Иван Р предлагает Вам запомнить сайт «Быть умным - это модно»
Вы хотите запомнить сайт «Быть умным - это модно»?
Да Нет
×

Основная статья: Биология

Рисование на чашках Петри

Когда биологам не хватает чего-то красивого вокруг, они начинают рисовать на чашках Петри. Но не красками, а разноцветными бактериями. Микробиологи даже арт-конкурсы проводят, кто лучше нарисует картину на агаре.




3 июл 16, 04:00
0 0

Что такое мысль, и как она возникает? Нейробиология мысли


Мысль, возникающая всякий раз в головном мозге (назовем ее ментальным событием), есть, по сути, мгновенные и существенные изменения как внутри большого числа нейронов, так и снаружи их, в межклеточном пространстве, в синаптических связях между нервными клетками, а также в т.н. глиальных клетках. (К глиальным клеткам головного мозга относятся все другие, кроме самих нейронов, клетки мозговой ткани. Это вспомогательные клетки, создающие микроокружение и выполняющие опорную, питательную и ряд других необходимых для нервных клеток функции. Их число в головном мозге в десятки раз превышает число нейронов.)

Что удивительно, эти молекулярные изменения происходят одновременно и молниеносно во всем головном мозге, в специфических областях и цепях, используя множество различных механизмов.
Каждое отдельное ментальное событие использует одни и те же нейроны, которые могут образовывать свои сети в совершенно разных областях. Сигналы в этих сетях возникают единовременно с другими типами электрического взаимодействия, включая синхронные колебания и изменения электрического потенциала в межклеточном веществе головного мозга. Также с каждым новым усвоенным событием из стволовых предшественников возникают новые клетки и встраиваются в нейронные цепи. И это лишь часть механизма существования мысли в мозге.

Нейроны сами по себе являются чрезвычайно сложными клетками — в сущности отдельной цивилизацией, производящей с участием клеточных ядер свой продукт и массивную систему транзитных микротрубочек и митохондрий со сложным комплексом двигателей для транспортировки материальных данных. Белок актин, составляющий основу трубочек цитоскелета, быстро организовывается, разрушается и перестраивается в чрезвычайно сложные структуры наподобие строительных лесов внутри клетки, чтобы поддерживать новые дендриты (Отростки нервных клеток, воспринимающие сигнал, см. рисунок выше) и синаптические бляшки-бугорки на окончаниях аксонов. (Чтобы нервный импульс передался с отростка одной клетки на тело или отросток другой клетки должен образоваться синапс — терминал — особые утолщения-бугорки, которые связываясь с обоих сторон, формируют синаптическую щель со сложным механизмом регуляции, открытия и закрытия каналов, по которым сигнал, например, в виде деполяризационной волны возбуждения, приобретает свойства нейромедиатора — молекулы, которую захватывают рецепторы постсинаптической мембраны).

Сравнительно крошечные ядра нейронов поддерживают и обеспечивают материалом для транспорта гигантские аксоны, достигающие порой в длину более полуметра (и более в составе волокон спинного мозга до нижних конечностей) и имеющие по своему ходу до сотни тысяч соединений с дендритами других клеток. Эти синапсы постоянно образовываются и распадаются, примерно среди 100 млрд. нейронов, своими отростками формируя сеть, насчитывающую триллионы и более таких узлов. (Существует более 2-х десятков нейромедиаторов, роль которых в синаптической передаче сигнала изучена. Поэтому триллионы (и более) нейронных связей можно возводить в степень еще и количества известных нейромедиаторов. Получается совсем невообразимое количество вариантов.)

Роль таких каскадных структур безмерно велика, однако при этом сами нейроны тем или иным образом также принимают участие в анализе и передаче информации и значений.

Несмотря на то, что каждая деталь этого процесса известна не до конца, последние исследования показывают, что просто мысленное переключение внимания с одного на другой зрительный образ немедленно перестраивает синаптические связи. Изменения возникают путем смены нагрузки на пресинаптические события (цепь внутриклеточных реакций, которые предшествуют выработке нейронами достаточного количества нейромедиатора, чтобы передать сигнал дальше, через синапс на другой нейрон, так что возникнет потенциал действия в другой клетке или нет) — увеличивая или ослабляя чувствительность, для того чтобы распознать значимый для внимания источник сигнала из общего шума, поступающего с других рецепторов чувствительности.

Так выглядит вкратце чрезвычайно плотный ряд масштабных событий, которые случаются в миллисекунды с каждым мысленным событием в мозге.

Именно значения приводят в действие специфические нейроны и влияют на иммунные процессы.

