Одной из основных функций живого является воспроизведение, то есть образование себе подобных. Оно свойственно как организмам, так и отдельным органам, тканям и клеткам. Для воспроизведения и продолжения рода животные наделены, во-первых, всеми необходимыми механизмами, процессами и устройством организма и, во-вторых, – надежным репродуктивным поведением. В репродуктивный комплекс поведения входит огромное количество разнообразных поведенческих актов. Благодаря ним самки и самцы обязательно находят друг друга и место для выведения потомства, а если это заложено в их генетической программе, то выкормят и даже воспитают его.

Природное развитие живого организма связано с существованием двух мощных информационных потоков. Один из них обеспечивает воспроизведение особи определенного вида (наследственная информация), а другой – ее жизнедеятельность в конкретной среде обитания. Источником наследственной биологической информации служит предковый организм, а адресатом – потомок.

Что «знает» клетка?

Ни в одном учебнике даже кратко невозможно поведать о таинственном, практически непостижимом и жизненно важном процессе воспроизводства живых существ. И здесь мы только вскользь коснемся некоторых его проблем, связанных с информацией в клетке.

Прошедший век открыл нам для размышлений, душевного восприятия и формирования мировоззренческих понятий об устройстве мира удивительные знания. Как оказалось, почти все клетки любого живого организма включает в себя полный комплект генетической информации, необходимой для создания всего организма в целом. Каждая клетка, например сердца, глаза, кожи, «знает», как именно создается печень, вкусовой анализатор, мозг и т.д.

Жизнь любого организма после оплодотворения (в некоторых случаях и без него) начинается с единственной клетки, в которой заложена вся информация. После деления одни клетки дают начало костям, другие – мышцам, третьи – печени, четвертые – мозгу. А поскольку гены в каждой клетке способны дать начало любой части тела, то ученые предположили, что должны существовать специальные химические вещества, которые отдают нужные команды генам. Например, гены определенных клеток в какой-то момент получают сигнал, что им пора начинать строить сложную «архитектуру» глаза по известным им чертежам и технологии, используя весь комплекс наследственной информации. Тем временем гены других клеток уже делают подобным образом организованную работу по построению, скажем, желудка. Откуда же химическим веществам известно, каким клеткам и в какое время отдавать приказы, чтобы именно в свое место поместить глаза, а в свое – желудок? Предопределенность такой специализации клеток, управляемой какими-то «умными» веществами, так и остается одной из многочисленных загадок. Да и вообще, как считают ученые, клетка еще изучена слабо. Почти каждые 7-10 лет происходит открытие совершенно новой клеточной структуры. Мало того, функции давно уже открытых структур во многом до сих пор остаются неясными. Живая клетка предстает перед нами, как огромный мир, полный тайн!

Когда дети становятся взрослыми?

Тля, которая среди насекомых имеет самую короткую продолжительность жизни, развивается во взрослое насекомое из яйца за шесть суток (умирает после этого через пять дней). А, например, майский жук, чтобы полетать немного на воле и оставить после себя потомство, проводит в стадии личинки до пяти лет. Личинки же цикад некоторых видов проводят детство под землей в течение 13-17 лет, питаясь корнями растений. Поражает, что все цикады определенной местности одновременно получают сигнал выходить на поверхность. Превратившись во взрослых насекомых, они находят пары, затем откладывают яички и умирают. Потомство вновь проведет долгие годы под землей, чтобы однажды одновременно в огромном количестве выйти на поверхность. Представители некоторых видов жуков-древоточцев живут в виде личинки еще дольше. Они выбираются из дерева в возрасте от 30 до 40 лет, став не просто взрослыми, а почти «стариками»!

