Многие специалисты
скептически относятся к созданию «живых» и «полуживых» приборов. Конечно же,
инженеры не сомневаются в высокой чувствительности бактерий, мух, рыб и
лягушек, их волнует другое — можно ли однозначно определить, что живой организм
реагирует именно на изучаемое вещество. Сколько реакций у различных растений и
животных на воздействие внешней среды? Ответ может получиться очень
размазанным. А физический прибор всегда покажет правильный ответ, если он
исправен и точно проградуирован.
Это вполне понятное сомнение.
Конечно, прибор должен гарантировать воспроизводимость результатов при
повторных измерениях. Биологи отдают себе в этом отчет и уже пытаются
преодолеть эту трудность. Так, взят на вооружение условный рефлекс.
Скажем, у рыб условный
рефлекс формируется на отдельные молекулы примеси веществ, попавших в воду. При
попадании исследуемых концентраций веществ в воду рыбу можно научить уходить
от сетки, через которую пропускается ток. А как доказать, что рыба реагирует
именно на это вещество, а не на какой-либо другой раздражитель? Стереть память
к этому веществу. Возможно ли это? Вполне. Найдено, что, если карасю после обучения
ввести антибиотик пуромицин, он забудет рефлекс на это вещество, хотя все
другие рефлексы у него сохранятся.
Сейчас способы
регистрации биопотенциалов достиг-, ли такого совершенства, о которых в 20-е
годы приходилось только мечтать. Теперь экспериментаторы научились отводить
биотоки как от нервных ядер и узлов, так и от отдельных клеток. С помощью
тончайших платиновых и золотых электродов можно снимать потенциалы с оболочек
клеток и с нервных волокон. Так что подключиться к «живому прибору» или
отдельному его датчику не представляет особого труда, хотя это ювелирная работа,
выполняемая под микроснопом.
Современным электрофизиологам удается
регистрировать разность потенциалов порядка десятых долей милливольта.
На службе биологов
уже стоят микроскопические по размерам световоды, фотосопротивления и
фотоэлементы, с помощью которых можно следить за изменением цвета бактерий и
формы клеток. А их можно применять как отдельные узлы «живых» или «полуживых»
приборов.
Возможно, применение
электронных и живых узлов даст новое поколение измерительной аппаратуры, способной
избавиться от посторонней информации и различных помех. Сколько приходится
ставить различных фильтров в приборах, чтобы выделить, например, нужное
вещество, а это все усложняет анализирующие устройства и удорожает их. В то же
время живые организмы умеют с помощью своих «датчиков» отсеивать лишнюю
информацию. Так, глаз лягушки, особенно сетчатка, выбирает только нужные для
животного сведения.
Подобные механизмы переработки информации найдены в
анализаторах животных, занимающих другое систематическое положение. Например,
насекомые и пауки прекрасно «понимают» показания своих органов чувств. Органы
обоняния у паука находятся не на голове, а на ногощупальцах (педипальпах) и
кончике брюшка. Природный водоем паук обнаруживает на большой расстоянии. Но
не находит банку с дистиллированной водой, поставленную почти рядом.
По-видимому, пауки реагируют на ничтожные примеси солей в воде.
Говорят, что на вкус
и цвет товарищей нет. Но ни одну муху не проведешь на сахарине. Она уверенно отличит
его от сахара, прикоснувшись к порошку лапкам. Оказывается, пространственный
анализ веществ и их химический состав муха определяет одним только прикосновением
лапок. Попробуем представить себе и биоприбор — отведем с помощью электродов
потенциалы с нервных клеток мухи, а после усиления передадим на осциллограф, на
экране которого каждому веществу будет соответствовать определенная
осциллограмма.
Имея набор кривых, полученных ранее от различных веществ, можно
за одну минуту исследовать несколько веществ.
Недавно группа
сотрудников кафедры энтомологии биологического факультета МГУ предложила способ
записывать на осциллографе сигналы, идущие от вкусовых щетинок самки
комара-пискуна. Оказалось, что любому химическому соединению соответствует
строго определенная последовательность электрических импульсов. И этой при
концентрации в сотые доли миллиграмма в одному литре воды! Ученые ищут ключи к
расшифровке осциллограмм. Если поиски будут успешными, можно надеяться; на
создание средства эффективного экспресс-анализа для химических лабораторий.