1. Органические молекулы правильной ориентации в далеком космосе 2. Смена пола у животных в природной среде - Дмитрий Вибе, Егор Задереев - Наука в фокусе - 2016-06-24
24.06.2016
1. Органические молекулы правильной ориентации в далеком космосе
2. Смена пола у животных в природной среде - Дмитрий Вибе, Егор Задереев - Наука в фокусе - 2016-06-24
Скачать
О. Журавлёва
―
В Москве 16 часов и 7 минут. Это действительно программа «Наука в фокусе». Меня зовут Ольга Журавлёва. И мне сегодня выпала большая честь – я заменяю Наргиз Асадову. Ну, Егора Быковского, зав. отделом науки журнала «Вокруг света», никто не может заменить. Добрый день!
Е. Быковский
―
Привет! Здравствуйте, дорогие друзья!
О. Журавлёва
―
Все здравствуйте! Я сразу объявлю, что у нас, во-первых, сегодня среди тем, заявлена смена пола у животных в природной среде. Но об этом…
Е. Быковский
―
Чуть позже.
О. Журавлёва
―
Чуть позже. С другим Егором. Егор Задереев – кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник Института биофизики СО РАН.
Е. Быковский
―
Сибирского отделения.
О. Журавлёва
―
Да. Вот, кто будет собеседником на эту тему.
Е. Быковский
―
Но в другой половине часа.
О. Журавлёва
―
Но сейчас у нас ещё более увлекательная история. Органические молекулы правильной ориентации в далёком космосе. Это, так сказать, зазывная тема. И у нас в гостях доктор физико-математических наук, зав. отделом физики и эволюции звёзд Института астрономии РАН Дмитрий Вибе. Здравствуйте!
Д. Вибе
―
Здравствуйте!
Е. Быковский
―
Здравствуйте, Дмитрий. Спасибо, что пришли. Как вы знаете, дорогие слушатели, мы обычно отталкиваемся, начинаем танцевать, как от печки, от какой-то публикации, которая прошла в одном из крупных научных журналов. Но эта прошла даже не в одном, и на неё очень живо отреагировала общая пресса. Новость заключается в том, что в космическом облаке на расстоянии примерно 28 000 световых лет от Земли, т.е. очень далеко, были обнаружены следы оксида пропилена. А необычность такого открытия состоит, во-первых, в том, что это органические молекулы, во-вторых, что это очень далеко было, и, в-третьих, наконец, самое важное, в том, что молекулы этого вещества не совпадают со своим зеркальным отражением, хотя их структура одинакова. Они называются хиральными, или ещё энантиомерами. Вот во всех этих забавных вещах, почему они и забавные, и любопытные, мы с Дмитрием и поговорим.
О. Журавлёва
―
Просто сначала, когда в далёком космосе обнаруживается органика, вот так, если совсем тупо, то возникает вопрос: откуда она там взялась, признак ли это жизни, или это обрывки космического мусора, или ещё что-нибудь эдакое. Каким образом органика вообще обнаруживается в космосе?
Е. Быковский
―
У нас, наверное, слишком жёсткая увязка в голове между словом «жизнь» и словом «органическая».
О. Журавлёва
―
Да.
Д. Вибе
―
Ну, эта увязка на самом деле не случайная. Потому что изначально предполагалось, что все вещества делятся на два вида: химические вещества органические и неорганические. И живые существа состоят из таких специфических органических веществ. Но потом было показано, что органические вещества можно синтезировать из неорганических компонентов. И в межзвёздной среде органические молекулы появляются именно таким путём. Сейчас мы органических молекул в космосе знаем уже довольно-таки много, но, конечно, они все появились там неорганическим путём.Существуют определённые сетки, последовательности химических реакций, которые, как оказывается, может быть несколько неожиданно, но даже в холодной и разреженной среде могут приводить к довольно сложной химии.
О. Журавлёва
―
А скажите, когда говорят: «В созвездии Стрельца, в центре Млечного пути астрономы обнаружили окись этилена».
Е. Быковский
―
Пропилена.
О. Журавлёва
―
Да. Хорошо. Окись пропилена. Но пишут такое со ссылкой на «Science», ну, видимо ошибаются. Значит ли это, что специальные какие-то исследования велись, или случайно поймали?
