Наталья Сердцева - 99 секретов науки

Каждому живому существу приходится бороться за выживание, потому что еды и места для жизни на всех не хватает. На свет появляется, как правило, гораздо больше особей, чем может существовать на данной конкретной территории. Рыбы откладывают сотни икринок, растения оставляют тысячи семян, помет мелкого грызуна может быть больше десятка, птицы откладывают по 5–6 яиц, из которых вылупляются птенцы. Далеко не все из них доживают до зрелого возраста и оставляют потомство – именно этот показатель говорит об успешности взрослой особи в водовороте бурной природной жизни.

Выживают не всегда сильнейшие, скорее – более приспособленные. Те, кто может умело спрятаться от хищника, кто побеждает в схватке с конкурентом (возможно, хитростью), кто быстро бегает и способен ловко поймать ускользающую добычу, кто имеет особенно яркий хвост и знает, как понравиться самке. Их менее приспособленные собратья погибают в этой ежедневной борьбе, а они оставляют потомство, а значит, передают дальше свои успешные гены. Так происходит естественный отбор.

Если меняются условия окружающей среды, меняется и направление отбора. В глубокой древности все живые существа жили в океане, но пищи на всех стало не хватать, и некоторые были вынуждены выбраться на сушу в поисках пропитания. Тогда особо котировались навыки, которые помогали в новых условиях, хотя до этого те же самые навыки могли мешать.

Естественный отбор, открытый в XIX веке Чарльзом Дарвином, – главная движущая сила эволюции – процесса, в результате которого из простейших одноклеточных организмов появилось огромное количество видов флоры и фауны, отличающееся удивительным разнообразием. Множество доказательств теории эволюции и естественного отбора предоставила археология: по древним окаменелостям можно проследить, как за миллионы лет менялись и усложнялись формы жизни.

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.

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.

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.