Роль рецепторов в регуляции
Рецепторы участвуют в регуляции не только локомоторной системы, но и практически всех других физиологических систем и органов. Их участие в управлении процессом пищеварения, например, очень демонстративно у кровососущих комаров. Самки комаров Anopheles питаются не только кровью позвоночных, но и пьют так называемые «свободные жидкости»: выступающий из растений сок, росу и т. п. При этом только кровь поступает непосредственно в кишечник, а другие жидкости первоначально хранятся в слепом ответвлении пищевода — в объемистом пищевом резервуаре. Но если в эксперименте комар выпьет открыто лежащую каплю крови, без прокола покрова жертвы, то кровь поступает не в кишечник, а также в пищевой резервуар, и насекомое вскоре погибает. Дело в том, что направлением тока всасываемой насекомым жидкости управляют находящиеся на хоботке и в глотке рецепторы.
Примером рецепторной активации желез внутренней секреции может служить зависимость линьки кровососущего клопа Rhodnius от объема выпитой крови: личинка линяет только после того, как выпьет определенную порцию крови, причем единовременно. Если ту же порцию крови личинка получает в несколько приемов, с перерывами между отдельными актами кровососания, то она не линяет. Эксперименты крупнейшего английского энтомофизиолога В. Вигглесворса показали, что зависимость между линькой и кровососанием довольно сложна. Линька наступает под действием гормона экдизона, выделяемого проторакальной железой, стимуляцию которой обеспечивают сигналы нейросекреторных клеток мозга. Мозговой центр, в свою очередь, активируется сигналами определенных рецепторов, в том числе рецепторов растяжения, которые расположены в стенках брюшка клопа. Эти рецепторы срабатывают только тогда, когда кишечник расширяется до некоторого порогового объема, что наступает при поступлении в него определенной порции крови. Точно так же сигналы о растяжении прямой кишки, например, запускают акт дефекации, сигналы о растяжении протоков половых желез самки информируют центральную нервную систему о готовности организма к яйцекладке и т. п. Приведенные примеры убедительно показывают, что согласованная работа внутренних органов зависит от информации, поступающей с интерорецепторов.
Приведенных выше сведений достаточно, чтобы объяснить причину нарастающего из года в год интереса к сенсорной физиологии насекомых. Всем, кто изучает взаимоотношение насекомых и других животных с внешней средой или пытается управлять поведением полезных и вредных видов, необходимы сведения об устройстве и работе органов чувств. У каждого исследователя, которого с научной или прикладной целью интересуют поиск кормового растения фитофагом или хозяина паразитом, привлечение полового партнера, сезонные или суточные миграции и другие подобные реакции организма, всегда возникает вопрос: на основе каких внешних стимулов и как животное ведет направленный поиск? Иначе говоря, задача объяснения мотивации выбора и механизмов наведения на цель неизбежно возникает во всех исследованиях, прямо или косвенно связанных с анализом поведения целого организма или работы отдельных его органов. В равной мере без учета рецепторного контроля внутренних органов нельзя плодотворно изучать динамику развития организма.
Есть и другая причина, способствовавшая бурному развитию физиологии органов чувств насекомых и животных в целом,— это бионический аспект проблемы рецепции. Рецепторы животных обычно превосходят по многим параметрам аналогичные по назначению датчики, конструируемые в настоящее время человеком. Поэтому понятно стремление изучить ту или иную живую систему, чтобы создать сходное по принципу работы техническое устройство. Физиология органов чувств в сравнении с большинством других биологических дисциплин продвинулась далеко вперед в результате включения в свой арсенал подходов, привнесенных на пути бионического поиска физиками, кибернетиками, математиками. Для бионики недостаточно только качественных характеристик, а необходимы количественные параметры живой системы, переводимые на язык математики.