Жизнь на грани - [128]
Мартин Ханцик, профессор Университета Южной Дании, получил удивительно правдоподобные протоклетки из капель масла в воде, которые он стабилизировал при помощи синтетического компонента моющих средств. Его протоклетки имеют очень простую структуру и состоят в основном только из пяти соединений. Если соблюдать правильные пропорции, эти соединения самоорганизуются в маслянистые капельки. Химия таких капелек очень проста: подобные протоклетки приходят в движение благодаря конвекции (передаче тепла) и подобным химическим силам, благодаря которым масляные капельки объединяются в более крупные пузырьки. Они также характеризуются способностью к простейшей форме роста и самовоспроизведения. Протоклетки способны поглощать «сырье» из окружающей среды и распадаться на две части[192].
Сравнение протоклеток Ханцика с живыми клетками как бы вывернуто наизнанку: протоклетки характеризуются маслянистой внутренней средой, а окружает их водная среда. Большинство исследователей все же склоняются к созданию протоклеток с внутренней водной средой. Это позволит заполнить протоклетки готовыми биомолекулами, растворимыми в воде. Так, в ходе эксперимента, проведенного в 2005 году, генетик Джек Шостак заполнил протоклетки рибозимами РНК[193]. Как вы помните (из главы 9), рибозимы — это молекулы РНК, кодирующие генетическую информацию, как и ДНК, и обладающие ферментативной активностью. Команда ученых продемонстрировала, что заполненным рибозимами протоклеткам свойственна простейшая форма наследственности: они, как и протоклетки Ханцика, в конце концов распадаются на две протоклетки. В 2014 году группа исследователей под руководством Себастиана Лекоммандо (Университет Неймегена имени святого Радбода, Нидерланды) создала еще один вид протоклетки, многочисленные ячейки которой были заполнены ферментами, способными, как и живые клетки, поддерживать простейший метаболизм, передающийся от одной ячейки к другой[194].
Эти динамичные, химически активные протоклетки представляют собой удивительные, впечатляющие конструкты. Но являются ли они простейшей формой жизни? Прежде чем ответить на этот вопрос, нам необходимо сформулировать рабочее определение жизни. На первый взгляд, в определении должен присутствовать один из очевидных признаков живой клетки — способность к саморепликации, однако в некоторых случаях он не является обязательным. Большинство клеток взрослого организма, например красные кровяные тельца или нервные клетки, не реплицируются, однако они, несомненно, являются живыми клетками. Более того, некоторые люди, состоящие из миллиарда клеток, например буддийские монахи или католические священники, не заботятся (в большинстве случаев) о самовоспроизведении и все же являются очень даже живыми организмами. Итак, саморепликация, безусловно, является необходимой способностью для длительного существования любого вида живых организмов, однако она не представляет собой обязательное свойство жизни.
О другом свойстве жизни, еще более фундаментальном, чем самовоспроизведение, мы уже говорили, когда упоминали биомиметический подход в современной архитектуре: самодостаточность. Жизнь способна сама поддерживать себя в «живом состоянии». Таким образом, нашим минимальным требованием к протоклетке, созданной в лабораторных условиях в рамках синтетического подхода «снизу вверх», будет способность поддерживать жизнь в бурной термодинамической среде — тогда протоклетку можно будет классифицировать как живую.
К сожалению, согласно такому упрощенному определению ни одно из существующих поколений искусственно полученных протоклеток нельзя отнести к формам жизни. Даже протоклетки, способные на некоторые чудеса вроде простейшей формы репликации (деление на две части), производят дочерние клетки, которые на самом деле не похожи на клетки старшего поколения: в них содержится гораздо меньше компонентов (рибозимов или ферментов), поэтому на дальнейших стадиях репликации эти компоненты в конце концов растрачиваются полностью. Подобным образом, несмотря на то что протоклетки, полученные группой под руководством Лекоммандо, способны поддерживать метаболизм, свойственный простейшим живым организмам, их нужно постоянно заполнять активными биомолекулами, без которых протоклетки теряют самодостаточность. Существующие поколения протоклеток, полученных в лабораторных условиях, напоминают механические часы с заводным механизмом: они способны сохранять химическую активность при поддержке готовых ферментов и субстратов, пока запасы этих поддерживающих веществ не иссякнут. Затем под воздействием хаотичных ударов окружающих молекул структура протоклеток постепенно разрушается, их поведение становится все более случайным и беспорядочным, и в конце концов они растворяются в окружающей их среде. Таким образом, искусственные протоклетки, в отличие от живых, не способны «заводить» собственный механизм жизни.
Возможно, в протоклетках отсутствует какой-то важный компонент? Синтетическая биология — очень молодая дисциплина. Вполне вероятно, что в ближайшие десятилетия специалисты в этой области совершат немало новых открытий. В последней части нашей книги мы бы хотели поговорить о том, что квантовая механика может предоставить ту самую недостающую искру жизни, необходимую для того, чтобы искусственные формы жизни стали по-настоящему живыми. Создание синтетической жизни на основе квантовой механики могло бы предоставить человечеству не только революционно новые технологии и возможности, но и наконец дать подсказку, которая приведет нас к ответу на вопрос, который мы задавали на протяжении всей книги: что есть жизнь?
Фантастические масштабы и диапазон тем, которыми занимается современная физика, поражают воображение. Мы знаем, из чего состоит всё (или почти всё), что нас окружает, видим невидимое, исследуем связи всех кубиков мироздания, можем проследить эволюцию Вселенной чуть ли не с момента зарождения пространства и времени, а законы физики позволяют создавать технологии, которые меняют нашу жизнь. Всё, что окружает вас в настоящий момент, всё, что создало или построило человечество, стало реальностью благодаря нашему понимаю законов природы – сил, участвующих в формировании мира и свойств материи, на которую эти силы воздействуют.
