W SZECHŚW IAT
» st‘
NR 5 MAJ 1981
■
n r IV/Oc-2734/47
W y d a n e z p o m o c ą f in a n s o w ą P o ls k ie j A k a d e m ii N a u k
TREŚĆ ZESZYTU 5 (2209)
M e r g e n t a l e r J., Korona słoneczna i korony g w i a z d o w e ... 105 S z a b u n i e w i c z B., Potw orniakorakow y model em briogenezy ssaka . . 109 B y c z k o w s k a - S m y k W., Dlaczego samce ssaków nie k arm ią piersią? . 112 K o w a 1 a k A., Dziecko w objęciach m a t k i ...114 W y r z y k i e w i c z M., C z e k a l s k i M., Trojeść am erykańska—roślina o po
tencjalnym znaczeniu u ż y tk o w y m ... 117 K a ź m i e r c z a k T., G ąsienicznikow ate (Ichneum onidae, H ym enoptera) . . 119 M ł y n a r s k i M., F ry d ery k Bohme (1901 - 1 9 8 0 ) ... 123 Drobiazgi przyrodnicze
Dlaczego głównym narządem krw iotw órczym lądowców jest szpik ko
stny (B. P ł y t y c z ) ... 124 Palia w wodach polskich (T. B a r o w i c z ) ...125 Noworodki z jaj ludzkich zapłodnionych in vitro (B. Szabuniewicz) . . 126 Recenzje
Kosmos — seria A. Biologia (Z. M . ) ... 127 S. L o r e n c : P etrografia skał osadowych (A. G a w e ł ) ...127
Form and F unction in Birds (A. Jasiński) . 127
E. D u f f e y : The F orest World. The Ecology of the T em perate W oodlands (R B o h r ) ...' . . 128 O. K. G u s j e w : Naokoło B ajk ału (J. P i ą t k o w s k i ) ... 128 K om unikaty
Pow stanie O ddziału Polskiego K lubu Ekologicznego w W arszaw ie (E. Le
wandowska, Z. Wójcik) 131
Utworzono G orczański P a rk Narodowy! (P. Walio) ...132
S p i s p l a n s z
I. JABŁOŃ DOMOWA Malus domestica Borb. Fot. W. S trojny II. BOCIAN BIAŁY Ciconia ciconia Fot. S. Głogowski
III. KÓZKA SARNY Capreolus capreolus L. Fot. W. Dudziński
IV. MROWISKO w Rezerw acie K rajobrazow ym Puszczy Białowieskiej. Fot. J. He
reźniak
O k ł a d k a : LEPIĘŻNIK BIAŁY Petasites albus G aertn. Fot. W. S trojny
P I S M O P R Z Y R O D N I C Z E
O R G A N P O L S K I E G O T O W A R Z Y S T W A P R Z Y R O D N I K Ó W IM. K O P E R N I K A
(Rok założenia 1875)
MAJ 1981 ZESZYT 5 (2209)
JAN MERGENTALER (Wrocław)
KORONA SŁONECZNA I
Najgroźniejsze dla życia na Ziemi prom ienio
wanie, wysyłane przez Słońce, pochodzi z ko
rony słonecznej, subtelnej w arstw y gazów, któ
rej gęstość jest równoznaczna z nieosiągalną metodami laboratoryjnym i tzw. wysoką próż
nią. Prom ieniowanie to jest na szczęście po
chłaniane przez praw ie równie subtelną i roz
rzedzoną, jak korona, w arstw ę naszej atm osfe
ry — jonosferę, a korpuskularne strum ienie w postaci w iatru słonecznego, mającego również źródło w koronie, zatrzym yw ane są także da
leko od powierzchni Ziemi, a tylko część ich dociera do niższych w arst naszej atmosfery.
Decydują więc o w arunkach biologicznego ży
cia dwie w arstw y plazm y — korona słoneczna i górne w arstw y atm osfery ziemskiej, wraz ze znacznie wyżej iinstniejącą m agnetosferą (jak wiadomo, plazmą nazyw am y gaz silnie zjoni- zowany, zaw ierający swobodne elektrony i jo
ny dodatnie).
Górnymi w arstw am i atm osfery ziemskiej zajm ują się geofizycy, koroną słoneczną i gwiazdowymi koronami in teresu ją się astro
fizycy; jako jeden z nich postaram się opisać
KORONY GWIAZDOWE
to, co obecnie wiemy o tych bardzo subtel
nych w arstw ach atm osfer gwiazdowych.
O istnieniu korony słonecznej pisał ongiś P lu tarch przed dwoma tysiącam i lat. Zauważył on mianowicie — lub może tylko opisał to, co inni obserwowali, że w czasie całkowitego zaćmienia Słońca nie gaśnie całe niebo, ale do
koła zakryw ającej Słońce tarczy Księżyca świeci jasna obwódka; świeoi tak jasno, jak Księżyc w kwadrze, co zresztą zmierzono do
piero w ubiegłym wieku. Ta rozm yta, o nie
regularnych kształtach szeroka obwódka, zaj
m ująca na niebie wiiększą powierzchnię niż Słońce, jest właśnie koroną słoneczną.
Obserwować ją można łatwo w czasie każ
dego całkowitego zaćmienia Słońca. Poza tym jest trudno dostrzegalna, gdyż promieniowanie słoneczne rozpraszane w naszej atmosferze tw orzy dokoła tarczy słonecznej aureolę, setki razy jaśniejszą od korony.
Pomimo tych ograniczeń, w połowie tego w ieku udało się skonstruować instrum enty, pozwalające z ogólego prom ieniow ania słone
cznego wydzielać wąską linię em isyjną w jego
widmie, pochodzącą od korony, co umożliwiło obserwacje dolnych w arstw korony naw et po
za zaćmieniami. Całkiem już niedawno, w la
tach „wieku kosmicznego” uzyskano inne moż
liwości, dzięki tem u, że w różnych w ehikułach kosmicznych umieszcza siię takie instrum enty jak spektrografy, fotom etry, liczniki foto
nów itp. pozwalające badać koronę poza naszą atm osfera. Nie w ystępuje tam jasna atm osfe
ryczna aureola, ani nie jest pochłaniane poza- fioletowe i rentgenowskie prom ieniow anie ko
rony. Jeżeli jednak chcemy obserwować koronę w „białym św ietle”, podobnie jak to robim y z pomocą oka czy aparatu fotograficznego na Ziemi w czasie zaćmień, m usim y także i na satelitach zasłaniać tarczę słoneczną, tw orzyć sztuczne zaćmienie całkowite, gdyż prom ienio
wanie tej tarczy tak silnie przew yższa jasność korony, że zanim klisza zarejestrow ałaby p ro m ieniowanie tej ostatniej, już byłaby prze
świetlona lub spalona, w przypadku użycia fil
mu, przez prom ieniow anie słoneczne. Ale „bia
łe światło” to tylko bardzo w ąski przedziiał pro
mieniowania elektrom agnetycznego w ysyłane
go przez Słońce. Jest ono prócz tego źródłem prom ieniow ania radiowego o różnych długoś
ciach fali ii pozafioletowego oraz rentgenow skie
go. Każde z tych prom ieniow ań pochodzi z róż
nych w arstw ii niesie nieco inne inform acje 0 tym , co sdę dzieje na Słońcu.
A inform acje te są następujące. P om iar na
tężenia prom ieniow ania w różnych przedzia
łach św iatła „białego” pozwala ocenić tem p era
tu rę fotosfery słonecznej, tej jego w arstw y, która nam w ydaje się powierzchnią. U zyskuje się w artość około 6000 K. Ponad fotosferą tem p eratu ra atm osfery słonecznej stale rośnie aż do bardzo znacznych wysokości. Przez pierw sze parę tysięcy kilom etrów w zrost jest stosunko
wo powolny. Jest to w arstw a, którą nazyw a
m y chromosferą. U jej szczytu, na wysokości kilku tysięcy kilom etrów, te m p eratu ra w zrasta do około 100 000 kelwinów, by następnie w cienkiej stosunkowo w arstw ie wzrosnąć dość gwałtownie do jednego i naw et kilk un astu m i
lionów kelwinów. Tam właśnie, w tej w arstw ie przejściowej, rozpoczyna się korona słoneczna.