Копии своих родителей

Личинки насекомых с неполным превращением практически являются копиями своих родителей – тараканов, клопов, тлей, прямокрылых. Затем они вырастают до размера взрослой особи, постоянно меняя ставшую тесной шкурку. Интересен процесс их линьки, который происходит не сам по себе, а является сложной последовательностью действий различных систем и процессов в организме. В определенное время наследственная программа включает механизм избавления насекомого от тесного наружного скелета. И тогда специальные железы в голове выделяют определенный гормон, который разносится кровью по всему телу и активизирует деятельность личиночных желез и систем, отвечающих за изготовление скелета. Подтверждением такого механизма служат результаты эксперимента, когда кровь одного насекомого впрыснули другому, еще не дошедшему в развитии до этой стадии. Получив инъекцию, второе насекомое преждевременно сбросило свою «одежку». Под действием гормона специальные железы эластичной пленки, находящейся под твердым покровом, начинают выделять определенный секрет. Он-то и обеспечивает активное растворение внутренний слой скелета. Одновременно под защитой прежнего покрова формируется по новым «выкройкам» более просторный и гибкий скелет. Причем до определенного времени он сжат в гармошку, также как нами плотно укладывается одежда в тесном чемодане. Когда все подготовительные этапы работы пройдены, юное насекомое получает сигнал к выходу на свет. Оно разрывает старую размягченную оболочку и появляется в «новом костюме». Пройдет немного времени, и эта измятая и мягкая одежда расправится и затвердеет, чтобы верно послужить насекомому до новой линьки.

Внешне напоминают родителей и нимфы, например, разнокрылых стрекоз, но не без отличий, они – бескрылые. Многие их них, появляясь из яиц, отложенных в воду, проводят там свою жизнь. А когда после нескольких линек нимфы выползают на сушу, включается программа следующего этапа жизни, и их организм тот час переключается на дыхание кислородом.

Разнообразие личинок

У насекомых с полным превращением появляются мясистые червячки, или гусеницы. Так, у двукрылых личинки похожи на червячков, а у личинок некоторых насекомых нет не только ног, но даже явно выраженной головы. Им не нужны развитые органы чувств и органы движения, средства маскировки и защиты. Ведь эти личинки растут в той среде, насыщенной питательными веществами, куда заботливыми родителями были отложены яички. Такой питательной средой в зависимости от вида насекомых являются помет животных, скопления гниющей растительности, илистое дно водоемов и т.п. А у жуков – полное разнообразие видов личинок. Это и мясистые личинки - у долгоносиков, усачей, короедов, навозников, могильщиков, и жесткие, наподобие проволоки, – у щелкунов, и бегающие шестиногие – у жужелиц, божьих коровок, и плавающие – у плавунцов.

Образуется ли новый мозг?

Как известно, в процессе метаморфоза происходит превращение гусеницы в бабочку. Но, вероятно, мало кто задумывался над тем, сохраняется ли при этом мозг или образуется новый. У гусениц, которые лишь нуждаются в приеме пищи и небольшом передвижении, органы чувств и функции мозга хотя и достаточно сложны, но все же не настолько как у взрослой бабочки. Ведь гусеницам в основном необходимо управление мощными челюстями, системой пищеварения и громоздким способом передвижения. У бабочек же, в которых они впоследствии превратятся, хорошо развиты сенсорные системы, мозг управляет полетом и огромным комплексом целесообразного поведения. Поскольку жизненная цель бабочек – продолжение рода, то она обладает сложнейшим репродуктивным поведением. Оно сопровождается системой брачной сигнализации для поиска и общения с потенциальными партнерами и ритуальными действиями. Следовательно, мир гусениц отличается от мира бабочек. Во время метаморфоза организм гусеницы чудесным образом полностью меняется на организм бабочки. В теле куколки идет разрушение личиночных тканей и формирование органов взрослого насекомого. Происходит как бы растворение одного существа и появление чудесным образом из разжиженной массы другого. У куколки бабочки исчезают ноги, которые находились на ее брюшке, и появляются в грудном отделе длинные и тонкие новые ноги, свойственные взрослому насекомому. Вместо жующих ротовых частей формируются сосущие, преобразуется мышечная система, появляются крылья и т.д. И хотя сущность этих превращений издавна привлекает внимание исследователей, механизмы и процессы при метаморфозе во многом не ясны. Например, не понятно, что происходит в это время с мозгом насекомого. Ведь при его обновлении организм обеспечивает появление новых нервных клеток и связей между ними. Предыдущие же клетки мозга или частично сохраняют свои функции, или меняют их, или перемещаются на другое место или погибают. Каким же образом тогда осуществляется руководство процессами построения всего нового организма? Вероятно, в процессе перестройки мозга сохраняется так называемый «организационный центр». Он и несет в себе весь уникальный комплекс генетических знаний по созданию организма бабочки каждого вида из «строительных материалов» гусеницы. Как все в мире живого удивительно и совершенно!