Филогенетические уровни биологической памяти

Биологическая память— это фундаментальное свойство живой материи приобретать, сохранять и воспроизводить информацию.

Различают три вида биологической памяти, появление кото­рых связано с разными этапами эволюционного процесса: генети­ческую, иммунологическую и нейрологическую (нервную) память.

Чтобы жить, органическая система должна постоянно себя воспроизводить, иначе говоря, помнить свое строение и функции.

Память о структурно-функциональной организации живой сис­темы как представителя определенного биологического вида получи­ла название генетической. Носителями генетической памяти явля­ются нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК).

С генетической памятью тесно связана иммунологическая па­мять. В эволюции она возникает позже генетической и проявляет­ся в способности иммунной системы усиливать защитную реак­цию организма на повторное проникновение в него генетически инородных тел (вирусов, бактерий и др.). Все чужеродные веще­ства, вторгшиеся в организм, независимо от их разновидности принято называть антигенами. Иммунные белки, способные раз­рушать чужеродные тела, получили название антител.

Иммунный ответ осуществляется двумя системами. Первая — система Т-лимфоцитов — обеспечивает клеточную защиту — раз­рушение чужеродных клеток с помощью специфических клонов лимфоцитов, т.е. являющихся потомками одной клетки-предше­ственника, посредством их прямого контакта с чужеродными те­лами. Центральным органом Т-системы является вилочковая же­леза (Т-тимус), которая вырабатывает различные популяции Т-лим­фоцитов (Т-киллеры, Т-хелперы, Т-клеточные рецепторы и др., распознающие антигены). Вторая — система В-лимфоцитов, отно­сящаяся к костному мозгу; она обеспечивает гуморальную защи­ту, продуцирует В-лимфоциты и их потомки — плазмоциты. Пос­ледние вырабатывают различные классы иммуноглобулинов в ка­честве антител, встроенных в их мембрану-

Обе системы обеспечивают распознавание и уничтожение генетически чужеродных тел или веществ. Т-лимфо ц иты-киллеры несут на своей мембране антителоподобные рецепторы, которые 100

специфически распознают антиген, находящийся на мембране чужеродных клеток, и обеспечивают прикрепление киллера к клет­ке-мишени. После ее прикрепления киллеры выделяют в просвет между киллером и мишенью особый белок, «продырявливающий» мембрану клетки-мишени. В результате чужеродная клетка поги­бает. После этого они открепляются от мишени и переходят на другую клетку, и так несколько раз. Механизм действия В-лимфо­цитов иной. Сами их антитела безвредны для клеток, несущих антиген. Они не обладают физиологической активностью, веду­щей к разрушению антигена. При встрече с антигенами.к антите­лам подключается специальный механизм (система комплемен­та), который активирует комплекс антиген—антитело. В результа­те резко усиливается эффект действия антител и комплекс антиген— антитело приобретает способность «продырявливать» кле­точную мембрану, вызывать воспаление и тем самым убивать чу­жеродные клетки.

Важную функцию выполняют Т-хелперы (помощники). Лим­фоциты-помощники сами не способны ни вырабатывать антите­ла, как это делают В-лимфоциты, ни убивать клетки-мишени, как Т-лимфоциты- киллеры. Но распознавая чужеродный антиген, они реагируют на него выработкой ростовых и дифференцировочных факторов, которые необходимы для размножения и созревания лимфоцитов, образующих антитела, и лимфоцитов-киллеров. Син­дром приобретенного иммунодефицита — СПИД — вызывается рирусом, который поражает именно лимфоциты-помощники, что делает иммунную систему не способной ни к выработке антител, ни к образованию киллеров.

Согласно клонально-селекционной теории иммунитета авст­ралийского исследователя — лауреата Нобелевской премии Ф.М. Беркета, сформулированной им в 1957 г., которая позже по­лучила полное экспериментальное подтверждение, активирован­ный антигеном лимфоцит вступает в процесс деления и диффе-ренцировки и образует клетки, секретирующие антитела. В резуль­тате из одной клетки возникает 500-1000 генетически идентичных клеток (клон), синтезирующих один и тот же тип антител, спо­собных специфически распознавать антиген и соединяться с ним. Клоны лимфоцитов-потомков состоят не только из эффекторных клеток. — плазматических клеток, секретирующих антитела, но и из многочисленных клеток памяти. Последние при повторяющем­ся воздействии тем же антигеном способны превращаться в клет­ки-потомки обоих типов; эффекторные и клетки памяти. Продол­жительность жизни эффекторных клеток измеряется днями, а клет­ки памяти в популяции лимфоцитов могут сохраняться

десятилетиями. При повторной встрече с тем же антигеном рас­познающие его клетки памяти начинают быстрее и в большем ко­личестве создавать эффекторные клетки, продуцирующие специ­фические антитела. Параллельно увеличивается производство и эффекторных Т-клеток (киллеров).

Таким образом, за время онтогенеза популяция лимфоцитов эволюционирует, создавая у взрослого организма индивидуальный иммунный набор. В этом и проявляется иммунологическая память, которая, используя механизмы генетической памяти, обеспечива­ет более гибкое приспособление организма к микроразнообразию внешней среды (Вартанян ГА., Лохов М.И., 1987).

Неврологическая, или нервная, память появляется у животных, обладающих нервной системой. Ее можно определить как совокуп­ность сложных процессов, обеспечивающих формирование адаптивно­го поведения организма (субъекта). Неврологическая память исполь­зует не только собственные специфические механизмы, обеспечи­вающие индивидуальную адаптацию организма, но и механизмы более древней генетической памяти, способствующей выживанию биологического вида. Поэтому в неврологической памяти выделя­ют генотипическую, или врожденную, память. Именно она у высших животных обеспечивает становление безусловных рефлексов, им-принтинга, различных форм врожденного поведения (инстинктов), играющих роль в приспособлении и выживаемости вида. Феноти-пическая память составляет основу адаптивного, индивидуального поведения, формируемого в результате научения. Ее механизмы обеспечивают хранение и извлечение информации, приобретае­мой в течение жизни, в процессе индивидуального развития.