Наталья Сердцева
99 секретов биологии

Полная версия

№ 6
Предки и потомки внутри нас. Геном

Каждый из нас так или иначе похож на своих родителей, бабушек, дедушек и более далеких предков – потому что информация о том, как мы должны выглядеть и функционировать, передалась нам именно от них. Инструкции о цвете глаз и волос, росте, весе, болезнях, психологических особенностях зашифрованы в генах, которые являются участками ДНК. Вся генетическая информация, заключенная в клетке, называется геномом.

Геном можно назвать схемой или программой, по которой строится организм, но, с другой стороны, – это летопись. В геноме сохранились сведения о самых далеких предках, практически со времен сотворения мира, вернее первого организма. Исследуя геномы человека и животных, биологи составили родословное древо всего живого, разобравшись, кто от кого произошел и в какой последовательности это случилось.

№ 7
Неприкосновенный запас на черный день. Стволовые клетки

Наш организм постоянно обновляется, старые, отработавшие свой запас клетки заменяются новыми, молодыми и полными сил. Откуда же берутся новые «строительные кирпичики»? За их выработку отвечают стволовые клетки. Но потенциал обновления не бесконечен, не все системы и органы могут восстановиться после тяжелых заболеваний; кроме того, с возрастом количество и качество новых клеток снижается. А ведь было бы неплохо иметь возможность обновлять ткани даже тогда, когда сам организм с этим не справляется, не так ли?

Так считают и ученые, разрабатывающие методы пересадки стволовых клеток нуждающимся в этом пациентам. Самыми перспективными в этом смысле являются эмбриональные стволовые клетки – существует возможность выращивать из них ткани и органы.

Как известно, человеческий организм развивается из одной клетки под руководством ДНК. На ранних этапах развития все клетки зародыша одинаковы, из каждой может развиться любой орган или любая ткань. Позже клетки начинают делиться по специальностям: из этой группы образуется сердечнососудистая система, эта станет скелетом, та – пищеварительным трактом. Ненужные участки ДНК отключаются, работать продолжают только те, что будут задействованы.

Эмбриональные стволовые клетки, взятые до того, как они прошли специализацию, – это уникальный строительный материал, из которого современные биологи способны выращивать человеческие ткани и заменять ими больные или поврежденные. В перспективе это может полностью изменить медицину и улучшить качество нашей жизни.

В молодости медицина должна помогать природе, в старости – противодействовать ей.

Тадеуш Котарбиньский

№ 8
Организм как химический завод. Основа жизни

До начала XIX века считалось, что органический и неорганический мир в корне различны, бытовало представление о «жизненной силе», которая делает живое живым. Так было до того момента, пока Фридрих Вёлер не синтезировал молекулу мочевины – впервые органическое вещество было создано искусственным путем. Оказалось, что для создания органического материала не нужно никакой жизненной силы, его можно сделать из самых обычных химикатов.

Природа устроена просто, в основе жизни лежат химические реакции. Атомы водорода в молекулах нашего тела подчиняются тем же законам, что и атомы водорода в земной коре. Наш организм – не что иное как крупный химический завод, где одновременно происходит множество реакций. Руководящим центром данного предприятия является ДНК, в которой зашифрованы все инструкции.

№ 9
Человек как способ выживания генов. Теория Докинза

Ген – это участок ДНК, в котором зашифрована наследственная информация. Рост, цвет глаз, форма носа, умение сворачивать язык в трубочку – вся эти сведения находятся внутри гена. Гены передаются нам от предков, изменить их мы никак не можем.

С точки зрения биологии и генетики ген – это мельчайшая единица наследственности. Но некоторые ученые придают гену гораздо большее значение, возводят его на пьедестал и ставят в центр всей эволюции. Такой взгляд на вещи называется геноцентрическим. Главным его пропагандистом стал британский ученый Ричард Докинз. В своей книге «Эгоистичный ген» он назвал человека «машиной для выживания генов». С этой точки зрения вся эволюция происходила и происходит только для того, чтобы увеличить количество жизнеспособных генов; ген и есть главное создание природы.

№ 10
Ты – мне, я – тебе. Мутуализм

Распространение некоторых растений зависит от птиц: пернатые переносят семена в собственной пищеварительной системе. Конечно, они делают это неосознанно, у них нет цели увеличить посевы шиповника или клевера. Просто в природе сложились такие взаимовыгодные отношения: птицы питаются плодами растений, растения за их счет увеличивают ареал обитания. Биологи называют подобные отношения мутуализмом.

Примеров мутуализма существует великое множество, один из самых странных находится в желудке коровы. Большую часть его площади занимает рубец – орган, в котором живут микроорганизмы, расщепляющие целлюлозу. Без них корова не могла бы переваривать растительную целлюлозу. В этой разновидности мутуализма корова дает пристанище микробам в собственном организме, они за это помогают ее процессу пищеварения.

Мутуализм – это одна из форм симбиоза. От последнего он отличается тем, что выгоден обоим партнерам, в то время как при симбиозе пользу от совместного существования может извлекать только один партнер. Например, животные-падальщики, вроде гиен, питаются остатками добычи хищников. Падальщикам выгодно жить рядом со львами и тиграми, хищникам же это безразлично.

Рыбы-клоуны прячутся от хищников среди жгущих щупальцев актиний

Существует еще одна, довольно некрасивая, форма симбиоза – паразитизм. В этом случае один из участников отношений живет за счет другого, часто нанося ему вред. Так ведут себя кровососущие насекомые – блохи, вши, клещи, все виды кишечных паразитов и т. п. К паразитам относят и растения, питающиеся за счет себе подобных, например омелу или повилику.

Поистине нет в жизни ничего лучше, чем помощь друга и взаимная радость.

Иоанн Дамаскин

Нервные клетки не боятся стресса. Навредить им может только недостаток кислорода и питания.

№ 11
Хвостатая наэлектризованная клетка. Нейрон

Сердце, печень, кожа, слюнные железы и все остальные органы нашего тела подчиняются командам нервных клеток, поступающим из мозга. Мы не заботимся о том, как работает наше пищеварение, не контролируем каждый вдох и не напрягаемся по поводу того, сколько раз в минуту моргают наши глаза – этим занимается нервная система. Но это не значит, что она полностью независима от нас – если мы захотим почесать нос или поднять ногу, по нашим нервам мгновенно пойдет соответствующий импульс и желание будет осуществлено.

Нервная система – это разветвленная сеть, в которой одновременно происходят миллионы различных действий, и при этом все работает слаженно и точно, как лучшие швейцарские часы. Ни одна современная телекоммуникационная система не сравнится с нервной по сложности и совершенству. Как же устроен этот безупречный механизм?

Нервная система состоит из нейронов – нервных клеток – соединенных друг с другом. У каждого нейрона есть клеточное тело, аксон – длинный отросток, по которому нервные импульсы идут от данной клетки к другим нейронам, и дендрит (один или несколько) – короткий отросток, принимающий импульс от других клеток. Аксоны могут быть невероятно длинными: например, у некоторых нейронов, находящихся в спинном мозге, аксоны достигают пальцев ног.

Уникальность и отличие нейронов от других клеток в том, что они могут передавать через себя нервные импульсы, причем делают они это двумя способами – электрическим и химическим. Сигналы создаются ионами (электрически заряженными частицами) и перемещаются по телу нервной клетки.