ПРОИСХОЖДЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ЖИЗНИ
САМОПРОИЗВОЛЬНОЕ ЗАРОЖДЕНИЕ. В течение долгих веков, свято веря в акт Божественного творения, люди, кроме того, были твёрдо убеждены, что жизнь постоянно зарождается самопроизвольно.
Ещё древнегреческий философ Аристотель писал, что не только растения, черви, насекомые, но даже рыбы, лягушки и мыши могут рождаться из влажной почвы или гниющего ила.
Голландский учёный Ян ван Гельмонт в XVII в. описал свой опыт, утверждая, что живые мыши якобы зарождались у него из грязного белья и горсти пшеницы, запертых в шкафу.
Другой натуралист, Гриндель фон Ах, так рассказывал о якобы наблюдавшемся им самозарождении живой лягушки: «Хочу описать появление на свет лягушки, которое мне удалось наблюдать при помощи микроскопа. Однажды я взял каплю майской росы и, тщательно наблюдая за ней под микроскопом, заметил, что у меня сформировывается какое-то существо. Прилежно наблюдая на второй день, я заметил, что появилось уже туловище, но голова ещё казалась не ясно сформированной; продолжая свои наблюдения на третий день, я убедился, что наблюдаемое мною существо есть не что иное, как лягушка с головой и ногами. Прилагаемый рисунок всё поясняет».
САМОПРОИЗВОЛЬНОЕ ЗАРОЖДЕНИЕ. В течение долгих веков, свято веря в акт Божественного творения, люди, кроме того, были твёрдо убеждены, что жизнь постоянно зарождается самопроизвольно.
Ещё древнегреческий философ Аристотель писал, что не только растения, черви, насекомые, но даже рыбы, лягушки и мыши могут рождаться из влажной почвы или гниющего ила.
Голландский учёный Ян ван Гельмонт в XVII в. описал свой опыт, утверждая, что живые мыши якобы зарождались у него из грязного белья и горсти пшеницы, запертых в шкафу.
Другой натуралист, Гриндель фон Ах, так рассказывал о якобы наблюдавшемся им самозарождении живой лягушки: «Хочу описать появление на свет лягушки, которое мне удалось наблюдать при помощи микроскопа. Однажды я взял каплю майской росы и, тщательно наблюдая за ней под микроскопом, заметил, что у меня сформировывается какое-то существо. Прилежно наблюдая на второй день, я заметил, что появилось уже туловище, но голова ещё казалась не ясно сформированной; продолжая свои наблюдения на третий день, я убедился, что наблюдаемое мною существо есть не что иное, как лягушка с головой и ногами. Прилагаемый рисунок всё поясняет».
РАЗВИТИЕ ЗАРОДЫША
В XVII—XVIII вв. среди натуралистов бытовали самые фантастические представления о развитии человеческого зародыша. Утверждали, например, что в мужской половой клетке человека можно разглядеть детали строения будущего организма. Ссылались на мнение самого Гиппократа, который считал, что в только что снесённом яйце курицы уже содержится в готовом виде цыплёнок, который только увеличивается в размерах при насиживании.
Действительно, трудно не найти ничего чудесного в процессе превращения единственной клетки в сложнейшим образом устроенный организм.
Что же происходит с яйцеклеткой после оплодотворения? Она начинает дробиться на 2, 4, 8 и более клеток, которые называют бластомерами. Когда бластомеров становится много, зародыш превращается в полый шарик из одного слоя клеток, называемый бластулой. Затем одна из стенок бластулы начинает впячиваться, и вскоре получается двуслойное образование — гаструла.
В XVII—XVIII вв. среди натуралистов бытовали самые фантастические представления о развитии человеческого зародыша. Утверждали, например, что в мужской половой клетке человека можно разглядеть детали строения будущего организма. Ссылались на мнение самого Гиппократа, который считал, что в только что снесённом яйце курицы уже содержится в готовом виде цыплёнок, который только увеличивается в размерах при насиживании.
Действительно, трудно не найти ничего чудесного в процессе превращения единственной клетки в сложнейшим образом устроенный организм.