Подобно тому, как мысль представляет собой особые изменения в нейронах головного мозга, некоторые из этих изменений также вызывают очень специфические трансформации во всем остальном теле, а особенно в иммунной системе. Удивительно, именно содержание ментального события, самой мысли, определяет значение и характер множества специфических молекулярных каскадов во всем теле.
Последние исследования показывают, что радость и наслаждение, получаемые в результате раскрытия и обретения смысла или удовольствие от поддержки и одобрения общества сопровождаются существенными изменениями в экспрессии генома (Экспрессия генов — сложный процесс синтеза необходимых белков, закодированных теми генами, к которым обеспечивается доступ целому ряду молекул РНК, участвующих в этом процессе, начиная с ядра клетки). Эти изменения касаются усиления противовирусной защиты и увеличения активности противовоспалительных факторов. Оба этих аспекта фундаментально вовлечены в патогенез многих заболеваний. Что особенно удивительно, наслаждение, получаемое от таких обычных благ, как вкусная еда или обладание каким-либо значимым имуществом не оказывали на организм подобного эффекта. Отсюда следует, что содержание мысли, характер ментального события управляет экспрессией тысячи различных генов, используя тонко слаженный и чрезвычайно сложный комплекс процессов.

Кстати, сосредоточенное размышление над смыслом только что прочитанного также вызвало активность экспрессии генов, ответственных за синтез противовоспалительных и противовирусных факторов иммунной системы.
источник

18 май 16, 03:00
0 0

Как моллюски создают жемчужину


Исследование проводилось группой специалистов из Франции, Французской Полинезии и Катара. Жемчужина образуется внутри раковины после попадания туда постороннего предмета — такого как песчинка. Внутренняя оболочка раковины очень нежная, поэтому моллюск для защиты начинает вырабатывать вещества, обволакивая раздражитель так называемым «жемчужным мешочком». Песчинка послойно покрывается перламутром — органоминеральным агрегатом карбоната кальция и конхиолина, и до момента формирования жемчужины, представляющей интерес для сборщиков, проходит около года.


Жемчужины не обязательно бывают идеально круглыми, а их поверхность не всегда гладкая. Это наталкивало ученых на мысль о перемещениях внутри раковины в процессе развития, но доказано это было только сейчас. Для эксперимента была создана специальная установка: стеклянный купол с морской водой и водорослями для питания моллюсков. Затем 15-ти «участникам» — устрицам Pinctada margaritifera — были введены магнитные частицы диаметром 6,6 миллиметра. После начала процесса формирования жемчуга моллюсков переместили в купол, вокруг которого было оборудовано 25 магнитных датчиков.


Эксперимент показал, что приблизительно с 40 дня после попадания раздражителя в раковину он начинает вращаться, и это не прекращается до самого конца. Вращение происходит по-разному: у одних моллюсков частицы двигались по стабильной траектории, тогда как у других — хаотично. Различалась и скорость; среднюю ученые вычислили как 1,27 град/мин. Благодаря всем этим различиям каждая жемчужина и оказывается не похожей на другую.

21 июл 15, 05:00
+3 0

Биологи случайно нашли древние подводные вулканы

На глубине 5 километров у берегов Австралии найдены четыре огромных вулкана возрастом около 50 миллионов лет. Открытие получилось случайным: сделавшие его биологи изначально искали личинки омаров





Группа специалистов из университета Нового Южного Уэльса и Австралийского национального университета работала на борту исследовательского судна Investigator. В задачу входило изучение популяции омаров: поиск мест их нагула и вывода потомства. 

Работа велась по заказу австралийского Государственного объединения научных и прикладных исследований (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation, CSIRO), ее финансирование составляло $120 млн. Благодаря этому судно оснащено самым современным оборудованием: в частности, новейший гидролокатор способен моделировать дно океана в 3D-формате, пробиваясь на практически любую глубину. На предыдущем судне Southern Surveyor, которое CSIRO использовало для исследований, эхолот имел ограничение в 3 километра.

Именно это технологическое различие и позволило совершить открытие. В 250-ти километрах от Сиднея на глубине 4900 метров ученые обнаружили четыре кратера потухших вулканов. Они располагаются 20-километровой грядой на дне, а их возраст оценивается приблизительно в 50 миллионов лет. Кратер самого крупного, 700-метрового вулкана достигает 1,5 километра в диаметре.

Морские биологи, совершившие открытие, отмечают, что в наши дни человечество больше знает о поверхности Луны, чем об океанских глубинах. Исследования в этой части акватории будут продолжены: неподалеку могут располагаться и другие потухшие вулканы, что позволит получить новые данные о строении земной коры, об истории отделения Новой Зеландии от Австралии и так далее. Однако в ближайшее время рассчитывать на это не придется: финансирование, выделенное на обслуживание нового эхолота, полностью закончилось, и теперь ученым придется ждать нового финансового года.

Вместе с тем, миссия судна Investigator была крайне успешной: биологи не только совершили захватывающее открытие из области вулканологии, но и выполнили свою прямую задачу, обнаружив значительное скопление личинок омаров в самых разных местах. Познакомиться с результатами проделанной работы можно на сайте Австралийского национального университета.
источник

16 июл 15, 03:30
+1 0

В США создали кур с мордами динозавров

Американские биологи создали эмбрионы кур с мордами динозавров — подавив развитие белков, с помощью которых в зародышах образуются клювы.
Об эксперименте сообщается в журнале Evolution, а коротко результаты исследования излагает Nature News & Comment.

