Чудесная жизнь клеток доклад

Обновлено: 06.07.2024

Более ста лет тому назад — немецкий биолог Ганс Дриш разделил клетки эмбриона морского ежа на двухклеточной стадии развития, и каждая из получившихся отдельных клеток развилась в маленькую, но вполне обычную по форме личинку. Сейчас хорошо известно, что можно получить особи близнецов при разделении на этой стадии развития двухклеточных эмбрионов многих животных. Близнецы человека образуются при разделении эмбриона на значительно более поздней стадии — через две недели после оплодотворения яйцеклетки.

После оплодотворения в яйцеклетке происходит деление клеток, которое, однако, не сопровождается ростом самой яйцеклетки. В результате этого деления образуется группа из 30 клеток, и они формируют полую сферу. Внешняя оболочка этой сферы в последующем развитии эмбриона не участвует — из нее образуются такие структуры, как, например, плацента. Зародыш формируется из клеток внутренней поверхности этой полой сферы; оттуда же происходят эмбриональные стволовые клетки, способные развиться в любой из типов клеток.

На ранней стадии между клетками не наблюдается различий. Интересен вопрос, откуда клетки знают, в каких местах им надлежит быть и что делать. Откуда им становится известно, что они должны четко выполнять свои функции в целях развития эмбриона — стать, например, частью глаза или же образовать часть желудка. Выяснилось, что все это происходит благодаря взаимодействию генов и белков, в результате чего нужные белки синтезируются в нужное время и в нужном месте.

Во время развития эмбриона оказываются задействованными пять основных клеточных механизмов — деления клеток, образования структур тела, изменения форм, дифференциации клеток, роста клеток.

Деление клеток на ранней стадии развития эмбриона называется дроблением. В этот период яйцеклетка расщепляется на несколько более мелких клеток, и некоторые из них становятся эмбриональными стволовыми клетками.

Процесс образования структур состоит из формирования в эмбрионе органов и частей тела — например, конечностей или такой важной структуры, как нервная система. Клетки закрепляются на отведенных им местах и образуют четкую структуру будущего органа.

Если образование структур тела напоминает собой рисование или, лучше сказать, создание каркаса, то изменение формы походит на процесс лепки скульптуры, во время которого клетки совершают значительные перемещения и ткани меняют форму. Наш позвоночник представляет собой сначала плоскую полоску. Затем края этой полоски начинают закругляться и, встретившись, соединяются для того, чтобы образовать пустотелую трубку, которая и становится впоследствии позвоночным столбом. Разумеется, эта трубка пронизана множеством нервов, и их образование является прямым следствием процесса дифференциации клеток.

Дифференциация клеток приводит к появлению сотен различных типов клеток в нашем организме.

Механизм роста клеток способствует увеличению отдельных частей тела эмбриона. В основном он включается уже после того, как мы появляемся на свет.

Контроль над активностью всех этих клеточных механизмов осуществляется за счет присутствующих в клетках белков, а их деятельность, в свою очередь, определяется теми генами, которые на данный момент находятся в активированном состоянии. Таким образом, фундаментальным механизмом процесса развития клеток является процесс активации и деактивации генов. Гены в клетках растущего носа — такие же, как и гены в клетках растущего пальца, однако активные гены в этих частях тела сильно отличаются друг от друга.

Мы уже видели, что существуют контрольные зоны генов, с которыми связываются белки, участвующие в процессе транскрипции, — тем самым они делают ген активным либо неактивным. Изменения в статусе гена определяются как последовательностью событий внутри клетки, так и сигналами, которыми клетки обмениваются друг с другом.

В процессе развития эмбриона в активированном состоянии находятся несколько тысяч генов, которые осуществляют контроль над его развитием. Существует также множество генов, функция которых заключается в поддержании обычной жизнедеятельности клеток. Эти гены, не имеющие отношения к генетической программе развития эмбриона, присутствуют в большинстве клеток.

Из клеток внутренней поверхности оплодотворенной яйцеклетки происходят три клеточных слоя, из которых состоит наше тело: эктодерма, мезодерма и эндодерма. Эктодерма — это внешний тканевый слой, в нее входят кожа и нервная система. Находящаяся под ней мезодерма включает в себя мускулы, скелет, сердце, кровь и почки. Третьим, самым глубинным тканевым слоем является эндодерма, из нее состоят кишки, печень и легкие. В процессе формирования клеточных слоев эктодерма, мезодерма и эндодерма должны расположиться в правильном порядке. Этот процесс называется гаструляцией.

Особенность животных в том, что клетки, которым предстоит сформировать их кишечник и мускулы, скелет и сердце, изначально находятся на внешней стороне эмбриона и им необходимо передвинуться во время гаструляции. Определение будущих функций этих клеток на ранней стадии позволяет сформировать основные оси развития эмбриона — в частности, выявить, где будет находиться его голова, а где хвост. При этом определяется расположение трех клеточных слоев, из которых будет состоять тело, в результате чего клетки мезодермы и эндодермы направляются внутрь эмбриона, чтобы занять назначенное положение.

