Сочинения

(Еще не оценили)

Загрузка...

Идея химической точечной мутации фантастична. Тем не менее, ученые подошли к решению этой труднейшей задачи. Классическая генетика умеет вызывать даже  на   участок    гена, может показаться мутации,   но,   как   правило,   эти   довольно редкие события и изменения, которые вносятся в структуру ДНК, имеют случайный характер. Например, при выведении сорта семян удачные мутанты ищут годами, и число неудачных вариантов в каждом поколении растений может быть в тысячи раз больше, чем число удач. Заветная мечта генетиков — избирательное воздействие на отдельный ген, ведь это позволило бы, например, улучшить ферменты, создать направленный иммунитет, подавить работу генов, отвечающих за перерождение нормальной клетки в раковую.

Идея направленной химической «пули» основывается на том, что

[smszamok]

создается химический реагент, который не просто вызывает мутацию, а прежде узнает свою цель, узнает последовательность оснований, шифрующую определенный ген в молекуле ДНК.

В природе уже существует механизм узнавания — комплементарность. Вот типичный ее пример: два участка ДНК или участки ДНК и РНК узнают друг друга и располагаются так, что всегда против тими-на или у.рацила становится основание — аденин, напротив гуанина — цитоэин, и так далее. Они подходят друг другу, как две половинки застежки «молния».

Химия комплементарно адресованных реагентов — такое название получило это направление — начала развиваться в Новосибирском институте органической химии СО примерно 20 лет назад. В каждой нуклеиновой кислоте есть уникальная последовательность оснований, которая и может служить адресом для химической «пули». Основная часть адресованного химического реагента — олигонуклео-тид,— это небольшой фрагмент соединенных друг с другом азотистых оснований (нуклеотидов), где 10—20 оснований расположены в определенном порядке, так, чтобы они были комплементарны (соответствовали) нужному участку ДНК. В таком фрагменте одно звено (или несколько) химическим способом модифицируют — производят в нем родственную замену, Например, вместо атома водорода сажают Группу, содержащую атом хлора, а иногда вводят ароматическую группировку. Чаще всего подобные заместители вводятся в фосфатный остаток или же в. остаток сахара — рибозы. При этом фрагмент-нуклеотид остается вполне «узнаваемым»   и в то же время  Олигонуклеотид (цепочка из нескольких нуклеотидов), химически связанный с соединением платины, исследуется как противоопухолевый препарат направленного действия.

Уже синтезированы замещенные олигонуклеотиды и показано, что введенная в сахарный остаток группа СН2—СН2—С1 настолько видоизменяет его свойства, что этот фрагмент тормозит активность избранных участков на длинных молекулах рибосо-мальной РНК или на тРНК. Интересный результат наблюдали, когда в адресованный реагент, в химическую «пулю» вводили молекулу красителя (работа выполнена совместно с Институтом цитологии и генетики и Институтом автоматики и электрометрии Сибирского , отделения АН СССР). Краситель поглощает свет избирательно, только узкую область из всего видимого диапазона. Был выбран краситель, способный к двухквантовым переходам. Когда поток света от лазера проходил через кювету с раствором ДНК, адресованный реагент (с красителем) поглощал сразу два кванта света и молекула «пули» переходила в возбужденное состояние. Там, где находился адрес,— на участке ДНК, связанной с реагентом,— происходило расщепление полимерной цепи и этот участок ДНК выходил из строя. Таким образом можно, очевидно, подавить работу определенного гена.

Постепенно от химических этюдов исследователи получают возможность перейти к непосредственному решению ряда биологических задач. С помощью адресованного реагента уже удалось добиться направленной мутации одного из генов бактериофага Т7. Был создан направленный химический реагент, который регулировал активность тетрациклинового гена в плазмине бактерии. другими вирусами, и это явление известно давно. В 1957 году было обнаружено, что клетки, зараженные вирусом, выделяют в среду фактор устойчивости к вирусной инфекции— белки  интерфероны.   За  прошедшие

четверть века были исследованы структура интерферонов, биосинтез этих белков в клетках, механизм их действия, биологические свойства и возможность использовать интерфероны в клинике для борьбы с вирусными заболеваниями человека.

Существует не одна, а три группы интерферонов. В организме их производят различные клетки; альфа-интерферон создают лейкоциты, бета-интерферон синтезируется при действии вирусов на клетки соединительной ткани, гамма-интерферон, который называют иммунным, образуется в Т-лимфоцитах. Все три типа интерферонов обладают разными физико-химическими свойствами.

Сейчас наиболее хорошо исследованы а ль фа-интерферон ы человека. Это целый класс — несколько белков; на соответствующих ДНК число генов, кодирующих синтез альфа-интерферонов, приближается к 20. Менее ясна ситуация с бета-интерферо-нами. Гамма-интерфероны представлены одним белком, которому соответствует один ген.

Интерфероны универсальны — они действуют на все типы вирусов, но в то же время проявляют видовую специфичность; для лечения людей нужны интерфероны, полученные из клеток человека Поэтому как медицинский препарат интер ферон был долгое время труднодоступным. Из одного литра донорской крови удавалось выделить только 1 мкг интерферона, а это примерно доза для одной инъекции.

Ситуация радикально изменилась, когда производство человеческого интерферона удалось осуществить с помощью микроорганизмов, сконструированных методами генной инженерии. Найти ген, отвечающий за синтез интерферона, оказалось очень трудной задачей. Сначала нужно было выделить РНК, на которой записана информация и Которая служит матрицей для рибосомы, где синтезируется белок. Привычно представление, что гены — это единицы наследственности в ДНК, но исследователи часто ночиноют поиски именно с РНК. На ней тоже есть информация о строении генов, и эта- молекула, как правило, много короче: РНК несет информацию только об одном гене или, во всяком случае, о небольшом числе генов. Выделив РНК, можно было получить соответствующую ей молекулу ДНК.

Нужно, однако, учесть, что в смесях РНК, которые выделяют из клеток (например, из лейкоцитов, производящих интерферон), нужной РНК содержится всего около 0,1%.

Чтобы создать бактерии для синтеза интерферона, исследователи использовали метод рекомбинантных молекул ДНК. В клетках бактерий, кроме хромосом, часто содержатся маленькие замкнутые в кольцо молекулы ДНК, так называемые плаэмиды. С помощью «молекулярных ножниц» — ферментов рестриктаз — плазмиду удается разрезать и затем, используя другие ферменты, вставить в нее фрагмент ДНК человека,— получить нужный молекулярный гибрид ДНК. Бактерии размножаются и размножают при этом встроенные в плаэмиды гены человека. Так получают «библиотеку генов» — собрание бактериальных клеток, в каждой из которых, кроме своих генов, содержится по крайней »лере один ген человека. В ней присутствуют самые разные гены человека, а нужен только один — ген интерферона.

Извлечь его из «библиотеки» очень сложно; решая эту задачу, исследователям

пришлось       проанализировать    около50000 бактериальных клонов (семейств), поистине это поиски иголки в стоге сена. Тем не менее ген интерферона удалось найти.

Однако трудности на этом не кончились. Ввести ген в плазмиду оказалось недостаточно, нужно было заставить его работать, заставить клетки кишечной палочки синтезировать чужеродный для нее белок. Успехи в решении этой конкретной задачи оказались связанными с более общими и принципиальными вопросами, в частности с выяснением того, ка« регулируется активность генов в клетках. Почему одного белка синтезируется мало, а другого много? Что служит сигналом для запуска гена? Как влияют условия среды на работу гена?

Синтез белка связан с двумя процессами. Первый — транскрипция: информация о строении гена переписывается с ДНК на РНК. Второй — трансляция: РНК в рибосоме программирует сборку белка. В активной работе гена в обоих случаях принимают участие регуляторные элементы, изучению которых особенно большое внимание придается в последнее время, Участки ДНК, которые предшествуют гену и много меньше его по размеру, получили название промоторов. Это своеобразные возбудители гена, необходимые для начала синтеза РНК. Очень важен для регуляции участок ДНК, который получил название сайт Шайн-Далгарно; он включается в цепь РНК и помогает рибосоме узнать место для начала синтеза белка. Заметьте — на карте ДНК, совсем как на географической карте, появляются названия в честь первооткрывателей.

