Особливості поведінки одноклітинних тварин.

Одноклітинні тварини демонструють досить широкий спектр поведінкових реакцій. Відносно невеликі розміри найпростіших дають їм можливість безпосередньо використовувати рецепторний апарат мембрани для швидкої зміни поведінки. Найпростіші прекрасно рухаються за градієнтом харчових розчинів і уникають розчинів лугів, кислот і солей. Одноклітинні тварини мають хемотаксис, термотаксис, фототаксис, гальванотаксис. Є дані про те, що вони здатні до елементарного «навчання».

Учені встановили таку властивість одноклітинних організмів, як звикання. Експерименти проводили на інфузоріях, яких попередньо привчали до певної температури, а потім поміщали у ванночку з температурним градієнтом. Виявилось, що оптимальною для них є температура 24-28°C. Однак при витримуванні інфузорій при низьких температурах вони віддавали перевагу зменшенню звичайного оптимуму. Експериментатори розглядали такі результати як явне свідчення «навченості» інфузорій.

Експерименти з одноклітинними організмами показали, що вони вибіркові щодо електромагнітного поля або струмів у водяних розчинах. Так, наприклад, парамеції та амеби віддають перевагу негативному полюсу, а інші інфузорії – позитивному. Деякі одноклітинні організми не проявляють гальванотаксису, але орієнтуються уздовж або впоперек електромагнітного поля.

У найпростіших існують складні спеціалізовані рецептори – органели. Такими рецепторами є ложноніжки корененіжок Allogromia sp. або дотикові волоски сурмача Stentor sp.

У якості особливої фоторецепторної системи формуються вічка, або стигми. Ці утворення пігментовані, дозволяють найпростішим орієнтуватися за градієнтом світла й диференціювати різні довжини хвиль світлового діапазону. Описані експерименти, у яких вдавалося виробити рефлекторну поведінку парамецій на червоне й синє світло. Стигми особливо добре розвинені в динофлагеллят, евглен і фітофлагеллят.

Треба відзначити, що серед найпростіших існують групи (Amoeba), які прекрасно реагують на світло, але не мають спеціалізованих мембранних органел для його сприйняття.

Добре розвинені в найпростіших органоїди руху. Невеликий розмір організму дозволяє ефективно користуватися пристосуваннями ультраструктурного розміру для переміщення, харчування або агресивної поведінки.

Корененіжки й амеби утворять мембранні утворення, які називаються псевдоподіями (Рис.4.1.а). Вони дозволяють багатьом найпростішим рухатися й захоплювати їжу.

 

Рис.4.1.а. Псевдоподії дозволяють багатьом найпростішим рухатися й захоплювати їжу.

 

Інші одноклітинні використовують для руху найпростіші досить великі джгутики або численні дрібні війки, які дозволяють переміщатися з неймовірною швидкістю.

У найпростіших існують аналоги м'язових волокон – міонеми, які дозволяють змінювати форму тіла або робити складні рухи.

Але якщо є активний рух, виходить, можна спостерігати й швидкі поведінкові реакції, тобто поведінку.

Складність поведінки найпростіших уразила вже перших дослідників. Вільномешкаючі амеби проявляють досить різноманітні стратегії захоплення їжі, реагують на світло й коливання води. Кожна невдача в захопленні їжі викликає застосування нового прийому, розмаїтість яких достатньо велика. Цей приклад говорить про те, що амеби коректують власну поведінку залежно від результату. У реакції амеби на зовнішнє подразнення проявляється відома мінливість: амеба звикає до сигналів, і повторення однорідних сигналів може при відомих умовах перестати викликати відповідні реакції. І навпаки, як показали досліди, зміна сигналу знову викликає пожвавлення згаслої реакції.

Прикріплені інфузорії теж можуть демонструвати елементарні поведінкові реакції. Широко відомі результати дослідів із сурмачем (Stentor roeseli) (Рис. 4.1.б), якого посипали тертим карміном. Початкова реакція на частки карміну відсутня, а потім сурмач зміщає лійку убік від падаючих часток. Якщо це не допомагає, він починає активно працювати біляротовими війками, намагаючись викинути ті частки, що вже потрапили в лійку, і попередити попадання нових. При продовженні впливу сурмачі інтенсивно скорочують свою стеблинку, і, зрештою, відриваються від поверхні й відпливають на інше місце.

Якщо сурмач не відплив, а вплив припинено, то істота ненадовго запам'ятовує ситуацію. При поновленні посипання карміном сурмач вже не демонструє всі стадії рецептивної адаптації. Він одразу починає з перерваної стадії й зазвичай таки відпливає. Це свідчить про те, що інфузорії мають певну форму донервової пам'яті, що зберігається кілька десятків хвилин.

 

Рис. 4.1. б. Stentor roeseli може демонструвати елементарні поведінкові реакції

Про те, що одноклітинні можуть використовувати попередній «досвід», говорять і інші експерименти. Наприклад, поміщені в круглу посудину одноклітинні, спочатку рухаються хаотично, але після того, як істоти багаторазово вдаряються об стінки посудини, напрямок їхніх рухів змінюється й набуває характеру уписаного в коло багатокутника, при якому вони зазнають мінімальну кількість ударів. Їхній рух набуває організованого структурного характеру.

Аналогічні дані отримані в досліді, у якому одноклітинні містилися у квадратній посудині. Траєкторії руху, яких набували істоти в цьому випадку, приймали інший характер: вони починали рухатися по траєкторії ромба, уписаного у квадрат, при мінімальній кількості ударів об стінки посудини.

Але таке «навчення» найпростіших має ряд особливостей, що різко відрізняють їх від умовно-рефлекторних форм діяльності вищих тварин. Насамперед, зміни поведінки, отримані в процесі такого «навчання», виявляються дуже неміцними й швидко згасають, як тільки зовнішні умови перестають підтримувати викликані до життя форми поведінки. З іншого боку, ці форми поведінки, раз згасши, не відновлюються самостійно, й істота, що втратила ці форми поведінки, повинна «навчатися» знову. Нарешті, подразники, що діють на найпростіших, мають короткочасне сигнальне значення. В істоти не виробляються ті стійкі форми сигнальної поведінки, які характерні для умовно - рефлекторної діяльності вищих тварин.

Набір донервових способів контролю поведінки найпростіших дозволяє:

· здійснювати рецепцію всіх основних типів зовнішніх впливів;

· відповідати на отримані сигнали харчовою поведінкою, розмноженням або рухом уздовж градієнту сигналу;

· демонструвати звикання до певних типів впливів або уникнення подразника.

Інерційна біохімічна пам'ять одноклітинних розглядається дослідниками як своєрідний попередник нейронної пам'яті багатоклітинних тварин. Основним принципом донервової взаємодії із зовнішнім середовищем є загальна клітинна чутливість, що має вибірковий характер.

Відсутність оперативної індивідуальної пам'яті компенсується в одноклітинних тварин генетично детермінованими реакціями або спрямованим морфогенезом.