Д. Вибе
―
Дело в том, что то место, где обнаружена эта молекула – это так называемая Центральная молекулярная зона – это участок Млечного пути, который находится непосредственно в центре нашей Галактики, который очень богат молекулярным газом. И то конкретное облако, о котором идёт речь в этой статье, Стрелец B2 Северное, вот такое сложное обозначение, это, на самом деле космический фонарь из анекдота про поиски под фонарём.
О. Журавлёва
―
Там всё ищем, потому что там видней.
Д. Вибе
―
Это облако известно уже очень давно, и уже очень давно известно, что оно имеет богатейший молекулярный состав, и, наверное, не ошибусь, если скажу, что половина всех молекул, о которых мы вообще сейчас знаем, что они присутствуют где-то в межзвёздной среде, либо сначала были открыты в этом облаке, либо они пока открыты только в этом облаке. Это не значит, что они есть только там. Но это очень хороший объект, когда ты знаешь, что если ты на этот объект посмотришь и если ты будешь прилежен, то ты, скорее всего, рано или поздно, что-нибудь увидишь.
О. Журавлёва
―
Я прошу прощения, получается, что эти молекулы разглядывают. Вот как это объяснить?
Д. Вибе
―
Это единственный доступный способ в астрономии – можем только смотреть.
О. Журавлёва
―
Т.е. космические аппараты, которые летают, они не могут этим заниматься?
Е. Быковский
―
Космические аппараты на расстоянии 30 000 световых лет пока не летают.
О. Журавлёва
―
В том-то и дело, поэтому я и говорю, что это увидеть можно, а пощупать нельзя.
Е. Быковский
―
И смотрим мы не оптикой всё-таки.
Д. Вибе
―
Смотрим мы не оптикой. Наблюдения, относящиеся к поиску молекул, в основном проводятся в радиодиапазоне, соответственно это обычные наземные радиотелескопы. Вот данная молекула была открыта по совокупности данных с телескопа Грин-Бэнк 100-метрового в Соединённых Штатах и телескопа Паркс 64-метрового в Австралии. Существуют совершенно определенные способы обнаружения признаков наличия молекул в радиодиапазоне – это совершенно обычный для многих отраслей науки спектральный анализ. Просто так специфически сдвинутый в радиообласть и привязанный к излучению, или поглощению определённых соединений, в том числе – органических.У каждого соединения есть строго определённый набор линий, как отпечаток пальца у человека. И как вы по отпечаткам пальцев можете определить персону, так и по набору спектральных линий можете определить, что там светится, или там поглощает излучение именно вот эта молекула, а не какая-нибудь другая.
Е. Быковский
―
Это означает, в свою очередь, что их там очень много. Что этого оксида пропилена там гигантское количество. Не одна молекула и даже не триллиард.
Д. Вибе
―
Ну, дело в том, что в космосе, как вы понимаете, несколько другие масштабы.
О. Журавлёва
―
Там по одной молекуле вообще не летает, я так понимаю.
Е. Быковский
―
Довольно давно, когда впервые была обнаружена в космосе молекула этанола, одна английская газета опубликовала статью об этом и там проводился анализ: сколько его там и сколько бы можно было его пить.
Д. Вибе
―
Да-да. По этому поводу много шуток.
Е. Быковский
―
Если бы он вдруг каким-то образом оказался у нас, но…
Д. Вибе
―
Доступен.
Е. Быковский
―
На самом деле самая распространённая молекула в космосе – это молекула водорода, молекула H2. И всех остальных молекул очень мало, по сравнению с молекулой H2, которых там много и числа, там, триллиард, могут производить впечатление, но относительная масса этих молекул очень-очень мала, по сравнению с полной массой газа.
Е. Быковский
―
Это очень-очень разреженные облака. Это не такие облака, какие мы представляем себе, когда думаем о земных облаках. Там вещества совсем немного.
Д. Вибе
―
Да. Есть такой сленг, астрономический. Т.е. на астрономическом сленге такие облака называются плотными. Т.е. когда скажешь астроному: «Плотность – несколько тысяч частиц на кубический сантиметр», - астроном скажет: «Ох! Ничего себе!». Ну, это гораздо более разреженное вещество, чем лучший вакуум в земных лабораториях.
О. Журавлёва
―
Вообще, конечно, трудно себе это всё вообразить, но, тем не менее, я попытаюсь ещё что-нибудь выяснить. В чём, собственно, фокус, особенность обнаружения вот этих хиральных молекул? В чём тут неожиданность, в чём открытие состоит?
