Первичные механорецепторы
В качестве сенсибилизаторов двигательного аппарата ундулоподий к воздействию видимого света эволюция могла бы избрать несколько пигментов — обязательных участников внутриклеточных предельно совершенных биохимических реакций (мы исходим из того, что биохимические процессы уже предельно совершенны). Возможными кандидатами на роль фотохимических сенсибилизаторов могли быть флавины, порфирины, пиридин-нуклеотиды, каратиноиды. Почему на самом деле эволюция избрала для этой цели преимущественно каротиноиды, до сих пор не ясно. Много десятилетий назад уже высказывались предположения о возможной роли каротиноидов в качестве обязательных участников окислительных превращений в клетках. Мне кажется, однако, что каротиноиды вошли в процессе эволюции в биохимию в связи с необходимостью защиты от вредного действия ультрафиолета. Хорошо поглощая ультрафиолет, каротиноиды могут «разменивать» в процессе флуоресценции жесткие кванты на безвредные кванты видимого света или осуществлять за счет поглощенной энергии какие-либо полезные сопряженные процессы. Выполняя роль светозащитных очков, каротиноиды оказались удобными пигментами, воспринимающими видимый свет. То обстоятельство, что первоначальная функция каротиноидов состояла в защите от ультрафиолета, объясняет их загадочное обязательное присутствие во всех эктодермаль-ных тканях (клетках), а также в листьях растений. Итак, каротиноиды обязательно должны содержаться в ундулоподиях, и поэтому все ундулоподий неизбежно должны обладать чувствительностью к видимому свету
Нам осталось теперь «всего лишь» предложить (механизм фотохимически сенсибилизированного управления циклом процессов, составляющих основу биения и реверсии биений ресничек. Впрочем, нельзя так много требовать от дедукции! Как известно, фотосенсибилизированное изменение АТФ-азной реакции мышечных белков, открытое Сцент-Дьёердьи, изучалось многими авторами. Для понимания возможного механизма фотосенсибилизации АТФ-азы необходимо знать детальный механизм этой реакции. Такого знания еще нет. Пока нам достаточно того, что фотохимические процессы в каротиноидах или во флавинах, порфиринах, пиридиновых кофер-ментах способны, в принципе, регулировать биение ресничек.
При рассмотрении механизма движения ансамбля макромолекул, способа синхронизации конформационных циклов всех макромолекул ансамбля в предыдущих главах мы уже обращали внимание на возможную роль в этом сложном кооперативном процессе акустических полей. В принципе, внешние акустические ноля могут способствовать или препятствовать синхронизации конформационных изменений макромолекул при ферментативном катализе в двигательном ансамбле, изменяя тем самым силу или частоту биений ундулоподий. Ясно, что речь может идти об акустических сигналах с частотами, соответствующими диапазону возможных частот при ферментативных реакциях, т. е. » 0—200 гц.
К сожалению, звуковые колебания с такими частотами соответствуют столь длинным волнам, что градиенты акустического давления не могут 'восприниматься не только отдельными ресничками, но и целыми клетками. В самом деле, скорость звука в воде равна 1500 м/сек. При частоте 100 гц длина волны в воде составит 15 м. Легко понять, что посредством столь длинных волн нельзя передавать информацию о локализации источника этих акустических сигналов воспринимающей системе с размерами порядка микрон (линейный размер клетки около 100 мк.)
Вывод о невозможности восприятия акустических сигналов реальных биохимически частот рецепторами с размерами порядка десятков микрон основан на принятии величины скорости звука в воде 1500 м/сек. Возможно ли исходить из других величин? Мы уже отметили, что в работе Б. Б. Кудрявцева и особенно в работах А. П. Сарвазяна и др. показано, что в гелеобразных средах, а также в трубках с податливыми стенками, скорость звука на три порядка меньше, чем в воде, так как в этих условиях нормальная продольная звуковая волна не распространяется. Акустическая энергия переносится короткими поперечными волнами.
Таким образом в гелях звуковые волны характеризуются (при «слышимых» частотах) длиной волны порядка 10-2—1 см. К сожалению, это важное само по себе обстоятельство не создает условий для звукового общения наших микрообъектов — реснитчатых, одноклеточных эллипсоидов. В самих этих организмах выполняются условия Сарвазяна, в них скорость звука и соответственно длина акустической волны малы. Но между организмами находится вода. Медленная звуковая волна не будет возбуждаться в частичках геля, взвешенных в воде. Следовательно, не может быть собственно акустических (волновых) рецепторов у нашего эллипсоида.