Первый явный признак гаструляции в человеческих эмбрионах — формирование плотного слоя клеток, который разрастается и формирует желоб, соответствующий основной оси нашего тела. На конце этого слоя находится область, организующая рост и движение, которая называется наростом. По мере продвижения нароста к противоположному концу яйцеклетки образуется новый слой клеток. Клетки, находящиеся по разные стороны от этого слоя, перемещаются под него и формируют эндодерму и мезодерму. Когда эти перемещения заканчиваются, новообразованный плотный слой начинает сдвигаться в направлении заднего конца эмбриона. Теперь на его кончике находится будущая голова эмбриона.

При этом поверхностный слой клеток, эктодерма, начинает разворачиваться в районе срединной линии, образуя трубку, из которой впоследствии будут сформированы спинной мозг и головной мозг. Находящаяся под ней и возвращающаяся назад мезодерма оставляет за собой пары небольших комочков ткани, по одному на каждой стороне, которые известны под названием сомитов; впоследствии сомиты сформируют позвоночный столб, мускулы спины и конечностей. Таким образом становится очевидна основная структура эмбриона; конечности же его разовьются позже из отростков, которые вырастут из тела.

Но если теперь можно определить, где находится голова и где будут находиться ноги эмбриона, то по-прежнему остается не ясно, где будут правая и левая его стороны. Несколько органов нашего тела являются симметричными, как, например, конечности, однако сердце располагается слева, у печени имеется только левая доля, слева располагаются желудок и селезенка.

Во время развития эмбриона левую сторону от правой отличают реснички. Благодаря им активируется особый ген, который в свою очередь активирует гены левой стороны тела. У одного из десяти тысяч человек обычная асимметрия правой и левой стороны нарушена. Такие люди во всем остальном являются совершенно нормальными; правда, некоторые, очень немногие, могут испытывать проблемы с дыханием.

Все это развитие происходит за счет деятельности клеток, которая контролируется генами и теми белками, которые закодированы в них.

В развитии эмбриона по-настоящему определяющим фактором является именно внутреннее состояние клетки.

Связь, которая осуществляется между различными клетками в развивающемся эмбрионе, позволяет активировать нужные гены в нужное время, чтобы белки могли выполнять свою работу. Сигнал, который получает при этом клетка, редко проникает внутрь нее. Почти всегда этот сигнал, являющийся в форме некоего вещества, воздействует на внешнюю оболочку клетки и вызывает ряд цепных реакций внутри клетки, которые приводят к активации либо деактивации определенных генов. Это немного напоминает то, как если бы вы нажимали определенные кнопки на музыкальном автомате, чтобы заставить его играть нужные вам мелодии. Таким образом, развитие эмбриона проистекает в результате последовательных реакций внутри клетки, которые вызываются сигналами, поступающими извне.

Сигнал, достигший клеточной оболочки, передается далее путем последовательного взаимодействия белков. Это приводит к добавлению фосфата к целому ряду белков, располагающихся как в клеточной оболочке, так и в клеточном ядре, что стимулирует либо останавливает работу гена. Это сложный процесс, известный под названием сигнальной трансдукции.

Исследования регенерации тканей дают убедительные доказательства того, что клетки действительно обладают позиционными значениями. Несколько видов лягушек способны регенерировать свои конечности, что требует, чтобы клетки обладали позиционными значениями относительно утраченной конечности, то есть чтобы процесс регенерации начинался с того места, в котором конечность подверглась ампутации, и далее по направлению к кончикам утраченных пальцев.

Ученые выявили специфический белок на оболочках клеток конечности лягушки, концентрация которого уменьшается от плеча к конечностям лягушки. И при этом установили, что возможно изменить позиционные значения клеток, обрабатывая регенерируемую конечность ретиноевой кислотой, которая приводит к появлению у клеток в районе пальцев более высокой концентрации этого белка и уподобляет их клеткам в районе плеча. Если ампутировать лягушке кисть, то при обычных условиях у нее будет регенерирована именно кисть. Но если в процессе регенерации ввести в ткани ретиноевую кислоту, то регенерируемые клетки решат, что они являются клетками плечевой области, и тогда на месте отрезанной кисти вырастет целая лапка.

Формирование структур тела во время развития эмбриона хорошо наблюдать на примере образования конечностей.

В развитии конечностей большую роль играет программируемая смерть клеток — апоптоз, которая заставляет умирать те клетки, которые располагаются между пальцами. Если бы этого не происходило, на руках были бы перепонки и они походили бы на утиные лапки. Апоптоз является частью механизма образования структур тела; он контролируется генами.