Что же происходит с яйцеклеткой после оплодотворения? Она начинает дробиться на 2, 4, 8 и более клеток, которые называют бластомерами. Когда бластомеров становится много, зародыш превращается в полый шарик из одного слоя клеток, называемый бластулой. Затем одна из стенок бластулы начинает впячиваться, и вскоре получается двуслойное образование — гаструла.
ОТКРЫТИЕ ЯЙЦЕКЛЕТКИ МЛЕКОПИТАЮЩИХ
«Прежде чем будет муж, — писал в 1651 г. Уильям Гарвей, — был мальчик, который вырастает в мужа. Прежде чем мальчик — был ребёнок, прежде ребёнка — зародыш. Следует спросить и дальше, что же было в матке матери прежде, чем был зародыш? Первые нити Природы почти всегда скрыты, как в глубокой ночи, и вследствие своей тонкости так же не поддаются остроте ума, как и остроте глаз». Тем не менее, опираясь на результаты многочисленных опытов, Гарвей сформулировал свой знаменитый принцип «всё живое — из яйца». Это значило, что, по его убеждению, и млекопитающие развиваются из яиц.
Но впервые увидели яйцеклетку млекопитающих под микроскопом только в начале XIX в. Петербургский академик Карл Бэр так рассказывал о своих чувствах после этого открытия. «Я должен был прийти в себя, — вспоминал он, — прежде нежели решился вновь заглянуть в микроскоп. Кажется странным, что зрелище, столь ожидаемое и желанное, может испугать. Однако
[center][b]Забота о потомстве у ос-сфексов.
«Прежде чем будет муж, — писал в 1651 г. Уильям Гарвей, — был мальчик, который вырастает в мужа. Прежде чем мальчик — был ребёнок, прежде ребёнка — зародыш. Следует спросить и дальше, что же было в матке матери прежде, чем был зародыш? Первые нити Природы почти всегда скрыты, как в глубокой ночи, и вследствие своей тонкости так же не поддаются остроте ума, как и остроте глаз». Тем не менее, опираясь на результаты многочисленных опытов, Гарвей сформулировал свой знаменитый принцип «всё живое — из яйца». Это значило, что, по его убеждению, и млекопитающие развиваются из яиц.
Но впервые увидели яйцеклетку млекопитающих под микроскопом только в начале XIX в. Петербургский академик Карл Бэр так рассказывал о своих чувствах после этого открытия. «Я должен был прийти в себя, — вспоминал он, — прежде нежели решился вновь заглянуть в микроскоп. Кажется странным, что зрелище, столь ожидаемое и желанное, может испугать. Однако
[center][b]Забота о потомстве у ос-сфексов.
ЧЕМ ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ ПОЛ?
Пол будущего организма закладывается при зачатии — в момент встречи мужской и женской половых клеток. В ядре любой клетки человека, кроме половых, имеется 46 хромосом. Две из них определяют пол. У женщин они одинаковы — X и X, у мужчин различны — X и Y. Половые клетки отличаются тем, что в них имеется лишь половинный набор хромосом. Яйцеклетки все одинаковы — в каждой из них есть Х-хромосома. Мужские же половые клетки различны — половина несёт Х-хромосому, половина — Y-хромосому. От того, какого рода сперматозоид встретится с яйцеклеткой, зависит пол будущего организма. Если в яйцеклетке окажутся две Х-хромосомы, — женский, если X и Y — мужской.
Пол будущего организма закладывается при зачатии — в момент встречи мужской и женской половых клеток. В ядре любой клетки человека, кроме половых, имеется 46 хромосом. Две из них определяют пол. У женщин они одинаковы — X и X, у мужчин различны — X и Y. Половые клетки отличаются тем, что в них имеется лишь половинный набор хромосом. Яйцеклетки все одинаковы — в каждой из них есть Х-хромосома. Мужские же половые клетки различны — половина несёт Х-хромосому, половина — Y-хромосому. От того, какого рода сперматозоид встретится с яйцеклеткой, зависит пол будущего организма. Если в яйцеклетке окажутся две Х-хромосомы, — женский, если X и Y — мужской.
Рождение детёныша зебры.