[/smszamok]

В зависимости от структуры регулятор-ного участка один и тот же ген интерферона в одном случае может обеспечить синтез необходимого белка, в сотни и тысячи раз больший, чем в другом. Современная биотехнология добилась поразительных успехов, уже удалось получить такой искусственный штамм бактерий, что один литр бактериальной суспензии производит в тысячи раз большее количество интерферона человека, чем можно выделить из одного литра донорской крови.

Реферат подготовила В. СМИРНОВА.

(1голосов, средний: 1,00 out of 5)

Загрузка...

Сегодня «прыгающие» гены найдены во всех живых организмах, в КОТОРЫХ их искали: в безъядерных клетках бактерий, в клетках растений, у червей, у плодовой мушки дрозофилы, у мыши и человека. Само существование «прыгающих» генов, явление транспозиции, 30 лет назад воспринятое как курьезный факт, в наши дни позволило ближе подойти к таким нерешенным проблемам биологии, как регуляция генов, происхождение опухолей и эволюционные процессы. У генетиков существовало твердое правило: каждый ген имеет точный адрес, постоянную прописку на хромосоме. Если каждая хромосома — город, ее отдельный участок (локус) — улица, то «прыжки» означают, что некоторые участки ДНК могут переезжать не только с одной улицы на другую, но даже изменить город, в котором они проживали. Такие переезжающие участки — это и есть «прыгающие» гены, или транспозоны, или еще иначе — мобильные  генетические элементы.

Нужно сразу заметить, что «прыжки» совершаются крайне редко, примерно один раз на

[smszamok]

сотни тысяч событий в жизни клетки. Мобильные генетические элементы по величине и по строению можно разделить О работах советских исследователей на передовых рубежах современной молекулярной биологии было рассказано на научной сессии, посвященной девяностолетию выдающегося биохимика академика В. А. Энгельгардта. Публикуем краткие рефераты некоторых докладов, сделанных на сессии (в подзаголовках — их официальные названия), они отражают ключевые проблемы науки, исследующей молекулярные основы жизни.  Например, мобильные элементы обычно имеют на обоих концах повторы. Это могут быть длинные цепочки из 200—600 нуклеотидов (оснований) или короткие — из 20—30 нуклеотидов, прямые или обращенные, как слова-перевертыши, которые одинаково читаются справа налево и наоборот, например, «заказ». Характерно, что на ДНК, в месте, где встраиваются «прыгуны», отмечается, так сказать, «удвоение мишени», как будто перед включением «прыгающего» гена произошло легкое заикание: короткий кусочек ДНК-хозяина, всего 4—5 нуклеотидов, повторяется.

«Прыгающих» генов в организме может быть много. Например, у дрозофилы на долю подвижных элементов приходится 5—10 процентов всего генетического материала. Если обычные, стабильные гены имеют всего несколько копий (нередко всего одну), то у «прыгающих» генов количество копий десятки и сотни.

Как они размножаются и как происходят «прыжки»? В Лаборатории биосинтеза нуклеиновых кислот и Лаборатории подвижности генома Института молекулярной биологии АН, где были в 1977 году открыты мобильные диспергированные (то есть рассыпанные по всем хромосомам) генетические элементы дрозофилы, сокращенно МДГ, изучали механизмы, с помощью которых перемещаются подвижные гены. Оказалось, что «прыгающие» гены могут воспроизводиться через обратную транскрипцию.  О том, как гены перемещаются и умножают число копий, известно пока лишь для не

которых «прыгающих» генов. А: МДГ дрозофилы размножаются вне хромосомы через

обратную транскрипцию. 1 — Сначала на матрице ДНК синтезируется РНК «прыгающего» гена так, что крайние области концевых повторов ЦЗ слева и 115 справа не переписываются; 2, 3, 4 — На следующих стадиях размножения МДГ эта РНК служит матрицей для синтеза ДНК, который идет с помощью фермента ревертазы, затравкой служит тРНК. 5 — Затем однонитевая ДНК удваивается, и новая кольцевая копия МДГ (6) способнавстраиваться в новый участок хромосомы. Б: В клетках кукурузы многие «прыгающие»гены удваивают себя и совершают «прыжки» непосредственно в хромосомах на стадииудвоения нитей ДНК. III. «Транспозиционные взрывы» — одновременные перемещении многих «прыгающих» генрв приводят сразу к нескольким мутациям. У кукурузы (Б) это сказывается в мозаичной окраске зерен. У мушек дрозофил (А) по сравнению с дикими слева у мутантов-самок (в центре) туловище стало желтым, глаза — белыми, крылья — вырезанными и без ворсинок; у самца (справа) изменился только один признак — щетинки на спине стали завитыми.

Эта ДНК образует кольцевые молекулы вне хромосом, которые могут встраиваться в самые различные участки на различных хромосомах. Удалось выделить разные промежуточные продукты этого процесса, которые образуются при размножении «прыгающих» генов у дрозофилы,— комплексы РНК с ДНК, кольцевые ДНК.

Внедрение «прыгающих» генов в ДНК может вызвать мутации. Как это происходит?

Одно из важнейших открытий современной молекулярной биологии — мозаичиость генов. Оказывается, не вся последовательность нуклеотидов на ДНК несет информацию о белке, который ген кодирует. Есть участки, которые одно время считали «бессмысленными»,— это вставки, интро-ны (смысловые участки называют экзона-ми). Если, синтезируя РНК на матрице ДНК, снять с нее полную копию, то получается РНК, не совсем готовая для процесса транспляции (изготовления белков) на рибосоме. Переписанный на РНК текст требует редактирования — только после вырезания интронов из РНК-предшественника получается зрелая мРНК, готовая к синтезу   белка.

Если «прыгающий» ген попадает в область смысловой части, той, которая кодирует последовательность аминокислот в белке, возникает нарушение смысла, и работающий ген может начать синтезировать

Мутанты  дрозофилы,  появившиеся  в  результате транспозиционных взрывов.  Если подвижный ген окажется в области «бессмысленной» вставки — интрона или рядом с геном, то инактивации гена не произойдет, хотя в ряде случаев при этом изменится регуляция гена. Он, например, начинает работать менее активно или, наоборот, более активно. Иногда при «прыжках» мобильные гены могут захватить с собой соседние гены и вызывать разные перестройки в хромосомах. Они оказываются важным фактором генетической изменчивости. В Институте общей генетики удалось вывести линии мушек, у которых перемещения генетических элементов происходят в тысячи раз чаще, чем обычно. Многие происходящие при этом мутации выражаются в видимых на глаз изменениях: меняется форма крыльев, окраска тела или цвет глаз насекомых. Исследования, проведенные на дрозофилах такой линии, привели к открытию так называемых транспозиционных взрывов, Оказалось, что в подавляющем большинстве клеток дрозофил вообще не происходит перемещений подвижных элементов, но зато в некоторых клетках (примерно в одной на тысячу) проходят массовые «прыжки» подвижных генов. В результате потомство может изменяться сразу по многим признакам. Очевидно, транспозиционные взрывы должны были сыграть важную роль в процессе эволюции живого на Земле. Именно множественные скачкообразные изменения могли быть причиной появления новых видов.

[/smszamok]

Казалось бы, сами «прыгающие» гены не несут полезной для клетки информации, не кодируют необходимые ей белки. Значит ли это, что они только паразитически используют энергию и генетический аппарат клетки в своих эгоистических целях, для своих «прыжков» или для своего умножения? Возможно, «прыгающие» гены — это симбионты, сожители, выполняющие и некоторые полезные для организма функции.

Сейчас ясно одно — «прыгающие» гены могут оказывать глубокое и разнообразное влияние на жизнь клетки.

(Еще не оценили)

Загрузка...

Годы обычно лишь укрепляют почтение к установленным законам природы. Но бывает иначе. Наука делает очередной шаг вперед, и положение, издавна казавшееся всеобъемлющим,       неожиданно     обретает границы. Именно это произошло недавно с одним из краеугольных камней химии — законом Аррениуса. Согласно ему скорость химических реакций определенным образом зависит от температуры: подогрев реагирующих веществ ускоряет процесс, а охлаждение, напротив, его замедляет. Закон Аррениуса практически запрещает любые реакции при приближении температуры к абсолютному нулю. Иначе говоря, молекулы в этих условиях должны взаимодействовать так медленно, что теряет всякий смысл говорить о результатах этого взаимодействия.