По мнению ряда ученых, позиции клеток на основной оси руки, от плеча до кисти, определяются временем, которое клетки проводят в зоне развития. Те клетки, которые находятся в зоне развития дольше всего, становятся пальцами. Те же клетки, которые покидают ее раньше других, образуют кости — лучевые и локтевые. Такая модель, в которой за позиции клеток отвечает механизм, регулирующий время, объясняет эффект препарата талидомида — его прием беременными женщинами приводил к деформациям конечностей у новорожденных младенцев. Талидомид, вероятно, убивает клетки в зоне развития и ломает график их распределения вдоль оси конечности. Это приводит к тому, что из всех тканей руки развиваются только ткани в районе кисти. Есть данные, что талидомид блокирует развитие кровеносных сосудов, и это вызывает незапланированный природой апоптоз в зоне развития, из-за чего дети рождаются с кистью, которая начинается прямо от плеча.

Все клетки мускулов в наших конечностях мигрируют туда из сомитов, о которых мы уже упоминали. В отличие от клеток конечностей, клеткам, которым предстоит развиться в клетки мускулов, не присвоено на ранней стадии никаких позиционных значений; они совершенно одинаковы — в этом смысле между ними царит подлинная демократия. Когда будущие мускульные клетки проникают в ткань конечностей, клетки конечностей, обладающие позиционными значениями, направляют их в нужные места, где эти клетки превращаются в мускульные и прикрепляются к костям и сухожилиям. Они и на этой стадии развития ведут себя абсолютно демократично, без каких-либо претензий, и готовы соединиться с любой костью и сухожилием, с какими войдут в непосредственный контакт. Это показали многочисленные эксперименты на эмбрионах цыплят.

Существует и пока еще до конца не понятый механизм, который определяет позиции клеток, располагающихся вдоль основной оси тела, то есть от него зависит, где разовьются шея, ребра, конечности и нижняя часть спины. Этот механизм активирует специальный набор генов, известных как гены Хокса. У нас имеется четыре набора, в которые входят до тринадцати таких генов, называемых гомеотическими, — расположенные на четырех различных хромосомах, что объясняется удвоением первоначального набора в ходе эволюции, они тесно связаны между собой.

Наборы гомеотических генов отображаются на различных позициях вдоль оси нашего тела, идущей от головы к копчику, и определяют развитие тканей в различных локальных секторах — например, то, где вырастут ребра или где разовьются зачатки будущих конечностей. Так, например, ген Хокса А1 отображается в той части тела, которая относится к голове, а ген Хокса А13 — в нижней части нашего позвоночника.

Наша сосудистая система — это первое, что развивается в эмбрионе. Сердце, вены, артерии и другие сосуды формируются из одних и тех же клеток. Эти клетки, соединяясь, образуют трубки, и один из концов каждой трубки становится центром роста, где клетки размножаются. Клетки, находящиеся на кончике сосуда, имеют длинные сокращающиеся отростки, которые вытягиваются вперед и направляют рост сосуда. При этом они чутко реагируют на сигналы от клеток той ткани, через которую сосуд прорастает.

Трубки, из которых образуются сосуды, уже на самой ранней стадии, еще до того, как они начинают расти, имеют характерные признаки либо артерий, либо вен, однако в процессе развития эти особенности могут исчезнуть. Во время развития сосудов у них появляются многочисленные отростки, на возникновение и направление движения которых опять-таки влияют сигналы, получаемые от локальных групп клеток. Поскольку функция сосудов заключается в том, чтобы доставлять кровь в различные части тела, сигналы им посылают именно те клетки, которые строят органы, нуждающиеся в притоке крови.

Красные кровяные тельца не обладают ни ядром, ни митохондриями. Они наполнены белком гемоглобином, который окрашивает их в красный цвет. Именно гемоглобин, с одной стороны, захватывает кислород в наших легких и снабжает им клетки, а с другой — забирает из клеток двуокись углерода и переносит ее в легкие.

Наш гемоглобин состоит из белковой части — глобина и небелковой — железосодержащего гема, причем молекула гема встроена в каждую цепь глобина. Содержащийся в геме атом железа и связывает кислород. Каждая молекула гемоглобина содержит две цепи альфа-глобина и две бета-глобина, которые кодируются генами, находящимися на различных хромосомах. Цепи альфа-глобина и бета-глобина создаются на разных этапах развития эмбриона, поскольку они с разной степенью силы связывают кислород. Связано это с тем, что потребность в кислороде на разных этапах развития не одинакова.

