КОНСПЕКТЫ УРОКОВ

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net Самое современное лечение грыж

ЭЛЕКТИВНЫЙ КУРС

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net Самое современное лечение грыж

НАЧАЛЬНАЯ ШКОЛА

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net Самое современное лечение грыж

РУССКИЙ ЯЗЫК

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net Самое современное лечение грыж

ЛИТЕРАТУРА

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net Самое современное лечение грыж

АНГЛИЙСКИЙ ЯЗЫК

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net Самое современное лечение грыж

ФРАНЦУЗСКИЙ ЯЗЫК

ИСТОРИЯ РОССИИ

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net Самое современное лечение грыж

ВСЕМИРНАЯ ИСТОРИЯ

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net Самое современное лечение грыж

БИОЛОГИЯ

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net Самое современное лечение грыж

ГЕОГРАФИЯ

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net Самое современное лечение грыж

ИНФОРМАТИКА

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net Самое современное лечение грыж

 

Что может получиться, когда чудаковатый биолог десять лет работает над темой, которая никому не интересна? Он открывает новую область жизни (по крайней мере, иногда).


Бывают моменты в жизни, когда не дает покоя вопрос: «А действительно ли этот человек мне родственник? Может ли такое быть? Или это розыгрыш и где-то стоит скрытая камера?» Иногда это самое разумное объяснение.

Но если степень родства с тетушкой можно проследить по старым пожелтевшим документам, то с более дальними родственниками дело обстоит сложнее. Кто на генеалогическом древе сидит ближе ко мне: горилла, с наслаждением поедающая бананы прямо в кожуре, или орангутан, висящий на одной руке, а другой ковыряющий в носу? А какое место занимает чепрачный тапир по отношению к голому землекопу? Ученые долгое время пытались ответить на эти вопросы, основываясь главным образом на внешнем сходстве. Так, например, они судили о родстве по числу зубов. Но тут можно впасть в заблуждение. Вы можете прочесть на упаковке: «Только 52 зубчика являются защитой от подделки»[2]. Но, сунув туда руку в надежде выудить вкусное сливочное печенье, вы можете нарваться на злобного сумчатого муравьеда с его 52 зубами, которыми он вцепится в ваш палец. В этом нет ничего хорошего.



Но нашелся человек, который счел подобное положение дел совершенно неприемлемым. Это был Карл Вёзе. Вы можете представить его себе расхаживающим по университетскому городку в Иллинойсе во фланелевой рубашке в черно-красную клетку (мы уже встречались с ним раньше, так как он был одним из соавторов гипотезы мира РНК). В 1960-е годы он получил должность профессора Иллинойсского университета и собственную лабораторию в придачу. Но его больше интересовали родственные связи не с кусачими сумчатыми млекопитающими, а то, в каком родстве между собой (и с нами) состоят бактерии. Клетки нашего тела, как и клетки животных, растений и даже дрожжевых грибков, относятся к эукариотам (от греч. ей – хороший, настоящий и karyon – ядро). Они относительно велики, имеют сложную внутреннюю структуру и обладают ядром. Бактерии по сравнению с ними значительно меньше и имеют более простое строение. Их наследственный материал разбросан без должной упаковки по всей клетке, потому что у них нет ядра. Поэтому их относят к прокариотам (от греч. pro – до и karyon – ядро).

Большинство ученых в то время не задумывались о родстве между бактериями, так как поиски чего-то осмысленного в данном контексте представлялись совершенно безнадежным делом. Ведь внешние признаки, по которым подразделялись бактерии, давали для этого мало оснований. Бактерии могли быть круглыми, продолговатыми или спиралевидными. При некоторой доле везения мы могли получить кое-какие данные об их образе жизни, и на этом наука заканчивалась. Но Вёзе этим не удовлетворился. Ему хотелось создать систему.

Итак, он уселся в своем кабинете, положил ноги в потрепанных туфлях на стол и задумался. Проблема была в том, что все биологи, занимавшиеся вопросами эволюции, интересовались главным образом животными и растениями, но отнюдь не теми, которых можно было рассмотреть только под микроскопом. А микробиологам, которые занимались микроорганизмами, вопросы эволюции были неинтересны, поскольку отслеживать эволюцию микробов – настоящий кошмар, состоящий из предположений и теорий, которые очень редко согласуются между собой. Поэтому очень многие ученые придерживались мнения, что можно прекрасно прожить и без генеалогического древа бактерий. Однако Вёзе был убежден, что для подлинного понимания мира микробов необходимо знать историю их развития. А для этого надо было найти следы эволюции там, где она происходит, то есть в генах.

И Вёзе решил создать в одиночку генеалогическое древо бактерий. Задача представляется монументальной, но как ее решить? Давайте проведем небольшой мысленный эксперимент.

