Юный техник, 2000 № 03: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Главным объектом сигнальной системы, которая, по существу, одинакова для всех изученных организмов, является белок-рецептор, замурованный в стенку клеточной мембраны. Одним концом он выходит наружу, другой находится внутри клетки. Когда внешний сегмент белка получает соответствующий химический сигнал, это служит началом каскада процессов, кульминацией которых становится переключение клетки на тот или иной путь развития.

Доктор Рубин также отметил, что сигнализирующие системы приоткрыли некоторые секреты эволюции.

«Основные элементарные кирпичики всех живых организмов уже были на Земле 500 миллионов лет назад, когда пути развития мушек, червей и будущих гомо сапиенс разошлись. Но типы переключателей и типы «проводки» остались те же самые», — заключил он.

Исследователи были немало удивлены тем фактом, что сигнальные системы сохранились практически неизменными в ходе эволюции. Генетический код оставался прежним все время, сохранялись и фундаментальные биохимические процессы вроде синтеза белка. Однако большинство из нас считало, что по мере перехода к более сложным процессам различия между биологическими видами должны возрастать.

Теперь становится ясным, что наблюдения, оказавшиеся верными для червей и плодовых мушек-дрозофил, по-видимому, дадут верные результаты и для изучения человека. А черви и дрозофилы идеально подходят для экспериментов, поскольку позволяют достаточно легко идентифицировать те или иные гены, специфические способы их функционирования.

Наши соотечественники, ученые Института химической физики Российской академии наук, экспериментируя с мушками-дрозофилами, недавно обнаружили еще одно новое явление в биологии — аритмическую пульсацию количественных признаков жизнеспособности. И теперь мы можем лучше представлять себе механизм старения любых живых организмов, включая человека, знать, как именно влияют на него такие воздействия, как, например, ионизирующая радиация.

Генетик Алексей Акифьев, геронтолог Людмила Обухова и биофизик Дмитрий Измайлов заинтересовались плодовыми мушками — дрозофилами прежде всего потому, что жизнь их коротка: не более трех месяцев. И два года опытов дают возможность проследить за целой исторической эпохой в жизни мушиного «царства».

Для сравнения: аналогичная работа с мышами заняла бы не меньше 10–12 лет, а наблюдения за людьми потребовали бы от двух до трех столетий!

В природной обстановке невозможно исключить множество случайных факторов, каждый из которых по-своему влияет на скорость старения: гены чувствительны к повреждающим их воздействиям.

Однако принято было считать, что средняя для популяции продолжительность жизни практически постоянна и определяется лишь генетической программой.

Так вот ученые установили и доказали: колебания и средней продолжительности жизни, и плодовитости подчиняются какому-то ритму. Пока его природа совершенно не ясна, возможно, он имеет космическое происхождение…

Одно понятно: от поколения к поколению изменяется не генетическая программа старения, а скорость ее осуществления. Вымирание обусловлено ускорением старения, более быстрым бегом жизни.

Проявления загадочного фактора колебания своего рода жизненности сопоставили с воздействием на дрозофил ионизирующей радиации. Оказалось, чтобы в два-три раза уменьшить среднюю продолжительность их жизни, нужна огромная доза облучения — 50 — 100 килорад. Эта доза поражает все компоненты клеток.

Облучение малой дозой (порядка 2 тысяч рад) не отразилось на жизненности взрослых особей, хотя оказалось губительным для большинства эмбрионов. Выжила из них примерно четверть. По общепринятым представлениям последствия облучения должны были бы проявиться в дальнейшем через мутации в первых поколениях. Потом постепенно все должно было бы вернуться к норме. Однако результаты опытов оказались совершенно неожиданными.

Средняя продолжительность жизни первых четырех поколений облученных дрозофил практически не отличалась от продолжительности жизни контрольных насекомых. Но у пятого поколения показатель внезапно упал на 25–40 процентов. Произошла «популяционная катастрофа», неизбежно ведущая к вымиранию.

Таким оказался запоздалый эффект радиационного поражения, испытанного далекими предками вроде бы вполне благополучных дрозофил. И не обязательно в пятом поколении, в любом другом может отозваться «эхо» облучения, записанного в памяти ДНК.

Так что Чернобыль может еще не раз «аукнуться». Потомкам придется расплачиваться за ошибки их далеких предков. И цена расплаты, возможно, будет весьма жестокой, люди станут стареть где-то лет в 25–30.

Ныне врачи изредка встречаются с такой болезнью, называемой синдромом Вернера. Но до сих пор никто не знал, в чем ее причина. Теперь, похоже, механизм ускоренного старения постепенно начинает проясняться. И лечить эту необычную болезнь опять-таки придется на генетическом уровне, исправляя дефекты пораженных генов, заменяя бракованные «кирпичики» другими, качественными.

Исследователи пока учатся сверхтонкому искусству манипулирования отдельными генами и молекулами. И червячки, дрозофилы еще послужат благодарным генетикам в качестве отважных испытателей.

Максим ЯБЛОКОВ

ОКНО В НЕВЕДОМОЕ

А зачем кран в лесу?

Билл Денисон и его коллеги из Орегонского государственного университета (США) решили использовать строительную технику в совершенно ином качестве. Посреди девственного леса они смонтировали кран 250-футовой (около 80 м) высоты с вылетом стрелы до 280 футов. На крюк закрепили специальную люльку, и таким образом биологи получили возможность наблюдать деревья не только снизу, но и сверху.

Новая точка зрения, в свою очередь, позволила ученым изучить особенности расположения ветвей на верхних «этажах» кроны того или иного дерева, выяснить, не больно ли оно, а также собрать богатый урожай семян от самых элитных представителей растительного царства.

Наибольшее внимание исследователи уделили гигантским секвойям — древнейшей породе деревьев, отдельные представители которых могут жить 2000 лет и более.

«Мы остались очень довольны нашим экспериментом, — поделился Билл Денисон. — За несколько дней с помощью современной техники мы смогли собрать столько экспериментальных данных для дальнейшего изучения, сколько раньше удавалось набрать лишь после нескольких месяцев, а то и лет тяжелой, да и опасной работы. Ведь всегда есть шанс упасть с дерева и разбиться, когда под тобой обломится сук…»

С помощью крана удалось установить несколько дополнительных ферм, на которых разместили экспериментальную аппаратуру.

Из кабины отлично видно, как биологи летают над лесом.

СЕНСАЦИИ НАШИХ ДНЕЙ

«Кипятильник атмосферы». Способен ли он «снести крышу мироздания»?