Продолжительность жизни у различных видов млекопитающих. Величина головного мозга и продолжительность жизни

Наталья 02 Апреля в 0:00 245 0


Продолжительность жизни у различных видов млекопитающих. Величина головного мозга и продолжительность жизни

Величина головного мозга и продолжительность жизни

Таким образом, величина головного мозга оценивается как поверхностная функция массы тела, т. е. как корень кубический из массы тела в квадрате.

Уже обращалось внимание на то, что относительная величина массы головного мозга находится в зависимости не от поверхности тела, а от особенностей осуществления двигательной активности в среде — более ограниченной у стенобионтных и значительно выраженной у эврибионтных млекопитающих (Аршавский, 1967, 19716, 1977).

Так, при одних и тех же весовых и линейных размерах у кроликов относительная масса мозга колеблется в пределах 0.3—0.4, у зайцев-беляков — 0.7—0.8, у зайцев-русаков достигает 1.

У крыс относительная масса мозга равна 0.5—0.7, у белок — 1.8—2, у представителей крупного рогатого скота — 0.08, у лошадей — 0.16—0.2, у свиньи домашней — 0.17, у кабана дикого — 0.27 (Quiring, 1950; Никитенко и др., 1970).

Существенны различия в относительных (и тем самым в абсолютных) величинах мозжечка у близкородственных видов стено- и эврибионтных млекопитающих одинаковых весовых и линейных размеров. Так, относительная масса мозжечка у крыс равна 0.008—0.009, у белок — 0.35—0.4. Такие же выраженные различия представлены и у других близкородственных видов млекопитающих одинаковых весовых и линейных размеров в зависимости от степени выраженности их двигательной активности в среде.

В вышеупомянутых работах Аршавского и сотр. обнаружено, что у крыс и кроликов, развивающихся в условиях действия соответствующих оптимальных скелетно-мышечных нагрузок, увеличиваются относительные (и абсолютные) величины массы головного мозга и мозжечка (на 0.2— 0.4 и на 0.03—0.04 соответственно). При этом у подопытных животных продолжительность жизни (ПЖ) была на 3—6 мес больше, чем у контрольных.

Существенный интерес представляют изменения относительной массы головного мозга у крыс, развивающихся с одномесячного возраста в условиях ограниченного калоража. Так, у последних (в возрасте 14—19 мес) относительная масса головного мозга равна 1.62, у контрольных по массе тела — 1.2, у контрольных по возрасту 0.78. Выше указывалось, что увеличение ПЖ у крыс, развивающихся в условиях ограниченного калоража по Маккею, может быть объяснено лишь в свете энергетического правила скелетных мышц (ЭПСМ).

В упомянутых сериях исследований на стенобионтных млекопитающих (крысах и кроликах), развивавшихся в условиях действия скелетно-мышечных нагрузок, обнаруженное увеличение абсолютной и относительной масс мозга у подопытных по сравнению с таковыми у контрольных, естественно, не может быть достигнуто и объяснено за счет увеличения числа длинноаксонных нейронов — эфферентных и афферентных.

Данные сравнительных исследований позволяют предполагать, что указанное изменение массы мозга достигается не только за счет дендритического аппарата, но и за счет постепенного созревания и увеличения числа вставочных нейронов, посредством которых не только увеличивается осуществление разнообразных полисинаптических рефлексов, но и возникает возможность реализовывать разнообразные формы координационного (реципрокного) торможения.

Увеличение числа интернейронов в процессе постнатального онтогенеза показано не только морфологическими (Резников, 1966; Aghajanian, Bloom, 1967; Altman, 1968), но и электрофизиологическими (Аршавский, 1967) исследованиями.

При этом было обнаружено, что в то время как пресинаптическое торможение, представленное уже в антенатальном периоде (Максимова, 1971), лежит в основе реализации 1-й формы избыточного анаболизма, постсинаптическое торможение, возникающее после реализации антигравитационных реакций, лежит в основе реализации 2-й формы избыточного анаболизма.

Сравнительное изучение константы параболического роста головного мозга у крыс, кроликов и собак позволило обнаружить, что значительно выраженное увеличение скорости роста его имеет место после реализации позы стояния, когда животные начинают овладевать локомоторными актами в среде.