Целью ученых было не создание мутантов и не воскрешение динозавров методами генной инженерии — они стремились понять, как на молекулярном уровне шел процесс превращения морд в клювы у рептилий (будущих птиц). Известно, что клюв у ящеров возник из двух небольших костей (межчелюстных), вытянувшихся и соединившихся в одну структуру.

Биологи во главе с Архатом Абжановым из Гарварда и Бхартом-Анджаном Бхулларом (Bhart-Anjan Bhullar) из Чикаго сравнивали развитие эмбрионов современных птиц и рептилий. Оказалось, что в организме этих групп животных по-разному экспрессируются белки FGF и Wnt: у рептилий они активны в двух небольших участках плода, превращающихся в морду, а у птиц — в широкой полосе на аналогичном участке.

Чтобы проверить эту гипотезу, ученые ввели в эмбрионы кур химические вещества, блокирующие активность белков FGF и Wnt. Согласно одобренному властями университета протоколу исследования, зародышей-мутантов не довели до рождения: изменения в их анатомии отслеживали на последних днях развития плода.

У некоторых птиц межчелюстные кости остались соединенными, у других — отдельными и короткими. Цифровые модели черепов показали, что кости во многих из них оказались больше похожими на черепные кости первоптиц (вроде археоптерикса) и динозавров (таких, как велоцираптор), чем на кости обычных цыплят.

Однако до идентификации генетической базы клювов пока далеко: это могут быть как гены, кодирующие FGF и Wnt, так и гены связанных с ними биохимических реакций — а также «регулирующая» ДНК, влияющая на экспрессию генов.

Известный своим проектом вырастить динозавров из кур палеонтолог Джек Хорнер (Jack Horner) воспринял работу Абжанова и Бхуллара с энтузиазмом. Хорнер выявил генетические мутации, отвечающие за исчезновение хвоста у современных птиц — но повлиять на них на практике пока не удалось (в образовании хвоста участвует слишком много компонентов). Манипуляция с белками, отвечающими за эмбриональное развитие, представляется палеонтологу очень ценным методом.

15 май 15, 04:00
+1 0

Серебро превращает бактерии в зомби

Команда израильских ученых обнаружила, что нитрат серебра вызывает своеобразный "зомби-апокалипсис" у клеток синегнойной палочки. Умершие бактерии продолжают и дальше уничтожать представителей своего вида. Результат исследования опубликован на сайте Scientific Reports.

В ходе исследования антибактериального эффекта серебра ученые выяснили, что Pseudomonas aeruginosa, или синегнойные палочки, умирая от нитрата этого драгоценного металла, продолжали убивать живые бактерии. Ученые уже окрестили этот процесс "эффектом зомби".

Исследователи связывают смертоносные свойства мертвых бактерий с химическим принципом Ле-Шателье (возникновение в равновесной системе сил, пытающихся сдвинуть это равновесие, вызывает сопротивление данному процессу).

В среде мертвой синегнойной палочки устанавливается равновесие между концентрацией серебра внутри бактерий и в окружающей среде. После попадания мертвой бактерии из этой системы в чистую культуру Pseudomonas aeruginosa сложившееся равновесие нарушается, клетки-зомби заносят серебро в окружающее бактерии пространство. Эти приводит к выравниванию равновесия и смерти здоровых палочек. При этом, отмечают ученые, мертвые бактерии справляются с уничтожением живых клеток столь же эффективно, как и сам нитрат серебра.

Антибактериальные свойства серебра известны с давних времен. Еще Гиппократ отмечал, что этот драгоценный металл помогал при борьбе с некоторыми заболеваниями. А согласно персидским хроникам, правители использовали для хранения воды именно серебряные сосуды. "Персидский царь, отправляясь на войну, всегда брал запасы пищи, тщательно приготовленной дома, и скота. Также брал он воду из реки, что течет через Сузы, для питья, так как только она была царю по вкусу. Всегда, когда он путешествовал, его сопровождало несколько повозок, запряженных мулами, на которых перевозили воду, уже прокипяченную для питья и разлитую в серебряные фляги", - писал Геродот.

Однако из-за того, что серебро является тяжелым металлом, то при попадании в организм в большом количестве нарушает функционирование клеток. К примеру, может вызвать изменение окраски кожи на серебристую или синевато-серую.

11 май 15, 03:00
+1 0

Следы “инопланетной” ДНК в человеческом геноме ставят под сомнение теорию Дарвина


Исследователи Кембриджского университета совершили открытие, способное пролить свет на то, как зародилась жизнь на нашей планете. Они обнаружили следы “чужеродной” ДНК – 145 генов, которые могут опровергнуть одну из “священных коров” мировой науки – теорию эволюции Дарвина.


