Живые организмы

Такое деление агентов среды на раздражители и метаболиты, как и всякое определение в биологии, в известном отношении является условным. Нетрудно указать на стимулы, которые по совместительству являются и раздражителями, и метаболическими агентами. Такой двойственной природой обладают, в частности, сперматозоиды. С одной стороны, сперматозоид провоцирует развитие яйцеклетки как раздражитель, с другой - он вносит в нее отцовский геном, который становится важнейшим компонентом метаболизма на протяжении всего онтогенеза новой особи. Функция раздражителя может быть отделена от метаболической роли сперматозоида. После облучения сперматозоида сильной дозой рентгеновских лучей его ядро теряет способность соединяться с материнским и в построении ядер зародыша не участвует. Однако такой сперматозоид полностью сохраняет свойство раздражителя и не хуже нормального побуждает яйцеклетку к развитию.

Аналогичные примеры имеются на молекулярном уровне. Поместим бактерию Escherichia coli в среду, лишенную углеводов, а затем прибавим лактозу. Это приведет к стимуляции роста и размножения бактерий. Так как лактоза используется бактерией и как источник энергии, и как материал для синтезов, мы не называем ее раздражителем. Однако до включения в метаболизм лактоза индуцирует в клетке синтез трех ферментов: Р-галактозидазы, катализирующей гидролиз лактозы; галак-тозопермеазы, обеспечивающей проникновение ее в клетку, и тРансацетилазы. В синтезе этих ферментов молекула лактозы не принимает участия ни как поставщик энергии, ни как материал Для их построения. Она лишь инактивирует репрессор, подавля-юЩий синтез информационной РНК на ДНК структурных генов этих трех ферментов; в этом отношении лактоза играет роль пускового агента. Можно получить соединения, производные от Лакт°зы, например тиогалактозиды, которые не могут быть использованы в метаболизме бактерии, так как они не гидролизуются, но оказываются способными индуцировать синтез трех указанных выше ферментов (Бюттэн, 1964). С другой стороны, фенилгалак-тозид хорошо гидролизуется р-галактозидазой, но он не может индуцировать ее синтез. Это показывает, что метаболическая и сигнальная роль лактозы являются независимыми ее функциями.