После реализации позы стояния, в зависимости от дальнейших особенностей развития скелетной мускулатуры, увеличивается абсолютная масса головного мозга, и, тем самым, соответственно увеличивается объем рецепируемой и перерабатываемой информации.

Простые формы сравнительных этологических наблюдений позволили обнаружить «интеллектуальное» преимущество исследованных подопытных животных по сравнению с контрольными. Принятый критерий для характеристики эволюции высшей нервной деятельности в онтогенезе и в филогенезе по числу сочетаний, требующихся для образования условных рефлексов, не может дать правильных представлений о действительном становлении и преобразовании деятельности головного мозга. Соответствующим критерием может служить лишь объем рецепируемой и перерабатываемой информации, определяемый абсолютной величиной массы головного мозга.

Всегда ли подтверждается приведенная корреляция между массой головного мозга и продолжительностью жизни?


Приведем пример, относящийся к мышам — обычной полевой (масса тела 20 г) и летучей (20 г). Масса мозга у них почти одна и та же — 400 мг. Однако ПЖ у обычной мыши 2—2.5 года, а у летучей 20—25 лет. Херрейд (Herreid, 1964) отмечает, что у тропических летучих мышей, у которых нет зимней спячки, ПЖ такая же, как и у летучих мышей, впадающих в зимнюю спячку.

В исследованиях Константинова (1977) установлено, что несмотря на одну и ту же массу мозга, структура подкорковых центров у них — слуховых и зрительных — резко различается. Плотность клеточных элементов во всех ядрах, в основном слуховых, у летучих мышей значительно выше, чем у полевых, что и позволяет им получать гораздо больший объем информации из среды.

Выраженные различия в структурной организации, несмотря на однозначную массу, по-видимому, и в приведенном примере сохраняет значение цефализации в качестве фактора, так или иначе детерминирующего продолжительность жизни. Одни и другие мыши характеризуются резко выраженными различиями по интенсивности энергетических затрат: у полевой мыши — 345 ккал*кг-1*ч-1, у летучей — 12.9 ккал*кг-1*ч-1 (Слоним, 1952).


Негэнтропийный принцип информации

В 1954 г. Бриллоуин (Brillouin, 1954) сформулировал негэнтропийный принцип информации. Понять негэнтропийное значение информации можно, лишь преломив ее через аспект энергетики. В этом смысле существенна роль ЭПСМ. Чем выше рабочие возможности организма в среде, тем соответственно больше масса или структурная организация головного мозга и тем самым больше объем рецепируемой и перерабатываемой информации.

На при мере этого положения можно видеть, как меняется ПЖ в системе приматов от представителей семейства тупайи, отряда насекомоядных, т. е. организмов, близкородственных представителям семейства мышиных, отряда грызунов, через представителей подотряда полуобезьян и представителей подотряда обезьян вплоть до человека в связи с преобразованием деятельности скелетной мускулатуры в пределах указываемой эволюционной цепочки.

Как меняется корреляция в системе этой эволюционной цепочки — от тупайи до человека между продолжительность жизни, длительностью беременности и длительностью периода развития от рождения до наступления половой зрелости?


Ниже приводятся данные по материалам книг Цукермана (Zuckermann, 1933), Нестурха (1962), Напира и Напир (Napier, Napier, 1967).

У представителей семейства тупайи, близких по массе тела к крысам, ПЖ равна 3—4 годам (зарегистрирована рекордная ПЖ — 5.5 лет), длительность беременности — 41—50 дням, половая зрелость наступает в 6 мес. Напомним, что у крыс ПЖ равна 2.5—3 годам, длительность беременности — 21 дню, половая зрелость наступает в 4 мес.

У представителей семейства игрунковых, а именно у карликового игрунка, масса тела которого близка к таковой у тупайи, продолжительность жизни — 8—10 лет, длительность беременности — 133—140 дней, половая зрелость наступает после 1 года. У представителей рода лори подотряда полуобезьян продолжительность жизни — 7—8 лет, длительность беременности — 160 дней, половая зрелость наступает в 1.5 года.