Д. Вибе
―
Я бы сказал, что особой неожиданности в этом открытии нет, и понятно было, что по совокупности наблюдательных и теоретических достижений, рано или поздно такая молекула будет обнаружена, и это, совершенно очевидно, не последнее такое открытие. Это просто такой хороший, замечательный, но ожидаемый шаг вперёд. Почему он привлёк к себе такое большое внимание? Из-за этого магического слова «хиральность». Оно звучит страшновато, но смысл у этого слова достаточно простой. Хиральность – это свойство молекул иметь совершенно одинаковую структуру, но при этом их невозможно совместить друг с другом. Это очень легко показать на примере человеческих рук. Две руки человека абсолютно одинаковы, но наложить, полностью совместить одну руку с другой вы не можете.
О. Журавлёва
―
Потому что одна правая, другая – левая.
Д. Вибе
―
Потому что одна правая, другая – левая. И точно так же, когда вы начинаете иметь дело со всё более и более сложными молекулами, вы рано или поздно встречаете структуру, когда у вас молекула может существовать тоже в правом и левом варианте. Они абсолютно одинаковые.
О. Журавлёва
―
Ну, значит, их можно повернуть так, чтобы они соединились?
Д. Вибе
―
Их нельзя повернуть так, чтобы они соединились. Так же как нельзя повернуть руки.
Е. Быковский
―
Нельзя. И у них часто бывают разные свойства, что самое интересное. Почти 2 века назад Берцелиус исследовал винную кислоту и виноградную кислоту. Они одинаковые по составу, но одна поляризует свет, а другая – нет, например. Хотя, они – одно и то же, на самом деле.
Д. Вибе
―
Вот проблема с хиральными молекулами, особенно в тех случаях, когда у вас нет возможности их потрогать, а есть возможность только на них смотреть, состоит в том, что в этом случае свойства их практически тождественные. И в данном случае обнаруженная молекула оксида пропилена является хиральной. Т.е. может существовать в двух разновидностях. Но что именно там обнаружено, сказать невозможно.
О. Журавлёва
―
Т.е. правая или левая рука – непонятно.
Д. Вибе
―
Там могут быть только правые, там могут быть только левые. Скорее всего, там равная смесь тех и других. Это сказать по спектральным наблюдениям невозможно. По крайней мере, по тем, которые доступны сейчас. Авторы статьи в самом конце указывают, что если проводить очень высокоточные, именно полиметрические наблюдения, с очень высокой точностью и чувствительностью, может быть, тогда можно будет сказать, каково соотношение правых и левых молекул в этом облаке. Но пока этой информации нет.
Е. Быковский
―
А каким образом, если спектрометр этого не видит, то как ещё можно это определить?
Д. Вибе
―
Именно по тому, что эта разница между правыми и левыми молекулами проявляется в их оптических свойствах при взаимодействии с поляризованным излучением. Например, если правую и левую руки поместить в поток воды, от правой и левой руки вода будет завихряться в разные стороны. И это, в принципе, можно обнаружить. Точно так же можно обнаружить различные взаимодействия с поляризованным излучением правых и левых молекул. При условии, что одного вида больше, чем другого, может в излучении возникнуть какое-то различие.
О. Журавлёва
―
Т.е. течение будет иное?
Д. Вибе
―
Да. Какой-то значимый сигнал может возникнуть. Мы этот сигнал можем увидеть.
О. Журавлёва
―
А скажите, пожалуйста, в чём смысл изучения этих молекул, что это даёт? Куда идти дальше, когда понятно, что существует это, то, пятое… Кроме того, что это очень интересно, замечательно, что оно есть. А дальше что?
Д. Вибе
―
Ну, наверное, тут скорее вопрос не «Что дальше?», а «Что было?».
О. Журавлёва
―
Т.е. это мы как бы историю изучаем?
Д. Вибе
―
Да. Такой вопрос нас всех волнует больше всего на свете: «Откуда мы появились? Одиноки ли мы во Вселенной?». Т.е. вот та последовательность событий, которая привела к нашему появлению на Земле, совершенно уникальна, или это наоборот что-то такое, что за каждым углом происходит? И вот эти открытия, эта последовательность шагов, о которой я говорил, указывает нам на то, что, в общем, по крайней мере, органические соединения не являются уникальной принадлежностью Земли. Больше того, их полно в космосе. Теперь мы можем сказать ещё одно маленькое добавление: молекулы, которые обладают хиральностью, а это уже следующий шаг по сложности, они тоже в межзвёздной среде присутствуют, они могут образовываться совершенно без участия каких-либо биологических веществ, организмов, и они могли в готовом виде попадать на Землю. Больше того, мы знаем, что это происходит сейчас – к нам органика из космоса летит в метеоритах.
