<<
>>

Биоритмы, биосимметрия — результат эволюционной адаптации

Приспособление животных и человека к воздействиям биологической и социальной среды шло по пути формирования внутренних механизмов, т.е. биоритмов — равномерных чередований во времени различных состояний организма, биологических процессов или явлений, которые человек в норме даже не замечает (циклические колебания температуры, циклы быстрой и медленной активности мозга, физиологических процессов и др.).

Биоритмы являются биологическими часами организма. Большинство биологических ритмов у растений, животных и человека выработалось в процессе эволюции жизни на Земле под воздействием различных факторов среды, прежде всего космических излучений, электромагнитных полей и др.

Ритм — универсальное явление, повторяющееся на всех уровнях биосферы. Считают, что в работе человеческого организма можно выделить не менее 300 биоритмов различной продолжительности, среди которых ведущим является циркадный, или суточный, ритм. Существует два типа ритмов: экзогенные, обнаруживающие периодический характер изменений в связи с циклически действующими раздражителями внешней среды, и эндогенные, происходящие в организме относительно независимо от факторов внешней среды и чаще всего генетически запрограммированные. Так, ритмы сердечных сокращений и дыхания у здорового человека осуществляются независимо от температурных, световых и других воздействий внешней среды. Зимняя спячка животных, таких как медведь, золотистый суслик и др., происходит не только в климатическом режиме суровых

13*

зим, но и в лабораторных условиях, как при температуре О °С, так и при обычной комнатной температуре.

Если бы у животных не было выработано генетически запрограммированного ритма, то затяжные осенние непогоды и внезапные снежные бури могли бы оказаться губительными для вида.

Эксперименты над золотистыми сусликами и другими животными показали, что наиболее значительные воздействия на генетически запрограммированные ритмы оказывают такие факторы среды, как свет и температура.

Так, когда золотистого суслика содержали в лабораторных условиях при температуре 35 °С (близкой к нормальной температуре тела этих животных), спячка у них не наступала, но годичные циклы прибавки и потери веса сохранялись. Для установления влияния светового фактора проводили эксперименты на цветах, раскрывающихся днем и закрывающихся ночью. Цветок гелиотропа, занесенный в помещение и находящийся в полной темноте, продолжал закрываться и раскрываться в том же ритме, что и в естественных условиях. Но у сеянцев этих растений, выращенных в полной темноте, характерные ритмы вообще отсутствовали до тех пор, пока растение хотя бы однажды не было выставлено на свет, который, как считают, произвел запуск генетических механизмов, ответственных за этот ритм.

В формировании суточного ритма человека большое значение имеют условия окружающей среды, но, в отличие от животных, его приспособление к новым условиям — всегда сознател ьный, целенаправленный процесс, в котором доминируют социальные факторы.

Среди экзогенных ритмов выделяют группу экологических, связанных с космическими причинами. Например, ритм сна и бодрствования у дневных животных скоррелирован с движением Земли вокруг своей оси, которое совершается за 23 ч 56 мин. Дневной свет активизирует энергетический потенциал и деятельность человека и животных. Суточный, или циркадный, ритм сна и бодрствования у человека, суточные колебания температуры тела, концентрация гормонов, мочеотделение, спады и подъемы умственной и физической работоспособности — все это ритмы, связанные со световым фактором.

Сон — специфическое состояние нервной системы с характерными циклами мозговой деятельности, или фазами сна. Согласно теории И. П. Павлова, наступление сна обусловлено процессами торможения в коре головного мозга, которая во время

бодрствования представляет собой взаимосвязанные очаги возбуждения и торможения. При этом начало торможения не связано с работой отдельного «центра» сна, в организме существует ряд гипногенных (вызывающих сон) участков, или зон.

Русский физиолог П. К. Анохин обосновал корково-подкорковую теорию сна, согласно которой гипногенные зоны находятся не только в коре головного мозга, но и в подкорковых и периферических отделах.

Различают два вида сна — активный (быстрый) и спокойный (медленный). Медленный сон занимает до 75 % ночного сна. Быстрый сон сопровождается почти полным расслаблением мускулатуры, учащением пульса и дыхания, отмечаются быстрые движения глазных яблок.