Введение. Чудесная клетка

Клетки являются чудом эволюции. Они представляют собой чудо не с религиозной точки зрения, а потому, что обладают набором чудесных качеств. Каждый из нас в своей основе представляет собой сообщество миллиардов клеток, которые определяют все — от наших движений до памяти и способности к воображению. Мы обязаны своим происхождением всего лишь одной клетке — оплодотворенной яйцеклетке. Да и вообще вся жизнь на земле произошла из одной-единственной клетки миллиарды лет тому назад. Открытие клеточной теории считается более важным событием в биологии, чем даже теория эволюции Дарвина, поскольку эта теория позволила установить общую основу целого ряда различных явлений. Она объясняет то, как функционирует наше тело, что является исключительно важным тогда, когда что-то нарушается и мы заболеваем. Для того чтобы понять природу целого ряда заболеваний — от рака до инсульта и болезни Альцгеймера, мы должны научиться понимать то, как работают отдельные группы клеток во всем многообразии единого клеточного сообщества. Познание клеток — это ключ к будущему медицины. Мы также должны научиться понимать, как происходит старение клеток, и благодаря этому познать природу самой смерти. Когда нас поражают болезнетворные микробы и вирусы, наша иммунная система пытается выявить нежеланных пришельцев, вторгшихся в организм, уничтожить их и ради этого предпринимает очень серьезные усилия. Что же, как не клетки, лежит в основе этих фундаментальных жизненных процессов и движет ими? И что же такое сама жизнь?

Всего лишь несколько лет тому назад научные проблемы клеточной биологии обсуждались в узком кругу специалистов, практически не контактировавших с широкой публикой. Сейчас же эти проблемы неизменно попадают в заголовки новостей — как по медицинским соображениям, так и по соображениям этики. Почти ежедневно нас пичкают новостями про стволовые клетки, в которых, быть может, таится ключ к лечению многочисленных болезней, про клонирование клеток, про рост заболеваемости раком и ожирением и про использование диагностики с помощью ДНК для выявления дефектных генов и опознания преступников. Клеточная биология вызывает сейчас всеобщий интерес — или тревогу. Понимание того, как функционируют клетки, способно внести ясность в эти дискуссионные вопросы.

Клетки являются основой всего живого — от бактерий до животных и растений. Клетки очень малы — на поверхности кожи между вашими ногами и носом присутствует около одного миллиона клеток, однако при их малых размерах они являются одними из самых сложных созданий во всей Вселенной. Сообщество же клеток, образующих наш мозг, не знает себе равных по сложности организации. Однако при этом не существует никакого высшего органа, который контролировал бы клетки, — они работают вместе на началах сотрудничества и кооперации.

Все, что есть в мире живого, состоит из клеток, хотя формы, которые они при этом принимают, являются самыми разнообразными — от улиток до слонов и роз. Клетки способны выполнять удивительное множество самых разнообразных функций: клетки кожи укрывают и защищают наш организм, мускулы сокращаются, нервы передают нервные импульсы, клетки кишечника поглощают питательные вещества. Клетки образуют сосуды нашей кровеносной системы, клетки почек фильтруют кровь, иммунная система защищает наш организм от внешних вторжений, клетки крови переносят кислород, клетки костей и хрящей образуют наш костный каркас, и так далее. Однако, несмотря на очевидные различия между, скажем, нервными клетками и клетками кожи, они работают на основе одних и тех же базовых принципов.

Каждая клетка окружена тонкой эластичной оболочкой, которая отвечает за то, что проникает в нее и выходит из нее. В целом ряде случаев эта оболочка тесно прилегает к оболочкам соседних клеток, которые соединяются вместе для того, чтобы образовать обширные слои клеток, из которых созданы, например, наши кожа и сосуды.

Внутри клетка делится на две основные области: ядро и цитоплазму. Похожее на плоский диск ядро клетки является самой важной ее составляющей частью и, в свою очередь, окружено оболочкой, которая отвечает за то, что проникает в ядро или выходит из него. В клеточных ядрах находятся молекулы ДНК, которые определяют последовательность аминокислот в наших белках. Сами же белки вырабатываются в той части клетки, которая прилегает к ядру и называется цитоплазмой. В этой части клеточной структуры осуществляются основные функции клетки. Их выполняют белки, которые взаимодействуют с постоянно меняющейся средой.

В цитоплазме также находятся похожие на сосиски небольшие образования, которые называются митохондриями и которые обеспечивают клетку энергией, а также другие виды внутриклеточных мембран и оболочек. Исключением из этого правила являются кровяные клетки: в ходе эволюции этого вида клеток все вышеперечисленные элементы из них исчезли.

То, что все наши клетки так разительно похожи друг на друга, не удивительно, поскольку все они развились из одной и той же клетки, а именно из яйцеклетки. Из одной оплодотворенной яйцеклетки развивается все то, что содержится в конечном счете в наших телах, включая и такую сложнейшую структуру, как мозг. Для того чтобы подобное развитие стало возможным, клетки должны знать, где именно они находятся, они должны уметь изменять свою конфигурацию и делиться.