Химики пользуются уравнением Аррениуса уже около века, и оно их никогда не подводило. Тем более неожиданным было

[smszamok]

недавнее открытие ученых Научно-исследовательского института имени Л. Я. Карпова и Института химической физики АН, обнаруживших, что при сверхнизких температурах снижение скорости химических реакций существенно замедляется, а достигнув определенного предела, и вовсе прекращается. Другими словами, вопреки закону Аррениуса при температурах, близких к абсолютному нулю, скорость химической реакции становится независимой от температуры.

Как и следовало ожидать, классические представления для понимания открытого явления оказались непригодными. Пришлось призвать на помощь квантовую механику. Только эта теория смогла объяснить неожиданные результаты экспериментов. Например, то, каким образом при температуре жидкого гелия, которая всего лишь на 4 градуса выше абсолютного нуля, молекулы умудряются собираться в цепочки полимеров: для начала достаточно было кратковременно облучить вещество ультрафиолетовыми лучами или простым светом, а дальше реакция полимеризации продолжается уже самопроизвольно .

Открытие советских химиков не только значительно изменило представление о свойствах вещества в экстремальных условиях, но и позволило по-новому взглянуть на проблему зарождения жизни во Вселенной. Такая возможность особенно привлекает одного из авторов открытая, члена-корреспондента АН В. И. Голь-данского, выдвинувшего оригинальную гипотезу об образовании сложных органических веществ в пылинках межзвездных облаков. В этих колоссальных образованиях, состоящих из газа и пыли, сосредоточена большая часть вещества, заполняющего пространство между звездами в нашей и других галактиках. Плотность межзвездных облаков обычно очень мала — один кубический сантиметр содержит подчас лишь несколько атомов, зато протяженность облаков так велика, что некоторые из них выглядят темными пятнами на светлом фоне Млечного Пути.

В межзвездных облаках газ почти равномерно перемешан с пылью, состоящей из мельчайших частичек графита или кремнезема.  Каждая  такая  крупинка  окружена

Данные  геологической науки, современные научные способы  определения  абсолютного   возраста   самых древних пород   на  Земле   однозначно свидетельствуют   о   том,   что   наша   планета   образовалась   более   4   миллиардов   лет назад.   Остатки   ископаемых организмов от самых примитивных до высокоорганизованных,  обнаруженные в  напластованиях  различного  возраста,  дают возможность  определить  время  возникновения  и  проследить общую эволюцию и этапность развития органического мира.

Рассмотрим принципиальную возможность совместного обитания динозавров и млекопитающих. Динозавры были венцом развития пресмыкающихся и господствовали среди животного мира в течение нескольких десятков миллионов лет. Им на смену пришли млекопитающие, которым присущи более высокая степень развития нервной системы, живорождение и вскармливание детенышей  молоком,  более  совершенная система терморегуляции. Первые  млекопитающие    появились  в  начале  мезозойской,   эры.  Звероподобна рептилии — цинодонты — считаются      ар -ками  небольших  по  размерам  млекопктс-. щих. В позднемеловую эпоху, когда завершили  свое  развитие  динозавры,   совмести с ними  существовали  примитивные   сумчатые,  насекомоядные   и  примитивные    приматы. Целый   переворот   в   современных   преставлениях   о  мезозойских   млекопитающи произвели исследования американских  ученых Р.  Э. Слоана и Л.  Ван Валена.  В штате   Монтана   они   обнаружили    и  извлекли почти 3 тысячи зубов, тысячу обломков челюстей   и   огромное  количество   позвонков принадлежавших  как     рептилиям — крокодилам)   аллигаторам,     черепахам,    динозав рам,    так    и  млекопитающим — сумчатым насекомоядным,  многобугорчатым и  приматам.

В  Туркмении,  на западном склоне  хребта Кугитангтау,  там,  где   он   переходит   в отроги   Гиссарского     хребта,      обнаружено большое    количество    следов    динозавров обитавших  здесь  в  юрский    период,  около 150 миллионов   лет  назад.   Жители небольшого селения Ходжа-пиль-Ата («ходжа» переводится   как   «святой»,   «пиль» — «слон», «ата» — «отец») издавна знают об этих следах,  да  и  селение  свое  название  получило благодаря этим следам. Но никто не знал, что это следы динозавров.   По   древним   преданиям, считалось, что они оставлены лошадью Александра   Македонского    и   слонами   его войска. В  последние    годы    несколько     отрядов специалистов   выезжали  в   окрестности   селения   Ходжа-пиль-Ата  для изучения загадочных  отпечатков.   Три  экспедиции    были организованы  нашим    институтом.    Сейчас подведены      некоторые      предварительные итоги. Здесь прошло стадо динозавров, среди них были и взрослые и детеныши.  Обнаружено около двух тысяч следов, имеющих  и много  сходного  и довольно  резкие отличия.    Различия    главным    образом   по длине,  ширине и  толщине  пальцев.  Глубина   одних   следов     всего     3—4   сантиметра, других — до 20, длина колеблется от 23   до 86 сантиметров, ширина — от 21 до 73 сантиметров.  Длина шагов  варьируется в широких   пределах:   от  метра  почти   до  двух метров, встречаются и  совсем  коротенькие шажки. Специалисты выделили пять разновидностей следов динозавров. Преобладают удлиненные трехпалые и округлой (чаще овальной) формы, принадлежащие двуногим хищникам.

[/smszamok]

Основное  направление  следов — с севера раскопках захоронений X века. На ниж. нем—ударные части так называемых проникателей, инструментов, предназначенных для пробивания скважин и отверстий в сыпучих и твердых телах. Поистине поразительно, что средневековые ремесленники в ходе многолетних проб пришли к тем же решениям, что и современные исследователи в итоге точных расчетов и скрупулезных экспериментов.

(Еще не оценили)

Загрузка...

Первые исследования подводных берегоукрепительных волноломов проводились в Одесском институте инженеров морского флота (ОИИМФ). Десятки моделей испытывались на воздействие волн различной высоты, длины, пологости (крутизны) и периода. Моделировались кратковременные, суточные и продолжительные штормы, изучались волногасящие и наносоулавливающие способности ВОЛНОЛОМОВ.

В результате детальных исследований удалось установить, как берегозащитные свойства зависят от высоты, длины, периода и угла подхода волн к сооружению, от его размеров и формы, уклона дна, расстояния между берегом и волноломом, а также величины его затопления (ниже спокойного горизонта воды). Выявленные зависимости позволяют проектировщикам грамотно и успешно решать конкретные задачи защиты берегов в различных географических районах страны, полностью  учитывая  все   местные  условия.

Теперь никто не сомневается в надежности, а главное, в высокой эффективности подводных [smszamok] волноломов, и их право на «гражданство» закреплено в ГОСТах и в строительных    нормах    и    правилах  (СНиП).

За последние 20 лет в Одессе построено более 10 км подводных волноломов. Сейчас строительство ушло на юг от мыса Большой Фонтан и будет вестись еще на десятке километров побережья. С постройкой подводных волноломов в Одессе забыли об оползнях. Раньше возведение на береговом плато даже двухэтажного здания считалось более чем рискованным предприятием, теперь фасад города с моря украшают 9—14-этажные корпуса здравниц, институтов, жилые и административные здания.

Применение волноломов новой конструкции стало массовым и повсеместным. Они укрепили берега Южного Крыма; на Кавказе их строительство идет от Туапсе до Батуми. Благодаря им многие курорты получили прекрасные искусственные пляжи. И это только начало. Издавна для защиты портов от волнения применяют молы и волноломы, верх которых высоко поднят над спокойным уровнем моря. Эти надводные сооружения, непосредственно воспринимающие воздействие волк, борются с ними пассивно: волны бьют  в   сооружение  и  тем  самым  гасятся. Совершенно иной принцип работы подводного волнолома. Уже в первых опытах стало ясно, что по каким-то тогда еще неизвестным причинам волны начинают разрушаться   не   на   волноломе,   как  это  всегда

Передвижной       волнопродуктор — механическое устройство, создающее шторм  по заказу в бассейнах и  волновых лотках. Здесь уместно напомнить, что период морской волны составляет несколько секунд и за это малое время проходят обе ее фазы — гребень и впадина. Разрушение же гребня протекает еще быстрее. Поставить натурный эксперимент, то есть в природных условиях исследовать механизм взаимодействия волн с сооружением, немыслимо; ученый будет выброшен волнами на берег. Остаются модель и стеклянные борта волнового лотка. Это удобно, однако есть и «но». Всякое моделирование, как известно, имеет свои законы подобия. В опытах с волнами действует закон, согласно которому период волны на модели уменьшается пропорционально корню квадратному из масштаба моделирования. Следовательно, и без того быстротечный процесс в опытах ускоряется.