Е. Быковский
―
Я бы ещё рассказал, наверное, не все знают, что на Земле все аминокислоты, из которых образуются белки, представлены преимущественно в L-конфигурации, т.е. они все – левши. А при этом, в том, что мы обнаружили в космосе, есть, как бы, левши и правши, которые между собой не сочетаются, и это очень любопытно.
О. Журавлёва
―
Но они помахивают нам оттуда.
Е. Быковский
―
Наверное, помахивают. Но, во всяком случае, мы все состоим из левшей. И, наверное, было бы забавно представить себе мир, состоящий из организмов-правшей.
Д. Вибе
―
Ну, на самом деле, белки – левши. Углеводы – правши.
Е. Быковский
―
Я сказал про белки.
Д. Вибе
―
Да. Есть ещё одна проблема, которая называется «гомохиральность».
Е. Быковский
―
Это проблема.
Д. Вибе
―
Почему-то выбрала для себя совершенно определённую оптическую симметрию, и это тоже вопрос, на который мы, может быть, сможем получить ответ: «На каком этапе эта асимметрия возникает?». Химические процессы образует т.н. рацемическую смесь – смесь, в которой в равной степени присутствует и правые, и левые молекулы. При зарождении жизни на Земле произошло что-то, в результате чего жизнь для себя отобрала только левые белки и правые углеводы. И, может быть, мы сможем получить указание, что даже это разделение произошло не на Земле, а произошло в силу каких-то физических или химических процессов даже ещё до рождения Солнечной системы. Не только до образования Земли, но и до образования всей Солнечной системы.
О. Журавлёва
―
Т.е. может получиться так, что, например, левые завелись у нас здесь в результате каких-то процессов, а правые из космоса прилетели и принесли нам углеводы, грубо говоря.
Е. Быковский
―
Это неожиданная гипотеза.
О. Журавлёва
―
Почему нет? Ну, всякое же может быть. Или есть уже какие-то однозначно известные, проверенные, просчитанные схемы того, чего быть не может. Например, что нет другого вида органики, где белки на другую руку, что называется, надеты, или ещё чего-нибудь.
Д. Вибе
―
Ну, единственная достоверно известная нам жизнь – это мы. У нас оно обстоит вот так. Никакой информации не то, что о молекулярном составе, но и о наличии какой бы то ни было ещё жизни в космосе у нас нет. Поэтому мы фантазировать можем всё, что угодно.
О. Журавлёва
―
А какая ваша любимая фантазия о том, как всё-таки это получилось?
Д. Вибе
―
Я здесь всегда с радостью объявляю, что я не биолог, я не должен фантазировать на эти темы, поэтому…
О. Журавлёва
―
Ну, по-человечески же интересно.
Е. Быковский
―
В свободное от работы время – да.
Д. Вибе
―
Не знаю. Может быть, это профессиональная деформация, которая запрещает фантазировать на темы, в которых не разбираюсь.
Е. Быковский
―
Ну хорошо, тогда вам как астрофизику, может, было бы любопытно фантазировать, почему всё-таки на Земле получились левши, куда делись правши? Ведь, скорее всего, понятно, что они рождаются более-менее в одинаковом количестве, если рождаются. Что это могло быть? Кто убил правшей? Ну, какое-то, может быть, ультрафиолетовое излучение, поляризованное строго определённым образом, или что-то ещё. Куда они все делись?
Д. Вибе
―
Я совершенно безответственный. Это всё-таки биологический вопрос. И я на него отвечаю с тем же успехом, как любой встречный на улице человек, с той же достоверностью. Мне это вообще не представляется проблемой. Вот если бы в космосе были бы только правши, а жизнь бы использовала правое и левое, у нас была бы проблема: откуда их взять. А поскольку космос нам предоставляет и то, и другое, но жизнь там по каким-то своим признакам выбрала одни, и из кирпичиков одного вида начала строить что-то более сложное, и оно вот всё такое. Те не пригодились. Органика-то есть, и правя, и левая, она небиологического происхождения.
О. Журавлёва
―
Вообще органика небиологического происхождения для людей, которые особо не интересовались этим вопросом, пугающая.
