Очень вероятно, что эта попытка зарождения жизни была не первой. Не исключено, что и раньше, к примеру 5 или 6 миллиардов лет назад, происходило зарождение жизни. Но первые слабые живые организмы погибали, не сумев приспособиться к окружающей среде. Нашему общему предку повезло: он выжил и положил начало всему невероятному многообразию живой природы, которое мы можем наблюдать на Земле сегодня. Нужно понимать, что в те далекие времена наш универсальный предок был не единственной формой жизни, существовали и другие, но именно он оказался самым приспособленным. И именно благодаря ему мы такие, какие есть.
Кто же такой универсальный общий предок всего живого? Точно на этот вопрос ученые ответить не могут, этого загадочного предка, естественно, никто не видел, а оставленные им послания потомкам зашифрованы в наших ДНК. Предположительно, он представлял собой примитивное соединение молекул, что-то вроде «биохимического супа», его размножение происходило делением, существовал он при температуре около 50 °C. На самом деле это только догадки, единственное, что мы получили от своего прапрадедушки, – это генетический материал, а этого недостаточно, чтобы делать выводы.
Почему же биологи уверены, что общий предок существовал? Потому что все живое на клеточном уровне очень похоже. Все существа на нашей планете состоят из клеток, окруженных липидной оболочкой, в которых есть белки и РНК и которые одинаковым способом добывают энергию.
№ 40. Из чего сделаны бабочки, деревья и люди? Клеточная теория
Как вы думаете, много ли у нас, людей, общего, например, с ящерицей? С плесенью, выросшей на старом хлебе? С березой, что растет за окном? Вроде бы совсем ничего. Но если посмотреть на ткани, из которых состоит все живое, под мощным микроскопом, то обнаружится общий компонент – клетка. Все клетки всех живых существ на нашей планете очень похожи: они имеют внешнюю мембрану, внутреннюю среду, называемую цитоплазмой, органоиды (что-то вроде органов клетки) и ДНК, где хранится генетическая информация.
Клетки – это кирпичики, из которых построены все растения и животные. На нашей планете нет живой материи, которая не состояла бы из клеток. Возможно, где-то в космосе и существуют другие формы жизни, но на Земле мы довольствуемся клеточной.
Несмотря на то что все живое построено из схожих «кирпичиков», его разнообразие поражает воображение – потому что клетки многолики и многофункциональны. Только в организме человека имеется более 200 различных видов клеток, формирующих разные ткани и органы.
Существуют две основные разновидности клеток: клетки с ядром и клетки без ядра. Первые называются эукариотами, вторые – прокариотами. Клетки без ядра исторически появились раньше, они формировали и до сих пор формируют самые простые организмы – бактерии и одноклеточные археи. Весь остальной живой мир состоит из клеток, имеющих ядро. Даже у примитивной амебы есть ядро, и она относится к эукариотам.
Клетки с ядрами бывают трех основных типов, отличающихся биохимическими характеристиками. Первый тип является строительным материалом для растений, второй – для животных, третий – для грибов. Биолог, если у него под рукой есть микроскоп, никогда не перепутает между собой эти разновидности клеток. Мы же можем увидеть разницу между тканью, которую они образуют, на более грубом уровне. Растительное волокно не похоже на кожу животного или пластину шляпки гриба.
№ 41. Ксерокс для организмов. Клонирование
Кто такие клоны, знают все – благодаря знаменитой овечке Долли и многочисленным фантастическим произведениям, где искусственно созданные копии людей чаще всего воюют со своими оригиналами. Давайте попытаемся вникнуть в вопрос поглубже и разобраться, как происходит процесс клонирования и какие он дает возможности человечеству.
Начнем издалека, с клетки. В каждой клетке живого организма есть ДНК, где содержится вся информация о том, как этот организм должен развиваться и функционировать. В момент формирования организма активны все гены, позже происходит разделение труда: одни гены продолжают работать, другие «засыпают». Например, в клетках легкого не работают гены, вырабатывающие инсулин, они работают только в поджелудочной железе. Главное открытие, связанное с клонированием, заключается в том, что гены можно «обнулять» и «перезапускать». Что это значит?
Можно взять любую клетку организма и активизировать в ней все гены. Например, для клонирования овечки Долли использовали клетку вымени. Хотя в ней поначалу работали только те гены, которые нужны для функционирования молочной железы, после того как ее поместили в оплодотворенную яйцеклетку, все гены включились. Яйцеклетка с новым ядром была имплантирована в матку овцы, и из клетки вымени Долли вырос ее клон.