При помощи регистрации слабых электрических токов, генерируемых мозгом (метод электроэнцефалографии), выделяют пять фаз сна. Первая фаза связана с засыпанием и характеризуется повышенной частотой колебаний биотоков мозга (альфа- ритм). Вторая фаза связана с медленным сном и характеризуется уменьшением частоты колебаний (3—6 колебаний в секунду против 8—13 колебаний в первой фазе). Эту фазу сменяет дельтаритм с частотой 2—3 колебания в секунду — фаза самого глубокого сна, которая наступает через 15—20 мин после засыпания. В это время человека бывает трудно разбудить. Такой сон может продолжаться 1,5—2 ч. На четвертой фазе сна появляются всплески активности ЭЭГ. Активность увеличивается, и на пятой фазе опять регистрируется альфа-ритм. Это быстрый сон, или сон с быстрым движением глаз. Именно эта фаза сна сопровождается сновидениями.

С ритмами сна и бодрствования у человека синхронизированы ритмы изменения температуры тела. На протяжении суток она меняется примерно на 0,6 °С. В дневное время температура выше, достигает максимума во второй половине дня и снижается до минимума ночью (между 2 и 5 часами). Ритмы с периодом более суток называются инфрадианными. Примером такого ритма являются гормональные изменения. К инфрадианным ритмам относится и женский овуляционный цикл, который составляет около 28 дней.

Свойство ритма у животных может быть приобретено в результате обучения. Появившийся на свет детеныш «запечатлева

ет» те или иные временные последовательности и руководствуется ими всю жизнь.

В. Н.

Ягодинский отмечает, что внутренние часы (биоритмы) не смогли бы достигнуть большой точности у разных особей только за счет обучения. Предполагается, что внутренний биохронометр «вмонтирован» в клетки организма задолго до рождения. Источник ритмов — регуляторные процессы на микромолекулярном и клеточном уровнях, на уровне совокупности клеток и живых систем. Б. П. Белоусов открыл периодически действующие реакции. Создаваемые ими и поддерживаемые биосистемой незатухающие колебания являются основой биоритмов. С.А. Чепурно- вым предложена мембранная гипотеза биологических часов, которая согласуется с выводами Б.П. Белоусова: в образовании биоритмов принимают участие клеточные мембраны, периодически меняющие потоки ионов в клетку. Изменения ионного градиента переводят мембрану из пассивного состояния в активное.

Многие биологические ритмы связаны со световым и температурным факторами, с их сезонными изменениями, что обусловлено вращением Земли вокруг Солнца.

Все эти факторы влияют на живые организмы, которые поддаются воздействию процессов и явлений, происходящих не только в биосфере, но и в космосе. Из множества космических факторов для биосферы наиболее значима цикличность солнечной деятельности. Под солнечной активностью понимают совокупность всех физических изменений, происходящих на Солнце и вызывающих в нем различные изменения. Наука об изменениях на Солнце — гелиофизика — начала развиваться с начала XVII в., когда Г. Галилей, И. Фабрициус и другие ученые обнаружили на его поверхности темные пятна. Галилей установил появление и исчезновение пятен, изменение их величины, вычислил период обращения Солнца вокруг оси по времени прохождения видимых глазом солнечных образований. В середине XIX в. швейцарский ученый Р. Вольф уточнил, что основной период солнечной деятельности составляет 11,1 года. A.JI. Чижевский отметил, что появление пятен соответствует максимуму солнечной активности, и выделил четыре этапа изменения солнечной активности: минимум, увеличение активности, максимум и деградация.

Развитию цикла от минимума до максимума соответствует ветвь роста, от максимума до минимума — ветвь спада. Однако эти из-

менения не являются строго периодическими, поэтому правильнее говорить не о периоде, а о цикле солнечных пятен. Теперь установлено, что длина цикла колеблется от 7 до 16 лет, составляя в среднем 11,1 года. Открыты и другие солнечные циклы. Основными короткопериодическими циклами считаются 27-днев- ные, связанные с обращением Солнца вокруг своей оси, когда, активные области то появляются, то исчезают на обращенной к Земле стороне светила. От этих периодов зависит число магнитных бурь в околоземном пространстве. Максимальное число бурь наблюдается в марте — апреле, а также в сентябре — октябре. Этот промежуток составляет цикл полугодовой деятельности Солнца. Из крупных циклов на Солнце отмечаются 22-летние изменения магнитной полярности пятен, а также 80—90—170-летние циклы солнечной активности.