Для этого нам понадобятся свисток, секундомер, бабушкин рецепт ванильного кекса, пачка клейких листочков для записей и 20 автобусов с туристами, не слишком хорошо владеющими немецким языком, каждому из которых выдается шариковая авторучка.

Попросим участников выйти из автобусов и построиться в виде правильного треугольника. Прямо перед вами стоит первый турист. Сзади становятся еще двое, а за каждым из них – еще по двое, то есть уже четверо, и так далее. Когда все построятся, достаньте бабушкин рецепт и дайте первому туристу, который должен дословно переписать его на свой листок и приклеить себе на лоб. Два туриста из второго ряда тоже переписывают рецепт, но уже не с оригинала, а со лба первого. Через две минуты вы свистите снова, давая старт следующему кругу. Через 22 минуты очередь доходит до последнего ряда (как видите, эксперимент требует не так уж много времени и его можно провести в обеденный перерыв). В конце вы собираете все записи по рядам вплоть до последнего, благодарите участников за помощь, возвращаетесь к себе в кабинет и начинаете в спокойной обстановке анализировать результаты.

В переписанных рецептах наверняка будет куча ошибок (но вы ведь, честно говоря, именно на это и рассчитывали).

На одних вместо «маргарин» написано «мандарин». Сравнивая листки между собой, на основании этой ошибки можно сделать вывод о том, кто у кого списывал. Ведь все рецепты со словом «мандарин» имеют одного общего «предка». Даже если у вас нет возможности пообщаться с ним лично (потому что он тем временем уже изучает особенности немецкой истории и культуры в какой-нибудь пивной), вы можете уверенно сказать, что он здесь был. Если мы далее подробно рассмотрим все рецепты со словом «мандарин», то можем обнаружить, что в некоторых из них слово «кефгер» заменено на «зефир». Значит, один из потомков «мандарина» допустил новый огрех и также передал его по наследству. Так продолжается до тех пор, пока мы на основании всех допущенных ошибок не вычислим полное генеалогическое древо участников эксперимента и не поймем, кто, что, где, когда, у кого и как списывал с ошибками.

Именно это и собирался делать Карл Вёзе – только без туристов и клейких листочков. Чтобы заглянуть в прошлое, ему нужен был только фрагмент генетической информации (рецепт ванильного кекса), который можно встретить в любом живом существе и который с очень большим трудом изменяется при копировании. Как найти такую информацию? Это было совсем не просто, поскольку в то время биологи еще только расшифровывали генетический код. Наши знания о генах и их последовательности были весьма ограниченными.

Но не только эволюция может похвастать своим прошлым. Сам Карл Вёзе на протяжении многих лет до этого занимался рибосомами – теми самыми «машинами», которые изготавливают в клетках новые белки. Эти «машины» состоят из белков и фрагментов РНК – рРНК, которые необходимы для правильного функционирования рибосом. Они требуются всем живым существам на планете. А поскольку рРНК так универсальны и важны для выживания, Вёзе был уверен, что они не подвержены быстрым случайным мутациям. Это, разумеется, не значит, что с ними ничего не может случиться. Просто очень мала вероятность того, что произойдут настолько полезные (или даже нейтральные) изменения, которые смогут сохраниться для передачи по наследству. Это то же самое, что угадать шесть цифр в «Спортлото». Шанс составляет примерно 1 к 15 миллионам. Главный выигрыш с ходу крайне маловероятен, но если играть несколько миллионов лет подряд, то время от времени вы будете возвращаться из банка с полной тачкой денег. Именно так Вёзе представлял себе ситуацию с рРНК: она должна меняться постоянно, но очень медленно, что даст возможность заглянуть далеко в прошлое.

Итак, план был ясен: расшифровать рРНК как можно у большего количества живых организмов, сравнить последовательности оснований и, исходя из выявленных ошибок, вычислить, кто от кого происходит.

Можно ли предположить, что Вёзе глубоко вздохнул, приняв это решение? Скорее всего, да, потому что ему предстояла не просто крайне сложная, но и чертовски нудная работа. И не было никого, кто владел бы соответствующими методами осуществления такого гигантского проекта. Вёзе мог надеяться только на себя.

Он отправился к себе в лабораторию, поставил пластинку с джазовой записью и с головой ушел в работу. Прежде чем Вёзе расшифровал первую последовательность, прошел год. Для него это был огромный шаг, а человечество лишь едва заметно пожало плечами. Вряд ли хоть кто-то в мире интересовался тем, что он делает. Ни коллеги, ни руководство университета не могли понять, что заставляет Вёзе посвящать все свое время этому абсурдному проекту. От него трудно было ожидать сенсаций, не говоря уже о практической пользе. Но Вёзе не сдавался.