Таким образом было доказано, что из любой клетки организма можно вырастить его генетическую копию. Кроме того, можно выращивать отдельные ткани и органы, что дает немыслимые медицинские возможности. Правда, процесс клонирования довольно сложен, на сегодняшний день еще не созданы механизмы, позволяющие упростить и удешевить его. Поэтому клонирование тканей применяется весьма ограничено. Ну а на клонирование людей во всех цивилизованных странах наложен запрет – по этическим соображениям, чтобы не настала, как в фантастических фильмах, война клонов.
№ 42. 30 тысяч насекомых в день. Диета муравьеда
Внешность муравьеда, особенно такой разновидности, как гигантский муравьед, потрясает воображение. Это огромный пушистый зверь, около двух метров в длину, значительная часть его тела приходится на хвост, напоминающий огромную косматую метелку. Но самая странная часть тела у муравьеда находится не сзади, а спереди. Его голова имеет совершенно необычную форму: она узкая, сильно вытянутая в длину и заостренная на конце. Она больше похожа на пятую конечность, чем на голову.
То, что нам кажется странным, для муравьеда весьма удобно. Его верхние и нижние челюсти почти не раскрываются, рот совсем маленький, а зубов нет. Зато у муравьеда имеется очень длинный, сильный и гибкий язык, покрытый липкой слюной и обладающий мощной мускулатурой. Этим необыкновенным органом пушистый зверь поглощает муравьев из предварительно разоренного муравейника, и делает он это со страшной скоростью – 160 выбрасываний языка в минуту. Неудивительно, что за день муравьед успевает съесть до 30 тысяч насекомых.
На трапезу муравьед тратит не так уж много времени, большую часть дня он спит, уютно свернувшись калачиком и накрывшись пушистым хвостом. Гигантский муравьед может лечь спать прямо посреди голой равнины, ни от кого не скрываясь – кого бояться такому грозному монстру! Он просыпается ночью и отправляется охотиться на свою мелкую юркую добычу, напоминая огромный пылесос: муравьед идет, прижимая нос к земле и с шумом втягивая воздух, чтобы уловить запах вкусных муравьев или термитов.
Лапы муравьеда заканчиваются длинными когтями, которыми очень удобно разрывать муравейники, но которые мешают при ходьбе – поэтому зверь ходит, слегка раскачиваясь. Но вряд ли кто-то решится посмеяться над его походкой, ведь муравьед способен раскроить врага одним ударом.
№ 43. Двойная спираль на застежке-молнии. ДНК
Молекула ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) структурно похожа на лестницу. И одновременно на спираль. Или на лестницу, закрученную в спираль; вертикальные стойки этой лестницы сделаны из молекул кислорода, сахара и фосфора. У лестницы, как положено, имеются ступеньки, они построены из двух молекул, соединенных определенными связями.
Вся эта интересная конструкция служит одной цели: сохранить и передать генетическую информацию. Как информация хранится, представить несложно: она зашифрована в последовательности четырех азотистых оснований, из которых собраны ступеньки лестницы ДНК. Четыре основания – это как четыре буквы алфавита: соединяясь в разные сочетания, они образуют генетический текст данного организма.
А как передается информация, зашифрованная в закрученной лестнице ДНК? Во-первых, нужно отметить, что две вертикальные стойки лестницы – это примерно то же самое, что негатив и позитив одной фотографии, информация на них повторяется в зеркальном отражении. Во-вторых, для ответа на наш вопрос важно знать, что ДНК – не просто лестница, закрученная в спираль, эта лестница еще и может «расстегиваться» посередине, примерно как хорошо всем знакомая застежка-молния.
Когда ДНК нужно передать информацию, она создает свою копию. Делается это так. Лестница-спираль «расстегивается», каждая из ее ступенек разделяется надвое, азотистое основание на конце разделенной ступеньки становится свободным. Постепенно к каждому свободному основанию присоединяются дополняющие его ферменты, имеющиеся в жидкой среде клетки. Таким образом, каждая ступенька снова становится целой, такой, какой была до разделения. Лестница восстанавливается, копируя целую половину. Из одной молекулы ДНК получаются две с идентичной зашифрованной информацией.
№ 44. Уши под коленками
Уши растут из головы. Чтобы убедиться в правильности этой аксиомы, достаточно посмотреть в зеркало или вокруг себя. Но у этого правила, как и у любого другого, есть исключения. Одно из них – кузнечик. У него уши располагаются на ногах.
Как слышим звуки мы? Звуковая волна действует на барабанные перепонки, передается во внутреннее ухо, а оттуда – в мозг. У кузнечика все немного иначе. Его барабанные перепонки находятся на голенях передних лап, с двух сторон. На них и попадают звуковые волны и колебания, причем орган слуха кузнечика обладает чувствительностью, какая человеку и не снилась, насекомое улавливает малейшие колебания воздуха. Информация о звуке через внутреннюю часть слухового аппарата поступает в нервную систему, в ответ кузнечик получает команду: прятаться, затаиться или напасть.