Почему эксперименты с животными лягушками. Космические лягушки

С чего и кого всё началось и почему продолжилось?

Давным-давно, более 300 млн. лет тому назад, расступились воды и на сушу выбралось первое позвоночное, способное на ней жить. Правда, оно и его потомки не растались с водой окончательно, переходили по мере надобности из одной среды обитания в другую, поэтому много позже, когда на суше появились экспериментаторы, они дали этим существам название „амфибии“, сиречь земноводные. К тому времени амфибии измельчали настолько, что их стало возможно наблюдать без риска для жизни. А понаблюдать есть за чем. Даже самая обычная травяная лягушка легко, а главное, быстро демонстрирует поразительное достижение эволюции - выход на сушу. Из икринки появляется водное травоядное животное и за 66 дней становится хищным и сухопутным.

Головастик - фактически рыба; у него есть боковая линия (типично рыбий орган чувств), роговой клюв, которым он соскребает зелень с коряг и камней, жабры и хвост, заменяющий плавники. На глазах изумлённой публики у этого существа вырастают лапы. (Вы только представьте себе рыбу с коленками!) Появляются лёгкие, а чтобы ими пользоваться, необходимо переделать систему кровообращения, рассчитанную на жабры. Расширяется узкий рот, выпучиваются глаза, чтобы выглядывать из воды. Длинный кишечник вегетарианца перестраивается для принятия животной пищи. Одновременно исчезают жабры и другие плавательные приспособления. Была рыбка - стало четвероногое.

Конечно, превращение гусеницы в бабочку тоже ошеломляет, но оно происходит втайне от нас, в коконе, а тут всё на виду. Что-то рассасывается, что-то перестраивается, а животное плавает себе, как ни в чём ни бывало. Разве что постится несколько дней. Неудивительно, что эмбриологи и эволюционисты, можно сказать, с лягушек глаз не сводят. Но одними взглядами, к сожалению, дело не ограничилось

Со второй половины XVIII века лягушек начали резать: “всем ужасно интересно, что там спрятано внутри”. Трудно найти существо, более удобное для постижения основ физиологии. Их легко наловить (специально разводить лягушек стали позже, но это тоже несложно); размер самый подходящий - и в кулаке помещается, и внутренности хорошо видны. А внутри у лягушки сердце, скелетные мышцы и нервная система, которые работают по тем же принципам, что и у остальных позвоночных. Млекопитающее, прежде чем разрезать, надо побрить, а лягушка голая, и это тоже большое удобство. Все её органы, мышцы и нервы очень легко отпрепарировать, и оборудование для этого нужно самое простое.

В историю физиологии этот опыт так и вошёл под названием „балконный“. Гальвани был убеждён, что причина сокращения - „животное электричество“, которое вырабатывается в лягушачьей лапке. Опыты Гальвани стал повторять Вольта и быстро выяснил, что для возникновения электрического разряда между двумя металлами лягушачья лапка не нужна - достаточно раствора электролита, то есть никакого электричества в лягушке нет. А Гальвани стоял на своём и доказал, что для подёргивания лапки не нужны металлы, можно просто набросить отпрепарированный седалищный нерв на повреждённый участок мышцы голени. Так Л. Гальвани положил начало новому направлению в физиологии - учению об электрических процессах в организме, а А. Вольта изобрёл устройство, которое позже назвали гальваническим элементом.

В XIX веке пластание лягушек приняло такие масштабы, что стало приметой времени и попало на страницы многих литературных произведений. На лягушках выполняют свою дипломную работу два студента-медика, будущие мужья Веры Павловны, а доктор Базаров даже на каникулах с ними не расстаётся. „Я видел (с сожалением должен сказать), что и дамы, точно так же, как мужчины, например, отправляются на прогулки изо дня в день с пустыми коробочками от пилюль и ловят ящериц, жуков, пауков и лягушек, а возвращаясь домой, втыкают в несчастных булавки или режут их без малейшего угрызения совести на куски… А когда вы удивляетесь, что означает эта отвратительная жестокость, вам говорят, что молодой барин или молодая барышня имеют наклонность к естественным наукам“, - ворчит дворецкий Беттередж из романа Уилки Коллинза „Лунный камень“.

