15.11.1: Вроджена поведінка

Last updated
Save as PDF

Page ID: 5524

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Поведінка - це дія, яка змінює відносини між організмом та його середовищем. Поведінка може виникнути в результаті

зовнішній подразник (наприклад, погляд хижака)
внутрішній подразник (наприклад, голод)
або, частіше, суміш двох (наприклад, шлюбна поведінка)

Часто корисно розрізняти

вроджена поведінка = поведінка, що визначається «жорсткою проводкою» нервової системи. Це, як правило, негнучкий, даний стимул викликає задану відповідь. Саламандра піднята подалі від води до довгого часу після того, як її брати і сестри почнуть успішно плавати, буде плавати кожен шматочок, а також вони в перший раз, коли її поміщають у воду. Очевидно, що ця досить продумана реакція «вбудована» у види, а не те, що потрібно придбати практикою.
вивчена поведінка = поведінка, яка більш-менш постійно змінюється в результаті досвіду індивідуального організму (наприклад, навчитися добре грати в бейсбол).
Однак ретельний аналіз часто виявляє, що будь-яка конкретна поведінка - це поєднання вроджених і вивчених компонентів.

Приклади вродженої поведінки:

податки
рефлекси
інстинкти

Податки

Деякі організми реагують на подразник, автоматично рухаючись безпосередньо до нього або подалі від нього або під певним кутом. Ці відповіді називаються податками. Вони схожі на тропізми у рослин, за винятком того, що задіяна фактична локомоція всього організму. Посилання на детальне обговорення.

рефлекси

Рефлекс виведення

Коли ви торкаєтеся гарячого предмета, ви швидко відтягуєте руку, використовуючи рефлекс відведення.

Ось такі кроки:

Подразник виявляється рецепторами в шкірі.
Вони ініціюють нервові імпульси в сенсорних нейронів, що ведуть від рецепторів до спинного мозку.
Імпульси рухаються в спинний мозок, де сенсорні нервові термінали синапсу з інтернейронами.
- Деякі з цих синапсів з руховими нейронами, які виходять зі спинного мозку, входячи в змішані нерви, що призводять до згиначів, які відводять вашу руку.
- Інші синапси з інгібуючими інтернейронами, які пригнічують будь-який руховий вихід до розгиначів, скорочення яких заважало б рефлексу виведення.

Рефлекс розтягування

Рефлекс розтягування досліджується (зі схемою) на окремій сторінці. Посилання на нього.

Інстинкти

Інстинкти - це складні моделі поведінки, які, як і рефлекси, є вродженими, досить негнучкими та цінними для адаптації тварини до навколишнього середовища. Вони відрізняються від рефлексів своєю складністю. Все тіло бере участь в інстинктивній поведінці, і може бути залучена складна низка дій.

альт — Малюнок 15.11.1.1 Інстинкти у тварин і птахів

Поведінка дряпин собаки та європейського снігура, показане тут, є частиною їх генетичної спадщини. Поширена поведінка подряпин із задньою кінцівкою, перехрещеним над передньою кінцівкою, є загальним для більшості птахів, плазунів та ссавців. (Картина люб'язно надано Рудольфом Фрейндом і Науковим американцем, 1958.) Так інстинкти успадковуються так само, як і структура тканин і органів. Ще один приклад.

Африканський нерозлучник з персиковим обличчям переносить гніздові матеріали до місця гніздування, заправляючи їх пір'ям.
Його близький родич, нерозлучник Фішера, використовує дзьоб для транспортування гніздових матеріалів.
Два види можуть гібридизуватися. Коли вони це роблять, потомству вдається лише переносити гніздовий матеріал у дзьобах. Тим не менш, вони незмінно проходять рухи, намагаючись спочатку підвернути матеріали в своє пір'я.

Кормова поведінка

Корм для їжі є вирішальною поведінкою для тварин. Як і вся поведінка, вимагає взаємодії багатьох компонентів. Тим не менш, виявляється, що у деяких тварин, принаймні, кормова поведінка може бути змінена одним геном.

Дрозофіла меланогастер

Відкриття генетичного контролю кормів у дрозофіли почалося зі спостережень Марли Соколовської, коли вона була студенткою біології в Університеті Торонто.

Вона помітила, що личинки дрозофіли, харчуючись в її культуральних судинами, відображали одну з двох чітких схем годування:

«марсоходи», які швидко переміщалися по поверхні культурального середовища
«натурники, які годували набагато більш неквапливим темпом

Вона продовжувала з'ясувати, що ця «бімодальна» модель поведінки

продовжували, коли личинки стали дорослими особинами
була присутня в популяціях диких дрозофіл, а не тільки в її лабораторних колоніях

Після подальших років досліджень вона показала, що поведінка знаходиться під контролем одного гена, названого по імені («корм»). Присутні два алелі, практично на рівних частотах, тобто для поліморфний.