Наш мозг и позвоночный столб, например, развиваются из изначально плоского скопления клеток. Вся программа развития этой сложнейшей структуры заключена в крошечной оплодотворенной яйцеклетке. Сам мозг, как и вся остальная нервная система, есть не что иное, как сложнейшее образование, созданное из миллионов взаимодействующих нервных клеток. Это взаимодействие осуществляется при помощи электрических импульсов, которые нервные клетки передают друг другу через свои волокна. В дополнение к этому существуют клетки, которые реагируют на свет, поступающий в глаза, и на запахи, которые мы обоняем при помощи носа, а также клетки кожи, которые реагируют на боль и позволяют ощущать прикосновения и изменения температуры. Наши эмоции — любовь, грусть, страдания — также коренятся в наших клетках.

В возрасте двадцати пяти лет я увлекся клеточной биологией, поскольку заинтересовался процессом деления клеток. Я получил инженерное образование и занимался исследованиями механических свойств почв, что важно для определения устойчивости фундаментов. Однако это не казалось мне достаточно привлекательным. Я хотел заняться исследованиями чего-то более интересного, и мои друзья знали, что я ищу новые сферы для приложения сил.

Мне повезло: один мой друг давно интересовался проблемой клеток. В библиотеке он наткнулся на статью в журнале, где обсуждалась возможность применения принципов механики для изучения процесса деления клеток. Каким образом на сферической поверхности клетки образуется полоса сжатия и она разделяется на две клетки? Мой друг предложил мне поработать над этим. Я последовал его совету и с тех пор увлекся проблемами клеток и эмбрионов.

Моим первым увлечением стало деление клеток, которое можно наблюдать у эмбрионов морских ежей. Их легко наловить летом в море, и их большие яйца позволяют с легкостью проводить опыты, направленные на изучение механических свойств клеточных оболочек. Кроме того, я изучал развитие взрослых особей морских ежей, затем перешел к изучению процесса восстановления тела гидр и, наконец, заинтересовался процессами образования конечностей цыплят. Клетки всегда казались мне и до сих пор кажутся настоящим волшебством.

Чудесная жизнь клеток: как мы живем и почему мы умираем

Что есть такое — жизнь? Соленая вода, Что форму обрела в пространстве клетки, Не знающей покоя никогда. Но кто ее патрон? Он не оставил метки…

Введение. Чудесная клетка

Что мы знаем о жизни клеток, из которых состоим? Скорее мало, чем много. Льюис Уолперт восполнил этот пробел, рассказав о клетках доступным языком, — и получилась не просто книга, а руководство для понимания жизни человеческого тела. Как клетки зарождаются, размножаются, растут и приходят в упадок? Как они обороняются от бактерий и вирусов и как умирают? Как злокачественные клетки образуют опухоли? Какую роль во всем этом играют белки и как структуру белков кодируют ДНК? Как воспроизводятся стволовые клетки? Как, наконец, из одной-единственной клетки развивается человек? И главный вопрос, на который пока нет однозначного ответа, но зато есть гипотезы: как появилась первая клетка — и значит, как возникла жизнь? Мир клеток, о котором рассказывается в этой книге, невероятен.

Льюис Уолперт (р. 1929) — известный британский биолог, популяризатор науки, телеведущий, почетный профессор Лондонского университета.

Книга изготовлена в соответствии с Федеральным законом от 29 декабря 2010 г. № 436-ФЗ, ст. 1, п. 2, пп. 3. Возрастных ограничений нет

Чудесная жизнь клеток: как мы живем и почему мы умираем скачать fb2, epub бесплатно

Основная идея этой книги шокирует. Все живое на планете, в том числе люди, живут в симбиозе с вирусами, эволюционируют вместе с ними и благодаря им… выживают. Первая реакция читателя: этого не может быть! Но, оказывается, может… Вирусы, их производные и тесно связанные с ними структуры составляют как минимум сорок три процента человеческого генома, что заставляет сделать вывод: естественный отбор у человека и его предков происходил в партнерстве с сотнями вирусов. Но как вирусы встроились в человеческий геном? Как естественный отбор работает на уровне вирус-носитель? Как взаимодействуют движущие силы эволюции — мутации, симбиогенез, гибридизация и эпигенетика? Об этом — логичный, обоснованный научно и подкрепленный экспериментальными данными рассказ Фрэнка Райана.

На нашей планете проживает огромное количество видов животных, растений, грибов и бактерий — настолько огромное, что наука до сих пор не сумела их всех подсчитать. И, наверное, долго еще будет подсчитывать. Каждый год биологи обнаруживают то новую обезьяну, то неизвестную ранее пальму, то какой-нибудь микроскопический гриб. Плюс ко всему, множество людей верят, что на планете обитают и ящеры, и огромные мохнатые приматы, и даже драконы. О самых невероятных тайнах живых существ и организмов — тайнах не только реальных, но и придуманных — и рассказывает эта книга.

Петр Образцов — писатель, научный журналист, автор многих научно-популярных книг.

Как они заманивают и обманывают, защищаются и помогают друг другу.