Пока писатели сочиняли, реальные учёные совершали на лягушках эпохальные открытия. Так, знаменитый наш физиолог И.М. Сеченов описал явление центрального торможения. Заключается оно в том, что высшие отделы центральной нервной системы могут тормозить или облегчать рефлекторную деятельность спинного мозга. Например, лягушка рефлекторно отдёргивает лапку от серной кислоты, но, если положить на зрительные бугры головного мозга кристалл поваренной соли, как это делал Сеченов, лягушка лапу не отдёргивает. Студенты на физиологическом практикуме до сих пор повторяют опыты Сеченова, равно как и опыты Гальвани, а также эксперименты австрийского физиолога Отто Леви, положившие начало медиаторной теории.

Иван Михайлович Сеченов

Медиаторы - вещества, которые высвобождаются из нервных окончаний при возбуждении нервов. С их помощью нервная система управляет организмом. Леви доказал существование медиаторов, поставив сложный эксперимент с двумя изолированными лягушачьими сердцами. Потом учёный выделил один из медиаторов, ацетилхолин, и в 1936 году получил за свои работы Нобелевскую премию.

Перечислить все эксперименты, которые ставили и ставят на лягушках, означает переписать большую часть физиологического практикума. Массивное здание физиологии поддерживают мириады кариатид с лягушачьими головками. За два с половиной века развития физиологии лягушачьей крови пролилось море. Иногда студенты спасают из вивария приглянувшегося им щенка или котёнка, а лягушку не спасёт никто. Из-за того, что они такие мокрые, холодные и не привязываются к людям, почти никто не думает о лягушках как о существах, достойных сострадания или хотя бы уважения. А лягушка, между прочим, очень сложно и интересно организованное животное. У неё уникальные глаза, которые не только воспринимают зрительную информацию, но и частично обрабатывают её, то есть выполняют функцию головного мозга. Из глаза сигналы приходят в основном не в зрительный отдел мозга, а в рефлекторный центр. Получив информацию, мозг уже не раздумывает, что делать, а сразу приводит в действие мышцы тела в соответствии с решением сетчатки. Даже такой искусный охотник, как кошка, этого не умеет. Кстати, лягушки могут прожить не меньше кошек, лет до восемнадцати.

Хотя редкой лягушке это удаётся.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Просмотры: 212

Со второй половины XVIII века лягушек начали резать: „всем ужасно интересно, что там спрятано внутри“. Трудно найти существо, более удобное для постижения основ физиологии. Их легко наловить (специально разводить лягушек стали позже, но это тоже несложно); размер самый подходящий - и в кулаке помещается, и внутренности хорошо видны. А внутри у лягушки сердце, скелетные мышцы и нервная система, которые работают по тем же принципам, что и у остальных позвоночных. Млекопитающее, прежде чем разрезать, надо побрить, а лягушка голая, и это тоже большое удобство. Все её органы, мышцы и нервы очень легко отпрепарировать, и оборудование для этого нужно самое простое.

Знаменитый спор между двумя учёными итальянцами: врачом и анатомом Луиджи Гальвани и физиком Алессандро Вольта произошёл именно над отрезанными задними лапками лягушки. Гальвани обнаружил, что свежепрепарированная лягушачья лапка, подвешенная на медном крючке к железной балконной решётке, сокращалась всякий раз, когда касалась железа. В историю физиологии этот опыт так и вошёл под названием „балконный“. Гальвани был убеждён, что причина сокращения - „животное электричество“, которое вырабатывается в лягушачьей лапке. Опыты Гальвани стал повторять Вольта и быстро выяснил, что для возникновения электрического разряда между двумя металлами лягушачья лапка не нужна - достаточно раствора электролита, то есть никакого электричества в лягушке нет. А Гальвани стоял на своём и доказал, что для подёргивания лапки не нужны металлы, можно просто набросить отпрепарированный седалищный нерв на повреждённый участок мышцы голени. Так Л. Гальвани положил начало новому направлению в физиологии - учению об электрических процессах в организме, а А. Вольта изобрёл устройство, которое позже назвали гальваническим элементом.

Обезьяны и собаки стали уже вполне привычными «космонавтами». Ими на орбите никого не удивишь. Однако, это далеко не единственные представители фауны, побывавшие в космосе.

Черепахи

В первый раз в космос черепахи попали в 1968 году на борту советского космического корабля 7К-Л1, который в печати назывался «Зонд-5». Именно этот корабль впервые в мире совершил облёт Луны. Весь полёт длился 7 суток, все животные, которые присутствовали на борту, перенесли его вполне нормально. Отмечается, что черепахи после возвращения на Землю были активными и с аппетитом ели.

Морские свинки

Грызуны в космосе - дело привычное. Лабораторные мыши, крысы, хомяки и даже морские свинки бывали там неоднократно в составе самых разных миссий. В основном на орбиту их отправляют для проведения различных экспериментов в состоянии невесомости.

Рыбы

Не такие частые гости в космосе как грызуны, конечно, но тоже нужные, так как тоже были причастны к экспериментам деградации костей и атрофии мускулатуры в невесомости. Хотя, находясь в воде, рыбки всё равно испытывали эффект микро гравитации и плавали не как обычно линиями, а нетипичными для них петлями.

Лягушки, жабы и тритоны

Тритоны впервые были отправлены в космос в 1985 году в рамках советской космической программы «Бион». Немало там побывало и других земноводных вроде жаб и лягушек. Их поведение и реакция на различные раздражители в космосе всегда сильно интересовали учёных из-за необычной среды обитания этих животных на Земле - между сушей и водой.

Медузы

У медуз в космосе была очень ответственная миссия: 5 июня 1991 года 2478 маленьких медуз упаковали и отправили на орбиту, чтобы выяснить как скажется гравитация на тех особях, которые будут рождены в условиях невесомости. К жизни в космосе медузы приспособились вполне неплохо и уже вскоре их численность достигла 6000 особей. К сожалению, на Земле, родившиеся в космосе медузы, страдали от вертиго и не могли приспособиться к гравитации.

Нематоды

Тихоходки

А вот эти симпатяги после полёта в космос стали настоящими знаменитостями. В 2007 году около трёх тысяч этих крошечных полупрозрачных «гусениц» отправили в космос, чтобы проверить на самом ли деле они такие выносливые. Тихоходки испытывали влияние космической радиации и пребывания в открытом космосе, но большая часть из них остались целы и невредимы.

Пауки

Если вы считаете, что нет ничего хуже, чем поселившийся внезапно в доме паук, представьте какого это выпустить паука из банки в косомсе? В 2011 году две паучихи из отряда золотопрядов были отправлены на МСК с целью изучить их способности плести паутину в условиях невесомости или очень слабой гравитации. Хорошо, что сбежать им так и не удалось. На полёт животные отреагировали вполне нормально и вели себя очень спокойно.

Давным-давно, более 300 млн. лет тому назад, расступились воды и на сушу выбралось первое позвоночное, способное на ней жить. Правда, оно и его потомки не растались с водой окончательно, переходили по мере надобности из одной среды обитания в другую, поэтому много позже, когда на суше появились экспериментаторы, они дали этим существам название „амфибии“, сиречь земноводные. К тому времени амфибии измельчали настолько, что их стало возможно наблюдать без риска для жизни. А понаблюдать есть за чем. Даже самая обычная травяная лягушка легко, а главное, быстро демонстрирует поразительное достижение эволюции — выход на сушу. Из икринки появляется водное травоядное животное и за 66 дней становится хищным и сухопутным.

Головастик — фактически рыба; у него есть боковая линия (типично рыбий орган чувств), роговой клюв, которым он соскребает зелень с коряг и камней, жабры и хвост, заменяющий плавники. На глазах изумлённой публики у этого существа вырастают лапы. (Вы только представьте себе рыбу с коленками!) Появляются лёгкие, а чтобы ими пользоваться, необходимо переделать систему кровообращения, рассчитанную на жабры. Расширяется узкий рот, выпучиваются глаза, чтобы выглядывать из воды. Длинный кишечник вегетарианца перестраивается для принятия животной пищи. Одновременно исчезают жабры и другие плавательные приспособления. Была рыбка — стало четвероногое.

Со второй половины XVIII века лягушек начали резать: „всем ужасно интересно, что там спрятано внутри“. Трудно найти существо, более удобное для постижения основ физиологии. Их легко наловить (специально разводить лягушек стали позже, но это тоже несложно); размер самый подходящий — и в кулаке помещается, и внутренности хорошо видны. А внутри у лягушки сердце, скелетные мышцы и нервная система, которые работают по тем же принципам, что и у остальных позвоночных. Млекопитающее, прежде чем разрезать, надо побрить, а лягушка голая, и это тоже большое удобство. Все её органы, мышцы и нервы очень легко отпрепарировать, и оборудование для этого нужно самое простое.