для ^R, який є домінуючим
для ^s, рецесивний
Близько 70% природних популяцій є марсоходами або гомозиготними для ^R або гетерозиготними (для ^R /для ^s).
Ниттери гомозиготні для ^s

Обидва алелі кодують PKG, протеїнкіназу (фермент, який приєднує фосфатні групи до цільових білків), який активується циклічним GMP (cGMP) «другим месенджером». Фермент, кодований алелем for ^R, є більш активним, ніж той, який кодується для ^s. Їй та її колегам вдалося вставити ДНК ^R в натурників, які швидко стають марсоходами.

Чому цей поліморфізм? Чому алелі для двох таких різних форм поведінки повинні підтримуватися з такою високою частотою в популяції?

Одна з можливих відповідей: це дозволяє населенню процвітати в різних харчових умовах:

натурники віддають перевагу, коли їжа рясна
марсоходи віддають перевагу, коли конкуренція за їжу сильна, наприклад, в багатолюдних культурах

Медоносні бджоли

Медоносні бджоли мають свою версію гена for, який називається Amfor (» Apis mellifera для «). Він теж кодує CGMP-залежну протеїнкіназу (PKG). Коли робочі бджоли вперше вилуплюються, вони залишаються у вулику, прагнучи до різних домашніх справ, таких як годування личинок. Але коли їм виповниться 2-3 тижні, вони залишають вулик і починають харчуватися нектаром і пилком. Ця зміна поведінки збігається з підвищеним вираженням Амфора. Коли щойно вилупилися робітники лікуються cGMP, кількість PKG у їхньому мозку зростає, і вони швидко починають корм замість ведення домашнього господарства.

Взаємодія внутрішніх і зовнішніх подразників

Інстинктивна поведінка часто залежить від умов у внутрішньому середовищі. У багатьох хребетних залицяння і шлюбна поведінка не відбуватиметься, якщо в крові не присутні статеві гормони (естрогени у самок, андрогени у чоловіків). Орган-мішень - невелика область гіпоталамуса. При стимулюванні статевими гормонами в його кровопостачанні гіпоталамус ініціює діяльність, що веде до спаровування. Рівень статевих гормонів, в свою чергу, регулюється діяльністю передньої долі гіпофіза.

На наведеному вище малюнку викладені взаємодії зовнішніх і внутрішніх подразників, які призводять тварину, наприклад кролика, бачити статевого партнера і спаровуватися з ним.

Релізери інстинктивної поведінки

Після того, як організм буде підготовлений до певних типів інстинктивної поведінки, для ініціювання реакції може знадобитися зовнішній стимул. Н. Тінберген (який розділив Нобелівську премію 1973 року з Конрадом Лоренцем та Карлом фон Фрішем) показав, що стимул не обов'язково повинен бути доречним, щоб бути ефективним.

У період розмноження самка трехколючатая колюшка зазвичай слідує за червоновухим самцем (а на малюнку) до гнізда, яке він підготував.
Він веде її в гніздо (б), а потім
підпирає підставу її хвоста (в).
Потім вона відкладає в гніздо яєць.
Після цього самець виганяє її з гнізда, сам входить в нього і запліднює яйцеклітини (г).
Хоча це нормальна картина, самка буде слідувати майже за будь-яким дрібним червоним предметом до гнізда, і потрапивши в гніздо, ні самець, ні будь-який інший червоний предмет не повинні бути присутніми.
Будь-який предмет, який торкається її біля основи хвоста, змусить її звільнити свої ікринки.

Це так, ніби вона була загрунтована внутрішньо для кожного елемента поведінки і потребував лише одного конкретного сигналу, щоб звільнити модель поведінки. З цієї причини сигнали, що викликають інстинктивні акти, називаються релізерами. Після того, як конкретна відповідь випущена, вона зазвичай працює до завершення, навіть якщо стимул був видалений. Один або два підступи біля основи її хвоста звільнять всю послідовність м'язових дій, що беруть участь у звільненні її яєць.

Хімічні сигнали (наприклад, феромони) служать важливими вивільнювачами для соціальних комах: мурах, бджіл та термітів. Багато з цих тварин виділяють кілька різних феромонів, які викликають, наприклад, тривожну поведінку, шлюбну поведінку та кормову поведінку у інших представників свого виду.

Молочні залози домашніх матерів-кроликів виділяють феромон, який вивільняє негайну годувальну поведінку своїх дітей (цуценят). Хороша річ, оскільки матері присвячують лише 5-7 хвилин на день годуванню своїх цуценят, щоб їм краще було швидко про це.

Дослідження Тінбергена та інших показали, що тварин часто можна спонукати реагувати на невідповідні вивільнювачі. Наприклад, самець Робін, який захищає свою територію, буде неодноразово атакувати простий клубок червоних пір'я замість опудала, якій не вистачає червоних грудей самців.

Хоча така поведінка здається недоречною для наших очей, вона виявляє вирішальну особливість поведінки всіх тварин: тварини вибірково реагують на певні аспекти загального сенсорного введення, який вони отримують. Тварини проводять своє життя під бомбардуванням безлічі прицілів, звуків, запахів тощо Але їх нервова система фільтрує цю масу сенсорних даних, і вони реагують лише на ті аспекти, які еволюційна історія виду виявилася значущою для виживання.