Это последнее открытие очень заинтересовало тех, кто увлечён вопросами происхождения греческой мифологии: в частности это касается истории Прометея, укравшего огонь у богов и вручившего его людям. Этот миф, кстати, лёг в основу блокбастера “Прометей”, в котором говорится о происхождении нашего вида и о том, как сотни тысяч лет назад некий “древний астронавт” явился на Землю, чтобы посеять на ней “семена жизни”.

Вот что после премьеры сказал режиссёр Ридли Скотт корреспонденту HollywoodReporter:

“И НАСА, и Ватикан согласны с тем, что с математической точки зрения для человечества было бы почти невозможно оказаться на той стадии развития, на которой мы находимся сейчас без помощи “со стороны”.


Наскальные рисунки в храме Сети, на которых изображён вертолёт и другие футуристические летательные аппараты, Абидос, Египет

Вебсайт VigilantCitizen попытался объяснить религиозный контекст теории “древнего астронавта”:

“Сторонники теории “древнего астронавта” указывают на то, что во многих древних религиозных текстах есть упоминания о гостях из космоса. Например, в двух книгах Библии (Книга Бытия и Книга Еноха) говорится о существовании на земле гигантов, называемых исполинами:
«Когда люди начали умножаться на земле и родились у них дочери, тогда сыны Божии увидели дочерей человеческих, что они красивы, и брали их себе в жены, какую кто избрал. И сказал Господь Бог: не вечно Духу Моему быть пренебрегаемым человеками сими, потому что они плоть; пусть будут дни их сто двадцать лет. В то время были на земле исполины, особенно же с того времени, как сыны Божии стали входить к дочерям человеческим, и они стали рождать им: это сильные, издревле славные люди». (Книга Бытия, 6:1–4)

И вот теперь учёные обнаружили в человеческом геноме 145 “чужеродных” генов – то есть тех, которые мы НЕ унаследовали от наших предков.

Исследователи говорят, что мы получили важнейшие “чужие” гены от микроорганизмов, присутствовавших в земной среде в древние времена.

Это открытие кардинально меняет общепринятый взгляд на эволюцию, которая целиком и полностью построена на передаче генов по линиям предков, которая продолжается до сих пор.

В результатах исследования, опубликованных в научном журнале GenomeBiology, основное внимание сосредоточено на вопросах горизонтальной передачи генов – то есть между организмами, живущими в одной среде. 

22 мар 15, 05:00
0 0

Почему кожа морщится от воды?

Кратким ответом может служить следующий: этот вид морщин возникает из-за деформации верхнего слоя кожи и исчезновения защищающих ее натуральных масел.
По словам доктора Марианны О'Донохью, профессора дерматологии Чикагского университета Раш, когда мы погружаемся в ванну, верхний слой кожи впитывает много воды. Нижний слой не способен увеличиваться, поэтому верхний вынужден сморщиваться, образуя складки. К счастью, этот эффект обратим.

Но Вы можете задать и другой вопрос: почему мы сморщиваемся, как старый высохший плод, а не разбухаем, как губка? Дело в том, что без масла, защищающего нашу кожу, ладони рук и ступни ног обезвоживаются, погружаясь в воду, а не наоборот. Происходит это так.

Примерно на 75% наше тело состоит из воды. Ее содержание варьирует в зависимости от количества жира, который содержится в тканях организма. Обезвоживание происходит, когда защитные масла смываются с поверхности кожи. Вода начинает просачиваться из клеток наружу. Клетки обладают полупроницаемыми мембранами, а это значит, что они легко отдают воду, но неспособны так же легко ее поглощать. Если кожа теряет масло, то после 15 минут пребывания в водной среде вода начинает выходить из клеток через мембраны, вследствие чего образуются морщины.
источник

20 мар 15, 04:30
0 0

Можно ли научить человека фотосинтезу?


Представьте, что было бы, если бы люди, как растения, могли питаться напрямую солнечной энергией. Это определённо облегчило бы нам жизнь: бесчисленные часы, потраченные на покупку, приготовление и поедание пищи можно было бы потратить на что-нибудь другое. Чрезмерно эксплуатируемые сельскохозяйственные земли вернулись бы к природным экосистемам. Резко упали бы уровни голода, недоедания и болезней, распространяющихся через пищеварительный тракт.

Однако люди и растения уже сотни миллионов лет не имеют общего предка. Наша биология кардинально отличается почти во всех аспектах, поэтому может показаться, что нет способа спроектировать человека так, чтобы он мог осуществлять фотосинтез. Или же это всё-таки возможно?

Эту проблему тщательно изучают некоторые специалисты по синтетической биологии, которые даже пытались создать собственных растительно-животных гибридов. И хотя мы пока далеки от создания способного к фотосинтезу человека, в результате нового исследования был обнаружен интригующий биологический механизм, который может поспособствовать развитию этой зарождающейся области науки.