Вскоре в лаборатории штабелями стояли коробки с рентгеновскими снимками. В них были результаты анализов – россыпь черных точек, разобраться в которых не мог никто, кроме него. Для Вёзе они были частями головоломки, которую надо было сложить в одно целое. Он с огромным трудом одолевал одну последовательность за другой. Так проходили месяцы и годы. Через десять лет были проанализированы рРНК примерно двух десятков различных живых существ. По сравнению с огромным количеством их видов это была мелочь, не заслуживающая внимания. Тем временем Вёзе исполнилось 47 лет, а он еще не опубликовал никаких результатов, не выступил ни с одним докладом ни на совещаниях, ни на конференциях. Большинство ученых игнорировали его работу, а те, кто знал его лично, отзывались о нем как о странном чудаке и беспочвенном мечтателе.

Но в 1967 году его посетила добрая фея. Она предстала в облике коллеги Ральфа Уолфа, который работал с метаногенными бактериями в одном из кабинетов поблизости. Эти организмы во многом отличаются от своих сородичей, так как производят метан, не переносят кислород и проживают в местах, далеких от привычных туристических троп, – в очистных сооружениях городской канализации и в коровьем кишечнике. Уолф попросил изучить рРНК этих маленьких вонючек, и Вёзе согласился. Полученные результаты были уникальны. Он повторил эксперимент, но итог оказался таким же. Что бы это могло значить? И тут к нему пришло просветление. Судя по ощущениям, свет исходил не от обычной лампочки, а от прожектора на 500 ватт.

Вёзе, которому не свойственны были эмоциональные проявления, помчался к Уолфу и закричал:

– Метаногены – это не бактерии!

– Разумеется, бактерии, – невозмутимо ответил коллега.

Но Вёзе не успокаивался. Он начал объяснять Ральфу Уолфу суть своего открытия, а тот становился все бледнее.

Если вы, будучи биологом, на протяжении нескольких месяцев бредете по джунглям, зараженным малярией, и в конце концов вытаскиваете из кустов за хвост какого-нибудь неизвестного доселе науке геккона, то успех налицо. Вы можете дать этой неуклюже барахтающейся ящерице имя и приладить ее на особую ветку древа жизни где-нибудь в верхней части кроны.

Но то, что Вёзе вычитал из рентгеновских снимков, было вообще ни на что не похоже. Тут речь шла не о новой веточке, а об отдельном стволе! Начиная с этого момента у древа жизни было уже не два главных ствола, а три. Наряду с эукариотами и прокариотами Карл Вёзе открыл организмы, у которых, как и у бактерий, не было ядра, но которые в остальном имели с бактериями так же мало общего, как человек с белыми грибами.

Вёзе и коллеги назвали представителей третьего ствола архебактериями, или археями (что чаще употребляется в наши дни). Результаты были опубликованы в одном из научных журналов. Одновременно была созвана пресс-конференция, а статья об открытии появилась на первой полосе New York Times! Научное сообщество не проявило по этому поводу никакого восторга. На их взгляд, это попахивало авантюризмом. Ведь теория была представлена общественности еще до того, как эксперты получили возможность с ней ознакомиться. Те же, кто сумел это сделать, заметили, что работа основывается на методах, о которых мало кто слышал, не говоря уже о том, чтобы ими владеть. Таким образом, перепроверить данные было невозможно. Вполне вероятно, что Вёзе все это выдумал. Приговор научного мира был суров: не принимать Вёзе и Уолфа всерьез. Ральфу Уолфу даже позвонил американский микробиолог Сальвадор Лурия, только что получивший Нобелевскую премию: «Ральф, ты губишь свою карьеру! Тебе необходимо дистанцироваться от всего этого безобразия». Уолф потел, но не сдавался.

Слухи и брожения продолжались, но никто не смог хоть как-то опровергнуть наблюдения Вёзе и Уолфа. Вёзе был убежден в своей правоте. Он снова на несколько лет заперся в своей лаборатории и продолжил работу. Поскольку критика не утихала, для подтверждения своей теории Вёзе решил обнаружить среди поступающих проб других представителей класса архей. И они нашлись.

Решающим событием для признания открытия Вёзе стала экспедиция батискафа «Алвин». В 1982 году этот глубоководный аппарат совершил длительное погружение во тьму Тихого океана на глубину 2600 метров с целью изучения высокой «трубы», из которой постоянно била струя минерализованной горячей воды из земных недр («белый курильщик»). Находившиеся на борту ученые взяли пробы и доставили их на сушу. Ральф Уолф обнаружил в них археи, способные жить в кошмарных условиях – при температуре 90 °C. По сравнению с этим жизнь в кишках у коровы была куда комфортнее. Когда спустя десять лет наследственный материал найденных организмов подвергли тщательному изучению, выяснилось, что половина их генов не была известна ранее. Это стало доказательством того, что археи представляют собой нечто действительно отличное от бактерий и эукариотов. Критики Вёзе вынуждены были утихнуть. Но окончательного признания со стороны уязвленных собирателей гекконов пришлось ждать еще добрый десяток лет. Сегодня определение родства для всех видов организмов по наследственному материалу в рРНК стало уже привычной практикой, а на древе жизни за это время появилось несколько новых сучьев и веток.

