Мозг и тело - организмы-симбионты. Часть III
В предыдущей части этой статьи (https://systemity.wordpress.com/2021/05/28/300/) я начал разговор с губок (подцарство PARAZOA) - многоклеточных эукариотов, не имеющих нервной системы и тканей. При отсутствии нервной системы, управляющей телом губок, они прекрасно приспособлены к самоорганизованному существованию и обладают очень непростым циклом развития, позволяющим им неподвижно существовать сотни и тысячи лет. Привожу ниже иллюстрацию жизненного цикла некоторых видов губок:
Эта схема прекрасно иллюстрирует тот факт, что биологический организм может осуществлять очень сложный цикл развития и при полном отсутствии мозга и нервной системы. Тогда возникает вопрос: Почему эволюция и усложнение животных организмов самым тесным образом связана с усложнением нервной системы? Хотя считается, что некий прототип нервной системы имеется и у высших растений (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16843034/), однако, всё, что известно о биологии животных, однозначно демонстирирует тот неоспоримый факт, что усложнение биохимии, анатомии, физиологии, генетике животных неразрывно связано с усложнением их нервной системы. Кроме того, следует объяснить такой простой факт, что анатомия всех развитых животных выраженно симметричная.
Писать научно-популярно на тему, обозначенную в заголовке, невероятно сложно. Невероятно большим препятствием является необходимость использования большого числа биологических терминов, объяснение смысла которых требует увеличение объёма текста в пропорции, как мигимум, 1:10. И, тем не менее, учитывая важность и уникальность моего взгляда на упомянутый в заголовке феномен, отвлекаться на объяснение смысла некоторых терминов всё же придётся. Так, следует объяснить, что зиготой (от древне-греческого - "удвоенный") называется диплоидная клетка, образующаяся в результате оплодотворения и представляющая собой тотипотентную клетку, то есть клетку, обладающую способностью породить любую другую. Зигота делится на две дочерние клетки, называемые бластомерами. Каждый бластомер делится на два новых дочерних бластомера. У большинства животных первые деления эмбриональных клеток не сопровождаются их ростом, поэтому каждое новое поколение клеток приблизительно в два раза меньше по размеру. В результате таких делений количество клеток в зародыше увеличивается, но общий размер зародыша остается прежним. Первое деление зиготы у человека происходит через 26-30 часов после оплодотворения.
Гаструла представляет собой стадию зародышевого развития многоклеточных животных, следующую за бластулой. Отличительной особенностью гаструлы является образование так называемых зародышевых листков - слоёв клеток. У кишечнополостных (например, гидры) на стадии гаструлы формируется два зародышевых листка: наружный - эктодерма и внутренний - энтодерма. У прочих групп многоклеточных животных на стадии гаструлы формируется три зародышевых листка: наружный - эктодерма, внутренний - энтодерма и средний - мезодерма. Процесс развития гаструлы называют гаструляцией. У кишечнополостных гаструла представляет собой зародыш элипсоидной формы, у которой эктодерма представлена внешним одноклеточным слоем, а энтодерма - внутренним скоплением клеток. Так вот, впервые нервные клетки появляются у кишечнополостных. Они образуют в эктодерме примитивную диффузную нервную систему рассеянное нервное сплетение или нервную сеть. В энтодерме есть отдельные нервные клетки. Наличие нервной системы позволяет гидре осуществлять простые рефлексы. Гидра реагирует на механическое раздражение, температуру, наличие в воде определенных химических веществ и на ряд других факторов внешней среды.
У плоских червей нервная система образована двумя нервными стволами, соединёнными между собой тяжами. Скопления нервных клеток в головном отделе образуют парные головные нервные узлы. От нервных стволов отходят нервные ответвления к кожным покровам и системам органов. У круглых червей уже встречается окологлоточное нервное кольцо, образуемое за счет слияния головных нервных узлов. У кольчатых червей развивается нервная цепочка за счет образования парных нервных узлов (ганглиев) в сегментах тела. В головном отделе червя располагаются два больших ганглия соединённых друг с другом кольцевыми перемычками, образующими окологлоточное нервное кольцо. У беспозвоночных животных ганглиями принято называть части центральной нервной системы. Пучки нервных волокон, которые соединяют идентичный правый и левый ганглии, называются комиссурами. Ганглии у беспозвоночных могут сливаться. Так, из нескольких слившихся парных ганглиев возник в ходе эволюции головной мозг членистоногих и головоногих моллюсков. Система ганглиев выполняет связывающую функцию между различными структурами нервной системы, обеспечивает промежуточную обработку нервных импульсов и управление некоторыми функциями внутренних органов.