Выручила ускоренная киносъемка взаимодействия волны с сооружением. На стекла лотка нанесли координатную сетку, чтобы точно фиксировать все изменения формы и размеров гребня волны. Отснятую пленку склеивали в кольцо и в замедленной проекции на экране детально, как угодно долго, изучали.

В результате удалось обнаружить очень интересное явление, никогда ранее не наблюдавшееся во взаимодействии классических морских сооружений с волнами.

Оказалось, что подводный волнолом сам по себе волны не разрушает. Делает это обратный  слив,  и,   надо  сказать,  блестяще. Затопление    волнолома    выбирается  сила гребня падает, а его энергия расходуется на подъем уровня воды, заполнившей пористую среду. Вслед за гребнем к подводному порогу подходит впадина волны. Возникает перепад уровней, обусловливающий    образование    обратного    слива.

Но самое замечательное то, что по сравнению с берегоукрепительным волноломом такой подпричальный откос создает более мощный обратный слив. Вначале это казалось неправдоподобным. Детальное изучение работы пористой среды, устроенной за волноломом, все прояснило. Наброска в силу своего строения отличается известной инерцией в образовании обратного слива, из-за чего максимум его скорости сдвигается по времени ближе к моменту подхода очередного гребня. В результате он сильнее подсекается обратным сливом, а  значит,  и лучше гасится. Использование в подпричальных откосах принципа гашения волн за счет энергии самой волны полностью себя оправдало и позволило избежать ударов и разрушений, которые наблюдаются и по сей день при эксплуатации      традиционных    сооружений.

Самые совершенные набережные строятся ныне из оболочек большого диаметра — железобетонных пустотелых цилиндров (диаметром 8—20 м), которые устанавливаются на каменную постель вертикально, впритык друг к другу, и заполняются песком, камнями или бетоном. Такие оболочки меньше отражают волны, но из-за входящих углов, образованных соседними поверхностями цилиндров, создается знакомая нам картина концентрации волновой энергии со всеми ее вредными последствиями. Для этого в оболочках, со стороны моря, устраиваются вертикальные щели. Верхняя их граница находится выше спокойного уровня воды—так, чтобы гребень волны мог попасть внутрь оболочки, а нижняя граница выполняла роль подводного порога. Внутри оболочки делают откос из наброски крупных камней или бетонных блоков (см. рис. на 6—7-й стр. цветной вкладки). По принципу работы такая набережная (или мол) ничем не отличается от нового подпричального откоса. А по сравнению с традиционными набережными не создает отраженных волн и обеспечивает более спокойную обстановку. Активный метод борьбы с волнами решили применить и при создании оградительных сооружений, Казалось бы, в этом нет необходимости, ведь они отражают волны в сторону моря, а не порта. Это так. Но нельзя забывать об экономике строительства.

Новый принцип позволяет настолько снизить волновые нагрузки на оградительные молы и волноломы, что при прочих равных условиях их вес можно уменьшить вдвое без риска разрушения. А снижение веса — это существенное уменьшение стоимости, которая у них огромная и самая большая из всех портовых сооружений. Из существующих типов оградительных сооружений был выбран самый перспективный: массив-гигант — пустотелый железобетонный короб, разделенный переборками на отсеки и имеющий дно; масса такого короба превышает несколько тысяч тонн. Массивы-гиганты в количестве, необходимом для всего сооружения, строятся на специальной верфи. Будучи спущенными на воду, они остаются на плаву и могут быть отбуксированы к месту установки. Это весьма существенно, так как отпадает необходимость в сверхмощных плавучих кранах, а с буксировкой справляется малый катер.

[/smszamok]

Обычно массив-гигант имеет длину 25— 40 м, ширину — 10—20 м, а высоту — на 2—3 м большую, чем глубина в месте установки. Благодаря таким значительным размерам сооружение монтируется из меньшего их числа. Это сокращает период строительства до одного межштормового сезона, что очень важно, ведь с недостроенным молом волны могут быстро расправиться. Отбуксированный на место массив-гигант вначале затапливается водой, а затем вода вытесняется песком, камнями или другими тяжелыми заполнителями. Поверх, устраивается надстройка с волноотражающим парапетом.

(Еще не оценили)

Загрузка...

А в природе протекание любого процесса направлено к минимуму потенциальной энергии. Когда резина растягивается и ее молекулы распрямляются, в веществе за задается потенциальная энергия. Она может проявиться при возвращении резины в исходное состояние в виде работы. На этом основано, например, действие резинового моторчика, часто употребляемого в детских  самоделках. Вернуться из распрямленного состояния в скрученное молекулам резины помогает тепловое движение. Оно сильно затруднено из-за того, что молекулы сшиты, но все-таки существует. Доказать это можно так. Если растянуть кусок резины, а потом заморозить до очень низкой температуры (например, в жидком азоте), интенсивность теплового движения молекул (мерой которого и служит температура) сильно снизится и растянутая резина не сможет вернуться в прежнее состояние. Но нагрейте ее — и она снова сожмется.

Есть у резины удивительное на первый взгляд свойство. Известно, что все «нормальные» тела я жидкости при нагревании расширяются. Проведите такой опыт. Возьмите не очень жесткую стальную пружину и к одному ее концу прикрепите резиновую ленту такой же длины. Вбейте в палку два гвоздика, за один зацепите свободный конец металлической пружины, за другой — противоположный конец резиновой ленты, так, чтобы и пружина и лента были слегка натянуты. Если теперь по грузить наш прибор в горячую   воду   так,   чтобы   она смочила резиновую ленту, та сожмется. Это можно объяснить: увеличивая температуру, мы увеличиваем кинетическую энергию молекул резины, и их сетка получает лучшие возможности для сжатия. По ходу беседы мы не раз говорили: «молекулярная масса полимера такая-то», «молекула свернута в виде зигзагообразной линии». А откуда это известно, как ученые узнают такие вещи? Ведь молекулу не взвесишь на весах, не разглядишь в микроскопе! Для этого существуют косвенные методы. Самый простой способ для определения молекулярной массы вещества — измерить, насколько отличаются температура кипения или температура замерзания его раствора от соответствующих значений температуры, определенных у чистого растворителя. Растворите в воде поваренную соль, налейте раствор в кружку или кастрюльку и поставьте на газовое пламя. Рядом на таком же пламени нагревайте точно такой же объем чистой воды. Вы увидите, что .раствор закипит позже воды. Поставьте этот раствор и воду в холодильник, вода замерзнет раньше. Разница в температурах замерзания или кипения раствора и чистого растворителя зависит от концентрации вещества в растворе и от молекулярной массы растворенного соединения.

Другой способ определения молекулярной массы — измерения так называемого осмотического давления. Возьмите стеклянную трубку, снизу завяжите ее кусочком   целлофана     (но   не полиэтилена, который последнее время неправильно стали называть целлофаном; в целлофан завертывают коробки для сигарет и упаковывают таблетки лекарств) и налейте в трубку раствор полимера (желатина, крахмала, яичного белка). Опустите трубку в стакан с чистой водой. Через некоторое время уровень жидкости в трубке поднимется.

Что здесь происходит? Целлофановая пленка не пропускает огромные молекулы полимера, но она не преграда для мелких молекул воды. Вот эти-то молекулы и проникают в трубку — они стремятся разбавить раствор полимера. Через некоторое время устанавливается равновесие — вода больше не поступает в трубку, ибо сверху давит столб раствора. Зная высоту поднятия столба жидкости в трубке, можно определить молекулярную массу растворенного полимера. А как узнать о форме молекул в растворе? Тут помогает измерение вязкости раствора. Чем длиннее молекулы, чем более они вытянуты в цепь, тем им легче перепутываться между собой, тем труднее течь жидкости, состоящей из таких молекул. Вот грубая аналогия сказанному: через коническую воронку гораздо легче просыпать речной песок (мелкие округлые частички), чем протянуть кусок ваты (длинные перепутанные  волокна).

