Биология для тех, кто хочет понять и простить самку богомола - Андрей Шляхов

По внешнему виду карася, который по-научному называется «серебряным карасем», знатоки могут с уверенностью судить о том, в каком водоеме он вырос – в крупном озере или в небольшом пруду. «Крупно-озерный» карась гораздо больше «прудового» и тело у него более округлое. Причина в питании – в крупном водоеме много пищи, поэтому тамошние караси вырастают до значительных размеров.

Одно и то же растение может выглядеть по-разному в зависимости от того, растет оно высоко в горах или же в долине. Горные растения обычно низкорослые, с глубоко уходящими в почву корнями. Низкорослость и сильно развитая корневая система являются следствием низкого содержания питательных веществ в почве. Так же на рост горного растения влияют такие условия, как более холодная температура воздуха и недостаток влаги. В долинах, где почва питательнее, влаги больше и воздух теплее, растения вырастают выше своих горных «собратьев», а вот их корневая система развита хуже. А зачем ее интенсивно развивать, если в поверхностном слое почвы достаточно питательных веществ и достаточно воды?

Если растение растет в тени, то оно будет иметь более крупные, чем обычно, листья, для того, чтобы улавливать как можно больше солнечного света, необходимого для фотосинтеза. А вот если растение растет в засушливой местности, то его листья будут мельче обычного размера, для того, чтобы сохранить как можно больше воды (вода же испаряется с поверхности листа).

Приспособительные модификации по наследству передаваться не могут, поскольку они не затрагивают генотипа. Но…

Но науке известны примеры наследуемых модификационных изменений, описанные у некоторых бактерий, простейших и многоклеточных эукариот.

Как может наследоваться то, что не записано в генах? Нонсенс! Парадокс! Абсурд!

Никакого абсурда! И нонсенса с парадоксом тоже. Природа вообще не знает таких понятий. Давайте лучше подумаем вот о чем – и в клетках скелетных мышц, и в клетках печени, и в клетках щитовидной железы, и в клетках слизистой оболочки кишечника, короче говоря – во всех клетках данного конкретного организма содержится один и тот же набор ДНК, абсолютно идентичный. Иначе и быть не может, ведь любой многоклеточный организм, столь великолепный в своем разнообразии, развивается из одной-единственной клетки – яйцеклетки, оплодотворенной сперматозоидом.

Но при этом клетки разных органов и тканей очень сильно, иногда – просто невероятно, отличаются друг от друга.

Один генетический код – и такое разнообразие? Каким образом?

Дело в том, что мало иметь код, надо уметь правильно читать его.

Код – это запись, реестр, состоящий из множества пунктов, множества генов. Если считывать информацию с одних генов, но игнорировать другие, то получатся клетки костной ткани. При ином раскладе – клетки печени. Признаки организма определяются не только его генетическим кодом, но и тем, какие именно гены будут активированы для считывания информации при создании тех или иных клеток.

Раздел генетики, изучающий механизмы изменения активности генов или признаков организма без изменения последовательности ДНК, называется эпигенетикой. У этой науки очень точное название, переводящееся как «на генетике» (греческое «эпи-» указывает пребывание на чем-то, поверх чего-то). Как метко выразился британский биолог Питер Медавар: «Генетика предполагает, а эпигенетика располагает». Природа может «писать» какие угодно коды, но все зависит от того, как именно эти коды будут реализованы.

Одноклеточные организмы, образующие пленку колоний-кластеров, могут «включать» те гены, которые придают их мембранам особую прочность. Другие организмы того же кластера могут «включать» гены, стимулирующие выработку расщепляющих ферментов. Ну и так далее… Если эту способность к включению и выключению определенных генов наложить на бесконечный случайный поток мутаций, то кластер одноклеточных организмов получит неплохие шансы превратиться в многоклеточный организм, ведь к случайным мутациям добавится возможность считывать информацию с нужных генов.

«Но позвольте! – скажут сейчас читатели, сведущие в генетике. – Приобретенные в течение жизни признаки не наследуются, это и ежу известно. Например, шея у жирафа вытянулась не из-за стремления к высоко расположенным листьям, а из-за того, что на протяжении многих поколений больше шансов на выживание и оставление потомства имели особи с более длинной шеей. Они могли питаться листьями, которые были недоступны их собратьям, следовательно, они питались лучше, были крупнее, сильнее, здоровее и оставляли больше потомства, чем особи с короткой шеей. … Со временем «длинношеесть» закрепилась у жирафов в геноме».

Да, так оно и есть, случайно возникшая «длинношеесть» закрепилась у жирафов в геноме, поскольку оказалась полезным признаком. Однако недавно выяснилось, что молекулы РНК, блокирующие считывание информации с определенных участков молекул ДНК, могут попадать в оплодотворенную яйцеклетку с цитоплазмой и содержимым ядер яйцеклетки и сперматозоида.

Не обязаны попадать, как молекулы ДНК, которые в обязательном порядке передаются дочерним клеткам от материнской, но могут попадать… А, попав в оплодотворенную яйцеклетку, эти молекулы копируются и передаются от клетки к клетке при делении. Вот вам и механизм передачи приспособительных модификаций по наследству.

Одни и те же клетки могут становиться «честными» или «обманщиками» (генеративными) вследствие различного считывания генетической информации, без наследуемого изменения ее! Все определяется ситуацией, внешними факторами, условиями окружающей среды.

Обратите особое внимание на следующее обстоятельство. Способность безъядерной клетки к модификационной изменчивости гораздо ниже аналогичной способности эукариотической (ядерной) клетки. Изоляция наследственного материала в клеточном ядре способствует более лучшей регуляции активности генов, позволяет считывать информацию более направленно. Образно говоря, спрятавшись за ядерной оболочкой от того хаоса, который царит в цитоплазме клетки, гены получают возможность спокойно решить, кто именно будет предоставлять информацию для синтеза белков и создать инструменты, необходимые для правильного считывания информации. Возможно именно по этой причине все многоклеточные организмы относятся к прокариотам.

На организменном уровне организации жизни впервые появились процессы, выражающие ее сущность, такие как обмен веществ и энергии или способность к размножению.

На организменном уровне осуществляется общение между особями как внутри одного вида, так и между видами – одни виды питаются другими и т. д.

Благодаря постоянству своей внутренней среды, организмы создают в биосфере особую среду жизни – биотическую, в которой они выступают в качестве хозяев, обеспечивающих проживание других организмов. Другие организмы могут селиться как внутри организма-хозяина, так и на нем. В организме человека, преимущественно на коже и в толстой кишке, в норме обитает несколько тысяч видов бактерий. Это наши естественные сожители, микроорганизмы, которые не причиняют нам никакого вреда.

В завершение главы – программный вопрос.