Понятно, что возникновение нервной системы позволило организмам увеличивать их безопасность от различных факторов внешней среды, включая защиту от врагов, а также анализ внутренних факторов, определяющих качество их жизнедеятельности. Профессор Джозеф Горрис из Вермонтского университета (США), например, полагает, что земляные черви могут принимать шум дождя за приближение их заклятого врага - крота. Падающие капли дождя вызывают вибрации, похожие на звуковые колебания, создаваемые хищником, который ими питается, и они стремятся вылезти на поверхность, недоступную кротам. Важно понимать, что нервная система у всех животных имеет эктодермальное происхождение, то есть, грубо говоря, растёт не изнутри, а развивается над собственно телом, осуществляя связь организма с окружающей средой (восприятие, передача раздражения и ответная реакция на раздражение), связь всех органов и систем органов в единое целое, участвует в формировании высшей нервной деятельности.
Существует несколько типов организации нервной системы, представленные у различных систематических групп животных: диффузная нервная система, диффузно-узловая нервная система - некоторые нервные клетки собираются в ганглии (нервные узлы), такой тип нервной системы представлен у плоских червей, узловая нервная система, трубчатая нервная система (нервная трубка)... Несложно видеть, что сложность строения и функциональные возможности тела животных жестко коррелируют со сложностью строения и функциональными возможностями нервной системы. Если между ганглиями червей и моллюсков существует небольшое количество комиссур (невных волокон), то между двумя полушариями мозга человека таких комиссур четверть миллиарда.
Одной из загадок является облигатность симметрии тела животных и симметрия их мозга и зачатков мозга. Объяснений этому феномену нет. Можно предполагать, что каждая половина мозга или прототипа мозга выполняет функции, которые локально несовместимы. Можно также полагать, что каждая половина мозга выполняет функции, которые, неаддитивно взаимодействуя, порождают третью функцию. Так, в мозге человека обычно в левое полушарие функционирует в режиме индукции (логики), в то время как правое - в режиме индукции (ассоциаций). Основоположником прагматизма и семиотики, великим Ч. С. Пирсом было предложено понятие "абдукция" в качестве вида автоматизированного правдоподобного рассуждения, выводящего истину на основе неаддитивного взаимодействия индукции и дедукции.
Согласно Пирсу, схема функционирования абдукции заключается в следующем. Имеется набор фактов, представленных мозгу в виде реакции органов восприятия. С помощью абдукции генерируется набор гипотез, из которых к действию привлекается та, которая в наибольшей степени соответствует фактам. Очень похоже, что уже на уровне самых простейших организмов, не говоря уже о человеческом мозге, абдукция функционирует с помощью комиссур (аксонов), соединяющих парные ганглии (полушария мозга). Ровно полсотни лет назад я с помощью разработанной мною тонкоплёночной хроматографии исследовал отдельные ганглии виноградной улитки Helix pomatia и установил, что симметричные ганглии улитки резко отличаются по содержанию каротиноидов (Андреев Л.В., Татарюнас Т.В., Карнаухов В.Н., (1971) Исследование каротиноидов в отдельных ганглиях моллюска методом микротонкослойной хроматографии, https://www.dissercat.com/content/issledovanie-nakopleniya-karotinoidov-v-tkanyakh-zhivotnykh).
Повторяю, нервная система у всех животных имеет эктодермальное происхождение. Она выполняет следующие функции: связь организма с окружающей средой (восприятие, передача раздражения и ответная реакция на раздражение), связь всех органов и систем органов в единое целое. Но это - только видимая часть симбиоза мозга с телом. На самом деле, как мне представляется, всё намного сложнее и интереснее. Это - во многом разные, самостоятельные организмы, которые не могут жить друг без друга, хотя друг на друга абсолютно непохожи...
https://systemity.wordpress.com/2021/06/26/321/