Elysia chlorotica — животное, способное осуществлять фотосинтез подобно растениям

Недавно представители Морской биологической лаборатории, расположенной в американской деревне Вудс Холл, сообщили, что учёные разгадали секрет Elysia chlorotica — бриллиантово-зелёного морского слизня, который выглядит, как лист растения, питается солнцем, как лист, но фактически является животным. Оказывается, Elysia chlorotica поддерживает такой яркий окрас, употребляя водоросли и забирая себе их гены, обеспечивающие фотосинтез. Это единственный известный экземпляр многоклеточного организма, присваивающий ДНК другого организма.

В своём заявлении соавтор исследования, почётный профессор Южно-Флоридского университета Сидни К. Пирса сказал: «На Земле невозможно такое, чтобы гены водорослей действовали внутри клетки животного. И всё-таки это происходит. Они позволяют животному получать питание от солнца». По словам учёных, если бы люди захотели взломать собственные клетки, чтобы сделать их способными к фотосинтезу, для этого можно было бы использовать подобный механизм.

Что касается солнечной энергии, можно сказать, что люди миллиард лет двигались в неправильном эволюционном направлении. По мере того, как растения становились тонкими и прозрачными, животные становились толстыми и светонепроницаемыми. Растения получают свою небольшую, но постоянную долю солнечного сока, оставаясь при этом на одном месте, но людям нравится двигаться, и для этого им необходима богатая энергией пища.

Если взглянуть на клетки и генетический код человека и растения, окажется, что мы не такие уж и разные. Эта поразительная схожесть жизни на её фундаментальных уровнях позволяет происходить таким необычным вещам, как кража фотосинтеза животным. Сегодня, благодаря развивающейся области синтетической биологии, у нас может получиться воспроизвести такие явления за одно эволюционное мгновение, благодаря чему биопанк-идеи о создании фотосинтезирующих участков кожи кажутся менее фантастическими.

По словам Пирса, «обычно, когда гены одного организма переносят в клетки другого — это не срабатывает. Но если это работает, это может в одночасье изменить многое. Это как ускоренная эволюция».

Морские слизни — не единственные животные, способные осуществлять фотосинтез через симбиотические отношения. Другими классическими примерами таких существ являются кораллы, в клетках которых хранятся фотосинтетические динофлагелляты, а также саламандра пятнистая, использующая водоросли для снабжения своих эмбрионов солнечной энергией.

Однако морские слизни отличаются от подобных животных тем, что они нашли способ исключить посредников и совершать фотосинтез только для себя, поглощая хлоропласты из водорослей и покрывая ими стенки своего пищеварительного тракта. После этого гибрид животного и растения может месяцами жить, питаясь только солнечным светом. Но до сих пор загадкой оставалось, как именно слизни поддерживают свои краденые солнечные фабрики.

Теперь Пирса и другие соавторы исследования нашли ответ на этот вопрос. Похоже, что слизни не только воруют у водорослей хлоропласты, но ещё и крадут важные коды ДНК. В статье, опубликованной в журнале The Biological Bulletin, значится, что поддерживать работу солнечных машин ещё долгое время после поедания водорослей слизням может помогать ген, который кодирует фермент, используемый для починки хлоропластов.

В природе генетическая экспроприация может быть редким явлением, но в лабораториях учёные экспериментируют с ней на протяжении уже многих лет. Перенося гены из одного организма в другой, люди создали множество новых форм жизни: от кукурузы, производящей собственные пестициды, до светящихся в темноте растений. С учётом всего этого, настолько ли безумно предположение, что нам стоит последовать примеру природы и наделить животных — или даже людей — способностью к фотосинтезу?

Биолог, дизайнер и писатель Кристина Агапакис, получившая в Гарварде докторскую степень в области синтетической биологии, провела много времени размышляя над тем, как создать новый симбиоз, при котором животные клетки были бы способны фотосинтезировать. По словам Агапакис, миллиарды лет назад предки растений вобрали в себя хлоропласты, которые были свободноживущими бактериями.

Как рассказала Агапакис, проблема создания питающегося солнцем организма состоит в том, что для поглощения достаточного количества солнечного света необходима поверхность с очень большой площадью. С помощью листьев растениям удаётся поглощать огромное, относительно их размера, количество энергии. Мясистые люди, с их соотношением поверхности и объёма, скорее всего не обладают необходимой пропускной способностью.

«Если вам интересно, можете ли вы обрести способность фотосинтезировать, я отвечу, что, во-первых, вам придётся полностью прекратить двигаться, а во вторых стать полностью прозрачными» рассказывает Агапакис, по подсчётам которой для осуществления фотосинтеза каждой человеческой клетке будут необходимы тысячи водорослей.

На самом деле, питающийся солнечным светом Elysia chlorotica может быть исключением, которое подтверждает правило. Слизняк стал выглядеть и вести себя настолько похоже на лист, что во многом стал больше растением, чем животным.