Существует два мнения о влиянии цикличности солнечной активности. Одни ученые связывают цикличность Солнца с внутренними процессами, происходящими в самом светиле, другие считают основными факторами изменений влияние планет, которые могут побуждать периодичность солнечной активности. Многие ученые считают, что гравитационное воздействие планет на газообразное тело Солнца сказывается на его внутренних процессах и в свою очередь отражается на земных явлениях. Отсюда и возможность прогнозирования земных природных событий по положению планет.

На биосферу Земли оказывают действие и приливные силы, создаваемые не только Солнцем, но и Луной и другими космическими телами. Со времени открытия И. Ньютоном закона всемирного тяготения (1867) объяснены механизмы морских приливов и отливов, установлена взаимосвязь между природными явлениями на Земле и движением Луны.

Луна также оказывает влияние на погоду — на вторые сутки после полнолуния приходится наибольшая частота бурь. Считают, что в это время Луна соприкасается с геомагнитным шлейфом Земли и нарушает его структуру.

Основоположник космического естествознания А.Л. Чижевский на основании специальных исследований, обобщения архивных и исторических данных показал, что для органического мира Земли существенна не только постоянно излучаемая Солнцем энергия, но и периодически возникающие изменения сол-

нечной активности. В его книге «Эпидемические катастрофы и периодическая деятельность Солнца» выявлена тесная зависимость реакций живых организмов на изменения внешней среды, обусловленные периодической деятельностью Солнца. АЛ. Чижевским отмечена цикличность изменений органического мира, включая урожаи, массовые перемещения насекомых и животных, заболеваемость и смертность людей. Цикличность изменений в биосфере совпадает с повышением и спадом солнечной активности. Многие биологические процессы у животных и человека, включая сердечно-сосудистые и нервно-психические заболевания, протекают в ритме, заданном солнечным ветром в период активной фазы.

  1. JI. Чижевский показал, что историческая жизнь в моменты активных фаз Солнца активизируется, что на различных континентах Земли, в разных странах, зависящих или не зависящих друг от друга в экономическом отношении, события, сопряженные с движением большинства масс, стремятся быть синхронными с максимумом солнцестояний. В каждом столетии, отмечал A.JI. Чижевский, цикл исторических событий повторяется ровно 9 раз — т.е. в каждом веке обнаруживается по девять отчетливо проявляющихся концентраций начальных моментов исторических событий. Он разделил каждый исторический цикл, синхронный солнечному циклу, на четыре периода.

Первый период характеризуется минимальной возбудимостью масс, т.е. пассионарностью (от лат. passio — страсть). На первый период исторического цикла, по A.JI. Чижевскому, приходится 5 % активных исторических событий — войн, восстаний, революций, политико-экономических кризисов. Этот период длится около 3 лет.

Второй период характеризуется нарастанием пассионарно- сти, в нем берут начало до 20 % всех активных исторических событий.

На третий период максимальной возбудимости (3 года) приходится 60 % всех активных исторических событий.

Четвертый период длится примерно 3 года и характеризуется падением возбудимости. В нем происходит 5 % активных событий. Все эти периоды составляют 11-летний исторический цикл.

  1. JI. Чижевский допускал, что в исторической жизни человечества могут существовать и другие периоды.

Исходя из теории A.JI. Чижевского, JI.H. Гумилев применил термин «пассионарность» в качестве характерологической доминанты, непреодолимого внутреннего осознанного или неосознанного стремления к деятельности, направленного на осуществление какой-либо цели. В его работах рассматривается роль активности личности и масс в образовании этносов и государств. Он считал, что в развитии пассионарности основную роль играют энергетический импульс, физические факторы биосферы, влияющие на популяции людей.

Рассматривая этнос как природно-биологическую систему, составную часть биосферы, подчиняющуюся ее законам, он предположил, что несколько раз за тысячелетие поверхность нашей планеты подвергается воздействию определенного типа космических излучений, которые вызывают пассионарный толчок, т.е. мутацию генов человека, отвечающих за восприятие энергии организмом. Особенность толчков — в их кратковременности. За последние 3 тысячи лет достоверно было зафиксировано девять толчков: 4 до нашей эры и 5 за последние два тысячелетия.

