Биологические ритмы. В 2-х т. Т. 1. Пер. С англ. — м.: Мир, 1984.— 414 с.

Контроль циркадианных ритмов у беспозвоночных 155

колебатель, так и фоторецептор, необходимый для захватывания. Этот препарат оказался особенно удобным в качестве моделЬной системы для различных фармакологических исследований, касающихся как механизма захватывания (подробнее см. ниже), так и молекулярной основы циркадианных колебаний (что уже выходит за пределы нашего обзора).

Сходный, хотя, по-видимому, менее четкий ритм спонтанной активности нейронов недавно был обнаружен в зрительном нерве хищного морского брюхоногого моллюска Navanax inermis [29]. Возможное преимущество глаза Navanax по сравнению с глазом Aplysia — то, что его рецепторные клетки значительно крупнее (30 мкм, а не 10) и их примерно в 10 раз меньше; поэтому здесь, вероятно, проще будет исследовать взаимодействие клеток путем внутриклеточной регистрации.

Циркадианные ритмы частоты потенциалов действия были обнаружены также в записях активности нервных корешков изолированных ганглиев. Штрумвассер [79] наблюдал такой ритм при непрерывной регистрации активности перикардиального нерва, отходящего от абдоминального (или, иначе, париетовисцерального) ганглия Aplysia, который несколько недель выдерживали in vitro. Этот автор получил также данные о ритмичности в отдельных неидентифицированных волокнах генитального нерва, отходящего от того же ганглия [80]. Недавно были описаны циркадианные ритмы в активности двигательных корешков изолированных брюшных нервных тяжей речного рака [11].

Эти исследования in vitro показывают, что небольшие изолированные участки нервной системы способны поддерживать циркадианные колебания. Однако до сих пор не ясно, обусловлена ли циркадианная периодичность, наблюдаемая в этих изолированных тканях, функцией отдельной клетки или же взаимодействием между несколькими или многими клетками. Этот вопрос пытались выяснить в отношении глаза и абдоминального ганглия Aplysia, но безуспешно. Попытки выделить колебательные клетки путем хирургического удаления частей глаза Aplysia дали противоречивые результаты [42, 80]. Значительные усилия были направлены на то, чтобы показать, что определенный нейрон — R15 — в абдоминальном ганглии Aplysia является циркадианным колебателем, но вполне убедительных данных получить не удалось (обзоры: [49, 80]).

Определение локализации путем пересадки

В большинстве работ по локализации нейронных циркадианных колебателей пытались выявить осциллятор, контролирующий проявление какого-то конкретного наблюдаемого ритма.

Биологические ритмы. В 2-х т. Т. 1. Пер. С англ. — м.: Мир, 1984.— 414 с.

156 Глава 7

В этих исследованиях, по крайней мере на раннем этапе, использовался метод повреждения тканей. Но поскольку проявление ритмичности может быть связано с проводящими путями и процессами, совершенно отличными от колебателя, утрата ритма при каком-то повреждении — вовсе не обязательно результат разрушения колебателя; поэтому при интерпретации результатов хирургического или электролитического повреждения нервной системы необходима осторожность.

Это затруднение можно преодолеть, используя пересадку тканей. По крайней мере в одном случае, где колебатель действовал гормональным путем, трансплантация ткани предполагаемого колебателя позволила установить его местонахождение. В серии экспериментов, ставших уже классическими, Трумен и Риддифорд [84, 89] убедительно показали, что у бабочек-сатурний циркадианный колебатель, контролирующий момент выхода имаго, находится в мозгу. Они исследовали два вида бабочек, Hyalophora cecropia и Antheraea pernyi. У обоих видов время выведения имаго из куколки ограничено «воротами», определяемыми циркадианным колебателем. В условиях постоянной темноты каждая из популяций ежедневно дает один пик выхода имаго [82], но у двух видов он приходится на разное время суток. Если содержать куколок при 24-часовых циклах СТ 17:7, то имаго H. cecropia появляются внутри «ворот» шириной около 8. ч, которые открываются спустя 1 ч после «рассвета», в то время как имаго A. pernyi выходят в последние 5,5 ч перед «закатом» (рис. 2, А). Удаление мозга у куколок не препятствовало выведению, но приводило к утрате суточного ритма: бабочки появлялись с равной вероятностью в любое время суток (рис. 2,5) [84, 89]. Если удаленный мозг реимплантировали в брюшко, нормальный ритм восстанавливался; в постоянных условиях он был свободнотекущим [84], а при цикле СТ бабочки выводились в надлежащей его фазе (рис. 2, В) [84, 89]. Эти результаты указывали на то, что в мозгу находятся часы, контролирующие время выхода имаго путем выделения специального гормона. Однако решающими оказались эксперименты, в которых удаляли мозг у особей одного вида и пересаживали его в брюшко особям другого вида. Насекомые; получившие чужой мозг, проявляли нормальную ритмичность, но фаза ритма выведения при СТ 17: 7 была типична для донора, а не для реципиента: бабочки A. pernyi выводились из куколок с мозгом от H. cecropia вскоре после рассвета, а H. cecropia из куколок с мозгом от A. pernyi — около заката (рис. 2, Г).

Тот факт, что пересаженный мозг не только восстанавливал ритмичность, но и определял фазу ритма у насекомого-реципиента, неоспоримо доказывает, что циркадианный колебатель,