А вот мнение немецкого ученого Менциуса: "Когда самец лягушки охватывает крепким объятием самку во время спариванья, семенная жидкость выходит из бугорка его пальцев, проникает оттуда в грудь самки и тысячью неизвестных путей достигает яичника, где и оплодотворяет икринки".Спалланцани тщательно проводит опыты, ведет наблюдения и доказывает, что у лягушек и жаб оплодотворение происходит вне организма самки.Разобравшись в этом, Спалланцани хочет понять, в чем сущность оплодотворения. Какова роль "мужского семени"? Что является оплодотворяющим началом - "живчики" или жидкость, в которой они плавают? И тут перво-наперво он должен был убедить всех, что развитие яйца начинается после его встречи со спермой. Спалланцани блестяще доказывает это. Он производит искусственное осеменение яиц лягушки, жабы и искусственное осеменение собаки.Во времена Спалланцани существовало убеждение, что на яйцо действует "аура" - особые пары, выделяемые спермой и стимулирующие развитие зародыша. Спалланцани помещает икринки лягушки очень близко от достаточно большой порции семенной жидкости. Через несколько часов часть спермы испаряется. Однако ни из одной икринки головастики не выводятся.Спалланцани знал: "Маленькие сперматические червячки вовсе не нарождаются в семени несколько минут спустя после выхода его из тела животного... их находят в семени, содержавшемся внутри самих органов размножения". Но все же, что главное - "червячки" или жидкость? Спалланцани отвечает: жидкость. С этим убеждением он и умер, хотя опыты его противоречили такому выводу. Спалланцани пропускал разведенную сперму лягушки через бумажный или матерчатый фильтр и оплодотворял ею икру. И икра или совсем не развивалась, или развивалась частично: все зависело от плотности фильтра. Но зато когда сперма, оставшаяся на фильтре, попадала на икру, в ней появлялись зародыши.Признав главной "жидкость", Спалланцани допустил ошибку. Однако у метода искусственного осеменения, примененного им в 1780 году, как и предсказывал он, оказалось большое будущее. В двадцатые и тридцатые годы в нашей стране этот метод уже широко использовали в коневодстве и овцеводстве. В послевоенные годы он вошел в практику в зарубежных странах. Сейчас у нас искусственно осеменяют весь крупный рогатый скот в совхозах и в животноводческих комплексах. А в 1983 году Всесоюзный научно-исследовательский институт разведения и генетики сельскохозяйственных животных сообщил: родился теленок из яйцеклетки, выращенной и оплодотворенной в пробирке.В мире живет около ста тысяч людей, которые появились на свет в результате искусственного осеменения. А 25 июля 1978 года в 23 часа 47 минут в городе Олдхем, на северо-западе Англии, родилась девочка, у матери которой за семь месяцев до этого события извлекли яйцеклетку. Ее оплодотворили, вырастили эмбрион и вернули туда, где ему положено развиваться. В Англии, Австралии, Франции и США живут сотни "детей из пробирки".Спалланцани был разносторонним ученым. Не меньше, чем другие проблемы, его интересовала регенерация, способность животных, лишившихся какого-либо органа, восстанавливать его.Самые ранние сведения о регенерации донес до нас миф о Прометее. Прометей похитил у богов огонь и передал его людям. Он познакомил людей с металлами, научил, как их добывать, смирил дикого быка и надел на него ярмо. В общем, Прометей сделал для людей много хорошего, за что и покарал его Зевс, приковав к скале в горах Кавказа. И вот "лежит он, распростертый, на высокой скале, пригвожденный к ней, опутанный оковами. Жгут его палящие лучи солнца, проносятся над ним бури, его изможденное тело хлещут дожди и град, зимой же хлопьями падает снег на Прометея, и леденящий холод сковывает его члены. И этих мук мало! Каждый день громадный орел прилетает, шумя могучими крыльями, на скалу... Орел рвет своим клювом печень титана... За ночь заживают раны, и вновь вырастает печень, чтобы днем дать новую пищу орлу".