Знаменитый спор между двумя учёными итальянцами: врачом и анатомом Луиджи Гальвани и физиком Алессандро Вольта произошёл именно над отрезанными задними лапками лягушки. Гальвани обнаружил, что свежепрепарированная лягушачья лапка, подвешенная на медном крючке к железной балконной решётке, сокращалась всякий раз, когда касалась железа. В историю физиологии этот опыт так и вошёл под названием „балконный“. Гальвани был убеждён, что причина сокращения — „животное электричество“, которое вырабатывается в лягушачьей лапке. Опыты Гальвани стал повторять Вольта и быстро выяснил, что для возникновения электрического разряда между двумя металлами лягушачья лапка не нужна — достаточно раствора электролита, то есть никакого электричества в лягушке нет. А Гальвани стоял на своём и доказал, что для подёргивания лапки не нужны металлы, можно просто набросить отпрепарированный седалищный нерв на повреждённый участок мышцы голени. Так Л. Гальвани положил начало новому направлению в физиологии — учению об электрических процессах в организме, а А. Вольта изобрёл устройство, которое позже назвали гальваническим элементом.

В XIX веке пластание лягушек приняло такие масштабы, что стало приметой времени и попало на страницы многих литературных произведений. На лягушках выполняют свою дипломную работу два студента-медика, будущие мужья Веры Павловны, а доктор Базаров даже на каникулах с ними не расстаётся. „Я видел (с сожалением должен сказать), что и дамы, точно так же, как мужчины, например, отправляются на прогулки изо дня в день с пустыми коробочками от пилюль и ловят ящериц, жуков, пауков и лягушек, а возвращаясь домой, втыкают в несчастных булавки или режут их без малейшего угрызения совести на куски… А когда вы удивляетесь, что означает эта отвратительная жестокость, вам говорят, что молодой барин или молодая барышня имеют наклонность к естественным наукам“, — ворчит дворецкий Беттередж из романа Уилки Коллинза „Лунный камень“.

Медиаторы — вещества, которые высвобождаются из нервных окончаний при возбуждении нервов. С их помощью нервная система управляет организмом. Леви доказал существование медиаторов, поставив сложный эксперимент с двумя изолированными лягушачьими сердцами. Потом учёный выделил один из медиаторов, ацетилхолин, и в 1936 году получил за свои работы Нобелевскую премию.

Подготовил: Алексей Кац

В Интернете любят животных, особенно если они появляются в неожиданных местах. Так что, когда 7 сентября 2013 года рядом со стартующей ракетой-носителем НАСА «Минотавр-5» с лунным орбитальным аппаратом LADEE была заснята летящая лягушка, она моментально стала хитом .

Один маленький шаг для лягушки, но гигантский скачок для всего лягушачества… Что ж, возможно. Но эта амфибия-акробат на самом деле не первый представитель «лягушек высокого полета», их история очень длительная, и в этой статье мы перечислим основные ее вехи.

Началось все с полетов на безымянных стратостатах, которые запускали в США в 50-е годы. Лягушки были среди животных, которым «посчастливилось» стать пассажирами этих аппаратов. В числе таких стратонавтов побывали обезьяны, собаки, кошки, хомячки, морские свинки, мышки, плодовые мушки и золотая рыбка, исполнявшая последние желания своих спутников.

Первая попытка отправить лягушек в самый что ни на есть космос состоялась 19 сентября 1959 года. Две лягушки, дюжина беременных мышей и другие биологические объекты должны были полететь к звездам на ракете «Юпитер AM-23». Интересно, что лягушачья сущность присутствовала на корабле и в другом виде: вместе с живыми лягушками на борту находилась культура ткани лягушачьей кожи. Но запуск был неудачным, и эти животные-астронавты в тот день в космос не попали, а вместо этого попали на небеса.

В марте 1961 года советские лягушки впервые побывали в космосе на борту аппарата «Спутник-9» вместе с мышами, морскими свинками, другими мелкими созданиями, собакой Чернушкой и манекеном Иваном Ивановичем. Неплохая компания подобралась. Корабль приземлился удачно, никто не пострадал - это укрепило советское руководство в решении послать в космос человека, что и было осуществлено три недели спустя.

В 1966 и 1967 годах НАСА отправило икру лягушек в полет в рамках программы «Биоспутник» вместе с насекомыми, растениями, грибами, бактериями и микроорганизмами. Цель экспериментов состояла в том, чтобы посмотреть, как они перенесут воздействие микрогравитации и радиации. Успешно возвратился на Землю только второй аппарат.

Без сопровождения лягушки полетели в космос в 1970 году, когда НАСА запустило космический аппарат Orbiting Frog Otolith-A (OFO-A). Весьма говорящее название, поскольку миссия была разработана для исследования влияния космических полетов и невесомости на укачивание. Отолиты (буквально «ушные камни») - это мелкие твердые частички во внутреннем ухе. Они являются важнейшей частью вестибулярного аппарата - органа равновесия, который помогает нам поддерживать правильное положение тела. Рецепторы отолитового аппарата воспринимают в основном изменения линейного ускорения и силы тяжести.

Лягушки были выбраны, потому что их внутреннее ухо оказалось весьма удачной моделью человеческого, а факторы, вызывающие морскую болезнь у лягушек, те же, что у человека и других млекопитающих. Кроме того, лягушки также оказались ценными в техническом отношении благодаря своей земноводности: предполетные операции проводились вне воды, но лягушки могли оставаться в воде во время эксперимента. Это было важно по двум причинам. Во-первых, вода смягчает вибрации, которые возникают, когда вы запускаете в космос ракету-носитель массой 18 тонн. Во-вторых, вода забирает углекислый газ и тепло, выделяемые лягушками, охлаждая их и обеспечивая газовый обмен. Циркуляция газов и воды обеспечивалась специальной системой. Все это стало возможным благодаря тому, что лягушки способны дышать кожей, будучи погруженными в воду при комфортной для них температуре около 15 °C.

Для полета в космос выбрали двух лягушек-быков (Rana catesbeiana ). Обеим в грудобрюшную полость и вестибулярные нервы были имплантированы электроды - полученные при помощи них данные были необходимы ученым, чтобы понять, как животные пережили нагрузки во время полета. Нервы, идущие к мышцам конечностей несчастных амфибий, были хладнокровно перерезаны, чтобы лягушки случайно не выдернули электроды, не брызгались друг в друга водой от радости, что их взяли в космонавты, и вообще не брыкались. Результаты записей электрокардиограммы показали, что лягушки на протяжении всего полета оставались в добром здравии, если, конечно, так можно сказать о животных с перерезанными нервами и вживленными электродами. К концу семидневного полета вестибулярная система лягушек вернулась к нормальной работе. А это означает, что они приспособились к незнакомой ситуации, в которой оказались. Но вернуться домой героическим амфибиям было не суждено - возвращения спутника на Землю попросту не планировалось.

Лягушка-бык мечтает о космосе (только не сдохнуть, как в 1970-м).
Фото: Eric Esselee

Лягушки совершили еще одно путешествие в космос в декабре 1990 года, когда японский журналист Тоехиро Акияма взял с собой на станцию «Мир» дальневосточных квакш (Hyla japonica ). На борту «Мира» эти лягушки вновь приняли участие в экспериментах по изучению невесомости и укачивания, а также передвижения и реакций на внешние раздражители. Так, было обнаружено, что в условиях микрогравитации ослабевала или утрачивалась способность лягушек подстраивать цвет кожи под цвет поверхности, на которой они сидят. Реакции на другие виды стимулов, как правило, не изменялись, пока животные находились в устойчивом контакте с поверхностью. Как только земля уходила из-под ног и лягушки начинали плавать в невесомости, они теряли способность координировать движения и ориентироваться должным образом.

Отечественные и американские земноводные, естественно, были непримиримыми соперниками и участвовали в космической гонке. СССР и Россия отправляли их выполнять разные миссии на кораблях серии «Бион» в конце 1980-х и начале 1990-х, а США - на борту шаттлов НАСА до конца 1990-х гг. Вместе с ними в космосе побывал целый зоопарк других существ: обезьяны, мыши, крысы, тритоны, улитки, рыбы, морские ежи, креветки, медузы, черви, плодовые мушки, сверчки, пчелы, другие насекомые и перепелиные яйца.

В сентябре 1992 года на борту корабля «Индевор» в космос отправились шпорцевые лягушки (Xenopus laevis ). Целью исследования было изучение размножения и развития амфибий в условиях микрогравитации. Половина отложенной самками икры развивалась в условиях микрогравитации, а другая половина была помещена в нормальные условия. Все головастики вернулись на Землю живыми и здоровыми, но те, кто вырос в условиях микрогравитации, впоследствии утонули, потому что не различали верх и низ и не смогли сделать первый вдох легкими на поверхности воды.

Самку шпорцевой лягушки готовят к полету на борту «Индевора», 1992 год.