(1голосов, средний: 5,00 out of 5)

Загрузка...

Одним из условий успешного регулирования температуры является теплоизоляция. У человека, как и у большинства животных, имеется подкожный жировой слой — изоляционная прокладка, которая возникла у пресмыкающихся на очень ранних этапах их развития. Человек, вероятно, когда-то обладал и внешней изолирующей оболочкой: у него все еще сохраняются волосы на теле, а его близкие родственники, человекообразные обезьяны, покрыты шерстью. В настоящее время считается, что впервые волосяной покров появился у пресмыкающихся — у очень подвижных рептилий, так называемых млекопитающеподобных. У млекопитающих волосяной покров стал прекрасной защитой от холода. Они способны усиливать его теплоизолирующие свойства, поднимая волосы дыбом. Человеческий «мех» для этого, конечно, не годится, однако его редкие волоски дисциплинированно поднимаются, образуя так называемую «гусиную кожу», едва крохотные мышцы у их корней получают сигнал, что телу требуется дополнительная защита от холода.

Второй и, по-видимому, очень древний механизм регулирования температуры — это дрожь. Она создает теплоту за счет

[smszamok]

мышечной активности, причем автоматически, без сознательных усилий, каких требует нормальная мышечная деятельность. Дрожь обычна у млекопитающих и наблюдалась у пресмыкающихся и насекомых. Некоторые змеи дрожат, чтобы согреть свои яйца. В нью-йоркском зоопарке питоны, когда температура их помещения понизилась, свертывались кольцами вокруг своей кладки и начинали судорожно сокращать мышцы, что несколько напоминало человеческую дрожь. Такое сокращение мышц способствует поддержанию внутренней температуры, когда внешняя падает ниже 25° С. Дрожат даже насекомые вроде бабочек, которые в прохладный день сокращают мышцы крыльев, чтобы разогреть их перед полетом.

Один из механизмов, регулирующих температуру тела, способен и согревать его и охлаждать — это система кровообращения. Кровь несет теплоту от внутренних органов к капиллярам под кожей, которая отдает ее избыток более прохладному воздуху. Но если тело уже охладилось, доступ крови в капилляры ограничивается, чтобы уменьшить потерю тепла. Для защиты от переохлаждения человеческие руки и ноги снабжены хитроумным приспособлением, которое напоминает промышленный теплообменник, построенный на принципе противотока. Конечности теряют тепло быстрее остального тела: наши руки и ноги всегда замерзают первыми. Они относительно тонки, и рассеивающая тепло поверхность у них сравнительно с их объемом очень велика. Для снижения теплоотдачи артерии, несущие кровь к пальцам, расположены глубоко внутри них, и параллельно каждой тянутся две вены. Кровь, возвращающаяся в туловище по венам, получает теплоту от крови, которую артерия несет к пальцам, так что капилляры отдают окружающему воздуху лишь часть теплоты. Однако этот «теплообменник» в человеческом теле действует, только когда телу нужно сохранять теплоту. Когда же требуется охлаждение, ток возвращающейся крови переключается на вены, пролегающие под кожей, в стороне от артерий, несущих теплую кровь. Это переключение можно даже увидеть воочию: в жаркую погоду вены под кожей на руках набухают заметно больше,   чем   в   холодную.

Как развилась эта система регулирования температуры с помощью противотока, неизвестно. Она появилась (по-видимому, независимо) у многих животных: у человека, у его дальних млекопитающих родичей китов, и у таких птиц, как гуси, которые много времени проводят в холодной воде. По меньшей мере одна рыба, тунец, также обзавелась подобным приспособлением, чтобы снизить отдачу тепла воде, проходя-

щей сквозь ее жабры, а потому ей удается поддерживать более высокую внутреннюю температуру, чем температура внешней среды. В результате тунцы гораздо энергичнее других рыб и способны быстро плыть более продолжительное время.

Хотя все млекопитающие используют кровообращение для того, чтобы и согревать и охлаждать свои тела, они, кроме того, обладают специальными механизмами, служащими только для охлаждения. Человек потеет. Влага, выделяющаяся из пор в коже, испаряется, отнимая у тела избыточную теплоту. Потеют и некоторые другие млекопитающие, например, лошади, однако очень многие — ив том числе собаки — добиваются той же цели, усиленно и глубоко дыша. Почему такое пыхтение помогает собакам охлаждать тело, стало известно совсем недавно. Они быстро втягивают воздух в легкие через влажные ноздри, в которых он охлаждается, после чего, в свою очередь, отнимает теплоту у внутренней поверхности глотки и легких. А некоторые млекопитающие охлаждают тело с помощью испарения еще одним способом — они вылизывают свой мех и тем самым увлажняют его.

Главный центр, контролирующий механизмы, которые регулируют температуру тела, называется гипоталамусом и расположен у основания головного мозга. Действует он как термостат и очень чувствителен. Когда температура начинает повышаться или понижаться, гипоталамус дает сигнал увеличить или уменьшить ток крови. Если человек раздет, а его внешняя температура опускается ниже 27° С, кровь перестает компенсировать потерю теплоты, и гипоталамус для поддержания внутренней температуры «включает» дрожь. При температуре 31° С кровь уже не может обеспечить раздетому человеку достаточное охлаждение, и он начинает потеть.

Постоянная температура тела, по-видимому, в какой-то мере является условием развития умственных способностей. Вопрос этот слишком сложен, чтобы разбирать его здесь, но, во всяком случае, более или менее развитым головным мозгом обладают только млекопитающие и птицы, то есть теплокровные животные. Далее, только теплокровным животным свойственны сложные поведенческие реакции, которые играют такую большую роль в их выживании. Например, они гораздо лучше заботятся о своем потомстве, чем холоднокровные рептилии с более примитивным мозгом. Лишь очень немногие пресмыкающиеся охраняют свои кладки, еще реже они (в отличие от подавляющего большинства птиц) кормят и охраняют своих детенышей, когда те появляются на свет, и ни одно из них не следит и не ухаживает за своим потомством в течение продолжительного времени, как это делает человек да и почти все другие млекопитающие.

Можно с уверенностью утверждать, что без постоянной и высокой температуры внутри тела, обеспечивавшей высокую активность и развитие сообразительности, первые млекопитающие,   маленькие,    похожие на землеройку зверюшки, которые вышли на сцену еще в царствование динозавров, не смогли бы положить начало линии приматов, в конце концов завершившейся человеком. Именно благодаря своей активности они сумели приспособиться к обитанию на деревьях. Такая жизнь не для тех, кто неуклюж и туп. Чтобы бегать по упругим веткам и прыгать с дерева на дерево, острого зрения и хорошего чувства равновесия еще мало,— тут требуется сообразительность. И еще конечности, способные крепко держаться за ветки.

Поразительно умелыми руками, острым стереоскопическим зрением и несравненным мозгом человек, бесспорно, обязан своим ловким предкам, обитавшим на деревьях. И, вероятно, конечности, которые можно считать своего рода эскизом человеческой руки, впервые появились у животного, напоминавшего лемуров, примитивных приматов, которые все еще обитают в тропических лесах Мадагаскара. Современные лемуры живут на деревьях, как белки, но в отличие от белок карабкаются по веткам они не с помощью цепких коготков, а хватаются за них пальцами передних и задних конечностей. Большие пальцы у них несколько отделены от остальных, что обеспечивает более надежную хватку и позволяет лемурам подбирать и держать в лапе различные предметы. У современных же обезьян, чьи предки — приматы, были заметно более развиты, чем лемуры, руки по разнообразию движений и по ловкости вполне сравнимы с человеческими.