РАЗМНОЖЕНИЕ
Размножение, способность к продолжению своего рода — пожалуй, самое характерное свойство живых существ. Это свойство присуще даже вирусам, лишённым всех прочих свойств живого.
Всё многообразие форм и способов размножения укладывается в два его основных типа: половое и бесполое.
БЕСПОЛОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ
В бесполом размножении участвует только одна особь. Самый простой и широко распространённый способ бесполого размножения — деление. Так размножаются все одноклеточные организмы. При этом новорождённые особи являются точными копиями, «близнецами» своего родителя.
Растения могут размножаться побегами, частями стебля, корня или листа. Очень часто встречается размножение с помощью «усов» (например, у земляники). Всё это тоже формы бесполого размножения. Множество растений или животных-«близнецов», возникших в результате бесполого размножения, называется клоном.
Размножение, способность к продолжению своего рода — пожалуй, самое характерное свойство живых существ. Это свойство присуще даже вирусам, лишённым всех прочих свойств живого.
Всё многообразие форм и способов размножения укладывается в два его основных типа: половое и бесполое.
БЕСПОЛОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ
В бесполом размножении участвует только одна особь. Самый простой и широко распространённый способ бесполого размножения — деление. Так размножаются все одноклеточные организмы. При этом новорождённые особи являются точными копиями, «близнецами» своего родителя.
Растения могут размножаться побегами, частями стебля, корня или листа. Очень часто встречается размножение с помощью «усов» (например, у земляники). Всё это тоже формы бесполого размножения. Множество растений или животных-«близнецов», возникших в результате бесполого размножения, называется клоном.
БЛИЗНЕЦЫ
Ежегодно в США собирается необычный съезд. Трудно назвать другой съезд, в котором могут принимать участие столь разнообразные делегаты: грудные дети в колясках и старики, люди любых профессий, общественного положения, убеждений. Это съезд близнецов. Вместе с каждым делегатом на съезд приезжает его точная «копия», а иногда — даже две или три.
Хотя надо заметить, что далеко не всегда одновременно родившиеся дети похожи как две капли воды. Среди близнецов различают «истинных» и «ложных». «Истинные» развиваются из одной и той же яйцеклетки, «ложные» — из разных яйцеклеток. Собственно говоря, «ложные» близнецы — это просто сёстры и братья, только родившиеся одновременно.
Иначе обстоит дело с «истинными» близнецами. Их можно назвать копиями одного и того же человека, сходными во всём, вплоть до дактилоскопических узоров на кончиках пальцев. Собаки не могут различить их запах. Органы (почки, кожа), пересаженные от одного близнеца другому, не отторгаются, т. к. воспринимаются как «свои». Одна из героинь рассказа Конан Дойла «Пёстрая лента» говорит: «Мы близнецы, а вы знаете, какими тонкими узами связаны столь родственные души...» Вкусы и привычки «истинных» близнецов тоже обычно во многом совпадают.
Ежегодно в США собирается необычный съезд. Трудно назвать другой съезд, в котором могут принимать участие столь разнообразные делегаты: грудные дети в колясках и старики, люди любых профессий, общественного положения, убеждений. Это съезд близнецов. Вместе с каждым делегатом на съезд приезжает его точная «копия», а иногда — даже две или три.
Хотя надо заметить, что далеко не всегда одновременно родившиеся дети похожи как две капли воды. Среди близнецов различают «истинных» и «ложных». «Истинные» развиваются из одной и той же яйцеклетки, «ложные» — из разных яйцеклеток. Собственно говоря, «ложные» близнецы — это просто сёстры и братья, только родившиеся одновременно.
Иначе обстоит дело с «истинными» близнецами. Их можно назвать копиями одного и того же человека, сходными во всём, вплоть до дактилоскопических узоров на кончиках пальцев. Собаки не могут различить их запах. Органы (почки, кожа), пересаженные от одного близнеца другому, не отторгаются, т. к. воспринимаются как «свои». Одна из героинь рассказа Конан Дойла «Пёстрая лента» говорит: «Мы близнецы, а вы знаете, какими тонкими узами связаны столь родственные души...» Вкусы и привычки «истинных» близнецов тоже обычно во многом совпадают.