Но что же особенного в археях, кроме способности заставлять коров испускать газы? Почему их открытие стало таким событием? Дело в том, что они представляют собой нечто совершенно чужеродное и у многих из них есть необычные гены, позволяющие выживать в местах, казалось бы, абсолютно непригодных для жизни: в морских глубинах, соляных озерах, антарктических льдах и на глубине сотни метров под поверхностью земли.

Особый интерес среди архей представляют микроорганизмы, вырабатывающие метан. Некоторые из них способны выжить в практически кипящей воде. Для питания им нужны только водород, СО2 и некоторые соли. Правда, для этих аскетов осталось не так уж много мест обитания. Обычно их находят вблизи гидротермальных источников в морских глубинах. Однако раньше, когда молодая Земля была еще вулканически активна, подходящих для них мест было значительно больше. Вероятно, в ту эпоху наша планета была ядовитым адом, в котором археи чувствовали себя словно в раю. Именно поэтому мы предполагаем, что они являются реликтом давно прошедших дней и относятся к самым архаичным живым организмам. Этим и объясняется название, которое дал им Карл Вёзе.

Обычно археи водятся там, где царят экстремальные условия для жизни. Многие из них относятся к категории так называемых экстремофилов – «любителей острых ощущений». Но встречаются они и в более прозаических местах, которые находятся к нам значительно ближе, чем можно себе представить. В 2011 году американцы провели эксперимент под названием «Исследование биологического разнообразия микрофлоры пупка». Всем желающим предлагалось с помощью ватной палочки взять пробу микрофлоры из своего пупка и сдать на исследование в лабораторию. Проект оказался чрезвычайно успешным. Ученых буквально завалили образцами. В результате удалось составить довольно полную картину микроорганизмов, населяющих наш пупок. Наряду с различными бактериями там удалось обнаружить и несколько архей. Правда, и здесь они продемонстрировали свою приверженность экстремальным условиям жизни, потому что значительная их часть была обнаружена в пробах одного участника, который, по его собственному признанию, «несколько лет не мылся и не принимал душ». По крайней мере, этот пупок можно считать экстремальным местом обитания.

Образ жизни архей, которые довольствуются очень малым для выживания в условиях, ранее считавшихся вообще непригодными для существования, поставил перед учеными очередной вопрос: а нет ли в Солнечной системе мест, где эти стойкие создания тоже могли бы жить? А может быть, похожие организмы могли появиться там сами по себе? Разумеется, никто этого не знает точно, но в Солнечной системе найдется пара уголков, в которых такое развитие событий можно представить себе хотя бы теоретически. Фаворитами этого списка являются Марс и Европа – спутник Юпитера.

На ранних фазах развития на Марсе, видимо, было достаточное количество воды в жидкой форме, а его атмосфера была более плотной и теплой. Если там возникла жизнь, схожая с археями, то она могла «уйти в подполье», когда на поверхности стало совсем неуютно. В конце концов, на Земле тоже можно встретить архей глубоко под поверхностью.

Спутник Юпитера, Европа, в этом плане еще более интересен. Он покрыт толстой коркой льда, под которой предполагают наличие океана соленой воды глубиной до 100 км. Кроме того, считается, что на дне этого океана может наблюдаться вулканическая активность. Под толстым ледяным панцирем Европы могут находиться горячие источники, вполне пригодные для жизни организмов типа архей. Когда-нибудь мы узнаем, так ли это на самом деле, а пока нам остается довольствоваться тремя типами жизни, существующими на Земле. Здесь у нас тоже есть огромный простор для открытий…

Поиск

МАТЕМАТИКА

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net Самое современное лечение грыж

ФИЗИКА

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net Самое современное лечение грыж

ХИМИЯ

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net Самое современное лечение грыж

МХК

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net Самое современное лечение грыж

МУЗЫКА

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net Самое современное лечение грыж

РОБОТОТЕХНИКА

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net Самое современное лечение грыж

ВСЕРОССИЙСКИЕ ПРОВЕРОЧНЫЕ РАБОТЫ

ЭРУДИТ-КОМПАНИЯ

ДОСУГ ШКОЛЬНИКА

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net Самое современное лечение грыж
Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru