к образованию обусловленных реакций, то было бы трудно объяснить возникновение более развитых временных реакций, условных рефлексов у сложноорганизованных животных, обладающих нерв­ной системой.

Кроме того, индивидуально изменчивое приспособле­ние к среде, будучи характерным признаком живой материи, подтверждает два важных положения: 1) в от­личие от неживой материи организмы обладают само­стоятельной силой реагирования; 2) отражательная дея­тельность даже простых организмов, выступающая в форме раздражимости, играет большую роль в активном приспособлении организмов к среде, так как каждая внешняя их реакция опосредуется внутренним возбуди­тельным процессом и без него не может осуществляться. Наконец, отметим, что указанные ранее характерные черты проявлений раздражимости (избирательность реагирования, следовые явления, суммирование возбуж­дения, а также тенденция к формированию относительно специализированных возбудимых структур) являются общими моментами отражательной деятельности орга­низмов и в качественно иных формах обнаруживаются на высших уровнях развития живой материи, о чем будет сказано в дальнейшем.