МИТОЗ
Клетки животных, растений и грибов делятся пополам с помощью митоза — сложного процесса, состоящего из четырёх фаз. Митоз часто называют «танцем хромосом». Каждая следующая фигура в этом танце не случайна, здесь нет ни одного лишнего или бессмысленного «па».
Вначале (профаза митоза) в ядре клетки становятся хорошо заметны хромосомы. Затем (метафаза) ядерная оболочка растворяется и «танцоры» выходят на простор — располагаются вдоль экватора клетки.
«Хромосомы шевелились, как клубок серых червей, потом вдруг выстроились в строгий вертикальный порядок. Вдруг удвоились — теперь это были пары. Тут же какая-то сила потащила эти пары врозь, хромосомы подчинились, обмякли, и что-то их повлекло к двум разным полюсам». Так В. Дудинцев в романе «Белые одежды» описывает следующую фазу митоза — анафазу.
Наконец, в ходе телофазы перетяжка окончательно делит клетку на две «новорождённые» клетки.
Клетки животных, растений и грибов делятся пополам с помощью митоза — сложного процесса, состоящего из четырёх фаз. Митоз часто называют «танцем хромосом». Каждая следующая фигура в этом танце не случайна, здесь нет ни одного лишнего или бессмысленного «па».
Вначале (профаза митоза) в ядре клетки становятся хорошо заметны хромосомы. Затем (метафаза) ядерная оболочка растворяется и «танцоры» выходят на простор — располагаются вдоль экватора клетки.
«Хромосомы шевелились, как клубок серых червей, потом вдруг выстроились в строгий вертикальный порядок. Вдруг удвоились — теперь это были пары. Тут же какая-то сила потащила эти пары врозь, хромосомы подчинились, обмякли, и что-то их повлекло к двум разным полюсам». Так В. Дудинцев в романе «Белые одежды» описывает следующую фазу митоза — анафазу.
Наконец, в ходе телофазы перетяжка окончательно делит клетку на две «новорождённые» клетки.
СИНТЕЗ БЕЛКА
ДНК, в которой записано строение белков живого организма, обычно находится в ядре клетки. Ядро можно назвать «библиотекой»
клетки, в которой хранятся все чертежи её строения. Но это «библиотека», а не «сборочный цех». Чтобы организовать сборку белков, необходим «посредник», «копировщик чертежей», который, тщательно и точно скопировав чертежи с оригиналов, мог бы доставить их на место сборки.
ДНК, в которой записано строение белков живого организма, обычно находится в ядре клетки. Ядро можно назвать «библиотекой»
Мутация: изменение окраски соцветия подсолнечника.
Хромосомный набор мужчины.
клетки, в которой хранятся все чертежи её строения. Но это «библиотека», а не «сборочный цех». Чтобы организовать сборку белков, необходим «посредник», «копировщик чертежей», который, тщательно и точно скопировав чертежи с оригиналов, мог бы доставить их на место сборки.
ЧТО ТАКОЕ ГЕН?
Долгое время генетики не знали ответа на вопрос, что же собой представляет ген в действительности. Биолог Вильгельм Иогансен, первым предложивший этот термин, писал о нём так: «Ген — просто короткое и удобное слово, которое легко сочетается с другими». Долгое время ген был окутан покровом таинственности, едва ли не мистики, и в СССР долгое время (с конца 30-х по начало 60-х гг. XX в.) служил поводом для бесчисленных обвинений генетиков в «реакционных мистических воззрениях», «идеализме» и тому подобных грехах.
Первым учёным, приблизившим отвлечённое понятие гена к реальности, стал американец Томас Морган. Он решил выяснить: существует ли в клетках живых организмов что-то, похожее по своим свойствам на предполагаемые менделевские «зачатки». Вскоре его внимание остановилось на хромосомах. Хромосомы — это особые тельца в ядрах клеток. Во время деления клеток (митоза) они исполняют сложный «танец» (см. ниже), сходятся и расходятся, в результате чего новые образовавшиеся клетки получают в точности такой же набор хромосом, как и материнские.