В своей поистине сенсационной книге немецкий нейробиолог Петер Шпорк приглашает исследовать мир новой, революционной науки — эпигенетики. Он объясняет, почему от рака умирают даже те люди, которые не унаследовали раковые гены и не вели нездоровый образ жизни; почему взрослые склонны к определенным болезням, если в младенческом возрасте испытывали недостаток любви; как наш образ жизни может повлиять на судьбу наших внуков. И показывает, что может сделать каждый из нас, чтобы прожить здоровую и долгую жизнь.

Но книга рассказывает не только об истории науки. Читатель узнает немало интересного о взлетах и падениях древних цивилизаций, о современной астрономии, об искусстве шифрования и уловках взломщиков кодов, о военной стратегии, навигации и, конечно же, о современном искусстве, непременно включающем в себя компьютерную графику и непостижимые фрактальные узоры.

Маркус Чоун — британский ученый, журналист и писатель, один из лучших популяризаторов науки сегодняшнего дня. Мало кто умеет так, как он — просто, доходчиво, с легким юмором, — рассказать о сложнейших научных представлениях, будь то принципы квантовой механики или космологические концепции.

Под пером Маркуса Чоуна обыкновенное оконное стекло повествует о вероятностях, управляющих Вселенной. Капелька крови на пальце, оставшаяся после укола, делится впечатлениями о процессах, происходящих в глубинах звезд. А заурядная электрическая лампочка и доски пола под ногами превращаются в парадоксальные, загадочные предметы, которые, оказывается, в принципе не должны существовать!

Мы рождены, чтоб сказку сделать былью

Восьмимесячный ягненок финн-дорсетской породы, нареченный своими создателями в честь известной кантри-певицы Долин Партой, продолжает будоражить умы ученых и церковнослужителей, политиков и обывателей. Ее "родители" - группа ученых Рослинского института под Эдинбургом в Шотландии под руководством профессора Дна Вилмута - имеют наибольшие шансы на получение Нобелевской премии в области науки.

ПОЧЕМУ ВЫМЕРЛИ ГИГАНТЫ?

Что погубило динозавров? Изменение климата? Эпидемии? Глобальная геологическая катастрофа? Конкуренция более "современных" существ?

О возможных причинах исчезновения с лица Земли древних ящеров нашему специальному корреспонденту Николаю НЕПОМНЯЩЕМУ рассказывает директор Палеонтологического института АН СССР академик Леонид Петрович ТАТАРИНОВ.

