WSZECHŚWIAT »st‘

Pełen tekst

(1)

W SZECHŚW IAT

» st‘

NR 5 MAJ 1981

(2)

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

(3)

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

(4)

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

(5)

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

(6)

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

(7)

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-

(8)

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.

(9)

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

(10)

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.

(11)

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.

(12)

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

(13)

I. JABŁOŃ DOMOWA Malus domestica Borb. Fot. W. Strojny

(14)

II. BOCIANBIAŁYCiconiaciconia.Fot. S.Głogowsk

(15)

bowiem o okres „nauki życia”. N ajdłużej usamodziel­

n iają się człekokształtne.

Fundam entalną rolę m atki w wychowaniu małego dziecka ilu stru ją dokładnie obserw acje prowadzone na szympansach. Dla wielu badaczy zainteresow anych ewolucją behaw ioru człowieka, najistotniejszym as­

pektem behaw ioru szym pansa jest znaczne podobień­

stwo jego gestów i postaw do obserwowanych u czło­

wieka. Nie tylko ruchy i postaw y szympansa, pisze Jane van Law ick Goodall, są podobne do ludzkich, ale często w ystępują one w podobnym kontekście.

Przestraszony nagle szympans zwykle próbuje dotknąć lub objąć sąsiada, tak jak dziewczyna przyglądająca się „dreszczowcowi” ściska za rękę swego tow arzy­

sza. Zarówno szympansy, jak i ludzie w sytuacjach stresowych zdają się uspokajać pod wpływem kon­

tak tu fizycznego z innym osobnikiem. Cecha ta, tak podobna u szympansów i ludzi, praw dopodobnie po­

w staje na skutek długiego dzieciństwa, kiedy to przy­

tulenie do m atki pozwala czuć się pew niej czy też złagodzić niepokój.

Dla małego szym pansa kontakt fizyczny z m atką jest spraw ą życia. W przew ażającej większości w y­

padków pozbawienie go tego k o ntaktu przed ukoń­

czeniem czwartego roku życia kończy się śmiercią.

Pozbawiony m atki szympans reaguje natychm iast olbrzymim stresem ; nie jest go w stanie złagodzić naw et kontakt z rodzeństwem , które stara się in­

stynktow nie m atkę zastąpić. W rodzinie szympansów rola m atki jest w iększa niż u ludzi, ponieważ grupy rodzinne szympansów składają się tylko z m atki i części lub naw et całego jej potom stwa, ojciec zaś nie wchodzi w skład rodziny, a więc nie ma wpływu na rozwój potomstwa.

Ponieważ szympansica rodzi m ałe nie częściej niż co 4—4,5 roku (stwierdzenie nie dotyczy m atek, które utraciły dzieci oraz młodych samic, u których ru ja może wystąpić już po 14 m iesiącach od ostatniego porodu, mimo że odchow ają dziecko), mały szympans ma zagw arantow aną opiekę m atki przez 4—5 lat.

Młode samice, które mogą rodzić częściej, wychowują naraz dwoje dzieci w różnym wieku. W tym okresie dziecko praktycznie nie rozstaje się z m a­

tką — ssie ją, podróżuje na jej grzbiecie oraz śpi z nią w gnieździe. Niemowlę naw et na chwilę nie opuszcza m atki będąc z nią w stałym kontakcie fi­

zycznym, czuje ciepło jej ciała i uczestniczy w jej ruchach. Zm niejsza to k ontrast między w arunkam i panującym i w łonie m atki a św iatem zewnętrznym, gdyż przed urodzeniem płód jest nie tylko osłonięty, ogrzewany i karm iony ciałem m atki, ale uczestniczy też w każdym jej ruchu. W w ieku poniemowlęcym również m atka jest środkiem tran sp o rtu w razie ucieczki lub podczas dalszych wypraw .

W wielu prym ityw nych społeczeństwach ludzkich, których nie objęła jeszcze idąca przez św iat fala cy­

wilizacji, niem ow lęta są n a ogół noszone przez cały dzień przez m atki, które przyw iązują je do siebie w kaw ałku płachty. W dalszym ciągu uczestniczą więc we w szystkich poruszeniach m atki krzątającej się wokół codziennych zadań zbierania pokarm u i przy­

gotow ywania żywności, pracy w polu, tkania, sprzą­

tania. Karm ione są przez nią skoro tylko zakwilą.

Nie tylko słyszą m atkę, ale także czują w ibracją jej głosu i śpiewu. U w ielu ludów naw et w wieku poniemowlęcym dzieci są jeszcze noszone przez zna­

czną część dnia przez niewiele od siebie starsze sio-

Ryc. 1. K ontakt fizyczny z m atką daje poczucie bez­

pieczeństwa. M andryl M andrillus sphinx. Fot. A. Ko- w alak

stry. Dwaj lekarze, John Kennel i M arshal Klaus (cytuję za B. Spock’iem), którzy w indiańskiej wiosce w G watem ali całymi m iesiącam i obserwowali dzieci wychowywane w w arunkach prym ityw nych, podkre­

ślają, że praktycznie nie spotkali tam wym iotujących, płaczących, nerwowych i cierpiących n a kolkę nie­

mowląt.

Aktem szczególnie wiążącym m atkę i dziecko jest • ssanie. Mały szympans ssie m atkę wiele razy dzien­

nie. Okres ssania jest zwykle krótki. O szczególnej roli ssania świadczy fakt, że niemowlę szuka sutka nie tylko wtedy, gdy jest głodne, ale także wtedy gdy czuje się zaniepokojone lub zagrożone. Mały łyk m leka bardziej niż cokolwiek działa uspakajająco na dziecko szympansa, powodując jakby pow tórne zespo­

lenie z m atką. Można zatem wnioskować, że ssanie w znacznym stopniu zwiększa więź em ocjonalną w ią­

żącą dziecko z matką. Ponieważ zdrowa szympansica traci pokarm dopiero podczas następnej rui, szympans może korzystać z mleka m atki do około czwartego roku życia, a czasem dłużej (Goodall). Wcześniejsza u tra ta tej możliwości wiąże się z dużym stresem . Stres w ystępuje także u odchowanych już szympan­

sów, „odstawionych od p iersi” w okresie atrak cy j­

ności płciowej matek. Dziecko szympansa nie traci naw et na chwilę kontaktu z m atką do chwili ukoń­

czenia 3—4 miesięcy. Po tym okresie szympansica pozwala nosić m alca starszem u rodzeństwu.

Pierwsze, jakże cenne, doświadczenia młody szym­

pans zdobywa obserw ując poprzez ram ię swej ro-

Ryc. 2. Podtrzym ująca ręką m atki. Fot. A. Kowalak

Obraz

Updating...

Cytaty

Updating...

Powiązane tematy :