Морган изучал хромосомы дрозофилы — маленькой мушки, легко разводимой в лаборатории. (Каждый, вероятно, видел этих мушек, вьющихся возле перезрелых фруктов, хотя и не все знают научное название насекомых.) Вскоре
он заметил удивительную вещь. Размер и форма хромосом в клетках мушек были достаточно постоянны, и если они внезапно резко изменялись — облик самой мушки также обычно становился уродливым.
Долгое время генетики не знали ответа на вопрос, что же собой представляет ген в действительности. Биолог Вильгельм Иогансен, первым предложивший этот термин, писал о нём так: «Ген — просто короткое и удобное слово, которое легко сочетается с другими». Долгое время ген был окутан покровом таинственности, едва ли не мистики, и в СССР долгое время (с конца 30-х по начало 60-х гг. XX в.) служил поводом для бесчисленных обвинений генетиков в «реакционных мистических воззрениях», «идеализме» и тому подобных грехах.
Первым учёным, приблизившим отвлечённое понятие гена к реальности, стал американец Томас Морган. Он решил выяснить: существует ли в клетках живых организмов что-то, похожее по своим свойствам на предполагаемые менделевские «зачатки». Вскоре его внимание остановилось на хромосомах. Хромосомы — это особые тельца в ядрах клеток. Во время деления клеток (митоза) они исполняют сложный «танец» (см. ниже), сходятся и расходятся, в результате чего новые образовавшиеся клетки получают в точности такой же набор хромосом, как и материнские.
Морган изучал хромосомы дрозофилы — маленькой мушки, легко разводимой в лаборатории. (Каждый, вероятно, видел этих мушек, вьющихся возле перезрелых фруктов, хотя и не все знают научное название насекомых.) Вскоре
он заметил удивительную вещь. Размер и форма хромосом в клетках мушек были достаточно постоянны, и если они внезапно резко изменялись — облик самой мушки также обычно становился уродливым.
ГЕНЕТИКА И ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Вероятно, ещё в глубокой древности человек стал подмечать, что потомство бывает обычно похоже на родителей. Уже тогда люди старались получать, например, телят от самой удойной коровы, сеять семена растений, давших самый высокий урожай.
Люди понимали, что в потомстве сочетаются признаки предков. Это нашло отражение даже в пословицах, например: «От худого семени не жди доброго племени». Но закономерности, по которым те или иные признаки передаются потомству, оставались «тайной за семью печатями ».
Среди учёных к середине XIX в. прочно утвердилось мнение: «Закон наследственности заключается только в том, что никакого закона наследственности нет». Поколебать устоявшееся убеждение первым решился Грегор Иоганн Мендель, монах и ботаник-любитель из Брюнна (Брно). В этом томе ему посвящена отдельная статья. После ряда опытов, кропотливых, но гениально точных, Мендель сформулировал в 1865 г. свои знаменитые законы. Увы, они были настолько просты... слишком просты, чтобы кто-нибудь из биологов того времени принял их всерьёз. Они остались непонятыми и непринятыми.
Вероятно, ещё в глубокой древности человек стал подмечать, что потомство бывает обычно похоже на родителей. Уже тогда люди старались получать, например, телят от самой удойной коровы, сеять семена растений, давших самый высокий урожай.
Люди понимали, что в потомстве сочетаются признаки предков. Это нашло отражение даже в пословицах, например: «От худого семени не жди доброго племени». Но закономерности, по которым те или иные признаки передаются потомству, оставались «тайной за семью печатями ».
Среди учёных к середине XIX в. прочно утвердилось мнение: «Закон наследственности заключается только в том, что никакого закона наследственности нет». Поколебать устоявшееся убеждение первым решился Грегор Иоганн Мендель, монах и ботаник-любитель из Брюнна (Брно). В этом томе ему посвящена отдельная статья. После ряда опытов, кропотливых, но гениально точных, Мендель сформулировал в 1865 г. свои знаменитые законы. Увы, они были настолько просты... слишком просты, чтобы кто-нибудь из биологов того времени принял их всерьёз. Они остались непонятыми и непринятыми.
