От динозавра до компота. Ученые отвечают на 100 (и еще 8) вопросов обо всем - Татьяна Зарубина

Змеехвостки (или офиуры) – морские обитатели, принадлежащие к типу иглокожих и родственные морским звездам и ежам, – славятся тем, что очень чутко реагируют даже на небольшие изменения интенсивности света, хотя у них нет сложных специализированных глаз. Ученые выяснили, что их наружный скелет построен из огромного количества (до 100 000!) микроскопических, похожих на бусинки линз, состоящих из твердого вещества – кальцита. Эти линзы размером всего около 0,05 миллиметра одновременно фокусируют свет и передают зрительные сигналы. А все вместе представляют собой один большой орган зрения. Ученые, проводившие исследования, сравнивают его с цифровой камерой, составляющей картинку из множества пикселей. Однако микроскопические линзы змеехвосток далеко превосходят по своим оптическим свойствам изобретения человека, они способны фокусировать лучи света по крайней мере в 10 раз лучше, чем современные микролинзы, изготовленные в лаборатории, и могут стать образцом для разработчиков оптических волокон и компьютеров.

У более высокоорганизованных животных глаза устроены сложнее, например фасеточные глаза у членистоногих, ракообразных и насекомых. Фасеточные глаза – это множество собранных вместе простых глаз, каждый со своей отдельной линзочкой, которая фокусирует свет на окончание нервного волокна. Обладатели таких глаз видят каждым отдельным простым глазом небольшой кусочек того, что их окружает, а в мозгу животного все изображения складываются вместе в общую картинку, составленную из множества отдельных кусочков.

В фасеточном глазу может быть собрано от 100 до 30 000 простых глаз, так что можно сказать, что у некоторых насекомых, например у стрекозы, около 30 000 глаз.

Деревья – это живые существа, растения. Основной задачей любого живого существа с биологической точки зрения является размножение. Для того чтобы жить и размножаться (плодоносить), растениям нужен свет. Поэтому в растительном мире все борются за место под солнцем. Посмотрим, например, на лес. Растения пытаются занять наиболее удобное положение, чтобы получить достаточное количество солнечного света и произвести достаточное количество питательных веществ. И каждое растение решает эту задачу по-своему: одни вырабатывают способность жить в затененных условиях, другие учатся забираться повыше, а третьи отрастили себе высоченный ствол и широко раскинули ветви. Можно сказать, что деревья выиграли у всех остальных растений в лесу.

Кроме конкуренции за свет есть и еще один важный фактор. Дерево получает энергию для жизни в процессе фотосинтеза, а фотосинтезировать могут только молодые ткани: зеленые ветви и листья. Чтобы молодые ткани появлялись, дерево вынуждено постоянно расти.

И все же, дорастая до определенной высоты, деревья останавливаются, чтобы не разрушиться под собственным весом, чтобы доставлять воду, без которой невозможен процесс фотосинтеза, в верхние отделы, чтобы не утратить устойчивость и не сломаться от ветра. Какова высота, на которой дерево остановит свой рост, зависит от места его обитания.

Мы видим предметы благодаря их способности отражать свет. От того, какую часть спектра предмет отражает, зависит, каким мы его увидим – красным, синим, зеленым…

Стебли травы, которые мы видим зелеными, по существу являются листьями. А в листьях идет важнейший для жизни растений процесс – фотосинтез. Это процесс, в ходе которого растения благодаря энергии света поглощают углекислый газ: он вместе с водой и минеральными солями служит им пищей. В качестве побочного продукта растения при этом выделяют кислород. Во время фотосинтеза хлоропласты, содержащиеся в клетках листьев, поглощают частичку света из инфракрасной части светового спектра, а отражают соответственно сине-зеленый свет. Вот листья и выглядят зелеными.

Интересно, что хлоропласты могут перемещаться в толще листа, двигаясь от поверхности внутрь него и наоборот в зависимости от интенсивности освещения.

Если на лист попадет слишком много солнечных лучей, то растение распределит хлоропласты так, чтобы их было меньше с этой стороны, а если на лист упадет тень, то хлоропласты появятся в этом месте в большем количестве для более эффективного поглощения солнечного света.

Воробей прыгает, потому что он по-другому не умеет. Когда-то давно его предки приспособились жить в густых кронах деревьев или кустарников, где веточки расположены достаточно близко (так что между ними не обязательно летать), но все же слишком далеко, чтобы между ними можно было бы перешагивать; оказалось, что на таком расстоянии удобнее всего с ветки на ветку прыгать. Перемещение с помощью прыжков требует специального устройства тела: у прыгающих животных обычно особенным образом устроены кости тазового пояса и задних конечностей, мускулы тоже развиты по-другому. Животному, приспособленному к прыжкам, перемещаться другим образом обычно бывает очень неудобно – прыгать им гораздо легче, чем ходить (как нам легче ходить, чем прыгать). Поэтому когда воробей спускается с веток деревьев на землю, он продолжает прыгать, как будто он среди веточек деревьев.

Рост – это сложный признак, за который отвечает множество разных генов: одни контролируют рост костей, другие – связок и мышц, третьи увязывают эти процессы с воздействием разных гормонов и так далее. И хотя нельзя выделить какой-то один ген, который делал бы животное высоким или, наоборот, низким, ученые уже знают, какие варианты тех или иных генов связаны с высоким или низким ростом. Другими словами, носители вариантов X, Y, Z, скорее всего, будут высокими, а обладатели вариантов x, y, z – низкими. Сочетание X, y, Z даст нам существо среднего роста. Рост зависит от генов очень сильно: по разным оценкам, генетический вклад составляет от 60 до 80 %. Другими словами, если животное несет много «низких» вариантов генов, оно почти наверняка не вырастет гигантом, хотя полноценное питание и может «накинуть» пару сантиметров.