Жизнь на деревьях явилась одним из главных факторов в развитии стереоскопического человеческого зрения. Глаза большинства млекопитающих расположены почти по бокам головы, так что Животное видит одновременно две разные картины, причем лишенные глубины. Сходное с человеческим зрение восходит к древнему примату, который, возможно, напоминал долгопята — обитающего в Южной Азии ночного зверька, который цепляется за вертикальные ветки длинными ТОНКИМИ пальцами и смотрит на мир огромными глазами. Эти глаза помещаются уже не по сторонам головы, а спереди мордочки, и смотрят прямо вперед, как у человека и других высших приматов. В результате поля их зрения налагаются друг на друга, и долгопят видит мир объемным. Вдобавок к этому глаза всех высших приматов обычно имеют в сетчатке ямку — маленькую область резкого цветового видения в центре гораздо более широкой, но более смутной и тусклой картины, создаваемой остальной сетчаткой.

Это заметное улучшение зрения, которое принесла жизнь на деревьях, также стимулировало рост мозга. Собственно говоря, на протяжении миллиардов лет мозг, по-видимому, развивался главным образом для обслуживания органов чувств, так как сенсорные сигналы должны вызывать реакцию через какой-то единый контролирующий центр. Глаза воспринимают зрительный образ, но видит его мозг. Первым из чувств было осязание: еще примитивные одноклеточные организмы находили с его помощью пищу, «проглатывая» съедобные частички, с которыми соприкасались. И можно даже сказать, что самое появление жизни на Земле зависело от химической реакции, возникавшей при соприкосновении еще неживых модекул в водах первозданного океана. Осязание, высокоразвитое и утонченное, остается для человека весьма важным чувством. Однако осязание действует только при соприкосновении, когда между осязаемым предметом и осязающим расстояние равно нулю. Как инструмент для поисков пищи и распознавания врагов и друзей, осязание далеко уступает обонянию.

Обоняние представляет собой специфическую форму осязания, поскольку ощущение запаха возникает от прикосновения особых плавающих в воздухе или в воде молекул к чувствительным нервным окончаниям в носу и во рту. К тому времени, когда появились рыбы, обоняние уже было высоко развито, и нервные клетки, принимающие обонятельные сигналы, образовали обонятельные луковицы на переднем конце крохотного мозга. Обоняние чрезвычайно развито, например, у современных лососей, которые с его помощью отыскивают дорогу на протяжении сотен километров вверх по реке к месту будущего нерестилища. Человеческое обоняние тоже много тоньше, чем принято считать — человек способен уловить восемь десятитысячных долей миллиардной доли грамма мускуса. (Впрочем, ему все же далеко до самца непарного шелкопряда, который способен учуять самку на расстоянии в десять километров, реагируя на одну десятитысячную долю одной миллиардной доли грамма пахучего вещества, служащего для привлечения самцов.)

От рыбы человек получил и слух. По-видимому, слуховой орган развился у древних бесчелюстных рыб первоначально как орган равновесия и представлял собой изогнутую полость в черепе, наполненную жидкостью, причем клетки в стенках полости реагировали на движение жидкости. Орган этот всего лишь помогал древним рыбам не переворачиваться. Но позднее появилась рыба с воздушным плавательным пузырем, и С его появлением прежний орган равновесия начал воспринимать звуки. Звуковые волны, ударяя в пузырь, вызывали колебания жидкости внутри тела рыбы, и эти колебания воздействовали на орган равновесия.

Такой слуховой аппарат вполне отвечал потребностям рыб, но когда земноводные выбрались на сушу, они столкнулись с проблемой, которую инженеры называют «несогласованием сопротивлений». Теперь реакцию в слуховом приспособлении, наполненном жидкостью, должны были вызывать воздушные звуковые волны (и у современного человека нервные окончания, передающие звуки в мозг, находятся в органе, наполненном жидкостью — так называемом внутреннем ухе). Разрешение этой проблемы «воздух — жидкость» привело к развитию трех самых мелких и изящных костей человеческого тела — молоточка,   наковальни и стремечка, которые помещаются п среднем ухе и, взаимодействуя с относительно новым приспособлением — барабанной перепонкой,— преобразуют колеблющие ее звуковые волны в колебания внутреннего уха. Среднее ухо человека— это завершение длинного ряда эволюционных этапов: его полость развилась из жаберной щели, а молоточек, наковальня и стремечко — из костей рыбьей челюсти.

Орган равновесия рыбы, пройдя долгий и прихотливый путь эволюции, превратился в очень тонкий слуховой аппарат, и со временем слух стал для человека одним из важнейших чувств. Однако не слух и обоняние, а зрение привело к возникновению того могучего мозга, который поднял человека высоко над всеми животными.

У приматов по мере их развития обоняние притуплялось, а зрение обострялось, и их мозг приспособился к восприятию огромного потока информации, поступающей в него через глаза. Постоянное сочетание в действии хороших рук и хорошего зрения способствовало появлению у обезьян относительно крупного мозга с довольно развитыми большими полушариями, вместилищами ума. Череп расширился в верхней своей части, чтобы не стеснять мозга, и морда обезьяны приобрела то сходство с человеческим лицом, которое вызывает благожелательное любопытство у одних людей и раздражение у других.

Древние приматы, похожие на лемуров и большеглазых долгопятов, внесли чрезвычайно важный вклад в развитие человеческого тела, а близкие родственники человека, человекообразные обезьяны, продолжили этот процесс. По строению и возможностям мозг современных человекообразных обезьян, несомненно, в какой-то мере близок к человеческому. Как и человеческий мозг, он содержит в покрытой извилинами коре больших полушарий значительное количество серого вещества. С таким мозгом уже появляются зачатки памяти, похожей на человеческую, и логического мышления, Живущие в неволе шимпанзе хорошо решают задачи, которые придумывают для них зоопсихологи. Но человекообразные обезьяны, как ни похожи они на человека, в процессе своего развития не выработали той особенности, которая делает тело человека единственным в своем роде на всей Земле,— прямой осанки и способности постоянно ходить на двух ногах. Однако эта особенность выработалась у каких-то близких родичей их предков.

[/smszamok]

Прямая осанка вывела человекообезьяну на путь, непосредственно ведущий к настоящему человеку. Она освободила его руки и поставила перед зрением еще более важные задачи, А взаимодействие всех этих новых черт стимулировало дальнейший рост мозга. Никаких заметных улучшений скелета уже не потребовалось, только изменились некоторые пропорции — например, стали длиннее ноги. Физическое конструирование человеческого тела, которое началось свыше миллиарда лет тому назад, когда появилось примитивное мягкое существо с трубкой внутри тела, теперь завершилось.

(Еще не оценили)

Загрузка...

Признаемся откровенно: писать о теориях запаха очень трудно. Невозможно нащупать стержень, неизвестно, с какой стороны подходить к проблеме. Дело все в том, что ученые не знают, как же в действительности происходит восприятие запаха. А раз так, совершенно неизвестно, какие факты главные, а какие попросту ошибочны, тем более что факты часто противоречат друг другу в рамках одной гипотезы. Так что ни одна из изложенных в статье гипотез не может объяснить всех фактов. Однако вряд ли, наверное, мы когда-нибудь сможем в точности предсказать запах вещества, взглянув на его формулу. Ведь и сегодня, при развитой теории химического строения, мы не способны, например, точно угадывать температуры плавления веществ. Это свойство зависит и от числа атомов в молекуле, и от их взаимного расположения, и от способа упаковки молекул в кристалле. Но мы можем объяснить, почему вещество имеет ту или иную температуру плавления, а сравнивая ряды схожих однотипных соединений, способны примерно предсказать этот параметр.

Надо заметить, что ни одна из обсужденных гипотез не объясняет

[smszamok]

всех сторон проблемы запаха. Быть может, это потому, что каждая из них чересчур упрощает положение вещей, сосредоточивая внимание на какой-то одной частности и отбрасывая остальные? Даже тех фактов, которые были изложены в этой статье, хватило бы, чтобы обнаружить всю шаткость такой позиции, всю превратность столь узкого взгляда на явление  запаха.

Все различия в запахах сводятся лишь к различию в формах молекул, утверждает один исследователь. Но почему же, возражает ему другой, определяющей для запаха оказывается иногда крохотная деталь молекулы — та или иная функциональная группа атомов? Ведь это же факт, что почти все сложные эфиры имеют цветочный или фруктовый аромат, а почти все органические производные сероводорода — неприятный, тухлый запах. Но если индивидуальность запаха определяется лишь той или иной функциональной группой атомов, вступает в дискуссию третий исследователь, то как объяснить, что замена одной группы на другую порою почти не изменяет запаха вещества? Посмотрим еще раз на формулу ванилина. Оказывается, если заменить альдегидную группу СНО на нитрил СО или нитрогруппу N02, вещество сохранит ванильный запах. Общее же у всех трех групп атомов только одно: они хорошо тянут на себя электроны из бензольного ядра и могут образовывать так называемые   водородные   связи .

Новый термин, появившийся в нашем рассказе,— водородные связи, — ведет еще к одной любопытной гипотезе о механизме запаха. Можно предположить, что благодаря водородным связям молекула пахучего вещества приклеивается на какое-то время

к поверхности обонятельного рецептора (см. цветную вкладку). Тот след, «отпечаток» на поверхности рецепторного участка, который оставляет приклеенная молекула, и определяет тип запаха вещества. В этом случае играет роль не только пространственное очертание молекулы, но и относительное расположение различных группировок, расстояния и углы между ними. «Приклеивая» водородными связями молекулу к рецептору, мы как бы набираем код соответствующего типа запаха.

Сложные молекулы могут ложиться на поверхность рецептора разными способами, что приводит к проявлению сложных запахов. Поскольку разные функциональные группы образуют разные по прочности водородные связи, сила которых зависит еще и от окружающих эту связь группировок, становится понятным многообразие запахов. В согласии с таким предположением должны различаться и запахи зеркальных изомеров.

В пользу предположения об образовании водородных связей между молекулой пахучего вещества и поверхностью рецептора может говорить и такой факт: чем больше способность вещества завязывать водородные связи, тем резче, острее его запах. Здесь можно указать, например, на усиление, обострение запаха в ряду циклогексан — бензол — нафталин. А такие вещества с очень резким, невыносимым запахом, как муравьиная и уксусная кислоты, ангидриды и хло-рангидриды кислот, могут попросту вступать с молекулами белков в химическую реакцию.

Гипотезу об участии водородных и других слабых связей можно назвать «полухимической», ведь она не предполагает (за редким исключением) настоящих химических реакций. Вид же запаха определяется пространственным расположением групп, способных вступать в слабые не химические взаимодействия.

Но вот несколько лет назад советский ученый Э. П. Зинкевич получил интересные результаты. Оказалось, что меченое радиоактивным  изотопом  углерода  пахучее  вещества.

Понюхайте хлористый ацетил (осторожно: очень едкое вещество!) и уберите склянку подальше. Можете проветривать комнату, у вас все равно в носу еще долго (несколько минут, а то и часов) будет стоять запах ацетилхлорида. И вы временно потеряете чувствительность к другим запахам. Не свидетельствует ли это о том, что хлорангидрид (и хлористый водород и другие «едкие» вещества) блокирует обонятельные рецепторы, вступая в химическую связь с молекулами рецепторных клеток (например, по аминогруппам белков)?

Причем такие превращения возможны только в присутствии кислорода воздуха. Опыты на людях подтвердили необходимость кислорода — при введении в нос пахучих веществ в бескислородной газовой среде испытуемые не ощущали никакого запаха. Так возникла уже чисто химическая гипотеза: ощущение запаха является результатом ферментативных окислительных реакций пахучего вещества на обонятельном рецепторе с участием молекулярного кислорода. Вскоре опыты с другими пахучими веществами (подопытными животными выступали насекомые) подтвердили, что в обонятельных органах происходят химические превращения веществ запаха. Однако до сих пор не ясно: протекают ли эти реакции в процессе самого обоняния или же такие превращения используются уже после этого процесса лишь для удаления молекулы, опознанной по запаху, из эпителия (ведь органы обоняния не могут быть долго «заняты» молекулами одного вещества).

Огромную помощь в расшифровке состава запахов оказывает метод газовой хроматографии. Расскажем кратко о его сущности. Предположим, у нас имеется смесь двух веществ, очень похожих друг на друга. Но в одном свойстве они немного отличаются— по способности прилипать, притягиваться к частичкам каких-то твердых, не растворимых ни в чем веществ, например, обыкновенного речного песка или даже битого кирпича. Заполним песком или кирпичом (это вещество называют носителем) длинную тонкую металлическую трубку. Теперь внесем с одного конца трубки смесь наших двух веществ и будем продувать трубку каким-нибудь инертным газом, например, азотом.

Сначала оба вещества прилипнут к частичкам носителя, но потом начнут «сдуваться» с них газом. И здесь наблюдается такая закономерность: чем менее прочно прилипли молекулы вещества к частицам носителя, тем легче они будут «сдуваться» газом, тем быстрее будет их продвижение по трубке. Через некоторое время на другом конце трубки появятся плохо прилипающие молекулы вещества, вынесенные током газа (синие точки), и только затем выйдет хорошо прилипающее соединение (красные точки).

На выходном конце трубки стоит прибор, определяющий теплопроводность (или какую-то другую характеристику) азота. Как только в азоте появляется вещество из смеси, эта характеристика изменяется, и самописец вырисовывает пик. По времени, которое проводит вещество в  трубке,  можно определить,   что   это   за соединение,   а   площадь  пика  дает его  количество. Метод хроматографии был изобретен в начале нашего века русским ботаником М. С. Цветом. Только вместо газа он брал жидкости и разделение веществ проводил в стеклянной колонке. Таким образом ему удалось разделить две разновидности хлорофилла — зеленого пигмента растений. Газовая хроматография появилась в пятидесятые годы и вскоре стала незаменимым методом при исследовании смесей,      содержащих     много     компонентов.

[/smszamok]

Для любителей кофе приводим состав запаха этого напитка (в скобках указан процент данного соединения в эссенции запаха).

• Ацетальдегид (20), ацетон (19), диацетил (7,5), н-валериановый альдегид (7), 2-ме-тилмасляный альдегид (7), 3-метилмаеля-ный альдегид (5), метилфуран (5), пропио-новый альдегид (4,5), метилформиат (4), фуран (3), изомасляный альдегид (3), пен-тадиен (3), метилэтилкетон (2), парафины и олефины с числом атомов углерода от 4 до 7 (2), метилацетат (2), диметилсульфит (1), н-масляный альдегид (0,7), этилформи-ат (0,3), сероуглерод (0,2), метиловый спирт (0,2), метилмеркаптан (0,1), тиофен (0,1).

(Еще не оценили)

Загрузка...

Интересна предыстория метода, разработка которого началась без малого два десятилетия назад. Ставка была сделана только на гормоны. У породистых коров при помощи гормональных препаратов вызывали множественное созревание яйцеклеток — 8—10 вместо одной-двух. Оплодотворив здесь же, в яйцеводах, их затем на 7—8-й день изымали и — как это делается и сегодня — подсаживали другим коровам, приемным матерям. — Первый теленок-трансплантант был получен нами в 1977 году,— говорит заведующий отделом животноводства ВНИИ сельскохозяйственной биотехнологии в «Горках Ленинских» профессор М. И. Прокофьев.— За несколько лет этот метод внедрили у себя более ста племенных хозяйств страны. Сегодня таким способом выращивают до тысячи телят в год. Взрослея, «трансплантанты» обзаводятся потомством и передают элитные свойства новым поколениям как по эстафете. Первый шаг, как казалось, был сделан, почему же мы не поставили на этом точку?

Да по одной причине: тысяча голов в год не так уж много для многомиллионного племенного стада страны, Подлинной же массовости — мы в этом убеждены — можно добиться лишь сделав метод проще, экономичней. В самом деле, в качестве «исходного материала» приходилось использовать высокоудойных породистых коров. Каждый ли решится изъять такую из хозяйственного оборота, пусть не навсегда, а на длительный срок? А ведь существует предельно доступный, дешевый источник необходимого для нас материала — яичники породистых коров, отправленных на убой. В животноводстве отбраковка — дело необходимое и, увы, обычное. Утрата эластичности долей вымени из-за перенесенного мастита, переломы и другие причины, никак не связанные, однако, с воспроизведением потомства, приводят лишь в Московской  области   на   бойню  до  двенадцати тысяч коров, да каких! — удой каждой составляет 5—7 тысяч килограммов молока в год и выше. В целом же по стране отбраковывают и сдают на мясо до четверти высокопородного поголовья.Научившись использовать взятые на бойне яичники, мы, право, второе дыхание обрели: можно ли сравнить работу за лабораторным столом — чашки Петри, микроскопы, термостаты под рукой—с манипуляциями при помощи шприцев, а то и хирургических инструментов — прямо на ферме, как это было раньше?