ОХРАНА ПРИРОДЫ
Герои сказки Льюиса Кэрролла «Алиса в Стране Чудес» Шляпочник и Мартовский Заяц, как известно, непрерывно были заняты чаепитием. Когда же посуда становилась грязной, они не мыли её, а просто пересаживались на другое место.
«— А что же будет, когда вы дойдёте до конца? — осмелилась спросить Алиса.
— Не пора ли нам переменить тему? — предложил Мартовский Заяц».
Этот диалог приводит в одной из своих книг основатель кибернетики, американский учёный Норберт Винер, говоря об использовании природы человеком, ограниченности её ресурсов.
Человек начал изменять окружающую среду десятки тысяч лет назад. По мнению некоторых учёных, одним из первых видов, истреблённых человеком, был мамонт. Кроме человека, у косматого великана не было серьёзных врагов. По подсчётам учёных, на территории Европы могло когда-то прокормиться около полумиллиона мамонтов. Учитывая размах охоты на этого зверя, можно предположить, что его полное истребление было для человека делом одной-двух тысяч лет. Хотя другие учёные убеждены, что мамонта сгубил всё-таки не человек, а изменения климата.
Герои сказки Льюиса Кэрролла «Алиса в Стране Чудес» Шляпочник и Мартовский Заяц, как известно, непрерывно были заняты чаепитием. Когда же посуда становилась грязной, они не мыли её, а просто пересаживались на другое место.
«— А что же будет, когда вы дойдёте до конца? — осмелилась спросить Алиса.
— Не пора ли нам переменить тему? — предложил Мартовский Заяц».
Этот диалог приводит в одной из своих книг основатель кибернетики, американский учёный Норберт Винер, говоря об использовании природы человеком, ограниченности её ресурсов.
Человек начал изменять окружающую среду десятки тысяч лет назад. По мнению некоторых учёных, одним из первых видов, истреблённых человеком, был мамонт. Кроме человека, у косматого великана не было серьёзных врагов. По подсчётам учёных, на территории Европы могло когда-то прокормиться около полумиллиона мамонтов. Учитывая размах охоты на этого зверя, можно предположить, что его полное истребление было для человека делом одной-двух тысяч лет. Хотя другие учёные убеждены, что мамонта сгубил всё-таки не человек, а изменения климата.
ЦЕПИ ПИТАНИЯ
В 1953 г. в одном японском селении люди начали болеть какой-то непонятной болезнью. Она поражала нервную систему: у больных нарушалась координация движений, они теряли слух, зрение, рассудок.
Врачи поставили диагноз: отравление ртутью. Но откуда взялась эта ртуть? Правда, посёлок находился рядом с морским заливом, куда химический завод сбрасывал свои отходы, в том числе и ртуть. Но содержание ртути в морской воде было ничтожным.
Чтобы объяснить причины этого происшествия, начать придётся несколько издалека. Мы знаем, что в природе почти нет живых существ, которые сами не поедали бы других или не служили кому-либо пищей.
Растения служат пищей для множества насекомых. Насекомые — основная добыча лягушек. Лягушки — излюбленная пища для некоторых змей, например ужей. Змеями питается орёл-змееяд. У хищника нет заметных крупных врагов, но ему не дают покоя клещи и прочие паразиты.
В 1953 г. в одном японском селении люди начали болеть какой-то непонятной болезнью. Она поражала нервную систему: у больных нарушалась координация движений, они теряли слух, зрение, рассудок.
Врачи поставили диагноз: отравление ртутью. Но откуда взялась эта ртуть? Правда, посёлок находился рядом с морским заливом, куда химический завод сбрасывал свои отходы, в том числе и ртуть. Но содержание ртути в морской воде было ничтожным.
Чтобы объяснить причины этого происшествия, начать придётся несколько издалека. Мы знаем, что в природе почти нет живых существ, которые сами не поедали бы других или не служили кому-либо пищей.
Растения служат пищей для множества насекомых. Насекомые — основная добыча лягушек. Лягушки — излюбленная пища для некоторых змей, например ужей. Змеями питается орёл-змееяд. У хищника нет заметных крупных врагов, но ему не дают покоя клещи и прочие паразиты.