Наталья Сердцева - 99 секретов науки

Итак, где и как происходит процесс фотосинтеза? Он осуществляется в листьях, стеблях и других зеленых частях растения. Они потому и зеленые, что содержат хлорофилл – пигмент, участвующий в фотосинтезе и окрашивающий их в привычный природный цвет. Для фотосинтеза нужен углекислый газ, который проникает в листья из воздуха, вода, поступающая в них через корни и стебли, и свет, излучаемый солнцем или искусственным источником.

Свет, проникающий в молекулы хлорофилла, действует как источник энергии, благодаря которому начинаются химические реакции между водой и углекислым газом: вода окисляется до кислорода, углекислый газ превращается в углеводы (ткань растений).

Чем больше света и тепла, тем быстрее происходят все эти реакции, выделяется больше кислорода, а зеленая масса растений прирастает почти на глазах – такое можно наблюдать в тропиках. В наших лесах все процессы наиболее активны летом, когда солнечный день длится долго, а температура благоприятствует росту и цветению. В это время в лесу очень легко дышится – все благодаря большому количеству выделяемого кислорода.

Согласно современной биологической теории, жизнь на нашей планете зародилась около 4 миллиардов лет назад. Именно тогда появилась первая клетка, обладающая обменом веществ, отделенная от хаотичной окружающей среды оболочкой и способная к самовоспроизведению. От этой клетки, через длинную цепь живых существ, растянувшуюся на миллиарды лет, произошли мы с вами. Можно сказать, что жизнь той клетки удалась, она достигла невероятного успеха.

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.

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.

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.