Но даже если человек не может существовать только за счёт солнца, кто сказал, что он время от времени не может дополнить свой рацион небольшой солнечной закуской? На самом деле, большинство способных к фотосинтезу животных, в числе которых несколько сородичей Elysia chlorotica, полагаются не только на энергию солнца. Свой фотосинтезирующий механизм они используют в качестве резервного генератора на случай нехватки еды. Таким образом, способность фотосинтезировать является страховкой от голода.

Возможно, человек смог бы найти совершенно новое применение фотосинтезу. Например, по словам Агапакис, «на коже человека могли бы быть зелёные пятна – активируемая солнечным светом система заживления ран. Что-то, не требующее такого количества энергии, которое необходимо человеку».

В ближайшем будущем человек не сможет полностью перейти на обеспечение одним только солнечным светом — по крайней мере до тех пор, пока не решится на кардинальные модификации организма — поэтому пока нам остаётся продолжать вдохновляться примером природы.

источник

13 мар 15, 05:30
0 0

Кто появился раньше — курица или яйцо?


Как ни странно, на этот знаменитый вопрос можно дать однозначный ответ — раньше появилось яйцо. Только это яйцо было совсем не куриное. Или, может быть, не совсем куриное. Но сначала, чтобы ответ был понятнее, нужно разобраться в том, что же такое курица и что такое куриное яйцо. Казалось бы, что тут объяснять? Все это и так знают: яйца мама покупает в магазине, а курицу все дети видели на картинке или в зоопарке (а кое-кто и на воле, в деревне). Однако на самом деле вещи часто совсем не похожи на то, чем они кажутся, если на них просто посмотреть.



С яйцом тут надо быть особенно осторожным. Смотришь на него — вроде бы куриное... И вдруг — хлоп! А из него вылупляется крокодил. Тут может получиться опасная путаница, как в повести Булгакова «Роковые яйца» (по мне так это роман по всем главным диагностическим признакам, но тут литературоведам виднее).

А всё потому, что все яйца более-менее похожи. Не обязательно внешне: по внешнему виду можно спутать куриное яйцо с крокодильим, но никто, конечно, не спутает икринку лягушки или рыбы с куриным яйцом. Но по сути это одно и то же — оплодотворенные яйцеклетки.

Яйцеклетки по устройству в принципе похожи на обычные клетки. У них тоже есть ядро, цитоплазма и внешняя мембрана. Поверх нее почти всегда есть еще тонкая оболочка из белков. Но куриное яйцо гораздо крупнее обычной яйцеклетки и сложнее устроено. Диаметр обычной клетки — одна сотая или одна пятидесятая миллиметра. Диаметр яйцеклетки человека — около одной двадцатой миллиметра. Яйцеклетка лягушки — икринка — без оболочки имеет диаметр около одного миллиметра. Яйцеклетка курицы — это желток яйца. Ядра в ней не видно, потому что оно маленькое и прозрачное. А всё остальное, белок и скорлупа, — это сложно устроенные оболочки. Ими курица одевает свою яйцеклетку, чтобы защитить будущего цыпленка от высыхания, болезнетворных бактерий и прочих невзгод.

Кажется, некоторые люди до сих пор думают, что желток — это ядро яйцеклетки, белок — цитоплазма, а скорлупа — оболочка. Я как-то раз, лет пятнадцать назад, был свидетелем того, как это объяснял на уроке учитель биологии. В данном случае учитель был неправ! (Даже отчасти понятно, откуда ветер дует: геологи и географы злоупотребляют сравнением яйца с Землей: желток — ядро, белок — мантия, а скорлупа — земная кора.)





 Желток куриного яйца — это гигантская яйцеклетка. Зародышевый диск — ранний зародыш; в этой же области раньше находилось ядро

Как в ядре любой клетки, в ядре яйцеклетки содержится наследственная информация. Она записана на особых очень длинных молекулах (они называются ДНК). Что такое наследственная информация, в первом приближении можно объяснить даже тому, кто ничего не знает о молекулах. Это информация про то, как сделать из яйца курицу или человека. Информация записана буквами в одну строчку. Длина этой записи у курицы — примерно два с половиной миллиарда букв. Разных букв у всех организмов всего четыре. И из них составляются слова только из трех букв. Из таких слов состоят фразы (они называются гены). Фразы довольно длинные. В них может быть и сто слов, и тысяча. Каждая фраза, если клетка её прочтет, превращается в белок — сложную молекулу-машинку.

Именно белки сокращают наши мышцы, переносят кислород от легких, укрепляют кости и хрящи, делают для нас всякие другие вещества. И от состава белков зависит цвет наших волос и глаз, форма носа и ушей, а во многом даже черты характера и интеллект. И вообще все наши признаки, в том числе и видовые различия между курицей, крокодилом и человеком.

