Александр Харс - Я познаю мир. Биология

Различные модификации конечностей четвероногих, возникавшие за последние 300 миллионов лет, изучены достаточно хорошо, но многие теоретически возможные модификации так и не были обнаружены. Например, никогда не встречались животные с первым, вторым, четвертым и пятым или только со вторым и четвертым пальцами. Оказывается, возможных или, правильнее, разрешенных способов изменения конечностей не так уж и много. Запреты распространяются не только на пальцы, но и на другие кости. Длина конечностей животных на протяжении эволюции то уменьшалась, то увеличивалась. В этом случае в передних конечностях удлинялась плечевая кость. Но никогда на месте одной плечевой кости не возникало двух, соединенных последовательно, хотя нетрудно представить, насколько при этом увеличилась бы подвижность конечности.

image l:href="#image68.png"

Скелеты конечностей разных животных: 1 – лошади; 2 – оленя; 3 – носорога; 4 – тапира; 5 – медведя; 6 – гориллы; 7 – шимпанзе; 8 – ихтиозавра; 9 – дельфина; 10 – птерозавра; 11 – летучей мыши

Недавно выяснилось, что процессом образования пальцев можно управлять искусственно. Если у пятипалого аксолотля, личинки американской хвостатой амфибии, почку задней конечности обработать колхицином, веществом, препятствующем делению клеток, на этой лапке вырастет лишь 4 пальца. Если провести более серьезную обработку, разовьются только 2 пальца.

image l:href="#image69.png"

Протей

То же самое в природных условиях происходит у некоторых неотенических саламандр, то есть у таких, которые размножаются на стадии личинок, не переходя во взрослое состояние. Можно сказать, что у них развитие (в частности, половое) опережает рост (в том числе деление клеток в зачатках конечностей). Видимо, так возникло большое семейство четырехпалых саламандр – и семейство протеев – безглазых пещерных хвостатых амфибий, имеющих на задних лапках всего по 2 пальца. Происходит это, видимо, потому, что к моменту, когда у эмбрионов этих животных должны закладываться пальцы, у них не успевает накопиться достаточного количества клеток, чтобы дать возможность развиться даже четырем пальцам.

Если замедлить процесс созревания эмбрионов, но стимулировать их рост (чтобы рост опережал развитие), это при благоприятных обстоятельствах может привести к увеличению числа пальцев или даже конечностей. Подобный удивительный эксперимент осуществила природа у небольшого городка Санта–Крус. Однажды в тамошнем пруду ученые обнаружили многоногих лягушек и саламандр.

Амфибии этого пруда были сильно заражены плоскими паразитическими червями – трематодами. Видимо, в тот период, когда у головастиков закладывались почки задних конечностей, яйца этих паразитов разделяли их на две или большое количество частей. Тем не менее головастики росли нормально, но их метаморфоз, то есть процесс превращения в лягушек и саламандр, замедлялся. Поэтому в каждой части расщепленной почки количество клеток оказалось достаточным для развития из нее отдельной конечности. Этот природный эксперимент показал, что клетки любой части почки задней конечности способны сформировать лапку.

Откуда на Земле взялись живые организмы? Возникли ли они сами по себе или занесены на нашу планету из космоса?

Сторонники земного происхождения жизни усиленно пытались создать в пробирке условия, похожие на те, что когда–то существовали на нашей планете, надеясь воспроизвести начальные стадии возникновения жизни, и выяснить, как она возникла. Они не думали, конечно, что сумеют создать живой организм, но надеялись добиться самосборки белковых молекул или понаблюдать, как белковые молекулы воспроизводят подобные себе белковые молекулы, как они дублируют свое строение. Увы, настолько буквально их мечты не осуществились.

Однако ученые – люди упорные. Они сумели разобраться, как устроены самые простые организмы и научились искусственно синтезировать некоторые белковые молекулы. В секретных лабораториях некоторых стран работали над созданием биологического оружия, пытаясь создать вирусы опасных болезней. А недавно Би–би–си сообщило, что ученые США сумели синтезировать один из наиболее простых вирусов – вирус полиомиелита!

image l:href="#image70.png"

Строение вирусной частицы (вируса табачной мозаики)

Вирусы занимают промежуточное положение между неживыми веществами и живыми организмами. У них нет обмена веществ, но в живых клетках других организмов они способны размножаться.

Что же это такое – вирус? Вне клетки–хозяина вирусы являются просто веществом, могут даже образовывать кристаллы, но попадая в клетку, молекула нуклеиновой кислоты вируса ведет себя так, как ведут себя молекулы нуклеиновых кислот в живых организмах.

Таким образом, в жизненном цикле вирусов чередуются две фазы – внеклеточная и внутриклеточная. Во время внеклеточной фазы вирус представляет собой инертную инфекционную частицу, состоящую из одной, реже нескольких молекул нуклеиновой кислоты, которая заключена в белковую капсулу, а у вирусов животных еще и в специальную липидную оболочку.

Проникнув в клетку живого организма, вирусная частичка «раздевается» и в клетке хозяина оказывается свободная («голая») нуклеиновая кислота. С этой нуклеиновой кислоты сначала считываются гены, необходимые для создания ферментов, а с их помощью строятся новые молекулы нуклеиновой кислоты. Затем синтезируются белки, и из них происходит самосборка вирусной капсулы. Новоиспеченные вирусные частицы, покидая создавшую их клетку, разрушают ее и тут же могут проникнуть в другую.

Вирусологам неоднократно удавалось наблюдать за процессами самосборки вирусной частицы из приготовленных клеткой–хозяином компонентов. Но, как утверждало Би–би–си, в описываемом случае ученые США сами синтезировали вирусную молекулу нуклеиновой кислоты и белки, идущие на изготовление капсулы. То есть химическим путем создали что–то такое, что обладает многими свойствами живых организмов. Ничего особо удивительного в этом нет. Я уверен, что лет через 20–25 ученым удастся воссоздать кого–нибудь из динозавров, а к концу XXI века они будут способны создавать новые живые организмы, каких на Земле никогда и не было.

image l:href="#image71.png"

Цикл развития вирусной частицы: 1 – прикрепление вируса к мембране клетки–хозяина; 2 – нуклеиновая кислота вируса; 3 – белковая оболочка вируса; 4 – белки вируса; 5 – самосборка; 6 – готовая вирусная частица; 7 – ДНК клетки–хозяина

Видели ли вы когда–нибудь многоголовых животных? Думаю, что только на картинках. Однако в природе встречаются яды, с помощью которых можно кое у кого вырастить вторую, третью и даже четвертую голову. Не удивляйтесь, что такое чудодейственное волшебное вещество я назвал ядом. Не спешите с выводами, прочитайте этот рассказ до конца!