Гипотез о причинах вымирания динозавров существует множество. Самых разных, в том числе и забавных. Одним из первых остроумно выступил на эту тему немецкий ученый М. Вильфарт. Он предположил, что ящеры жили в приливно-отливной зоне древних мезозойских морей и якобы в ту эпоху горы почти не образовывались, побережья были равнинными. В 40-е годы, когда Вильфарт отрабатывал свою версию, бытовало мнение, что Луна в мезозое обращалась вокруг Земли по более близкой орбите, чем сейчас. Значит, сильнее были приливы. Они затапливали огромные площади суши. К жизни на этих "заливных лугах" динозавры с успехом приспособились. Постепенно Луна отдалялась от Земли. Территория для жизни динозавров сократилась, и они вымерли. Интересным в этих фантастических построениях является предположение так называемого амфибиотического, связанного с водой, образа жизни ящеров. Действительно, казалось бы, здравый смысл говорит за то, что столь тяжелым живым существам (вес некоторых особей достигал 70 т и более) трудно было передвигаться по суше. Однако современные научные данные неопровержимо свидетельствуют, что динозавры вели в основном сухопутный образ жизни. - Что же с ними произошло? Отчего эти гиганты не дожили до наших дней? Скорее всего около 65 млн. лет назад на Земле начались резкие изменения природных условий. Может быть, поток воды из замкнутого в те времена арктического океана прорвался в Северную Атлантику, образовав поверх морской воды холодный пресный слой. И жизнь в океане замерла, на планете изменился климат, нарушились пищевые цепи. Это раз. Второе возможное объяснение. Вулканизм. Не так давно американский ученый С. Вуд изучил последствия извержения вулкана Лаки в Исландии, происшедшее 8 июня 1783 года. Казалось бы, излияние лавы было довольно скромным. Однако испарявшиеся с поверхности лавы газы и выброшенные при извержении мелкие частицы повлекли за собой вот что: над всей Британией образовалась дымовая завеса, которая вызвала невиданную жару летом 1783 года. А в самой Исландии? Там замедлился рост зелени, половина всех домашних животных погибла от голода. На четверть сократилось население острова. Установлено, что подобные катастрофы неоднократно имели место, например в Индии, и во много раз превосходили по силе исландскую. На Земле они часто происходили как раз в конце мела, то есть относительно незадолго до начала исчезновения динозавров. - Существуют и так называемые космические версии. - Да, не так давно многих захватила астероидная гипотеза, согласно которой планета столкнулась с крупным небесным телом, скорее всего углистым хондритом. Пришли к выводу, что осадочные породы возраста 65 млн. лет включают в себя такое же количество осмия, как и наиболее распрастраненные виды метеоритов. Если у вас богатое воображение, попытайтесь представить, что произошло, когда огромное космическое тело диаметром 10 км врезалось в Землю. Взметается пыль, солнечный свет не может пробиться сквозь нее, прекращается фотосинтез растений. От раскаленных осколков камней вспыхивают лесные пожары на гигантских площадях. Сажа закрывает нашу планету от Солнца. Между прочим, сажи (а вернее, графита) обнаружено больше всего в геологических слоях на границе мелового и третичного периодов. Ее здесь гораздо больше, чем может возникнуть при "обычных" лесных пожарах. К тому же данные из Новой Зеландии, Дании и других диаметрально противоположных точек земного шара на удивление схожи. Американские ученые предложили свою космическую версию. Они считают, что массовая гибель ящеров вызвана радиацией. Откуда-то из глубин Вселенной пришел мощный поток лучей. Причиной может быть вспышка Сверхновой или какие-либо другие, пока неизвестные нам процессы в ядре Галактики. (Хотя возможно, и наше родное светило "взбунтовалось".) Первичное излучение породило в верхних слоях атмосферы Земли потоки нейтронов, которые, пронизывая все живое и неживое на поверхности планеты, образовывали, в свою очередь, короткоживущие изотопы. В том числе радиоактивный квльций-45 в костях животных вместо стабильного изотопа кальций-44. Радиация, идущая изнутри, медленно убивала животных, вызывала у них рак, лейкозы, другие заболевания. Кто же нарушил спокойствие Солнца? Некоторые ученые полагают, что у нашего светила есть спутник, звезда-карлик, получившая зловещее название "Немезида" (возмездие). Якобы вращается она по очень вытянутому эллипсу, то уходя от Солнечной системы глубоко в космические просторы, то регулярно, через сколько-то миллионов лет приближаясь. Однако это всего лишь не обоснованное конкретными данными предположение, в лучшем случае - спорная гипотеза. Будем же исходить в своих рассуждениях из тех фактов, которые дают находки на Земле. Палеонтологи тщательно исследовали ископаемые останки животных на территории штатов Монтана и Вайоминг (США) и провинции Альберта в Канаде. Здесь осадочные породы довольно четко охватывают период между концом мелового периода и началом следующего - эпохи палеоцена. Тут обнаружили зуб динозавра, который жил через 40 тыс. лет после того, как наша планета якобы столкнулась с гигантским астероидом. Потом нашли еще немало зубов в породах аналогичного возраста. Зубы динозавров имели скатанную поверхность. Они не могли быть вымыты водами из отложений мелового периода, иначе их рельеф сгладился бы. Следовательно, ящеры вымерли не сразу после космической катастрофы, а исчезали постепенно. Теории катастрофистов не могут объяснить избирательный характер вымирания. Глобальный катаклизм должен был непременно захватить практически все группы животных и растений. А на самом деле? Многие из них спокойно преодолели рубеж мела и палеоцена. А некоторые даже процветали в то время) Правильнее, как нам кажется, искать ключ к разгадке в другом: сопоставить вымирание динозавров с изменением среды, появлением новых групп животных и растений. Ведь геологические и климатические перемены, такие, как опустынивание, горообразование, вулканизм, не могли одновременно охватить всю планету. Они сократили численность, но не уничтожили ящеров. - Значит, основная причина - так называемые биотические факторы? Например, появление млекопитающих? - Их взаимоотношения иногда представляют в искаженном свете. Это не "смена караула", когда один класс механически замещается другим. Не нужно забывать, динозавры и млекопитающие жили одновременно на планете в течение 140 млн. лет. По сведениям американского ученого Д. Расселла, в самых верхних слоях мезозоя в Северной Америке насчитывалось 34 рода динозавров и 29 родов млекопитающих - то есть почти поровну. Млекопитающие были важным звеном в пищевых цепочках динозавров. Естественно, огромные хищники тиранозавры зайцеобразными или грызунами не прокормились бы, им нужны были ходячие горы мяса - динозавры-вегетарианцы. Но существовали не только гиганты, были и относительно мелкие ящеры. Беда динозавров в том, что по пути эволюции млекопитающие шли быстрее. Не сразу, но они обогнали ящеров. Стали теплокровными, живородящими, усовершенствовали аппарат питания. Млекопитающие оказывались "умнее" и ловчее молодых динозавров, могли успешно конкурировать с ними. Есть основания полагать, что слишком долго "думали" огромные махины, слишком много времени занимала координация движения, пока сигналы переходили из одной части огромного тела е другую. Да и климат стал холоднее и суше тоже не в пользу холоднокровных ящеров. Дарвин говорил: если мы хотим понять, отчего вид вымер, надо знать, как он жил и чем питался. Так чем же питались динозавры? Судя по ископаемым останкам, они паслись большими стадами, любили обширные равнины, поросшие папоротниками и хвойными кустарниками. Однако климат изменился, и сочных, мясистых папоротников стало меньше. Все чаще стали попадаться низкорослые, худосочные цветковые растения. Они лучше переносили превратности климата. Но заплатили за адаптацию размерами. Зеленой растительной массы динозаврам стало явно не хватать. Заглатывать пищу приходилось уже почти без перерыва. Пятитонные ящеры в день должны были съедать многие десятки килограммов зеленой массы. А 50-70-тонные? Например, диплодок, брахиозавр, сейсмозавр? Теперь они ели и зеленую массу покрытосеменных растений, ткани которых изобиловали алкалоидами и иными токсичными для позвоночных веществами. Они могли вызвать изменения в наследственности животных, в циклах размножения. Это гипотеза английского ученого Т. Суэйна, он назвал ее "химической агрессией покрытосеменных растений". Но другие ученые вполне резонно заявили, что некоторые виды продолжали жить еще 20-25 млн, лет после распространения цветковых. Значит, приспособились каким-то образом к недоброкачественной пище. И, наконец, последнее. Генетики знают; существа, у которых нет врагов, обречены на вымирание. У них не ведется естественный отбор. Некому уничтожать уродов и нежизнеспособных потомков. Они плодят себе подобных, передавая им летальные (смертоносные) гены. Гиганты-диплодоки и бронтозавры не выходили за пределы узкого ареала. (Подвижности не хватало.) Происходило близкородственное скрещивание. В результате рождались нежизнеспособные особи. Но это, повторяем, было характерно для крупных животных, которые находились, что называется, вне конкуренции. Но ведь вымерли и мелкие, которые могли с успехом соревноваться друг с другом в борьбе за выживание. Действенна ли эта теория по отношению к ним? Выходит, и генетическая гипотеза полностью не объясняет массового исчезновения видов в мезозое. - Что же делать - признать, что окончательной разгадки пока нет? - Скажем так: для вымирания видов на стыке эр геологической истории много причин. Нельзя приписывать его определенной катастрофе - будь то взрыв Сверхновой или резкое изменение климата. Скорее всего сыграли свою роль все или большинство указанных нами факторов. Одно не вызывает сомнения: важную роль сыграла общая перестройка биоценозов (биологических межгрупповых отношений). Распался фундамент пищевой пирамиды, и она рухнула, похоронив тех, кто был на вершине.