Niie tylko jednak wysoka tem p eratu ra w yróż
nia koronę, ale także znikoma gęstość gazu.
U podstaw y korony gęstość ta jest rzędu 109 cząstek na cm3 (astronomowie nie lubią p rzeli
czać na m e tr sześcienny) — a więc około 10—15 gramów na centym etr sześcienny lub naw et znacznie m niej, gdyż głównym składnikiem korony są elektrony. Jest to wielkość o kilka rzędów m niejsza od tej, jaką obserw ujem y w fotosferze, nie mówiąc o tym , że koronę można nazwać próżnią bardziej dokładną od tej, jaką w najlepszym razie potrafim y w ytw orzyć la
boratoryjnie. Pomimo tak ogromnego rozrze
dzenia plazm y koronalnej możemy ją obserwo
wać dzięki tem u, że obejm uje ogromny obszar 1 że np. w czasie zaćmień całkow itych te w ar
stw y korony, jakie widzimy poza brzegiem ta r czy Księżyca, m ają grubość w ielu milionów kilom etrów.
W ysoka te m p eratu ra koronalnego gazu i jego
m ała gęstość sprzyjają em isji fotonów różnych od tych, jakich źródłem jest fotosfera, a prze
de w szystkim posiadających znacznie większe energie, lub takich, których pow stanie w b ar
dziej gęstym gazie jest praw ie niemożliwe.
Dzięki znacznej tem peraturze atom y m ają b ar
dzo znaczne prędkości i w zajem ne zderzenia pow odują odryw anie zew nętrznych powłok elektronow ych, a więc w ielokrotną jonizację.
Mała gęstość u tru d n ia następnie rekonstrukcję, uniem ożliw iając pow rót atom u do stanu ne
utralnego. Źjonizowane atom y długo takim i po
zostają lub naw et zwiększają ilość straconych elektronów i dzięki tem u może ich być ta k du
żo, że prom ieniow anie ich staje się dominujące.
Wobec b rak u n eutralnych atomów żelaza źród
łem em isji stają się te atom y, które straciły 13 elektronów z powłoki zew nętrznej, a emisję tę obserw ujem y w widzialnym przedziale wid
ma jako zieloną linię em isyjną korony, jasny prążek na tle ciemniejszego tła widma ciągłego i jeszcze ciem niejszych linii absorpcyjnych.
Ale atom y żelaza w bardziej gorących częściach korony mogą stracić naw et tyle elektronów , że pozostanie ich tylko dwa, trzy lub naw et ty l
ko jeden (przypom inam — n eu tralny atom że
laza jest otoczony przez 26 elektronów). Tak silnie zjonizowany atom staje się źródłem fo
tonów o energiach w ielu keV, a więc takich, jakie charak tery zują m iękkie promieniowanie rentgenow skie, które istotnie obserw ujem y za pomocą np. liczników fotonów umieszczanych na pokładach różnych pojazdów kosmicznych.
Niezależnie od em isji w liniach, wyżej opi
sanych, w ystępuje ciągłe prom ieniow anie ter
miczne zgodnie z w zorem Plancka opisującym wielkość natężenia prom ieniow ania w różnych długościach fali w zależności od tem p eratu ry gazu.
Zarówno liniowe, jak i ciągłe prom ieniow a
nie w dalekim pozafiolecie i w przedziale re n t
genowskim są głównym źródłem inform acji o ty m , jak ą gęstość i jaką tem p eraturę ma gaz koronalny. U zupełnieniem tych inform acji są niem niej cenne obserw acje radiowego pro
m ieniow ania korony słonecznej.
Mówimy o koronie, że jest to jedna z w arstw atm osfery słonecznej. Znam y z codziennego życia inną atm osferę, mianowicie tę, w której żyjem y, atm osferę ziemską. Wiemy, że jej tem p e ra tu ra nie rośnie, ale m aleje ku górze. In
fo rm ują nas o ty m choćby stew ardessy w sa
molocie lecącym na wysokości kilku kilom e
trów lub ośnieżone szczyty wysokich gór.
W praw dzie około 100 km nad Ziemią tem pe
ra tu ra naszej atm osfery dość szybko rośnie w raz z wysokością, ale przyczyną tego jest jo
nizujące działanie prom ieniow ania słoneczne
go — a więc czynnik zew nętrzny płynący z góry na dół. Tymczasem w atm osferze słonecz
nej dzieje się inaczej — tem p eratu ra jej rośnie stale k u górze i brak jakiejkolw iek zew nętrz
nej przyczyny pow odującej to zjawisko. Co więc podgrzew a koronę?
Odpowiedź na to p ytanie nie je st prosta. Na- pewno nie podgrzew a jej fotosfera, bo jest du
żo chłodniejsza od korony — dobre kilkaset
107
12 JUNE 1973 02:01 UT
12 JUNE 1973 05:10 UT
12 JUNE 1973 06:46 UT 5 arc min.
i
Fotografie Słońca w m iękkim prom ieniow aniu rentgenow skim , uzyskane z pokładu satelity „Skylab”. Wi
dać jasne punkty i obszary świecącej korony. Wg A m erican Science and Engineering, Cam bridge, Mass.
USA razy. Może więc w nętrze Słońca, którego tem p eratu ra osiąga blisko środka kilkanaście m i
lionów kelwinów. Ale dlaczego nie podgrzewa
na jest po drodze fotosfera, tylko dopiero tro chę chrom osfera i silnie korona?
Niska tem p eratu ra fotosfery świadczy o tym, że podgrzewanie korony nie może być dokony
wane przez tran spo rt cieplnej energii w prost z w nętrza Słońca. Źródło na pewno znajduje się pod fotosferą, jest nim zapewne Energia zjawisk bardzo różnych od term icznych. Istnie
je wiele modeli opisujących możliwości grza
nia korony, najbardziej uzasadniony jednak wydaje się taki model, w którym przypuszcza się, że głównym m echanizmem grzejącym jest rozpraszanie fal akustycznych, płynących z w arstw podfotosferycznych.
Tam w głębi Słońca, naw et kilkadziesiąt ty
sięcy kilometrów pod fotosferą, płynie ku gó
rze energia pochodząca z okolic jądra, przeno
szona przez silne ruchy konwekcyjne, w znacz
nym stopniu bezładne, turbulentne. Ruchy te powodują powstawanie zgęszczeń i rozrzedzeń gazu, co jest cechą charakterystyczną fal dźwię
kowych. Tego rodzaju fale stosunkowo łatwo w ydostają się ponad fotosferę, nie tracąc ener
gii, ale już w następnej w arstw ie kuli słonecz
nej, w grubej na parę tysięcy kilom etrów chro- mosferze są częściowo rozpraszane i energia ich zamienia się w energię cieplną, której pochła
nianie powoduje nagrzanie gazu w górnej chro- mosferze naw et do kilkudziesięciu tysięcy stop
ni. Tam, gdzie chromosfera przechodzi w w y
żej rozciągającą się koronę, dość gwałtownie m aleje gęstość gazu ii fale akustyczne zamie
niają się w fale uderzeniowe, które całkowicie
Korona słoneczna obserw ow ana 25 lutego 1952 r.
w ytracają energię, przekazując ją otaczającej plazmie, której tem p eratu ra rośnie dzięki tem u do miliona i więcej stopni.
