Восприятие акустических сигналов

Зато реснички прекрасно приспособлены для восприятия гидродинамических импульсов, т. е. механических возмущений, создаваемых потоками воды. Условия возникновения гидродинамических эффектов при движении микрообъектов в жидкостях отнюдь не просты. Отчасти мы затрагивали их в предыдущей главе при анализе скорости движения посредством ресничек. При очень малых числах Рейнольдса, характерных для таких объектов, потоки жидкости будут быстро замедляться вблизи движущегося объекта. Тем не менее, реснички могут воспринимать и весьма слабые механические возмущения. В высокой степени это восприятие зависит от периода (частоты) следования возмущений. По-видимому, механические колебания, совершаемые не в резонансе с собственными ферментативными циклами ундулоподий, будут нарушать работу ресничек. Чем ближе частота внешних сигналов к собственной частоте ферментативного цикла, тем больше вероятность резонансного усиления биений ресничек. Помимо чисто механического влияния пульсации скорости потоков жидкости на механохимические и регуляторные циклы, возможно и влияние на рецептор посредством изменения концентрации в прилегающем слое каких-либо активных веществ посредством преодоления диффузионных ограничений. В самом деле, вся проблема перемещения в пространстве рассматривается нами в связи с диффузионными ограничениями подвода к клетке питательных веществ или отвода от нее продуктов метаболизма. Таким образом, первичный механорсцеп-тор может работать как хеморецептор.
Моделью такого рецептора может служить метод измерения гидродинамических потоков. Этот метод основан на зависимости электрического тока в полярографическом электроде или в термисторе от скорости омывающих их потоков жидкости. Ток в полярографическом электроде определяется стационарной концентрацией реагирующего на поверхности электрода вещества (например, кислорода). Ток лимитируется диффузией. Перемешивание привадит к увеличению стационарной концентрации реагирующего вещества. Интенсивность движения жидкости пропорциональна току в электроде. Аналогичным датчиком слабых потоков жидкости может быть термистор, сопротивление (температура) которого (при постоянном нагреве) зависит от скорости теплоотвода — от скорости омывающих его потоков жидкости. Так или иначе, ясно, что первичный механоакустический рецептор может быть создан на основе ундулоподий.
Следовательно, основой органов чувств могут служить универсальные органеллы движения. Специализация и совершенствование этих первичных рецепторов должны привести и приводят в процессе эволюции к высокосовершенным органам чувств животных.
Необходимо отметить, что мысль о универсальности реснитчатого аппарата во всех органах чувств принадлежит не мне. Она возникла в результате обобщения многих весьма тонких морфологических и морфо-физиологических данных о различных рецепторах. Выдающийся вклад здесь принадлежит Я. А. Винникову и его сотрудникам.
Я. А. Винников писал: «Итак, все репепторные клетки как первично чувствующие у позвоночных, так и первично чувствующие у беспозвоночных, как правило, снабжены особо дифференцированными подвижными антеннами, содержащими в своем составе девять пар периферических и две центральные фибриллы... Фибриллы сокращаются под воздействием АТФ, которая черпается из митохондрий... Таким образом, движение антенн рецепторных клеток ничем не отличается от движения жгутиков и ресничек других одноклеточных или многоклеточных организмов»..
Следует лишь подчеркнуть, что рецепторы возникли из ресничек при решении в ходе эволюции задач управления движением, перемещением организмов.
«Одиночные каналы». В соответствии с нашим подходом посмотрим, в чем должен состоять предельно совершенный механизм рецепторов?
В самом деле, для рецептора предельное совершенство определяется: 1) предельной чувствительностью; 2) предельной широтой (величиной) диапазона воспринимаемых интеисивностей сигнала и 3) предельной разрешающей способностью различения спектра сигналов. 2-е и 3-е предельные свойства рецепторов достигаются у высших организмов посредством сложного сочетания механизмов и приспособлений, различных для рецепторов, воспринимающих различные сигналы. Мы не можем здесь обсуждать эти проблемы, а вот предельно высокая чувствительность рецепторов может быть достигнута лишь при эволюции первичных воспринимающих механизмов.







Материалы

Яндекс.Метрика