99 Пожалуйста дождитесь своей очереди, идёт подготовка вашей ссылки для скачивания.

Скачивание начинается. Если скачивание не началось автоматически, пожалуйста нажмите на эту ссылку.

Все книги на сайте размещаются его пользователями. Приносим свои глубочайшие извинения, если Ваша книга была опубликована без Вашего на то согласия.
Напишите нам, и мы в срочном порядке примем меры.

Описание книги "Чудесная жизнь клеток: как мы живем и почему мы умираем"

Описание и краткое содержание "Чудесная жизнь клеток: как мы живем и почему мы умираем" читать бесплатно онлайн.

Чудесная жизнь клеток: как мы живем и почему мы умираем

Что есть такое — жизнь? Соленая вода,
Что форму обрела в пространстве клетки,
Не знающей покоя никогда.
Но кто ее патрон? Он не оставил метки…

Введение. Чудесная клетка

Надеюсь, что эта книга поможет найти ответы на все основные вопросы, касающиеся жизнедеятельности клеток, и даст объяснение тому, как они функционируют. При этом в фокусе моего внимания будут находиться вопросы функционирования клеток человеческого тела, хотя надо сказать, что и другие живые организмы — от бактерий до червей и мух — являются бесценными источниками знаний, позволяющими изучать и познавать поведение клеток. И какими бы умными ни казались нам клетки, в действительности они всегда превосходят наши ожидания.

Представьте, что вы вдруг стали бесконечно малы, не более одной молекулы воды, которая и в самом деле совсем крохотная: в одном стакане воды содержится больше отдельных молекул, чем содержится стаканов воды во всем Мировом океане. Вы стали так малы, что можете незаметно проникать в любую из миллиардов клеток, из которых состоит человеческий организм. Когда вы приближаетесь к клетке, вам кажется, что она — гигантская. Оказавшись в непосредственной близости от нее, вы видите, что клетка окружена оболочкой. В этой оболочке вы видите небольшие отверстия, сквозь которые вы можете проникнуть внутрь клетки, и отдельные еще более мелкие отверстия, через которые в клетку могут проникать молекулы нужных ей веществ. Еще в клеточной оболочке имеются отверстия, через которые из нее, например, непрерывно выводятся молекулы натрия.

Читайте также: