Биология в новом свете - [40]
Причиной броуновского движения являются толчки, вызванные тепловым поступательным движением молекул. Отдельные импульсы складываются, как показано на векторной диаграмме. Суммарный вектор обозначен жирной стрелкой
Остановимся на явлении броуновского движения молекул. Очевидно, не только отдельные молекулы, но и подталкиваемые ими мельчайшие составные части клеток находятся в непрерывном движении. Теперь попытаемся исследовать роль этого движения в жизни клетки.
Обратимся к реальной жизни. Прекрасным воскресным утром яхтсмен поднимает парус, отталкивается от причала и, воспользовавшись свежим попутным ветром, отплывает в море. Сила и направление ветра в течение дня изменяются, тем не менее благодаря своей ловкости и морской удаче яхтсмен к вечеру снова возвращается к причалу. Как это ему удалось при совершенно случайно меняющемся ветре? Ведь мяч, брошенный в то же время на волю ветру и волнам, уже давно скрылся где-то вдали! Совсем не обязательно быть яхтсменом, чтобы ответить на этот вопрос. У яхты есть руль, киль и подвижный парус. Она может идти под различными углами к направлению ветра и даже против него. Но для этого уже требуется некоторое умение. Это умение, или, говоря научно, хранящаяся в голове яхтсмена информация, способно обуздать слепой произвол ветра; яхтсмен может направить лодку в любом направлении и даже против ветра, используя при этом его же силу.
Попробуем найти параллель этому в живой клетке. Клетки кишечника поглощают питательные вещества. Мелкие молекулы этих веществ без труда проникают сквозь клеточную мембрану, а крупные попадают внутрь за счет того, что мембрана выгибается и образует вокруг молекулы крохотный пузырек. Клетка как бы "пьет"; этот процесс называют пиноцитозом. Пузырьки путешествуют по клетке и, дойдя до ее противоположной стороны, исчезают — вещество поглотилось клеткой. Какая же сила толкает эти "продуктовые посылки"?
Сейчас не без оснований предполагают, что частицы путешествуют в клетке, подгоняемые "ветром броуновского движения молекул". Правда, это движение не так изящно и свободно, как скольжение парусника по водной глади. Вероятно, в клетке проложены своего рода "рельсы" — внутренние ограничивающие плоскости, которые препятствуют движению пузырьков в нежелательном направлении. Пока это не известно точно, но, по-видимому, в тех местах, где питательные вещества должны использоваться, существуют специальные рецепторы, захватывающие частицы. Если же пузырек "приплывает" в неподходящее место, он не задерживается здесь, а отправляется дальше. Такое бесцельное странствование продолжается до тех пор, пока пузырек наконец не попадет к нужному адресату — рецептору, который схватывает и перерабатывает содержимое пузырька. Это, конечно, не самый быстрый метод доставки, но он надежен и "недорог", ибо "оплата" производится за счет теплового движения.
Так схематически можно представить механизм движения пиноцитозного пузырька по клетке. От места возникновения MB он странствует по клетке, участвуя в хаотическом броуновском движении, до тех пор пока не попадет к рецептору Р и не растворится
Но что же тогда означает "искусство плавания", "управляющая информация"? Это "адрес", по которому направлена "посылка", и умение распознать нужного адресата. Соответствующая информация заложена в пузырьке, и она представляет собой не что иное, как специфическую структуру белка, т. е. обусловлена опять-таки исходной наследственной информацией.
Можно было бы привести еще много примеров действия подобных механизмов в клетке. Но нам важен принцип. Итак, биологическая функция = энергия хаотического теплового движения + биологическая информация!
До сих пор не удается подсчитать и выразить эту информацию численно. Долгое время полагали, что "бит", взятый из теории информации, мог бы служить наиболее пригодной мерой информации. Однако это ожидание не оправдалось. Предлагаются различные пути решения этой проблемы, но каких-либо удовлетворительных результатов пока получить не удалось.
Таким образом, бесцельное поступательное движение молекул, хаос теплового движения, не обязательно вредит жизни, он включен в сам принцип функционирования живого и даже является необходимой предпосылкой для протекания большинства жизненно важных процессов.
Особенно показательна в этом отношении эволюционная теория Дарвина. Мы достаточно слышали о мутациях, обусловленных наследственными повреждениями. Мутации — это резкие скачкообразные изменения наследственного кода. К ним относятся замена, потеря или изменение основания в цепочке молекулы ДНК, возможно даже изменение целых хромосом. Как правило, большинство мутантов нежизнеспособны и не обнаруживаются в популяции в целом. Но многие мутации, проявляющиеся в нарушении строения тела или функции, очень заметны.
Причиной мутации, как правило, служат случайные события. И хотя при этом роль теплового движения не велика и изменение структуры молекул происходит в основном за счет действия квантов высокой энергии, например космического излучения, тем не менее и здесь в биологический порядок вклинивается случайность. Нельзя позволить этому явлению восторжествовать, ибо оно уничтожит любую биологическую организацию. Поэтому побеждают организмы, обладающие различными механизмами защиты, которые предохраняют организм от воздействия подобных случайностей. Однако со времен Дарвина известно, что без постоянной изменчивости и последующего отбора биологическая эволюция вплоть до человека была бы невозможна.
«Любая история, в том числе история развития жизни на Земле, – это замысловатое переплетение причин и следствий. Убери что-то одно, и все остальное изменится до неузнаваемости» – с этих слов и знаменитого примера с бабочкой из рассказа Рэя Брэдбери палеоэнтомолог Александр Храмов начинает свой удивительный рассказ о шестиногих хозяевах планеты. Мы отмахиваемся от мух и комаров, сражаемся с тараканами, обходим стороной муравейники, что уж говорить о вшах! Только не будь вшей, человек остался бы волосатым, как шимпанзе.
Что такое, в сущности, лес, откуда у людей с ним такая тесная связь? Для человека это не просто источник сырья или зеленый фитнес-центр – лес может стать местом духовных исканий, служить исцелению и просвещению. Биолог, эколог и журналист Адриане Лохнер рассматривает лес с культурно-исторической и с научной точек зрения. Вы узнаете, как устроена лесная экосистема, познакомитесь с различными типами леса, характеризующимися по составу видов деревьев и по условиям окружающей среды, а также с видами лесопользования и с некоторыми аспектами охраны лесов. «Когда видишь зеленые вершины холмов, которые волнами катятся до горизонта, вдруг охватывает оптимизм.
Это книга о бродячих псах. Отношения между человеком и собакой не столь идилличны, как это может показаться на первый взгляд, глубоко в историю человечества уходит достаточно спорный вопрос, о том, кто кого приручил. Но рядом с человеком и сегодня живут потомки тех первых неприрученных собак, сохранившие свои повадки, — бродячие псы. По их следам — не считая тех случаев, когда он от них улепетывал, — автор книги колесит по свету — от пригородов Москвы до австралийских пустынь.Издание осуществлено в рамках программы «Пушкин» при поддержке Министерства иностранных дел Франции и посольства Франции в России.
Автор и составитель буклетов серии «Природу познавая, приумножай богатство родного края!»САМОЙЛОВ Василий Артемович – краевед, натуралист и фольклорист, директор Козельского районного Дома природы. Почетный член Всероссийского ордена Трудового Красного Знамени общества охраны природы.
В книге рассказывается история главного героя, который сталкивается с различными проблемами и препятствиями на протяжении всего своего путешествия. По пути он встречает множество второстепенных персонажей, которые играют важные роли в истории. Благодаря опыту главного героя книга исследует такие темы, как любовь, потеря, надежда и стойкость. По мере того, как главный герой преодолевает свои трудности, он усваивает ценные уроки жизни и растет как личность.
В книге рассказывается история главного героя, который сталкивается с различными проблемами и препятствиями на протяжении всего своего путешествия. По пути он встречает множество второстепенных персонажей, которые играют важные роли в истории. Благодаря опыту главного героя книга исследует такие темы, как любовь, потеря, надежда и стойкость. По мере того, как главный герой преодолевает свои трудности, он усваивает ценные уроки жизни и растет как личность.
В предлагаемой вниманию читателей книге американского популяризатора О. О. Байндера в общедоступной форме рассказывается о многочисленных космических загадках. Некоторые из них уже «с бородой», другие связаны с открытиями последних лет.
В этой книге затронут широкий круг проблем, связанных с биологией человека, — его место в природе, биологические и социальные особенности, закономерности его индивидуального и исторического развития, взаимоотношения с окружающей средой.Автор касается и многих других сторон человеческого бытия, которые приобрели в наши дни большую социальную и политическую значимость.Книга хорошо иллюстрирована, просто и ясно написана и будет интересна массовому читателю.
В книге известного популяризатора науки А. Азимова рассматривается сложный путь развития биологии с древних времен до наших дней. Автор уделяет внимание всем отраслям биологии, показывая их во взаимодействии со смежными науками.Читатель узнает о вкладе в биологию великих ученых всех времен — Гарвея, Левенгука, Геккеля, Дарвина, Пастера, Ивановского, Мечникова, Павлова и других.Написанная просто и доступно, книга будет интересным и полезным чтением для преподавателей высшей школы, учителей, студентов, школьников и для всех любителей естественных наук.
Книга известных американских ученых, супругов Лоруса Дж. Милна и Маргарет Милн, «Чувства животных и человека» — занимательный, а местами и поэтичный рассказ об ощущениях, свойственных живым существам. О сложных проблемах бионики авторы говорят легко и просто, без излишней наукообразности. Мы узнаем из книги, почему пчелы не видят красного цвета, как птицы ориентируются при перелетах, каким образом летучие мыши чувствуют преграды на своем пути и многое, многое другое. При этом Милны все время сравнивают чувства животных с человеческими чувствами, наводят читателя на мысль о том, что живые организмы с их сложной и малоизученной структурой органов чувств представляют большой интерес не только для биологов, но и для физиков, математиков и особенно конструкторов, создающих самоорганизующиеся устройства.