Страница: 3/19
В экспериментах с дрозофилой подстройку фазы вызывают на ранней стадии развития у куколок. Специальный аппарат, способный на протяжении нескольких недель регистрировать появление мушек, позволяет наблюдать моменты. Когда циркадианные часы оказываются в нулевой фазе (вылупление), а следовательно, вычислять фазу в любое время, поскольку период часов составляет 24 часа. Таким образом, можно установить, на сколько, например, сдвинулась фаза часов под влиянием светового импульса, приложенного за несколько дней до момента вылупления.
При первых поисках сигуляции биологических часов в экспериментах, организованных по схеме «ловушки сингулярности», было использовано более 500 чашек Петри – применялось воздействие светом разной длительности и в разное время. Постоянно регистрировалось время выступленья, а по нему оценивалась новая, подстроенная, фаза ведущего циркадианного ритма. Во всех чашках наблюдалось по несколько пиковых мушек – каждый день по одному, в одно и то же время по показаниям внутренних часов. Первый пик составили самые старшие в группе особи. Их младшим сестрам понадобилось еще несколько дней, чтобы завершить созревание и подготовиться к «выходу на свет», который состоялся по такому же сигналу того же самого циркадианного ритма.
Когда все полученные пики вылупления – около полтура тысяч – были изображены в виде точек на кристалле времени, получился полностью законченный трех мерный график зависимости новой фазы от величены стимула и старой фазы.
Что это за поверхность, на которой лежат экспериментальные точки? Ближайшие к нам изображены в виде крупных шестигранников, самые удаленные – в виде крошечных. Красная линия отмечает границу поверхности внутри двух соседних единичных ячеек. Проследим за диагональю «новая фаза = старая фаза» снизу вверх на ближайшей к нам плоскости, при стимуле нулевой длительности для все более старой фазы. Это нечетный тип подстройки. Дойдем до рефрактерной фазы, когда часы невосприимчивы к любому количеству света. Если в этой точке свернуться с диагонали в глубь, то по мере увеличения стимула вплоть до максимума экспериментальные точки будут встречаться на прежней высоте. (Существование такой точки
Если у нас есть выбор часов и набор стимулов, то результат каждого воздействия можно представить отдельно вдоль оси старых фаз. В этом случае график будет иметь вид двумерной решетки, повторяющийся периодически в обоих направлениях. По горизонтали период отражает ритмичность циркадианных часов до воздействия стимулов: неважно, действует ли стимул сейчас или спустя ровно один цикл, когда часы снова будут в той же фазе, - результат должен быть одинаковым. По вертикали период отражает ритмичность циркадианных часов после воздействия: по завершении подстройки часы продолжают идти по-прежнему (за исключением, быть может, восстановительного интервала).
Соединив экспериментальные точки на решетке, мы получим обычные кривые подстройки фазы (КПФ) для стимула определенной величены. Однако при увеличении стимула нечетная КПФ постепенно все больше изгибается, но все еще лежит вдоль диагонали. По достижении некоторой величины стимула кривая подстройки становится четной – она уже изгибается вдоль горизонтали. Каким образом осуществляется данный переход?
Изображения двумерной решетки можно выстроить в ряд бок обок вдоль горизонтали, слой за слоем в порядке увеличения стимула. Новая фаза повторяется по вертикали, старая фаза повторяется слева направо, а сила или длительность стимула возрастает в «глубину». Каждый слой в этой пачке состоит из 2*2 ячеек, как паркетный пол, и такую фигуру вполне естественно назвать кристаллом времени.
В кристалле времени кривые подстройки фазы сливаются и образуют волнообразную поверхность, напоминающую спираль. Таким образом, оказывается, что поверхность подстройки фазы напоминает серпантин или винтовую лестницу. Внутри должно находится нечто странное: либо провал, либо ось винтовой поверхности, область с бесконечной крутизной. Способа залатать отверстие куском поверхности, просто имеющем достаточную крутизну просто не существует: вертикальная ось (настоящий разрыв) – неизбежность. Следовательно, переход от нечетной подстройки к четной осуществляется через винтовой спуск. Здесь поверхность должна стать вертикальной или исчезнуть вообще. В обоих случаях ее высота в этом месте остается неопределенной. Такой стимул определенной величины, приложенный в уязвимой фазе, как раз и создает нашу сингулярность, то есть особенность, разрыв. Вблизи этой точки любое сколь угодное малое изменение времени и силы воздействия вызовет сколь угодно большое изменение результирующей новой фазы. Если кристалл времени окрасить в цвета радуги и посмотреть на него сверху вниз, то он предстанет в виде цветного прямоугольника, внутри которого должно быть место, где все цвета сливаются в бесцветную серую точку – точку сингулярности.
КРИСТАЛЛЫ ВРЕМЕНИ
Предположение о том, что млекопитающим присущи внутренние часы, которые ежедневно синхронизируются суточным циклом, возникло из экспериментов Мейнарда Джонсона в Гарварде
Реферат опубликован: 21/09/2007