Много ли вы знаете о своем прапрадедушке? А о родственниках из палеолита? С помощью генетических тестов и археологических данных шведская журналистка Карин Бойс проследила свою генеалогию на протяжении 54000 лет и узнала много удивительных фактов о далеких предках и себе самой. Например, как открытие Америки повлияло на ДНК многих исландцев, почему популярная палеодиета основывается на заблуждениях и какие распространенные представления об «арийцах» не соответствуют действительности. «Моя доисторическая семья» – научно выверенный и вместе с тем личный взгляд на нашу большую человеческую семью и ее историю.
Испытывают ли животные гордость, стыд, вину или отвращение, как и мы, люди? Есть ли у них чувство справедливости и благодарности? Могут ли собаки смеяться и скорбеть, способны ли слоны утешать друг друга, а обезьяны завидовать, плести интриги и выстраивать планы мести? Чувствуют ли боль рыбы и умеют ли любить птицы? Что общего в поведении альфа-самцов шимпанзе и современных политиков? В этой доброй и умной книге, помимо трогательной истории шимпанзе по имени Мама, известный приматолог Франс де Вааль рассказывает о своих многочисленных наблюдениях и экспериментах, посвященных изучению эмоций самых разных животных.
Эта книга посвящена поискам истоков жизни и природы рака. В ней мы попытались описать связь между геометрией, числами, физическим миром и живыми существами. Сделана очередная попытка найти истоки самоорганизации. Описаны новые неизведанные свойства таблицы химических элементов и даны объяснения ряда физических феноменов. Выдвинута новая гипотеза возникновения нашей Вселенной и Жизни. Подтверждено, что рак - это «переставленная» симметрия и нарушение (фолдинг) самоорганизации белков. Выдвинута гипотеза о наличии в живых организмах термоядерного синтеза.
Данная книга предназначена студентам медицинских образовательных учреждений. Это краткое пособие поможет при подготовке и сдаче экзамена по микробиологии. Материал изложен в очень удобной и запоминающейся форме и поможет студентам за сжатый срок детально освоить основные концепции и понятия курса, а также конкретизировать и систематизировать знания.
Изучение человеческого мозга – одной из глубочайших загадок природы – путь к научному познанию человека. Пытаясь проникнуть в тайны «второй Вселенной», как называют мозг, ученые исследуют психические функции животных от простейших организмов до приматов – ближайших «родственников» людей. В книге рассказывается о работе биологов и зоопсихологов в этой области.
О клонировании в настоящее время шумят практически все масс-медиа. И информация, подаваемая ими как очередная сенсация, чаще всего оказывается домыслом или, того хуже, полным вымыслом. Сейчас существует пять устойчивых мифов относительно клонов.Во-первых, это миф о том, что клонировать можно любое живое существо, причем клон будет на вид того же возраста, что и матрица.Во-вторых, клон обязательно должен повторить судьбу матрицы.В-третьих, клон внешне и внутренне должен быть идентичен своей матрице.В-четвертых, клонирование — это серийное производство живых существ.И, наконец, в-пятых, клонирование — прямой путь к искажению генофонда.Книга Николая Дягтерева призвана не только развенчать эти, по меньшей мере, странные убеждения, но и рассказать и на ярких примерах показать интересующемуся читателю о клонировании и о том, чем клон все-таки отличается от «обычного человека».
Наше происхождение началось не на Земле, а, на самом деле, в космосе. Основываясь на научных открытиях и исследованиях, где пересекаются несколько наук — геология, биология, астрофизика и космология, — вы узнаете, как сформировались наши знания о космосе. В этой книге Нил Деграсс Тайсон и Дональд Голдсмит отправят вас в космический тур, где вы узнаете о рождении галактики, исследованиях Марса, об открытии воды на одной из лун Юпитера и многое другое.
Что такое время в современном понимании и почему оно обладает именно такими свойствами? Почему время всегда двигается в одном направлении? Почему существуют необратимые процессы? Двадцать лет назад Стивен Хокинг пытался объяснить время через теорию Большого Взрыва. Теперь Шон Кэрролл, один из ведущих физиков-теоретиков современности, познакомит вас с восхитительной парадигмой теории стрелы времени, которая охватывает предметы из энтропии квантовой механики к путешествию во времени в теории информации и смысла жизни. Книга «Вечность.
«Карло Ровелли – это человек, который сделал физику сексуальной, ученый, которого мы называем следующим Стивеном Хокингом». – The Times Magazine Что есть время и пространство? Откуда берется материя? Что такое реальность? «Главный парадокс науки состоит в том, что, открывая нам твердые и надежные знания о природе, она в то же время стремительно меняет ею же созданные представления о реальности. Эта парадоксальность как нельзя лучше отражена в книге Карло Ровелли, которая посвящена самой острой проблеме современной фундаментальной физики – поискам квантовой теории гравитации. Упоминание этого названия многие слышали в сериале “Теория Большого взрыва”, но узнать, в чем смысл петлевой гравитации, было почти негде.
Надеемся, что отсутствие формул в книге не отпугнет потенциальных читателей. Шон Кэрролл – физик-теоретик и один из самых известных в мире популяризаторов науки – заставляет нас по-новому взглянуть на физику. Столкновение с главной загадкой квантовой механики полностью поменяет наши представления о пространстве и времени. Большинство физиков не сознают неприятный факт: их любимая наука находится в кризисе с 1927 года. В квантовой механике с самого начала существовали бросающиеся в глаза пробелы, которые просто игнорировались.