О              ритмах в искусстве и науке написано много. В настоящее время уделяется внимание ритмам творчества, их соотношению с биоритмами человеческого организма, влиянию биоритмов на творческую деятельность. Впервые эти проблемы освещены в работе Н.Я. Пэрна «Ритм жизни и творчества» (1926). Автор исходил из того, что ритмичность присуща всем без исключения жизненным явлениям, в том числе психической деятельности человека, которую можно рассматривать как ряд параллельно текущих волнообразных процессов, часто не совпадающих друг с другом. Для проверки своего предположения он анализирует фактические данные из четырех независимых источников: систематических наблюдений над собой, исследований по физиологии и психологии детей, биографий великих людей и материалов статистики. В результате статистической обработки фактических материалов выявились циклы, в которых от спада до подъема проходит 7 лет. Внутри этих периодов Н.Я. Пэрн выделил более мелкомасштабные, длительностью порядка 7 и 28 дней. Для «узловых точек» характерны активизация духовной жизни, особое ощущение жизни и др. Узловые точки подъемов и кризисов он

сопоставил с переломными моментами развития организма че- ловека, в частности с периодом полового развития. Н.Я. Пэрн выделил периоды в возрасте 7, 14, 20, 28 и 35 лет. После 50 лет, по его мнению, наступает вторая зрелость, новый творческий подъем. Проблеме периодизации развития личности в психологии посвящены многие работы, и ряд из них подтверждает правильность выводов Пэрна.

Изучением биологических ритмов занимаются хронобиология и хрономедицина.

Хронобиология ставит своей задачей изучение ритма физиологических процессов, их суточных колебаний, составление хронокартограмм здорового организма.

Хрономедицина исследует нарушения ритма при болезни и способствует их нормализации.

Хронофармакотерапия решает две важные задачи — выяснение характера влияния лекарств в зависимости от их применения в той или иной фазе биологического ритма; изменение ритмической структуры организма, возникающее при применении лекарственных средств.

С изучением биоритмов связано еще одно направление в науке — биосимметрика, изучающая законы симметрии и роль ее отклонений в жизнедеятельности организмов на разных уровнях живого, вплоть до молекулярного (Дубров, 1980, 1987; Захаров, 1987). Симметрия в строении живых организмов и отклонения от нее — зеркальная изомерия органических молекул — были открыты в 1848 г. Луи Пастером. По мнению В. Гольданского, появлению жизни на Земле предшествовало разрушение зеркальной симметрии молекул в «первичном бульоне», отбор левовращающих аминокислот и правовращающих сахаров, из которых формировались нуклеотидные цепочки, а затем ДНК и РНК. Поэтому характерным отличием органического мира являются различные отклонения от полной симметрии.

У человека явления асимметрии рассматриваются в морфологическом и функциональном аспектах. Морфологическая асимметрия выражается в преобладании правой или левой половины тела (некоторые различия в длине костей конечностей, развитии мускулатуры), что выявляется при антропометрических исследованиях. Асимметрия лица наглядно демонстрирует

ся синтезированием фотографии — соединением правой и левой ее половин с зеркальными отражениями. Составленные таким образом портреты сильно отличаются от оригинала и между собой.

Кроме морфологической асимметрии лица, верхних и нижних конечностей, асимметрии в распределении признаков дерматоглифики существует функциональная асимметрия. Выделяют двигательную, т.е. моторную (преобладание в функциях правой или левой конечности), асимметрию и сенсорную, связанную с органами чувств.

Моторные и сенсорные функции, как отмечают исследователи Н.Н. Брагина и Т.А. Доброхотова, дифференцируются, когда они проявляются в сочетании с психическими процессами.

Морфологическая асимметрия обусловливается функциональной и в идеальном варианте должна изучаться в комплексе с ней.

В настоящее время большое внимание уделяется научному рассмотрению функциональной симметрии, связанной с биоритмами и реактивностью живых организмов. В зависимости от того, с какой скоростью и как протекают функциональные процессы за определенный отрезок времени (в сторону уменьшения или увеличения абсолютной величины или же они остаются неизменными), биоритмы живых организмов разделяются на левые и правые, симметричные и дисимметричные. Например, при массовом измерении температуры тела были выделены люди с непрерывно возрастающей либо уменьшающейся в течение дня температурой, с повышающейся утром и снижающейся после полудня, и наоборот. По биоритму температуры были выделены следующие типы: утренние, послеполуденные и вечерние.

В современной биосимметрике отрабатываются методы системного изучения связанных между собой функциональных процессов или биоритмов. Изучение биоритмов и классификация функциональных процессов позволяют глубже осветить вопросы индивидуальных различий в реактивности организмов, дают основу для более глубокого понимания нормы, патологии и переходных состояний, адаптации живых существ в свете их эволюции.

Предполагают, что с функциональной асимметрией в той или иной мере связана морфологическая. Наглядным подтвер

ждением этого служит связь лево-праворукости с функциональной асимметрией мозга. Как известно, у большинства людей доминирующим является левое полушарие, следовательно, функционально доминирующей является правая рука. Однако у 5—10 % (по некоторым данным, у 1/3) людей функции доминирующего выполняет правое полушарие. С. Спрингер и Г. Дейч в книге «Левый мозг, правый мозг» (1983) обобщили современные исследования, посвященные структурной и функциональной асимметрии мозга. Структурные различия выражаются в несколько большей длине или площади, занимаемой височной областью левого полушария мозга. Функциональные различия весьма многообразны, а с ними связаны уникальные особенности человека: речь, праворукость, эмоциональность. В левом полушарии у большинства людей заложены центры смыслового восприятия и воспроизведения речи, аналитического и абстрактного мышления. Правое полушарие контролирует пространственную ориентацию, зрительные функции, эмоционально-целостное восприятие. Авторы остановились также на роли наследственности и среды в формировании функциональной асимметрии мозга и на половых различиях в латерализации полушарий мозга. Половые различия, по мнению этих исследователей, заключаются в том, что у женщин в большей степени сказывается влияние левого полушария и в результате более выражены вербальные особенности (способности к изучению языков). У мужчин, например, лучше развита пространственная ориентация. Причины этих различий связывают с эволюционными факторами. В первобытных охотничьих коллективах, вероятно, преимущество в естественном отборе имели мужчины, обладающие способностью к зрительно-пространственной ориентации.

Однако объяснение различий за счет социальных факторов первобытных коллективов противоречит тому факту, что функциональная асимметрия наблюдается у различных животных — грызунов, кошек, сумчатых, на эволюционной лестнице далеко отстоящих от человека. Элементы функциональной асимметрии головного мозга отмечены у высших млекопитающих, а также у тонкотелов, шимпанзе и других приматов.

Изучение формы и характера выработки и ретуширования каменных орудий привело С.А. Семенова к вполне обоснован

ному выводу, что неандерталец в процессе изготовления орудий использовал преимущественно правую руку. Следовательно, у него, как и у современного человека, была выражена функциональная асимметрия мозга.

На наш взгляд, более точное объяснение различиям между мужчинами и женщинами по функциональной асимметрии мозга дает концепция В.А. Геодакяна (1984), согласно которой, женский пол несет больший объем генетической информации и в связи с этим для него характерна более широкая норма реакции, повышающая его адаптивность в онтогенезе, но сужающая его фенотипическую дисперсию в популяции. С этими явлениями связана большая стабильность женского пола в филогенезе. Мужской пол, отвечая за экологическую информацию, в большей степени испытывает на себе эволюционные преобразования, с которыми и связана более выраженная его морфологическая и функциональная асимметрия. В пользу своей концепции В.А. Геодакян приводит факты о большей частоте левшей, а также случаев заикания и косоглазия среди особей мужского пола. Обычно в популяции на одну девочку с этими аномалиями приходится четыре и больше мальчиков. В данном случае биосимметрия рассматривается с точки зрения предложенной им теории дифференциации полов в результате специализации женских и мужских особей по двум главным эволюционным потокам информации: первых по генетическому (от поколения к поколению), вторых — по экологическому (от среды к организму).

<< | >>
Источник: Л. Тегако, Е. Кметинский. Антропология: учеб. пособие. — 2-е изд., испр. — М. : Новое знание. — 400 с.. 2008

Еще по теме Биоритмы, биосимметрия — результат эволюционной адаптации:

  1. Биоритмы, биосимметрия — результат эволюционной адаптации