Ten bardzo uproszczony obraz jest natu raln ie w szczegółach znacznie bardziej skom plikow a
ny. Nie Istnieje dokładna teoria rozpraszania fal akustycznych w chromosferze, a więc nie bardzo wiadomo, ile tej energii dochodzi do korony. Nie znane je st widmo energetyczne fal akustycznych, płynących z w arstw y konw ek
cyjnej, a prócz tego wiele innych jeszcze pro
blemów wym aga znacznego wystiłku teoretyków i zwiększenia zarówno ilości, ja k ii dokładności danych obserwacyjnych. Mimo jednak tych nie
dociągnięć i trudności można zaryzykować tw ierdzenie, że głównym źródłem podgrzew a
nia korony są fale akustyczne płynące z w ar
stw y konw ekcyjnej, przekazujące swoją ener
gię koronie.
Słońce jest jedną z w ielu gwiazd, w dodatku dość pospolitego typu. Skoro tak , jeżeli wiele milionów gwiazd podobnych do Słońca zn aj
duje się w naszej G alaktyce, można by się spo
dziewać, że koło każdej z nich pow inna istnieć korona, podobna do słonecznej. Podobieństwo tych innych gwiazd do Słońca niie może jed nak być tylko powierzchowne. Jeżeli działa naszkicowana m etoda nagrzew ania korony, w gwiazdach tych pow inna występować dostatecz
nie gruba w arstw a konw ekcyjna, będąca źród
łem fal akustycznych. Tego rodzaju w arstw a istnieje jednak nie tylko u gwiazd podobnych do Słońca, ale także u dość różnych od niego pod względem m asy, jasności i te m p eratu ry fotosfery. Zwiększa to jeszcze bardziej ilość gwiazd mogących mieć otoczkę koronalną. Jak stąd w ynika, nie b rakuje m ateriału, ale ja k ten m ateriał w ykorzystać? Jakie sposoby obserw a
cji mogą nam ujaw nić gwiazdowe korony?
Obserwacje w dziedzinie wizualnej niewiele nam tu mogą pomóc. Kor,ony słonecznej na tle tarczy Słońca nie widzimy przecież w tym przedziale widma, a obserw ujem y ją tylko w czasie zaćmień całkowitych Słońca poza brze
giem jego tarczy. Ale zaćmień gwiazd przez tak ciemnego towarzysza, jakim jest nasz Księ
życ, nie obserw ujem y, a zasłanianie jasnych gwiazd przez ciemniejszego towarzysza w gwia
zdach zaćmieniowych, nie gasi promieniowania tego ciemniejszego towarzysza, który jest je szcze setki razy jaśniejszy od ew entualnej ko
rony. Jed y n a jak dotąd możliwość to obserwa
cje w dziedzinie rentgenow skiej, skoro koronę w ty m przedziale w idm a dostrzegam y właśnie w yraźnie na tle tarczy słonecznej, czyli na tle fotosfery, która jako chłodniejsza od korony jest od niej ciemniejsza. Fotosfera, jak mówi
łem, m a tem p eratu rę kilku tysięcy kelwinów, a w tej tem p eratu rze prom ieniow anie rentge
nowskie jest niedostrzegalnie słabe, o ile w ogó
le jakiś ślad jego może występować.
Tak więc pom iary prom ieniow ania rentge
nowskiego gwiazd mogą nam powiedzieć o tym , czy posiadają one koronę, a jednocześnie po
inform ować o budowie ich w nętrza, o ile słu
szna jest teoria przypisująca falom akustycz
nym w ysoką tem p eratu rę plazm y koronalnej.
Do niedaw na nie można jednak było zreali
zować tego rodzaju zam ierzenia. Łatwo to po
rachow ać i przekonać się, że promieniowanie rentgenow skie zw ykłych koron gwiazdowych jest ta k słabe, że czułość instrum entów stoso
w anych jeszcze przed kilku laty była zbyt m a
ła, żeby je wyróżnić z ogólnego tła. Całkowi
ta ilość prom ieniow ania w przedziale 0,2—2,8 keV (miękkie prom ieniow anie rentgenowskie) w przypadku Słońca wynosi około 3 ' 1026 erg s1-1. G dyby Słońce znalazło się w odległości je
dnego parseka od nas, dałoby to 2,5 * 10—12 erg cm-2 s—x. Taką czułość udało się uzyskać do
piero w ostatnim dziesięcioleciu, Ale, jak w ia
domo, tak blisko nie spotykam y żadnej gwia
zdy. N aw et P roxim a C entauri jest odległa o 1,33 pc od układu słonecznego, a wszystkie inne gw iazdy podejrzane o to, że mogą mieć korony, są jeszcze znacznie dalej. Nic więc dziwnego, że bardzo jeszcze mało jest obserw a
cji m ów iących o ty m ile i jakie gwiazdy mo
gą być otoczone koronami. W końcu roku 1979 w w yniku przeglądu za pomocą liczników ren t
genowskich lokow anych na satelitach, obejm u
jącego około 100 gwiazd, tylko dla niespełna tuzina uzyskano konkretne wyniki. Tak więc okazało się, że Pnoxima Centauni zapewne jest otoczona koroną chłodniejszą od tej, która ota
cza Słońce, że Capella w gwiazdozbiorze Woź
nicy posiada koronę o tem peraturze około 10 milionów kelwinów, p rzy tym natężenie jej prom ieniow ania jest zmienne, podobnie jak w przypadku Słońca. I podobnie jest z innymi, zbadanym i dotychczas gwiazdami. Większość z nich jednak posiada gorętsze korony i w do
d atk u znacznie obficiej prom ieniujące od sło
necznej. S tru m ień rentgenowskiego prom ienio
w ania jest w przypadku Capelli 10 000 razy
silniejszy niż dla Słońca, a gwiazda RW Ursae
Maioris przewyższa Słońce pod tym względem naw et kilka milionów razy.
Czy jednak to na pewno korony tych gwiazd tak silnie prom ieniują? Przyczyny emisji re n t
genowskiej mogą być przecież bardzo różne.
Istnieje wiele gwiazd podwójnych, których składniki tak blisko siebie krążą dokoła wspól
nego środka mas, że pomiędzy nim i płynie silny strum ień plazm y bardzo gorącej i on jest źródłem fotonów o znacznych energiach. Tym czasem korona jest związana z pojedynczą gwiazdą i tylko taka korona może mieć zwią
zek z w arstw ą konw ekcyjną w ew nątrz gwiazdy, lub z m agnetyczną aktywnością podobną jak na Słońcu. Dlatego do obserwacji rentgenow skich m ających odkryć korony gwiazdowe trze
ba dobierać takie gwiazdy, które można uw a
żać za pojedyncze, albo jeżeli są podwójne, to składniki ich są tak daleko od siebie, że nie może być przepływ u m aterii od jednej do d ru giej, takiego jak w ciasnych parach gwiazdo
wych.
Jedną z ciekawszych takich w łaśnie podw ój
nych gwiazd, których składniki są dostatecz
nie odległe od siebie, są np. gwiazdy zmienne typu RS Canum Venaticorum. W układach te
go typu z 26 zbadanych dla 9 w ykryto silną emisję rentgenowską. Są to gwiazdy podwójne, gdzie m am y do czynienia z dość gorącym skład
nikiem jaśniejszym o tem peraturze fotosfery równej lub większej niż u Słońca i ciem niej
szym, znacznie chłodniejszym składnikiem , k tó ry w ykazuje silne w ahania jasności, podobne do rozbłysków słonecznych ii koło którego za
pewne w ystępuje korona o tem peraturze kilku milionów kelwinów.
Korona ta je st zapewne podobna do słonecz
nej nie tylko dlatego, że ma wysoką tem pera
turę, ale także dlatego, że natężenie jej jest zmienne, a przecież wiemy, że słoneczna koro
na jest związana z aktywnością Słońca i z obec
nością pól m agnetycznych i rozbłyskam i. Setki jasnych punktów rentgenow skich nad fotosfe
rą w dolnej koronie są skutkiem działania pól magnetycznych, ciemne obszary — tam , gdzie korona zanika, w ynikają z rozkładu m akro
skopowego pól m agnetycznych i są związane z brakiem i konfiguracją istniejących centrów aktywności takich, w których pojaw iają się plam y słoneczne. Jeżeli jednak tak jest — na-
suwa się wątpliwość czy to fale akustyczne, czy- pola magnetyczne grzeją koronę, Można to porachować okazuje się, że jednak energia pól m agnetycznych nie w ystarcza do spowodo
wania tak wysokiej tem p eratu ry całej dolnej korony, jaką obserwujemy. Ale niemniej inte
resujące jest to czego dow iadujem y się z obser
w acji gwiazd zmiennych ty p u RS Canum Ve- naticorum, to mianowicie, że prawdopodobnie chłodniejsze ich składniki są otoczone koroną, w dodatku zmienną zapewne na skutek silnej aktywności podobnej do tej, jaką obserw ujem y na Słońcu. Można by stąd wysnuć wniosek, że na tych gwiazdach w ystępują plam y podob
ne jak na Słońcu, ale wniosek taki wymaga jeszcze potwierdzenia.
Korony gwiazdowe w ystępują jednak jeszcze u innych gwiazd, takich, u których nie po
winno ich być, gdyż w arstw a konw ekcyjna pod ich fotosferą je st zbyt cienka na to, by Wy
tworzyć dostateczną ilość energii niesionej przez fale akustyczne. Taką gwiazdą jest np.
biały karzeł towarzyszący Syriuszowi. Dotych
czas nie bardzo wiadomo dlaczego wysyła on rentgenowskie promieniowanie, ale być może głębsza analiza pozwoli to wyjaśnić, przyczy
niając się do opracowania pewnych popraw ek do teorii w nętrza białych karłów.
Są i inne gwiazdy „niepraw om yślne” , które nie powinny mieć korony, a w ysyłają rentge
nowskie fotony. Zapewne dowiemy się o nich czegoś bardziej konkretnego z chwilą, gdy za
cznie gromadzić obserwacje satelita EXOSAT, który ma być w ystrzelony w roku 1981 i ma mieć aparaturę jeszcze bardziej czułą niż do
tychczas najdoskonalsza ap aratu ra niesiona na pokładzie satelity HEAO-2, wystrzelonego w li
stopadzie 1978 roku, którego w yniki nie są je
szcze w całości w ykorzystane i opracowane.
Poszukiwanie koron gwiazdowych jest b ar
dzo młodą specjalnością niewiele starszej astro
nautyki. Poszukiwanie tych bardzo subtelnych powłok gazowych jest więc dalekie od zakoń
czenia i wnioski wyciągane z obserwacji są b ar
dzo ostrożne. Niemniej już dziś wiadomo, że dokładniejsze opracowanie wyników obserw acji^
może doprowadzić do zmian niektórych teorii dotyczących naw et tak ogólnego zagadnienia jak ewolucja gwiazd.
109
BOŻYDAR SZABUNIEWICZ (Gdańsk)
POTW ORNIAKORAKOW Y MODEL EM BRIOGENEZY SSAKA
Słuszne jest powiedzenie, że fenotyp pow staje w in terakcji genotypu z jego otoczeniem. Jed n ak podczas embriogenezy wielokomórkowca, w rezultacie powyż
szej interakcji, tw orzy się w ydatnie odrębny czyn
nik nowy, w ypływ ający ze w spółoddziaływ ań elem en
tów komórkowego zespołu. Komórkowa asocjacja sta
je się nowym czynnikiem rozwoju. Ten zbiorowy
świat, w arunkujący ontogenezę zwierzęcia, nie jest łatw o dostępny. W prawdzie pierw sze podziały zapłod
nionego jaja żaby albo traszki pozw alają, się łatw o śledzić pod mikroskopem, ale o wiele trudniej do
stępne są pierwsze stadia podziałowe jaj ssaka. A aso
cjacyjne docieranie się komórek i różnicowanie za
chodzą pod wpływem czynników do n ie d a w n a , p ra-
mo ru/a b la s tocystc
Ryc. 1. M ikrofotografie przedim plantacyjnych stadiów zarodka myszy według G. R. M artina z fotografii P a- tricii Calarco: 2 -— stadium dwóch blastom erów 24 godz. po zapłodnieniu, 8 — stadium 8 blastom erów 55 godz. po zapłodnieniu. Przez cały okres przedim - plantacyjny zarodek jest otoczony osłoną przejrzystą, pod którą widoczne jest także ciałko kierunkow e.
W blastocyście doszło do pierwszego zróżnicowania n a trofektoderm ę i węzeł zarodkow y (W) wie wcale nie rozum ianych. Tak z pierw szych dwóch blastomerów, zależnie od m iędzykom órkowych od
działywań, mogą pow stać sym etryczne połówki, le
w a i praw a, tego samego organizm u albo dwa jedno- jajow e organizm y bliźniacze. Co determ inuje ten los?
Co jest tu wyznaczone genetycznie, a co zależy od zewnętrznego otoczenia? Częściowy wgląd w te we- w nątrzem brionalne stosunki został otw arty przez b a
dania rozw oju szczególnego rodzaju nowotworów, po- tw orniakoraków .
Od chwili zapłodnienia do podziału ja ja na dwa pierw sze blastom ery upływ a u myszy 24 godzin. Po upływie 55 godzin liczba kom órek w zrasta do ośmiu.
Mnożąc się dalej, form ują one grono zwane m orulą (ryc. 1). O tym w łaśnie czasie zachodzi pierw sze d a
jące się dostrzec zróżnicowanie tkankow e. Polega ono na tw orzeniu się trofektoderm y: część kom órek po
wyższego grona tw orzy zew nętrzną w arstw ę. W ar
stw a ta stanow i odrębną „pozazarodkow ą” form ację, której przeznaczeniem jest zapew nienie współoddzia- ływ ań m atki i płodu. T rofektoderm a umożliwia im- plantację zarodka do błony śluzowej macicy m atki, jej w ydzielina w ypełnia jam ę blostocelu (ryc. 1), i w raz z tkankam i m atki form uje ona łożysko.
T rofektoderm a otacza części zarodkowe (ryc. 1).
Do czasu w yróżnicow ania się, kom órki m acierzyste trofektoderm y zachowywały potencjalną zdolność w y
tw orzenia każdego rodzaju tk an k i dorosłego ustroju, czyli były pluripotencjalne według G. R. M artina (Science 209, 1980, 768). W raz ze zróżnicowaniem, ko
m órki trofektoderm y tra c ą pluripotencjalność. N ato
m iast kom órki części zarodka tw orzące skupienie nazw ane węzłem zarodkowym, zachow ują tę zdolność nadal. Po upływie 4,5 dni od zapłodnienia, blastocysta myszy składa się z 64—128 kom órek. Do tego czasu średnica zarodka wynosi jeszcze stale około 100 m i
krom etrów i jego całość jest zam knięta w osłonie p rzejrzystej (zona pellucida). Tuż przed im plantacją osłona przejrzysta ulega upłynnieniu.
Około 6 d nia po zapłodnieniu, kom órki węzła za
rodkowego początkowo sferyczne, przy b ierają postać
w alcow atą, Teraz też pojaw ia się następne dostrzegal
ne zróżnicowanie tkankow e: z węzła zarodkowego w y
odrębnia się pozaem brinalna endoderm a. Także i jej kom órki, w raz z tym zróżnicowaniem, tracą pluripo
tencjalność. Ten nowy komórkowy zespół otacza pozo
stałą m asę kom órek pluripotencjalnych, zaliczanych do pierw otnej ektoderm y, której przeznaczeniem jest utw orzenie dalszych listków zarodkowych.
Rozwój em briona od daw na porównywano do ro
dzaju fizjologicznego now otw oru rozwijającego się w m acicy ssaka. Podobny jest tu przede wszystkim spontaniczny podział kom órek i wzrost całości. Głów
na różnica polega na tym, że w zwykłych rakach mnożą się kom órki pewnego typu, jak nabłonkowe, gruczołowe lub inne, gdy u em briona mnożenie się i w zrost są połączone ze skoordynow anym różnico
w aniem w zborną ustrojow ą całość. Typem nowotwo
rów pośrednim są w spom niane potw orniaki, czy po- tw orniakoraki (teratoma, teratocarcinoma), rzadko spo
tykane guzy pow stające w jajnikach lub w jądrach.
W guzie takim znajduje się m ieszanina komórkowych stru k tu r, niekiedy m ających wysoce zorganizowaną, chociaż dziwaczną, postać. W guzach znajdujem y chrząstkę, nerw y, mięśnie, gruczoły, nieraz zęby, pal
ce, włosy. Wyżej w spom niany G. R. M artin z Zakładu A natom ii U niw ersytetu w K alifornii w skazuje na ekspansję podziałową i na w zrost jako cechy wspól
ne kom órek w czesnoem brionalnych i potw orniakora- kowych. Część kom órek tego nowotw oru ulega też zróżnicowaniu, tracą równocześnie zdolność do nie
ograniczonego dzielenia się, a w raz z tym i nowotwo
row ą złośliwość. Po zróżnicowaniu, kom órki rak a sta
ją się biologicznie podobne do zwykłych komórek ustroju. W specjalnych doświadczeniach w ykazano, że mogą z nich pow staw ać (u chimer), po ich wszcze
pieniu do blastocysty, naw et gamety.
Pom iędzy form acjam i zróżnicowanych kom órek po- tw orniakoraka pozostają jednak gniazda kom órek za
chow ujących pluripotencję. Mnożąc się, pow odują one złośliwość guza. Jeśli w szystkie pluripotentne kom ór
ki takich gniazd ulegną zróżnicowaniu, albo obum ar
ciu, now otw ór staje się dobrotliw y. S taje się po- tw orniakiem w ciaśniejszym znaczeniu słowa. Odchy
lony od norm y c h a rak ter rozw oju G. R. M artin okre
śla jako „m ylną in terp retację inform acji genetycz
n e j”. W przeciw ieństw ie do norm alnych wczesnoem
brionalnych kom órek nazw ano je em brionalnym i ko
m órkam i rakow ym i (em bryonal carcinom a cells).
P otw orniaki były nierozw iązaną zagadką do cza
su prac L. J. Stevensa z In sty tu tu Jacksona w Bar H arbor. Badacz ten w ykrył (1967), że niektóre wsob
nie hodow ane szczepy myszy cechuje częste w ystę
pow anie guzów o charakterze potw orniaków , zna
nych do tego czasu jedynie u człowieka. W skazał on tym sam ym drogę do doświadczalnych badań tych nowotworów. Z kom órek takich raków wyprowadził on hodow lane linie. W ykazał możność przeszczepia
nia tych now otw orów z jajników lub jąd er do innych okolic ciała. Okazało się przy tym , że złośliwość linii kom órek rakow ych w ygasa po przeszczepieniu.
Z tak ich badań stało się jasne, że zarówno kom ór
ki wczesnoem brionalne, jak em brionalne kom órki ra kowe (EKR) cechuje zdoftiość do podziałów i p lu ri- potencja różnicowa. Je d n a k kom órki em briona są w norm alny sposób w rażliw e na odziaływ ania ze stro
ny innych tkanek. Komórki potw orniakorakow e na
tom iast „m ylnie in te rp re tu ją ” takie asocjacyjne od
działyw ania.
Fizjologiczny wzrost em briona zależy nie tylko od
„w ew nętrznej” genetycznie przekazanej inform acji, ale od środowiska stw arzanego przez matkę. W śro
dowisku nie fizjologicznym em brionalne kom órki plu- ripotentne zachowują się w sposób nie fizjologiczny.
Na przykład przeszczepienie przedim plantacyjnej bla- stocysty do innej okolicy ciała, jak n erki lub jądra, powoduje transform ację jej pluripotentnych komórek w kierunku potw orniakoraka.
Tak więc, kom órki EKR różnią się czymś trudno uchwytnym : b rak im praw idłow ej wrażliwości na ustrojowe czy kom órkowe otoczenie.
Potw orniakoraki, jak wspomnieliśmy, dają się uzy
skać drogą przeszczepienia przedim plantacyjnego em briona do nerek lub jądra. Pow stałe tak komórki po- tw orniaka. posiada ją odpowiednią „płeć”, jak to na ich kariotypie w ykazał L. C. Stevens (1970). Pojaw iające się spontanicznie potw orniaki pow stają w jajnikach z partenogenetycznie rozw ijających się ja j. U osobni
ków męskich podobna form a potw orniaków powstaje z pierwotnych kom órek zarodkowych jąder.
EKR dają się hodować albo n a sztucznej płynnej pożywce w postaci zawiesiny, albo też na stałym odżywczym podłożu (tissue culture substratum ). Ro
zwój hodowlanej linii i organizacja jej komórek nie są jednakow e w obu przypadkach. Pod tym wzglę
dem linie komórkowe mogą różnić się wydatnie.
Część linii ma według G. R. M artina c h arak ter nul- lipotencjalny, tj. kom órki mnożą się, ale nie różnicu
ją. Inne znów linie cechuje pluripotencja. U trzym y
w anie kom órek takich linii w hodowli wskazało, że pojaw ienie się różnicow ania zależy od czynnika „so
cjalnego”, mianowicie od pewnego stopnia zagęszcze
nia hodowli (high local density). W hodowli zagęsz
czonej część kom órek przeistacza się w tkankę endo- dermy.
Gdy populacja kom órek EKR uzyska w zawiesinie pewien stopień zagęszczenia, p o jaw iają się agregaty komórek (ryc. 3) i n a pow ierzchni agretów form ują się elem enty podobne do pierw otnej endodermy. W zawiesinie inne rodzaje różnicow ania nie pojaw iają się. Jednak, jeśli agregat otoczony endoderm ą usa
dowi się na stałym odżywczym podłożu, może dojść do pow staw ania chrząstki, rogowaciejących nabłon
ków itp. W hodowli na płytkach (ryc. 3) zagęszcze
nie prowadzi do naw arstw iania się kom órek i pow
stają skupienia. Na ich pow ierzchni w arstw a komó
rek przybiera ch arak ter pierw otnej endodermy. W ho
dowli n a stałym podłożu różnicowanie postępuje da
lej. Jeśli skupienie uwolni się od stałego podłoża i przejdzie do zawiesiny, dochodzi jedynie do po
w staw ania endodermy.
Z przytoczonych danych, ilustrow anych na ryc. 2 i 3, widać duże podobieństwo zachow ania się EKR i komórek wczesnoem brionalnych. Sztuczne w arunki hodowli pozwoliły dostrzec w pływ zagęszczenia, a więc bliskiego międzykomórkowego kontaktu. Ja k i może być m echanizm międzykom órkowych wpływów?
Sposoby oddziaływ ania kom órek na siebie są róż
ne. Znane są przede w szystkim w pływ y chemiczne.
Istnieje wielka kategoria m olekuł białkowych, syn
tetyzowanych w kom órkach i sadowiących się po
tem w ich pow ierzchniowej błonie. Takie błonowe białka są glikoproteinam i, tj. do am inokwasów ich polipeptydowego łańcucha, w określonych miejscach, dołączone są grupy sacharydowe. Ja k wykazano, do
łączenie tych grup zachodzi w aparacie Golgiego,
Ryc. 2. M ikrofotografia stadiów rozwojowych em brio
na myszy w okresie poim plantacyjnym i agregatów kom órek em brionalnych rakowych. Fazy rozwoju od
pow iadają stadiom A, B, C z ryc. 2. P — agregat em brionalnych komórek rakow ych (EKR) hodowany w zawiesinie. Z— grupa kom órek węzła zarodkowe
go myszy m ikrom anipulacyjnie oddzielona od reszty blastocysty i hodowana in vitro. Według G. R. M ar
tina
W komórkowej błonie m olekuły glikoprotein są usa
dowione w taki sposób, że ich sacharydowe grupy są wyeksponowane, nieraz pod postacią m olekularnych włosków, do środowiska otaczającego komórkę. Grupy sacharydowe niektórych glikoprotein oddzielają się od m acierzystej cząsteczki białkow ej, dostają się do otoczenia i w yw ierają wpływ na komórki w odleg
łości.
Niektóre glikoproteiny komórkowych błon są czyn
nikam i wyznaczającymi „tkankow ą zgodność” (histo- compatibility). Od ich wpływów zależy czy kom órki łączą się ze sobą w stru k tu ry tkankowe, czy też się w zajem nie elim inują. Ma to zasadnicze znaczenie w przeszczepach tkankowych. Glikoproteiny określa
ją też przynależność 'grupową krw inek danego osob
nika.
W w arunkach hodowlanych różnicowanie się ko
m órek w kierunku endodermy może odbywać się m a
sowo. W dodatku spostrzeżono (S. S trickland i V.
Mahdavi, 1975), że dodatek kw asu retinowego (reti- noic acid) do środowiska hodowlanego powoduje prze
istaczanie się kom órek w kierunku endodermy. Ma
sowość procesu umożliwiła uzyskanie dostatecznej ilości m ateriału dla analiz biochemicznych. Po roz
biciu błon komórek można z nich uwolnić różne biał- Ka i rozdzielić je metodą elektroforezy.
Ryc. 3. Schem at mnożenia się, agregacji i różnicowa
nia endodermy kom órek EKR hodowanych w zawie
sinie i na stałym podłożu. Dla odróżnienia komórki endoderm y zakropkowane. Zespół komórek może oder
wać się od stałego podłoża. Przeciwnie, zespół zawie
szony może przyw rzeć do podłoża. Tylko w kontak
cie ze stałym podłożem dochodzi do różnicowania dal
szego niż endoderm ą
G rupa pracow ników z College de France i z In sty tu tu P asteu ra w Paryżu (T. M uram astu i wsp., Proc. Nat. Ac. Sci U SA 75, 1978, 2315) posłużyła się radioizotopowym znakow aniem m olekuł glikoprotein błon kom órkowych za pomocą (6—3H) fukozy. Umoż
liwiło to ich łatw e w ykryw anie. Tym sposobem z ko
mórek rakow ych wyizolowano „fukozylopolipeptydy”.
Można było ustalić ich elektroforetyczny charakter.
Okazało się, że hodowlane EKR m ają w swej po
w ierzchniowej błonie dw a rodzaje glikoprotein, o w iel
kich i o małych m asach cząsteczkowych. T akie same rodzaje fukozylopolipeptydów znaleziono w błonie ko
m órek wczesnoembrionalnych.
G likoproteiny o w ielkich m asach cząsteczkowych pojaw iają się w ja ju myszy już p arę godzin po za
płodnieniu, a więc ich synteza znacznie wyprzedza naw et pierw szy podział jaja. Ich ilość rośnie do sta
dium moruli, po czym m aleje znikając kom pletnie o- koło 9 dnia. W kom órkach organizm ów dorosłych nie m a ich wcale. WEKR hodowlanych wielkocząsteczko
we fulkozylopolipeptydy utrzym ują się do czasu zróż
nicowania w endodermę.
Fukozylopolipeptydy o m ałych m asach cząsteczko
wych w ystępują u EKR i u bardzo w ielu innych komórek. Jed n ak zbadanie składu ich am inokwasów wykazało, że ich rodzaj jest specyficzny dla EKR i dla kom órek wczesnoem brionalnych. W ymienieni autorzy stw ierdzili więc, że w czesnoem brionalne ko
m órki i EKR posiadają znam ienne i podobne w ypo
sażenie w sacharydy i że w chwili ich różnicow ania dochodzi do „kom pletnej zm iany ich profilu sacha- rydowego”. W ysuw ają oni przypuszczenie, że zm iana jest związana z pojaw ieniem się nowych kom órko
wych wpływów.
Z innej strony S. Kvist i w spółpracownicy z Z a
kładu B adań K om órki U niw ersytetu w U ppsala (Proc.
Nat. Ac. Sci U SA 76, 1979, 4051), rów nież posługując się znakow aniem (3H) fukozą, wyizolowali z komó
rek EKR (linii F9) szereg frak cji glikoprotein. Ich celem było ustalenie podobieństw lub różnic pom ię
dzy powierzchniowym i antygenam i EKR i antygenam i H—2, inaczej antygenam i transplantacyjnym i, lub a n tygenam i zgodności tkankow ej. W pew nych bowiem
danych w ysnuto supozycję, że oba te rodzaje anty
genów są podobne.
Pod m ianem H—2 znany jest u myszy system ge
netyczny, kodujący inform acje dla powierzchniowych
„m arkerów ”, tj. komórkowo znam iennych glikoprotein błon kom órkow ych. Izoantygeny H—2 są rozpoznawa
ne przez lim focyty i inne elem ety zdolne do im m u- noreakcji. Analogiczny system genetyczny człowieka jest znany pod m ianem HLA *.
S. K vist i wsp. przygotow yw ali surowice odpor
nościowe i precypitacyjnie związywali, a potem cha
rakteryzow ali glikoproteiny powierzchniowe. Okazało się, że surow ica królika przeciwko antygenom H—2 (anty—H—2) reaguje precypitacyjnie nie tylko z ty miż antygenam i, ale — chociaż w odmienny sposób — również z białkam i błon kom órek F9. N atom iast su
rowice anty—F9, rozpoznające i wiążące się z elem en
tam i pow ierzchni kom órek F9, nie reagują z an ty genam i H—2.
P rzy pomocy precypitacyjnego zw iązyw ania S.
K vist i wsp. wyosobnili z antygenów H—2 dwa ro dzaje podjednostek białkow ych, o ciężarach 45 000 i 12 000 daltonów . W podobnych analizach komórek F9 uzyskano natom iast trzy rodzaje podjednostek o ciężarach 49 000, 25 000 i 15 000 d. Z tych trzech, dwie pierw sze cechowały się aktyw nością radioizo
topową, a więc zaw ierały grupy sacharydowe. Różne dalsze próby w ykazały, że antygeny kom órek F9 są podobne, ale nie identyczne z antygenam i H—2. G ru
pa badaczy zw iązanych z G. R. M artinem w ykazała, że rodniki sacharydow e kom órek w czesnoem brional
nych i EKR cechują się obfitością mannozy (obok fukozy).
W raz z etapam i różnicow ania zm ienia się n a tu ra l
nie m etabolizm kom órek. W tych zm ianach w ydatna rola przypadać m usi molekułom aktualnie syntetyzo
w anych rodzajów białka. Przedstaw ione wyżej fakty w skazują, że w ustrojow ej organizacji jakąś szcze
gólną rolę pełnią m olekuły glikoprotein, determ inu
jące, ja k się zdaje, w zajem ne oddziaływ ania tkanek na siebie. Różnorodność tych oddziaływań musi być wielka. Nasze dotychczasowe wiadomości o tym m ię
dzykom órkowym „języku” są skąpe.
WANDA BYCZKOWSKA-SMYK (Kraków)
DLACZEGO SAMCE SSAKÓW NIE KARMIĄ PIERSIĄ?
Posiadanie gruczołów mlecznych jest cechą cha
rakterystyczną dla grom ady ssaków. Jak ie zatem b y ły przyczyny, że lak ta cja samców nigdy się nie roz
winęła?
N ajogólniej możemy mówić o przeszkodach fizjo
logicznych oraz zapytać, czy lak tacja samców byłaby aż ta k korzystna, w nosiłaby tak duże w artości dla ro dziny i gatunku, że pow inna była się rozw inąć i ewo
lucyjnie utrw alić.
Różnice fizjologiczne między samicą a samcem n a leży rozpatryw ać oddzielnie w poszczególnych o k re
sach życia, U płodu gruczoły mleczne zaw iązują się
i rozw ijają w podobny sposób u samic i samców;
w tym okresie pow stają przede w szystkim zawiązki dróg przew odzących mleko oraz sutki i na tym e ta pie rozwój tych narządów zatrzym uje się m niej w ię
cej aż do okresu dojrzew ania płciowego.
Równolegle z rozwojem cyklu jajnikow ego zaczy
n a ją się u samic rozrastać gruczoły mleczne, z tym że jeszcze w tym okresie bardziej rozw ijają się dro
gi przewodzące niż syntetyzujące mleko. A więc wciąż jeszcze różnice między samicą a samcem m ają
* P o r ó w n a j a r t y k u ł B, P ły ty c z A n ty g e n y z g o d n o ś c i tk a n k o w e j. „ W s z e c h ś w ia t” z. 1, 9—12, 1980.
ch arak ter bardziej ilościowy niż jakościowy. Dopiero w okresie ciąży i laktacji w ystępują pod tym wzglę
dem zasadnicze różnice jakościowe.
Wszystkie etapy rozwoju i funkcji gruczołów m le
cznych pozostają pod kontrolą szeregu hormonów, z których najw ażniejszą rolę odgryw ają hormony w y
dzielane przez przysadkę mózgową, jajn ik i i łożysko.
Nie u wszystkich gatunków te same hormony odgry
w ają równie w ażną rolę. U torbaczy np. w ydaje się, że rola hormonów w kontroli lak tacji jest bardzo mała. W ystarczy samicy, k tó ra nigdy nie była ciężar
na, podać młode, a bardzo szybko zaczyna się u niej laktacja i karm ienie. N atom iast u łożyskowców pod
czas ciąży zm iany horm onalne są bardzo duże i m a
ją decydujący wpływ na indukcję i podtrzym anie laktacji. W ydaje się, że najw ażniejszą rolę odgrywa w tym okresie prolaktyna, w ydzielana przez przysad
kę mózgową. Jednak i ten horm on nie jest niezastą
piony. Np. u m ałp operacyjnie pozbawionych przy
sadki mózgowej można wywołać laktację działaniem laktogennych hormonów łożyska.
Wydzielanie prolaktyny przez przysadkę mózgową jest w okresie nielaktacyjnym zablokowane. Dopiero w czasie ciąży zm iana proporcji estrogenu do pro
gesteronu jest czynnikiem w yzw alającym wydzielanie prolaktyny. Również samo m echaniczne drażnienie sutka podczas ssania powoduje uw alnianie z przysad
ki oksytocyny, a ta w yw ołuje skurcz pęcherzyków gruczołowych i w ydzielanie mleka.
Wykazano także, że horm ony jajników również w y
w ierają w pływ na indukcję laktacji. Działanie to za
chodzi głównie poprzez przysadkę mózgową, ale czę
ściowo również bezpośrednio n a gruczoły mleczne. Ro
la hormonów jajnikow ych już w czasie trw an ia lak tacji jest m niejsza; można karm iącej samicy usunąć jajn ik i i nie stw ierdzi się w yraźnych zm ian w la k tacji.
W okresie karm ienia stężenie prolaktyny w krw i samicy utrzym uje się na znacznym poziomie. P rzer
w anie karm ienia pow oduje szybkie obniżenie tego poziomu, ale gotowość organizm u do karm ienia u trzy m uje się jeszcze przez dość długi okres i w każdej chwili proces ten można wznowić.
Tak więc horm ony jajników i przysadki mózgowej działają na gruczoły mleczne od okresu zarodkowego aż poprzez laktację, z tym że horm ony jajników od
gryw ają znaczną rolę w okresie dojrzew ania płcio- wego i w ciąży, nie są natom iast nieodzowne dla pod
trzym ania laktacji.
U samców rozwój i działanie gruczołów mlecznych są blokowane przez horm ony płciowe męskie (andro- geny). U samców gryzoni gruczoły mleczne rozw ijają się podobnie ja k u samic, ale androgeny nie dopu
szczają do rozwoju sutków. U psów, naczelnych i in nych rzędów ssaków przew ody mleczne i sutki roz
w ija ją się w podobnym stopniu u obu płci, tak że do okresu dojrzałości płciowej pod tym wzgiędem nie w idać zróżnicowania płciowego. Wiadomo, że or
ganizm samców starych a) więc o obniżonej synte
zie androgenów) lub kastrow anych można działaniem odpowiednich hormonów pobudzić do laktacji, naw et długotrw ałej. Podobnie u mężczyzn po estrogenowej terapii ra k a prostaty często w ystępuje spontaniczna laktacja.
Skoro wiemy jakie horm ony i kiedy w pływ ają na rozwój gruczołów m lecznych — stosując odpowiednie horm ony można nie tylko wywołać rozwój tych g ru
czołów u ęamców, ale sztucznie utrzym ując odpowied
ni poziom tych hormonów w krw i samców można pozorować ciążę i uzyskać laktację. Tak więc b arie
ry fizjologiczne nie są nie do pokonania, mimo że są one znaczne. Świadczy o tym między innym i fakt, że laktacja samców zdarza się np. w stanach pato
logicznych, po długotrw ałej terapii horm onalnej itp., co również nasuw a przypuszczenie, że spontanicznie nie w ystąpi ona w naturze nigdy.
W jakich w arunkach mogłaby się rozwinąć la k ta cja samców? Przede wszystkim tylko u gatunków monogamicznych lub żyjących w stałych harem ach.
G atunki poligamiczne rozm nażają się przez cały rok — zatem samiec musiałby cały rok karm ić mło
de jakiejś samicy, nie m ając przy tym pewności, że karm i własne potomstwo. U gatunków monogamicz
nych samice są związane z w łasnym potomstwem i rodziną i tw orzą od urodzenia tak zw artą grupę, że samiec, który trzym a się w łasnej rodziny, może być pewny swego ojcostwa.
Wśród ssaków rodziny monogamiczne w ystępują między innym i u psów (Canidae) i naczelnych, zw ła
szcza wśród pazurkowców (Callitricidae), płaksow a- tych (Cebidae) i gibbonów (H ylobatidae). A zatem czy rozrodczość rodziny monogamicznej jest ograni
czona wydolnością laktacyjną samicy? czy mogłaby się zwiększyć liczba potomstwa, gdyby również sa
miec karm ił młode w łasnym mlekiem?
Dość dobrze poznano zwyczaje, zachowanie się i rozród w w arunkach n aturalnych u psów i gibbo
nów. Psy rozm nażają się jeden raz w roku, o okre
ślonej porze, ciąża trw a około dwa miesiące. Przez pierwszy miesiąc życia młode żywią się wyłącznie m lekiem m atki. Po ukończeniu dw u miesięcy całko
wicie przestają ssać, ale do czterech miesięcy życia a naw et dłużej żywią się tylko tym , co upoluje sa
miec. Dopiero później stopniowo usam odzielniają się.
W okresie karm ienia samiec zaopatruje samicę w po
karm . Czasem również inni członkowie sfory pom a
gają wyżywić młode (tak jest u wilków i szakali).
Stwierdzono, że w klim acie um iarkow anym n ajw ięk
sza śm iertelność szczeniąt m a m iejsce w zimie, z po
wodu braku pokarm u. Ale w tedy szczenięta m ają już po kilka miesięcy i daw no przestały korzystać z m leka m atki. A zatem prawdopodobnie nie wydol
ność laktacyjna samicy czy naw et obojga rodziców jest czynnikiem regulującym ilość przeżywającego po
tom stwa, ale zasoby pokarm ow e środowiska, ilość energii, jaką rodzina potrafi z tego środowiska w y
dobyć.