На самом деле «строчка» в клетках курицы порезана на 78 отрезков. Эти отрезки называются хромосомы. Клетка умеет копировать информацию — изготавливать второй экземпляр каждой хромосомы. Потом каждый отрезок очень плотно наматывается на особые катушки из белков — чтобы их легче было делить. А после этого ядро и сама клетка могут поделиться пополам.

У курицы или человека тело состоит из сотен миллиардов клеток, и все они происходят от яйцеклетки. Причем куриные клетки очень похожи на человеческие. Глядя на курицу и человека, догадаться об этом непросто! И в ядре каждой клетки у курицы и человека есть информация о целом организме.

Кажется, что сто миллиардов клеток — это очень много. Но на самом деле яйцеклетка и ее потомки могут делиться быстро — допустим, раз в час. Тогда через десять часов клеток будет уже примерно 1000 (2×2×2×2×2×2×2×2×2×2 = 1024). Через двадцать часов — миллион. Через тридцать — миллиард. Еще 5–6 часов — и нужное число достигнуто! Так что клеткам особенно можно и не спешить. Ведь на самом деле цыпленок развивается за 21 день.

Правда, если взять одну клетку курицы с ядром и посадить в питательную среду, то целую курицу таким способом не получишь (хотя с растениями этот номер проходит). Обычно клетки животных помнят, «кем они работали» в целом организме и сохраняют свои свойства при размножении вне организма. Чтобы получить из обычной клетки целое животное, нужно извлечь из нее ядро и поместить его внутрь яйцеклетки (а ядро яйцеклетки убрать или разрушить). Тогда можно получить целый организм.

С курами и крокодилами этого не делают — с их яйцеклетками трудно работать. А вот с лягушками, мышами и многими другими млекопитающими уже научились.

Значит, в цитоплазме яйцеклетки есть какие-то важные вещества, которые помогают так прочитать наследственную информацию, чтобы получить целый организм. Кроме того, две копии информации в яйцеклетках не совсем обычные. Одна копия в виде набора из 39 хромосом, то есть из 39 молекул ДНК — от курицы. Вторую копию (тоже в виде набора из 39 хромосом) дает петух. Сперматозоид петуха сливается с яйцеклеткой, пока у нее еще нет скорлупы. Потом курица одевает яйцеклетку дополнительными оболочками, откладывает яйцо и начинает его насиживать. Ядро яйцеклетки удваивает все 78 хромосом, и по 78 хромосом попадает в каждую дочернюю клетку.

Яйцеклетки есть практически у всех животных и растений. А как обстоит дело у других организмов — одноклеточных? Одноклеточные организмы, такие как амёба, внешне очень сильно отличаются от людей и куриц. Но способ записи информации и деления клеток у них почти одинаковые. Информация о строении клетки амёбы содержится в единственном ядре. При размножении сначала делится ядро, а потом клетка, и получаются две новые амёбы. А яйцеклеток и сперматозоидов у амёбы нет.

Но у многих одноклеточных организмов тоже есть яйцеклетки. «Яйца» эти внешне не очень похожи на куриные. И ведут они себя по-другому. После слияния со сперматозоидом они быстро делятся несколько раз, а потом образовавшиеся клетки разбегаются по своим делам. Так ведут себя, например, яйца одноклеточной зеленой водоросли-хламидомонады (рис. 4).



 Из яйца хламидомонады (8) выходит несколько клеток со жгутиками

Когда-то на Земле жили только одноклеточные организмы. Значит, от каких-то из них произошли многоклеточные животные. Ученые точно не знают, где и когда жили одноклеточные, которые стали нашими предками. Вероятно, жили они на мелководье морей, а предполагаемые сроки — примерно от миллиарда до 700 миллионов лет назад. Но что удивительно — некоторые гены в их яйцах уже были почти точно такие же, как у курицы. Это известно наверняка, потому что такие гены вообще почти одинаковые у всех организмов из клеток с ядром. (Подумайте сами, за что такие гены могут отвечать.) Таким образом, «прото-прото-куриные» яйца существовали за миллиард лет до куриц.

А потом у какого-то нашего далекого предка клетки со жгутиками, образующиеся при делении яйца, перестали разбегаться. Они оставались склеенными. Можно сказать, что это был первый «цыпленок» — будущее животное. Постепенно в таких яйцах менялись гены — какие-то терялись, какие-то удваивались, некоторые новые появлялись (как это происходит, мы разберем в другой раз). Из таких яиц выходили существа, всё больше похожие на куриц. Из яиц (икринок) начали выходить рыбы. Потом, примерно 400 миллионов лет назад, некоторые рыбы научились дышать воздухом и ходить по дну на коротких лапах. А немножко позже некоторые из них начали выползать на сушу. Постепенно они превратились в земноводных, похожих на тритонов. Яйца (икринки) они еще очень долго откладывали в воде. Наконец появились пресмыкающиеся. Они «научились» одевать яйца скорлупой и откладывать их на суше (к ним относятся и крокодилы — кстати, наиболее близкие родственники птиц из числа современных рептилий).