В системе этого же подотряда полуобезьян лемуры (масса тела — 2 кг) имеют ПЖ, достигающую у отдельных видов до 20 лет, длительность беременности — 120—135 дней, наступление половой зрелости — в 14—18 мес. Представители рода макаки и рода павиана подотряда обезьян достигают массы тела во взрослом состоянии: первые — 10—12 кг, вторые — 20 кг, продолжительность жизни как у одних, так и у других достигает 25 и даже 30 лет, длительность беременности — 150—160 дней, наступление половой зрелости — в 2.5—3 года.

Человекообразные обезьяны — гиббоны, шимпанзе, орангутаны и гориллы, хотя и отличаются по весовым характеристикам, 5—7, 45, 180 (у самок — 80), 250—300 кг, однако ПЖ у них достигает 35, 40 и даже 50 лет. Соответственно у них увеличивается длительность беременности и отодвигается время наступления половой зрелости.

За время эволюции от тупайи до человека масса мозга увеличивается от 2—2.5 до 1500—2000 г, т. е. в среднем в 800 раз. На примере приведенной эволюционной цепочки можно видеть, что увеличение размеров тела от тупайи (300— 400 г) до гориллы (250—300 кг) осуществлялось за счет индукции избыточности 1-й формы анаболизма. Дальнейшая эволюция от человекообразных обезьян до человека шла не по линии увеличения размеров тела, а массы мозга.

Выше было указано, что, согласно Рубнеру, представители всех видов млекопитающих характеризуются одной и той же величиной энергетического фонда, которая в среднем равна 190 000 ккал. Приведенные в настоящей главе материалы позволяют полагать, что если организмы и могут затратить лишь определенное количество калорий на протяжении жизни, то количество это, по-видимому, должно быть неодинаковым у стенобионтных и эврибионтных видов млекопитающих.

Согласно исследованиям Рубнера, энергетический фонд для человека составляет 725 800 ккал. Почему человек составляет столь разительное исключение? Ответ на этот вопрос до сего времени не дан. В своих исследованиях Рубнер обратил внимание на то, что из указанных количеств энергии человек во взрослом состоянии на возобновление массы (в связи с деятельностью), т. е. на анаболические процессы, затрачивает всего лишь около 5%, в то время как исследованные им другие млекопитающие затрачивают на восстановительные процессы — 35%.

Исключение, обнаруженное Рубнером по отношению к человеку, которое никак не может быть понято в свете ЭПП, объясняется данными энергетического правила скелетных мышц. При этом имеется в виду тот аспект этого правила, на который впервые обратил внимание Ф. Энгельс в своей знаменитой работе «Роль труда в процессе превращения обезьяны в человека».

Именно труд — физический и интеллектуальный, начиная с австралопитека, явился фактором индукции избыточности, теперь уже не 1-й, а 2-й формы анаболизма, т. е. дальнейшего увеличения свободной энергии и тем самым возможности увеличения внешней работы (в смысле Бауэра) в объеме, не имевшем прецедента до этого.

Так как 2-я форма избыточного анаболизма требует малых энергетических затрат, естественно понять, почему из всего так называемого энергетического фонда у человека на долю анаболических процессов приходится всего лишь 5%. В свете ЭПСМ естественно понять и исключение, какое представляет человек, «энергетический фонд» которого в 4 раза превышает таковой у остальных видов в системе класса млекопитающих.

Цель и биологический смысл индивидуального развития у животных заключаются в достижении половозрелого периода и в осуществлении им видовой миссии, т. е. детородной функции. Эта цель, естественно, сохранилась и у человека.

Однако наряду с ней у человека возникла еще и другая, биолого-социальная, но специфическая для него видовая миссия — творческая трудовая деятельность. Она продолжается и после завершения детородного периода. Указываемая творческая трудовая деятельность и явилась тем дополнительным негэнтропийным фактором, который в системе класса млекопитающих именно у человека обусловил наиболее высокую продолжительность жизни.

Н.И. Аринчин, И.А. Аршавский, Г.Д. Бердышев, Н.С. Верхратский, В.М. Дильман, А.И. Зотин, Н.Б. Маньковский, В.Н. Никитин, Б.В. Пугач, В.В. Фролькис, Д.Ф. Чеботарев, Н.М. Эмануэль
Похожие статьи
показать еще
Prev Next