Jeszcze silniejsze więzy rodzinne istnieją u gib
bonów, wśród których obserwowano rodziny wielo
dzietne, gdzie naw et 8—9 letnie „dzieci” przebyw ały cały czas z rodzicami. Gibbony uznają ścisły teryto- rializm i zadaniem samca jest obrona teren u zdoby
tego dla w łasnej rodziny. Obrona terenu to rów no
cześnie obrona zasobów pokarmowych. I znów pew ne jest, że karm ienie młodych przedłuża niepłodność laktacyjną samicy, ale prawdopodobnie ważniejsze jest zapewnienie nielicznemu potom stwu odpowiednie
go terytorium z w ystarczającym i zasobami pokarm u niż w yprowadzenie licznego potomstwa, które na po
czątku życia oboje rodzice zdołaliby w ykarm ić, ale później zostałoby ono dziesiątkowane przez n atu raln ą selekcję.
Ogólnie można stwierdzić, że w szystkie gatunki
monogamiczne cechuje powolne tempo rozrodu (tj.
długie przerw y między kolejnym i ciążami), oraz dłu
gi rozwój młodych, zanim dojdą do dojrzałości płcio
w ej.
U gatunków poligam icznych lak tacja sam icy b a r
dzo w yraźnie ogranicza rozrodczość, np. u w ielu gry
zoni dochodzi do zapłodnienia w krótce po porodzie, ale blastocysta wszczepia się w macicę tym później im większy m iot samica karm i. Byłoby tu więc m iej
sce na w ystąpienie lak tacji samca, która mogłaby bezpośrednio w płynąć na zwiększenie rozrodczości, ale u gatunków poligam icznych samiec nie wiąże się na stałe z rodziną, więc nie ma czynnika „psychiczne
go” dla w yw ołania i podtrzym ania laktacji. Ponadto aktywność płciow a sam ca przez cały rok w ta k zna
cznym stopniu obciąża jego organizm, że dodatkowo jeszcze lak tacja (znów przez cały rok) byłaby zbyt w ielkim obciążeniem dla niego i mogłaby się nieko
rzystnie odbić na jego płodności.
Ewolucja form m acierzyństw a i ojcostwa u ssa
ków przebiegała niezależnie od siebie i doprow adzi
ła do wykształcenia ich w różnym stopniu. Sam ica przez stosunkowo długą ciążę jest znacznie silniej związana z potom stw em niż samiec. W łaśnie okres długotrw ałej ciąży rozluźnia związki samca z rodzi
ną. To przede w szystkim sam ica w ygrzew a, czyści, chroni i karm i młode, a samiec zajm uje się d o star
czaniem pokarm u i zapew nieniem bezpieczeństw a ro dzinie w ogóle, a nie w szczególności młodym. W związku z ciążą również tylko w organizm ie samicy zachodzą bardzo ważne zm iany horm onalne, przygo
tow ujące ją do laktacji.
Dlaczego więc u gołębi zarówno samica, jak i sa
miec karm ią młode w ydzieliną wola? Takiego przy
w iązania sam ca do rodziny jak w śród gołębi nie spo
tyka się naw et w najbardziej monogam icznych rodzi
nach ssaków. Inaczej też u ptaków rozw ijały się fo r
m y ojcostwa. U gołębi np. zarówno samiec, ja k i sa
mica n a zm ianę w ysiadują jaja, a więc oboje rodzice w jednakow ym stopniu są zaangażow ani w rozwoju młodych. Nie m a ciąży, nie m a też specjalnego, hor
monalnego przygotow ania tylko organizm u samicy do laktacji. Nie ma podziału opieki nad młodymi. U ssa
ków przede w szystkim sam ica nosi czy prow adzi m ło
de, u gołębi czynią to w rów nym stopniu oboje ro
dzice. Pozw ala to przypuszczać, że wspólne w ysia
dyw anie ja j i w spólna opieka nad potom stw em są ew olucyjnie bardzo starym zwyczajem i dopiero na tej bazie, znacznie później rozwinęło się wspólne k a r
m ienie w ydzieliną woła. N atom iast powszechność lak tacji sam ic ssaków świadczy o tym , że ten w łaśnie proces jest bardzo stary i ew olucyjnie od daw na utrw alony. W praw dzie m onogam ia wśród ssaków jest rów nież cechą bardzo starą, ale lak tacja samic roz
w inęła się wcześniej, zanim zaczął się aktyw ny udział samców w życiu rodziny.
U gatunków poligam icznych rzeczywiście lak tacja samców m ogłaby zwiększyć rozrodczość, ale sama po
ligam ia już w yklucza laktację samca. W rodzinach monogam icznych w kład sam ca przez zabezpieczenie i obronę tery to riu m i jego zasobów ma w iększą w a r
tość biologiczną niż zw iększanie rozrodczości na dro
dze skrócenia lak tacy jn ej niepłodności samicy czy zw iększenia liczebności miotów, przez w spółudział sam ca w karm ieniu.
W iemy n a pewno, że rozrodczość ssaków jest b a r
dziej ograniczana zasobami środow iska niż wydolnoś
cią lak tacy jn ą samic. Udział i w kład sam ca w życie rodzinne je st efektem n a tu ra ln e j selekcji, faw oryzu
jącej jego m aksym alną użyteczność i dlatego, skoro dotychczas praw dopodobnie nigdy spontanicznie la k ta c ja samców w natu rze nie w ystąpiła — nadal nie należy jej się spodziewać.
(na podstaw ie arty k u łu w J. theor. Biol. 1979)
ADAM KOWALAK (Rymanów)
DZIECKO W OBJĘCIACH MATKI
Związki łączące m atkę i dziecko już od daw na są przedm iotem bad ań uczonych zajm ujących się psy
chologią człowieka oraz behaw iorem zw ierząt. W chw ili obecnej n ik t już nie kw estionuje słuszności powiedzenia Zygm unta F reuda, iż wzorce przyjęte we wczesnym dzieciństw ie stają się prototypam i póź
niejszego zachow ania się społecznego i postaw jedno
stki. Jest więc rzeczą oczywistą duży wpływ, jaki w yw iera opieka w początkow ym okresie życia na każdego nowo narodzonego ssaka.
W uproszczeniu możemy powiedzieć, że różnica w wychow aniu dzieci przez człowieka i zwierzę polega ua tym , iż zw ierzęta w swoich k o n tak tach z potom stw em k ieru ją się głównie instynktem , człowiek zaś rozumem. Ssaki wyższe w zależności od gatunku w różny sposób zajm ują się potom stwem . W przew aża
jącej większości w ypadków obowiązek odchowywa
n ia dzieci spoczywa na m atce. N aw et u zw ierząt, które w spólnie opiekują się młodymi (np. borsuk lub
wilk), rola m atki w początkow ym okresie jest pierw szoplanowa. U naczelnych, w tym także człekokształ
tnych, rów nież główny ciężar związany z wychowa
niem potom stw a spoczywa na m atce. W praw dzie w społeczności ludzkiej ojciec odgryw a znacznie większą rolę w w ychow aniu dzieci niż w rodzinie małp, je d n ak na ogół także i u ludzi zwłaszcza w pierw szym okresie życia dziecka jego w ychow aniem zajm uje się kobieta. W ynika to między innym i z faktu, że to w łaśnie ona jest źródłem pierwszego pokarm u.
Można zatem wnioskować, iż najw ażniejszą osobą dla dziecka jest m atka. Nieomal w szystkie ssaki po
zbawione m atki w pierw szych m iesiącach giną. Po
tom stw o zw ierząt w zależności od gatunku krócej lub dłużej w ym aga opieki m atki. N ajkrócej opiekują się dziećmi m atki gryzoni. Dla młodych zw ierząt kopyt
nych opieka m atki jest niezbędna tylko do czasu
przejścia n a stały pokarm . 'Nieco dłużej trw a proces
odchow yw ania dzieci u drapieżnych, przedłuża się on
I. JABŁOŃ DOMOWA Malus domestica Borb. Fot. W. Strojny
II. BOCIANBIAŁYCiconiaciconia.Fot. S.Głogowsk
