стям можно проследить, как за миллионы лет менялись и усложнялись формы жизни.
№ 52. Возможно, это любовь. Симбиоз рыбы-клоуна и актиний
Морской анемон, или актиния, очень похож на яркий цветок, растущий на дне океана. На самом деле это не растение, а животное, коралловый полип. То, что кажется ножкой цветка, – тело полипа, а образования, похожие на лепестки, – его щупальца. В центре, среди ярких «лепестков», у актинии находится рот, через который она поглощает планктон – мелких беспозвоночных животных, хотя иногда ее обедом может стать добыча покрупнее, например зазевавшаяся рыбешка.
Актинии могут жить поодиночке или образовывать колонии, а еще у них есть друзья – рыбы-клоуны и раки-отшельники. Их отношения могут быть очень тесными, практически братскими. Начинается все, как положено, со знакомства, правда, происходит оно немного странно: рыба-клоун подплывает к актинии и позволяет ей себя ужалить. В каждой актинии есть яд, который нужен для защиты от врагов. Ужаленная рыба воспроизводит попавший в нее яд – теперь он для нее не опасен. Рыба-клоун может спокойно поселиться среди щупалец актинии. Рыбе это выгодно: актиния – прекрасное убежище, кроме того, рыбе могут перепасть объедки с барского стола.
Почему же актиния не возражает против присутствия на своем теле рыбы-клоуна? Потому что рыба – очень благодарный гость. Она защищает актинию от посягательств других животных, чистит ее, убирая остатки пищи, вентилирует воду. Так они и живут к взаимному удовольствию.
Такой способ совместного существования называется симбиозом. Он бывает трех видов: мутуализм, выгодный обоим партнерам (это как раз наш случай); комменсализм, когда одному из участников союза удобно быть вместе, а второму это безразлично; паразитизм – одно существо выживает за счет другого, иногда приводя его к гибели. Рыбу-клоуна ни в коем случае нельзя назвать паразитом, это было бы просто несправедливо! Она, скорее, заботливая жена – если считать актинию главным добытчиком и мужем.
№ 53. Миллионы отважных рыцарей на защите здоровья. Иммунная система
Миллионы разнообразных бактерий и вирусов атакуют нас ежедневно, но проникнуть внутрь крепости нашего организма им удается нечасто – потому что на страже всегда стоят бойцы иммунитета.
Защитная система оснащена огромным набором антител – это что-то вроде смирительных рубашек для агрессоров. Агрессоры бывают разные – по форме, размерам, качествам, – и каждому из них может противостоять только одно конкретное антитело. В организме взрослого человека имеется до 100 миллионов антител, на все случаи жизни.
Когда внутрь нашего организма внедряется агрессор (антиген), иммунная система начинает искать антитело «впору», подходящее ему по всем параметрам. Обычно среди миллионов вариантов такое находится. Антитела вступают в борьбу, захватывают антигены и обезвреживают их. Агрессор остановлен.
№ 54. Чем теплее климат, тем длиннее ноги, уши и хвосты. Правило Аллена
Законы физики одинаковы для любых систем – живых и неживых, органических и неорганических. По закону теплообмена теплота всегда перемещается из более теплой области в более холодную.
У животных тепло вырабатывается с помощью энергии, поступающей от переработки пищи; у теплокровных существ температура тела постоянная, независимо от того, холодно снаружи или жарко. Тепло образуется внутри и рассеивается в окружающую среду через поверхность тела. Чем больше поверхность, тем быстрее рассеивание. Так что длинный хвост или ноги увеличивают потери тепла, иметь такие части тела в холодном климате невыгодно.
Экогеографическое правило, описывающее зависимость площади тела от климата, было сформулировано в 1877 году американским зоологом Джоэлом Алленом. Оно гласит: среди родственных форм теплокровных животных, ведущих сходный образ жизни, те, которые обитают в более холодном климате, имеют относительно меньшие выступающие части тела.
Жираф бы не выжил в Сибири или в Гималаях, у него длинные ноги и еще более длинная шея. Чтобы обогреть такую площадь, ему нужно было бы иметь внутри обогреватель. А вот овцебык в суровых условиях чувствует себя прекрасно: мало того, что у него имеется теплая шкура, ему не приходится тратить много драгоценной энергии на обогрев удаленных от центра участков тела: ноги у него коротенькие, а шеи вовсе нет.
Правило Аллена распространяется на всех теплокровных животных, и человек не является исключением. Например, такая рельефная часть лица, как нос, гораздо меньше выступает у северных народов и очень заметна у южных. То же относится к ногам. Самые длинноногие представители человеческого рода – народности фур и тутси – живут на Африканском континенте, где очень жарко и тепло нужно скорее расходовать, чем сохранять.
№ 55. Одни наступают, другие приспосабливаются. Война антибиотиков и микробов
Пенициллин и другие антибиотики работают приблизительно как жвачка в замочной скважине: они не дают ключу, то есть бактерии, нормально функционировать. Антибиотики нарушают жизненный цикл микроорганизмов, вызывающих болезнь, микроорганизмы погибают, человек выздоравливает, можно праздновать победу. Но иногда победу одержать не удается, потому что за десятилетия, прошедшие с момента изобретения первого антибиотика, появились бактерии, которые смогли приспособиться к разрушительному действию лекарств.
И это вовсе не месть природы, как утверждают некоторые приверженцы натурального лечения, а нормальное и ожидаемое течение эволюции. Речь, конечно, идет об эволюции микробов. В любой популяции бактерии чем-то отличаются друг от друга, то же самое можно сказать и о людях или животных. Если у вас есть братья и сестры, вы поймете, о чем речь: даже дети одних родителей неодинаковы.
Таким образом, у каких-то единичных бактерий может обнаружиться механизм, препятствующий разрушительному действию антибиотика. Эти бактерии выживут, и через несколько поколений механизм противостояния антибиотику закрепится в генах. В итоге вся популяция бактерий будет нечувствительна к данному лекарству. Чтобы победить болезнь, ученым придется придумывать новый антибиотик. Они это делают постоянно, с переменным успехом: победа то на стороне бактерий, то на стороне медицины.
Эта борьба будет продолжаться очень долго, ведь законы эволюции работают всегда, и бактерии никогда не сдадутся, они будут снова и снова вырабатывать механизмы, защищающие их от разрушения. И их можно понять: все живое стремится выжить и продолжить род, будь то человек, цветок или мелкая болезнетворная бактерия. Нас тоже можно понять: болеть мы не хотим и будем использовать все доступные средства для борьбы с теми, кто насылает на нас неприятные состояния.
№ 56. Заплатка для тканей и органов. Стволовые клетки
Развитие человеческого организма начинается с одной клетки, зиготы. Это оплодотворенная сперматозоидом яйцеклетка, которая немедленно начинает делиться и увеличиваться в размерах. В этой клетке, как и в любой другой живой клетке, есть ДНК – инструкция к организму, содержащая самую полную информацию о том, как ему расти, развиваться и функционировать. В ДНК зиготы работают абсолютно все гены, но постепенно, по мере того как организм растет, клетки начинают специализироваться, и большая часть генов отключается. Например, клетки, которые стали мышечной тканью, будут производить только мышечные клетки, и участки ДНК, отвечающие за воспроизведение других клеток, окажутся заблокированными.
До того момента, как щелкнет генетический выключатель, клетки обладают неограниченными возможностями, они могут превратиться в любую ткань любого органа. Это и есть эмбриональные стволовые клетки, с которыми ученые и медики связывают так много надежд. В организме взрослого человека тоже есть стволовые клетки, но их очень мало и возможности их ограничены: они могут восстанавливать лишь небольшие участки поврежденных тканей.
Какие же возможности сулит нам использование эмбриональных стволовых клеток? Прежде всего, это лечение серьезных заболеваний. Например, при болезни Паркинсона поражаются клетки мозга, при инфаркте – клетки сердечной мышцы. Организм взрослого человека не в состоянии вырастить эти ткани, но это можно сделать в лабораторных условиях, используя ДНК больного и яйцеклетку, в которую оно помещается. Таким же образом можно выращивать целые органы, на сегодняшний день эти технологии еще полностью не отработаны, но будущее за ними. Так как созданные в лабораторных условиях ткани содержат ДНК человека, при пересадке они не будут отторгаться организмом, он воспримет их как родные.
География и экология
№ 57. Гавайи плывут на Аляску. Движение тектонических плит
Если внимательно посмотреть на западный берег Африки, а потом перевести взгляд на восточный берег Южной Америки, то можно заметить, что их очертания как будто дополняют друг друга. Эти два кусочка суши можно было бы сложить как пазл, если бы существовала сила, способная двигать материки. И такая сила существует! Находится она в недрах нашей планеты, которую можно сравнить с гигантской печкой в форме шара. Внутри этой печки постоянно что-то кипит, выделяется тепло, а последствия этого кипения сказываются на поверхности.
Тектонические плиты, на которых расположены материки, не такие уж тяжелые и неподвижные, как нам кажется. Когда Земля формировалась, все самые тяжелые элементы оказались в центре, в районе ядра. А на поверхности осталось то, что полегче. Сегодня тектонические плиты плавают в наполовину остывшем слое земной мантии, и они отнюдь не неподвижны: в каких-то местах они разъезжаются, и континенты удаляются, в каких-то, наоборот, наползают друг на друга, заставляя континенты сближаться. Эти перемещения трудно заметить, они весьма незначительны, но современная наука позволяет это сделать: например, ученые доказали, что Гавайи потихоньку перемещаются в сторону Аляски, в то время как Северная Америка уплывает от Европы. Там, где плиты трутся друг о друга, происходят землетрясения.