Из яичников каждой коровы сейчас нам удается получить 3—5 эмбрионов. Подвергая их обработке специальными растворами, отмывая от возбудителей лейкоза, бруцеллеза и других болезней, мы освобождаем этим будущее потомство от инфекции. «Прицельно» подсаживая зародыши в каждый из двух рогов матки животного, мы добиваемся рождения «транс-плантантов»-двойняшек. Метод в нынешнем его варианте примерно в десять раз снизил стоимость эмбрионов, с его помощью, по нашим подсчетам, можно получить дополнительно по стране более трехсот тысяч телят высокопродуктивных пород с удоем свыше 5 тысяч килограммов молока в год…

Ближайшая задача, которую ставят перед собой авторы метода,— создание специализированного банка эмбрионов. Хранящиеся здесь в глубоком холоде зародыши будут направляться по заявкам во все регионы страны. Открывается возможность учитывать пожелания заказчика: направлять хозяйствам, намеренным поднять производство мяса, зародыши пород симментальской, шарале, шортгорн, тем, кто добивается повышения удоев молока,— голштинской породы.

Установлены деловые контакты с учеными США, Канады, Англии, проявляющими живой интерес к работам советских ученых. Новый метод также может быть использован для спасения исчезающих видов животных, занесенных в Красную книгу.

(1голосов, средний: 5,00 out of 5)

Загрузка...

Доктор   геолого-минералогических наук Е. КРАСНОВ, заведующий отделом экологии Института биологии моря ДВНЦ АН СССР.  Взаимоотношения организмов и среды их обитания, исследуемые экологами, обычно рассматриваются в пространстве, в трех его измерениях. Однако не менее важно знать, какими были эти отношения во времени и как они изменялись в процессе развития жизни на Земле,— это можно было бы назвать наукой о четвертом измерении жизни. Прошлое часто называют ключом к будущему. Именно поэтому, когда создавался Институт биологии моря во Владивостоке, в него по инициативе его директора-организатора А. В. Жирмунского была включена лаборатория палеоэкологии. Одно из ее научных направлений занято сравнительным изучением условий и образа жизни современных и ископаемых донных организмов, обитающих и обитавших в прибрежных зонах моря. Только такое сравнительное исследование дает ответ на многочисленные вопросы о том, как в процессе эволюции создавались современные виды животных. Исследование ископаемых остатков морских организмов, изучение строения и состава их скелетных частей позволяет восстановить реальный ход эволюции.

Изучая, как реагирует организм на разные условия среды, прежде всего на температуру, соленость морской воды и ее ионный состав, мы пытаемся установить, в каких пределах эти условия могут изменяться, не нарушая жизни обитающих в них  организмов. Другая цель наших работ — выяснить динамику отношений организмов к окружающей среде, то есть их устойчивость и изменчивость в этой среде во времени, в разных местах их обитания, на разной глубине. Анализ вещества, из которого построены скелеты морских животных, привел нас к интересным выводам. Оказалось, например, что любой из существующих видов моллюсков имеет свою оптимальную температуру, при которой он лучше всего растет. Мало того, представители данного вида сохраняют приверженность к этой оптимальной температуре независимо от того, где они обитают. И такая взаимосвязь между определенной температурой и ростом моллюсков прослеживается на протяжении сотен тысяч лет.

Другой пример. Изотопный состав кислорода и количество некоторых элементов — магния, стронция и других в так называемых слоях роста раковин моллюсков (это как кольца роста у дерева) изменяются, как выяснилось, по сезонам года. Зная же динамику этих изменений, можно определять возраст каждого животного. А это дает нам в руки надежный способ оценки возрастной структуры целых скоплений животных, что необходимо знать, чтобы не нарушить при промысле их естественного воспроизводства. Особенно важны сведения о возрастной структуре видов моллюсков-долгомов, обитающих внутри кораллов,— сверлящих нитчатых водорослей, губок, моллюсков, червей. Особое внимание привлекают гигантские рифолюбивые моллюски — три-дакны, врастающие в колонии живых кораллов и, в свою очередь, дающие пристанище водорослям-зооксантеллам. Кроме того, коралловый риф населен и другими организмами: рыбами, иглокожими, ракообразными. Численность, биомасса, видовое разнообразие организмов рифовых сообществ при прочих равных условиях прямо пропорциональны их возрасту. Наибольшее разнообразие жизни обнаружено на рифах Новой Гвинеи, относительно древних и близких к приазиатскому шельфу, а наименьшее — у изолированных, геологически молодых атоллов архипелага Гилберта.

Пищевые взаимосвязи всех организмов кораллового рифа гарантируют ему целостность, поддерживают в равновесии все составляющие его компоненты. Но это только в том случае, когда вода не загрязнена в значительной степени. Наиболее наглядный пример этому — история печально известного «тернового венца» — хищной морской звезды, поедающей кораллы. Количество звезд на рифах, омываемых чистой водой, весьма невелико, но возрастает до десяти и более экземпляров на квадратный метр в зонах промышленных и бытовых стоков, иначе   говоря,  в  зонах загрязнения.

Полученные данные приближают нас к пониманию механизма функционирования коралловых рифов, более того, к оптимальному управлению этой наиболее высокопродуктивной морской экосистемой. Моделирование отношений между организмами коралловых рифов, к тому же учитывающее особенности окружающей среды, даст нам в руки инструмент для создания в прибрежных зонах морей искусственных рифовых систем, где можно будет разводить промысловых животных и растения.

(Еще не оценили)

Загрузка...

Начнем с размеров страны. Она вовсе не мала, так как ее пересекают большие реки Лилиана и Ам. Длина последней более 1000 км, и путешествие только по одному из ее отрезков, правда, путешествие на паруснике, продолжается 26 дней, а переход через сухую степь (временами Грин ее называет пустыней), начинающуюся в 40 милях от Зурбагана, длится месяц. Климат на побережье страны, там, где расположены города Зурбаган, Лисе и Каперна (в ней родилась прекрасная Ассоль), отличается изменчивостью погоды по сезонам года. Весной может дуть резкий береговой норд, приносящий сильные холода, а в Зурба-гане в конце мая и начале июня дует «Бешеный скороход» — континентальный ветер степей. Мать Ассоль простудилась от непогоды и «вечерней измороси». Вместе с тем в стране много солнца, тепла и даже зноя.

В Гринландии растут тополя и каштаны, явор, орешник, жасмин, шиповник, жимолость, высокий папоротник. Осоковые и тростниковые заросли, обширные луга (Лилиана широко разливается) нередки в ландшафтах страны. Среди диких зверей встречаются медведи, среди птиц—бакланы.

В рассказе «Встречи и приключения», опубликованном уже после смерти А. Грина, так переплелись география действительности с географией вымышленной  автором страны:

«В апреле 1927 года в Феодосию пришел парусник капитана Дюка — «Марианна», и я уже уговорился с ним о поездке на этом судне до Мессины, откуда уже имел телеграмму от капитана Грея, сообщавшую, что его судно «Секрет» будет ожидать меня для выполнения нашей общей затеи: посещения Зурбагана, Лисса, Сан-Риоля, Покета и иных мест, где произошли события, описанные мною в книгах «Алые паруса», «Золотая цепь», «Блистающий мир» и проч.Я прибыл на «Марианне» в Мессину 16 мая… Прибыв в Лисе, мы застали честно дожидавшихся нас Санди Пруэля, Дюрока и Молли. …2 июня «Секрет» прибыл в Каперну, селение, так взбудораженное несколько лет назад явлением «Алых парусов»… (Оттуда все отправились в Зурбаган, затем — снова в Лисе.) В Лисее мы начали разъезжаться… Я лично возвратился пароходом в Суэц, откуда меня доставил в Одессу «Теодор Нетте».,. В Феодосии я был уже 3 сентября 1927 года».

Итак, куда же «наложить» Гринландию? 19 ч. 30 мин. московского времени соответствует 8 ч. 30 мин. тихоокеанского времени (пояс Портланда, где самолет приземлился) того же 20 июня, то получается, что самолет летел как бы только двое суток, 4 ч. 25мин.