Сообщения научного характера можно найти у Аристотеля и у Плиния Старшего. Но экспериментальные исследования регенерации начались лишь в восемнадцатом веке. А самые первые опыты на животных, имеющих позвоночник, провел Ладзаро Спалланцани.Спалланцани отрезал у саламандры хвост. Прошло время, хвост снова вырос. Спалланцани отрезал у саламандры лапы - выросли новые. По нескольку раз саламандра лишалась то хвоста, то лап, и опять они появлялись. Отращивали заново хвосты с лапами и тритоны а их головастики отращивали заново жабрыВсе, что происходило в оперированном органе, Спалланцани наблюдал, используя микроскоп. Он следил как идет восстановление мускулов, нервов, кожи. Спалланцани обнаружил, что процесс этот распадается на определенные фазы, и дал точное описание их. Но влияет ли на скорость регенерации температура, пища, возраст животных? Задавшись этим вопросом, Спалланцани начинает проводить исследования еще и на лягушках и жабах. Он устанавливает: время, необходимое для того, чтобы отросли лапы у саламандры, зависит от ее возраста и окружающей температуры. Второе его открытие: лягушки и жабы, лишившись лап, остаются инвалидами.Полученные результаты были во многом загадочны для Спалланцани. Особенно его поразил тот факт, что у головастиков лапы вырастают, а у взрослых лягушек и жаб - нет. Спалланцани размышляет: "Но если животные способны восстанавливать конечности в молодом возрасте, почему же они не делают этого в своем дальнейшем развитии?.. Можно ли отнести столь удивительную способность к восстановлению лишь за счет действия водной среды, в которой обитают молодые животные? Но ведь этому противоречат наблюдения над саламандрами, которые восстанавливают части своего тела и при жизни на суше" И, продолжая размышлять, Спалланцани заканчивает свои рассуждения оптимистично: "Если вышеупомянутые животные, как водные, так и земноводные, восстанавливают свои конечности, когда их содержат на суше, почему не представить, что другие животные, обитающие на суше постоянно, и лучше известные нам, не наделены той же силой? Быть может, они приобретают способность к восстановлению с помощью каких-либо полезных усовершенствований? И следует ли считать химерой надежду на то, что мы сами сможем когда-нибудь воспользоваться подобной силой природы?"Вырастить новую ногу, руку или хотя бы палец эта мысль давно не дает покоя исследователям.Основные правила регенерации были известны со времен Чарлза Дарвина. Вот они: чем старше животное, тем хуже у него восстанавливаются органы, чем сложнее устроен организм животного, тем меньше у него способность к регенерации.Отделится от гидры, планарии - плоского ресничного червя - или дождевого червя, кусочек тела - вырастет целая гидра, вырастут целые черви. У тритона, саламандры, аксолотля появляются только новые органы. А птицы, млекопитающие и человек не могут рассчитывать и на это.В 1932 году Лев Владимирович Полежаев, тогда еще студент, приступил к первым своим опытам. Его подопытными стали головастики лягушек. Лягушки, жабы и жерлянки стоят посередине между хвостатыми амфибиями и млекопитающими, а Полежаев задавал себе те же вопросы, что и Спалланцани: почему у лягушек не вырастают заново лапы? Нельзя ли как-то заставить их расти?Головастики вот-вот должны были стать травяными лягушками. Они уже не в состоянии восстанавливать какие-либо свои органы. И в этот момент Полежаев ампутирует им задние лапки. А дальше он поступает так: левую лапку не трогает, а культю правой колет и колет иглой. Лапка сильно краснеет, воспаляется. И вдруг начинает расти.Шел день за днем, и у лягушки появилась новая правая лапка, а в левой лапке, которая была предоставлена самой себе, не произошло никаких изменений, образовался рубец и все. Оказалось, что в остатке правой лапки ткани сильно разрушились, перестали быть на себя похожими, произошел как бы возврат их к более ранней стадии развития. Клетки получили свободу и стали активно размножаться. Образовался зачаток, из которого и развилась лапка.Полежаев проводит новые исследования, они подтверждают результаты первых опытов. И вот уже не головастики, а взрослые лягушки лишаются передних лапок. Опять ткани лапок разрушают иглами или растворами химических веществ, которые, как выяснилось, действуют не менее эффективно. А в итоге обе лапки у лягушек вырастают.Новая серия опытов. Теперь на млекопитающих Лапки новорожденных крысят обрабатывают по прежней методике. И то, что казалось фантастическим, становится реальным. У крысят появляются лапки, а самое интересное - регенерация происходит у них очень сходно с регенерацией у бесхвостых амфибий.Восстановить руку или ногу у человека проблема не считается сейчас абсолютно неразрешимой. Однако это еще далекая перспектива, а другую проблему удалось полностью решить.Сломает человек ногу, руку или палец - приятного мало, но дело поправимое. Кости срастутся. А если попадет человек в автомобильную катастрофу, и придется удалить кусок кости черепа - кусок этот никогда не восстановится Мозг окажется незащищенным. Как же принудить кости черепа - очень твердые кости - регенерировать? Ответ на этот вопрос искали в лаборатории Л. В. Полежаева несколько лет. Когда же поиск закончился, было разработано четыре метода восстановления костей черепа. А самый простой и самый эффективный подсказали аксолотли.Еще раньше Л. В Полежаев задумал выяснить: зависит ли регенерация от структуры тканей остатка органа? У аксолотля удалили заднюю лапку, но не полностью, оставили "манжетку" из кожи и нерв. А то, что удалили, размельчили ножницами и растерли в ступке. "Фарш", в котором сохранились только клетки, поместили в "манжетку", "провели" нерв и зашили. Через две недели рукав, начиненный "фаршем", прижился, и тогда кончик его обрезали. Вскоре у аксолотля выросла вполне обычная лапа.Если лапа способна регенерировать, когда полностью уничтожена нормальная структура ее тканей, может, и с костями черепа случится то же? Восемь и даже двенадцать квадратных сантиметров - такие куски черепа удалили у собак и размельчили. Получились опилки.
Эти опилки, смоченные кровью, положили на твердую мозговую оболочку, зашили рану и стали наблюдать за происходящим. Через неделю от опилок не осталось следа, они растворились. Но из них выделились вещества, которые начали действовать на клетки незрелой соединительной ткани, масса которых появилась в то же самое время. Мало-помалу образовалась молодая кость, похожая на губку. Она развивалась, уплотнялась, становилась все компактней. Наконец, в ней возник костный мозг, она слилась с краями старой кости, и не отличить ее уже от старой.И вот испытания в клиниках. Первыми применили уникальный метод нейрохирурги Харькова и Ижевска. Регенерация костей черепа у людей, попавших в клиники этих городов, прошла успешно.За семь лет до первых опытов Полежаева, в 1925 году, на заседании Биологического общества в Париже выступил с сенсационной информацией Р. Маттей. Он перерезал зрительный нерв у тритонов, а зрение у них восстанавливалось. Новые нервные волокна, которые отрастали от культи, прокладывали путь к зрительным центрам в головном мозге. То, что зрительный нерв и, как позже сообщил Маттей, даже сетчатка могут регенерировать у взрослого животного, удивило всех. Но совсем уже на грани невероятного был факт, что восстанавливалась сложная сеть нервных связей между глазом и множеством определенных точек в мозге. Как у животного, у которого все зрительные волокна перерезаны вдали от их окончаний, могла воссоздаться упорядоченная система проводящих путей? Было предложено два объяснения. Первое. При регенерации перерезанного нерва образуется очень много новых волокон, они ветвятся и расходятся по всему мозгу, и животное учится использовать те связи, которые случайно оказываются правильными. Вторая точка зрения. У каждого волокна особые свойства, и как-то это каждое волокно добирается до места своего назначения в мозге, образует там связь.Американский ученый Роджер Сперри задумал проверить первую точку зрения: действительно ли тритон учится видеть? Сперри перевернул глаз тритона на сто восемьдесят градусов. Будет тритон видеть все "вверх ногами"? А если будет, то исправится ли такое видение от приобретенного опыта и тренировок?И вот тритону показывают корм вверху: держат над его головой. Тритон роет гальку и песок на дне аквариума. Ему подносят корм спереди, он поворачивается и начинает искать еду в противоположной стороне. А стоило приманке очутиться сзади тритона, он бросался вперед.Тритоны вели себя ненормально не только когда дело касалось еды. Они меняли свою окраску не под цвет дна аквариума, а под цвет воды. Они постоянно двигались по кругу. Два года жили тритоны со своими необычными глазами, однако никто из них не смог научиться видеть все там, где надо.В следующем эксперименте Сперри и поворачивал глаза тритонов на сто восемьдесят градусов, и перерезал зрительные нервы. И опять животные воспринимали все перевернутым "вверх ногами" и задом наперед Опять они не делали никаких поправок.И еще серия экспериментов. Теперь у тритона перерезаны зрительные нервы, и соединены они не с противоположной стороной мозга, как положено, а с той же стороной. Тритоны, заметив добычу правым глазом, реагируют на нее так, словно видят ее левым глазом, и наоборот. Научиться учитывать дефекты своего зрения они снова не сумели.Лягушки, у которых были перевернуты глазные яблоки, а потом перерезаны зрительные нервы, вели себя, как и тритоны. Лягушек, как и тритонов, не удалось переучить, хотя за каждое неправильное движение их наказывали.Вряд ли что-нибудь, касающееся поведения живых существ, вызывало у всех больший интерес, чем спор о роли наследственности и опыта, приобретаемого с помощью учебы. Спор этот велся десятилетия. Велся он долго и потому, что проблема, столь интересующая многих, трудна для точного исследования. Почти во всех формах поведения есть и врожденные, и приобретенные элементы. И роль их разграничить сложно.Когда Роджер Сперри начал свои эксперименты, существовало мнение: животные рождаются с глазами, но умение видеть должно созреть. "Так где же кончается врожденная способность видеть и начинается обучение? Или, иначе говоря, с каким физиологическим аппаратом и с какими инстинктивными способностями мы рождаемся?" - вот что хотел понять Роджер Сперри, проводя эксперименты. Исследования такого рода были первыми. А итог их оказался однозначным. Видеть животные не учатся, опыт тут ни при чем. Все дело было в другом: в том, что между нервными клетками существуют генетически запрограммированные связи. Как бы ни поворачивали глаза тритонов и лягушек, поправившись после операции, амфибии все видели. Но зрение их восстанавливалось автоматически. Перерезанные волокна, образующие зрительный нерв и идущие от разных точек сетчатки, начинали расти, добирались до мозга. Каждое волокно "знало", что должно установить связь обязательно со своими клетками мозга, и находило их. Этот участок мозга и соответствовал исходному пункту волокна в сетчатке. Добравшись до места назначения, все нервные волокна снова выполняли положенную им работу, словно ничего не произошло.Другое открытие, открытие выдающееся, Роджер Сперри сделал, исследуя функции больших полушарий головного мозга человека.В 1981 году Роджеру Сперри была присуждена Нобелевская премия.Еще двое ученых, получивших Нобелевскую премию вместе со Сперри - Дэвид Хьюбел и Торстен Визел, раскрыли принципы переработки информации в мозге. Их подопытными были кошки. Но постановка эксперимента была сходной с той, что использовали массачусетские ученые: перед глазом кошки, как и перед глазом лягушки, устанавливали экран. Приступая к исследованиям зрительной системы млекопитающих, Хьюбел и Визел опирались на уже установленные факты, на работу все тех же массачусетских ученых: "Что сообщает глаз лягушки мозгу лягушки".Человек, стараясь понять, как работает мозг, преследует разные цели. И среди них есть одна особая - корыстная.Слово "робот" придумал в 1920 году Карел Чапек. В его драме "R. U. R." существа, сделанные на фабрике, "весьма приятного человеческого облика", "обладают невероятно сильным интеллектом". Роботы, "мужчины" и "женщины", служат бухгалтерами, секретаршами, продавщицами. Они прекрасно справляются с обязанностями каменщиков, подметают улицы, выращивают пшеницу. Они работают на фабриках.У современных промышленных роботов облик совсем не человеческий, а поведение их зависит от заданных им программ. Но чтобы роботы вели себя как надо и в меняющихся условиях, следует повышать их интеллектуальный уровень, снабжать их аналогами органов чувств. Тогда, непрерывно получая информацию извне, они будут перерабатывать ее, принимать оптимальные решения и действовать в соответствии с ними.Один из вариантов усовершенствования роботов предложил немецкий ученый Йорг-Петер Эверт. Изучив охотничье поведение серой жабы, он обнаружил, что в ее зрительной системе есть высокоспециализированные "мозговые модули", которые отвечают и за распознавание цели - добычи, и за определение места, где она находится, и за многое другое. Эверт создал модель зрительной системы жабы, которая способна управлять ее охотничьим поведением. Принципы построения этой модели можно использовать при разработке промышленных роботов, блоков, имеющих название "глаз - рука" и входящих в комплект аппаратуры, из которой состоят механические люди.Задолго до Эверта другой ученый - Лебнер, работавший по контракту с отделением бионики и вычислительной техники Управления ВВС по авиационным системам США, начал проводить исследования по моделированию сетчатки, или иначе ретины, глаза лягушки которая в любую погоду великолепно обнаруживает насекомых Появлялись дополнительные данные - Лебнер использовал их Наконец в январе 1963 года работа была завершена. Электронная модель сетчатки - ретинатрон оказалась намного больше лягушачьей восемьдесят девять на восемьдесят девять сантиметров, а состояла она из трех слоев. В первом из них было тысяча триста ячеек - "фоторецепторов". Эти ячейки соединялись с ячейками второго слоя. И некоторые "нервные клетки" его, как и настоящие, лягушачьи, могли запоминать, что объект вошел в поле зрения и тогда, когда движение его прекратилось. В третьем слое располагалось шестьсот пятьдесят "ганглиозных клеток" - детекторов всех типов.Уставившись на экран аэродромного радиолокатора, ретинатрон различает контур изображения с учетом контрастности Он отсеивает информацию о неподвижных предметах, наблюдает только за объектами, которые движутся, и быстро принимает решение.Сейчас сконструировано уже несколько типов электронных моделей лягушачьего глаза Они работают вместе с аэродромными радиолокаторами и делают полеты самолетов в зоне аэропортов более безопасными.Ретинатрон - первый шаг к созданию нового класса обзорных и разведывательных радиолокационных устройств. На основе искусственного глаза лягушки бионики собираются сконструировать автоматическую систему. Эта система будет давать разрешение на посадку самолетов, следить, чтобы воздушные лайнеры не столкнулись на перегруженных полосах. Эту систему можно заставить обнаруживать самолет, отклонившийся от своего курса, ее можно заставить подавать команды на автопилот для коррекции курса.А вот передо мной другая информация: "Лягушка-монтажница".В последнее время при монтаже огромных многотонных конструкций все чаще и чаще стали использовать вертолеты. Пилоты должны быть ювелирно точными, и это стоит им больших усилий. Однако работу их можно во много раз облегчить. Надо лишь установить на вертолетах прибор: электронную модель лягушачьего глаза.Зрение амфибий не единственное, что привлекло к себе внимание человека. Лягушки, превосходно чувствующие себя в воде, положили начало способу плавания, который в спортивном мире известен как стиль брасс.Каждый день по телевидению нам сообщают, каких успехов добились пловцы и другие спортсмены. Нам упорно внушают: надо плавать, бегать, делать зарядку.