У пресмыкающихся так устроены ноги, что им трудно долго бегать. А уметь быстро и долго бежать бывает, конечно, очень полезно. И нашлись такие пресмыкающиеся, которые «научились» это делать. Но для этого им пришлось встать на задние лапы. Так появились динозавры.

Тут уже до птиц было совсем недалеко. Все динозавры откладывали яйца, и некоторые их насиживали. Некоторые из динозавров, видимо, вообще были очень умными, могли опекать и воспитывать своих «цыплят». Они были почти такие же умные, как куры (а куры — вопреки распространенному о них мнению — очень умные и хитрые птицы). И наконец, у некоторых таких динозавров чуть-чуть поменялись гены, и чешуя на их теле постепенно превратилась в перья. А сами динозавры (точнее, некоторые из них) вовсе не вымерли — они превратились в птиц.

Таким образом, первое настоящее яйцо животных появилось, вероятно, больше 700 миллионов лет назад, а может, и больше миллиарда. Первые яйца динозавров, уже очень похожие на куриные, появились около 225 миллионов лет назад. А первые куры — более-менее близкие родственники современных кур — появились всего 90 миллионов лет назад. Вот насколько яйцо старше! А то, что первые яйца были не куриные, — так про это в вопросе и не спрашивается...
Источник

12 фев 15, 03:30
+1 0
Темы с 1 по 10 | всего: 31
Самые обсуждаемые
Хватит перевирать науку

Хватит перевирать науку

Многие понятия покинули мир науки, и соответствующие слова стали частью повседневной речи — но, к сожалению, чаще всего их используют неправильно. Мы попросили н

25 сен 14, 08:00
+8 4
Французские вирусологи воскресили древнее сибирское зло возрастом 30 тысяч лет

Французские вирусологи воскресили древнее сибирское зло возрастом 30 тысяч лет

Научные сотрудники Университета Экс-Марсель, под руководством биологов-эволюционистов Жана-Мишеля Клавери и Шанталь Абергель сообщили о том, что успешно возроди

Иван Р 21 июн 14, 11:20
+6 6
Самый необычный человеческий мозг из известных науке

Самый необычный человеческий мозг из известных науке

Человеческий мозг до сих пор во многом остаётся загадкой, далеко не все его возможности и особенности функционирования понятны науке. Долгие годы ведутся исслед

Иван Р 24 июн 14, 11:09
+5 6
За колючим шлагбаумом. 5 мест, где ты должен побывать, но не сможешь.

За колючим шлагбаумом. 5 мест, где ты должен побывать, но не сможешь.

    Мы обнаружили на карте мира десять удивительных, незабываемых, невероятно интересных мест (для затравки перечислим в этой статье только

Иван Р 8 сен 14, 15:42
+5 2
Как моллюски создают жемчужину

Как моллюски создают жемчужину

Исследование проводилось группой специалистов из Франции, Французской Полинезии и Катара. Жемчужина образуется внутри раковины после попадания туда посторон

21 июл 15, 05:00
+3 0
Минусовые
Почему у человека некоторые органы — парные (например, легкие, почки), а другие — в одном экземпляре?

Почему у человека некоторые органы — парные (например, легкие, почки), а другие — в одном экземпляре?

Иллюстрация, показывающая различные типы симметрий, существующие на Земле. Демонстрируется в Музее естественной истории имени Филда в Ч

2 ноя 14, 06:00
0 0
Почему кожа морщится от воды?

Почему кожа морщится от воды?

Кратким ответом может служить следующий: этот вид морщин возникает из-за деформации верхнего слоя кожи и исчезновения защищающих ее натуральных масел. По с

20 мар 15, 04:30
0 0
Память воды

Память воды

Что такое память воды?.. Все началось в одной из закрытых лабораторий Германии. Лаборантка случайно уронила в сосуд с дистиллированной водой запаянную ампулу

27 окт 14, 12:30
0 0
10 самых необычных ядов

10 самых необычных ядов

  Как и миллионы лет назад, на нашей планете ежедневно идет причудливый балет жизни и смерти, не останавливая свое движение ни на секунду. Каждый раз миллион

Иван Р 16 июн 14, 10:28
0 0
Ландшафт приспособленности.

Ландшафт приспособленности.

Биологи, изучающие эволюцию белков, используют образ громадного, но всё же конечного пространства последовательностей. Это воображаемое пространство включает

20 окт 14, 10:30
0 0

Сейчас онлайн

  • Лола Шаяхметова
  • геннадий савицкий
  • Michael Miki
  • Наталья Загороднюк
  • Виктор Синьков
  • Андрей Барш
  • Абеуова Айнур
  • Лёля П
  • Любовь Зубрилина
  • aleksei
  • Наталья Полтораднева
  • ВЛАДИМИР
  • Евгений Манин
  • Сергей Гайдин
  • Валерий Аристов
Читать

Поиск по блогу

Последние комментарии