Е. Быковский
―
Мы изначально все небиологического происхождения. Все атомы, из которых мы построены, когда-нибудь побывали внутри звезды, и ничего. Кроме водорода, и то не факт.
О. Журавлёва
―
Скажите, что ещё надеются, должны, предполагают найти в том же любимом облаке, под тем же фонарём, ещё, может быть, не всё найдено, или всё абсолютно известно, из чего там состоит? Там же ещё искать и искать. Водку нашли, яды нашли.
Е. Быковский
―
Спирт – это разные вещи, Оля. Сразу видно, что ты не очень разбираешься.
О. Журавлёва
―
Хорошо-хорошо. Я утрирую, потому что я не собираюсь пить то, что нашли в облаке. Но тем не менее, куда ещё направлены вот эти телескопы? И что ещё хотят разглядеть?
Д. Вибе
―
Ну, я бы выделил 2 вопроса. Первый вопрос: насколько те молекулы, которые обнаруживаются в одном, видимо, чем-то специфическом облаке, распространены во Вселенной, т.е. это должны быть теперь уже массовые наблюдения, которые уже получены для других молекул и показывают, что это молекулярное разнообразие в конкретном облаке не является чем-то особенно уникальным – органики много в космосе.Второй вопрос – это насколько далеко мог заходить органический синтез в эпоху, предшествующую формированию планетных систем? Существует ещё одно магическое слово. Тут магическое слово – хиральность.
Е. Быковский
―
Секундочку. А что, разве все планетные системы сформировались в одно время? По-моему, это всё-таки достаточно протяжённый процесс. Нет?
Д. Вибе
―
Я имею в виду хронологию формирования каждой конкретной планетной системы, не всех одновременно, а каждой конкретной. А второе магическое слово - это аминокислота. Уже неоднократно предпринимались попытки обнаружить (в том числе и в этом самом облаке) глицин – простейшую аминокислоту. Но потом все эти попытки закрывались, потому что нужно убедить научное сообщество, что вы увидели именно признаки наличия глицина. Вот это оказалось не так просто.
О. Журавлёва
―
Но их кто-то видел, ему просто не поверили, или как? В чём проблема?
Д. Вибе
―
Тут вопрос не стоит в том: поверили, или не поверили. Просто человек провёл наблюдения, человек представил доказательства, он сказал: «Я наблюдал такие и такие спектральные линии, эти линии принадлежат глицину». А другие люди ему сказали: «Всё это очень хорошо, но, допустим, соотношение интенсивности не то, которое должно быть у глицина». Или, допустим, должно было наблюдаться 5 линий, а удалось наблюдать только 3. А где ещё 2? В случае оксида пропилена, там авторы как раз приводят очень подробный анализ, что у оксида пропилена 450 линий, но из них вот эти вот – слишком слабые, вот эти вот не попадают в диапазон приёмника телескопа, поэтому мы должны были увидеть 3 линии: вот эту, вот эту и вот эту. И мы точно вот эту, вот эту и вот эту линии увидели.
О. Журавлёва
―
Т.е. это убедительно?
Д. Вибе
―
Убедительно. Для глицина такой же убедительности пока не удалось добиться. Но это всё привязано к этим магическим словам: хиральность, аминокислота. На самом деле, задача просто стоит исследовать всё более и более сложную органику и понимать, до какой степени органический синтез мог доходить в межзвёздной среде до формирования планет, звёзд.
Е. Быковсвкий
―
Тут вот слушатели спрашивают, какую цену платит Земля за то, чтобы мы увидели другие планеты. Ну, видимо, Тамара из Волгограда имеет в виду не планеты, а межзвёздный газ, о котором мы говорим сейчас.
О. Журавлёва
―
Да. Насколько вообще дорогое удовольствие - молекулу увидеть на таком расстоянии?
Е. Быковский
―
Наверное, гораздо дешевле, чем проложить дорогу до Красной поляны.
Д. Вибе
―
Ну, как известно, километр МКАДа – это больше, чем километр...
О. Журавлёва
―
Ну, если в километрах МКАДа мерить…
Д. Вибе
―
На самом деле, тут разброс цен достаточно большой. Т.е. если речь идёт о хорошем космическом телескопе, как, например, проект Кеплер, при помощи которого мы очень много нового узнали о внесолнечных планетах. Это суммы, измеряемые уже в миллиардах, и не рублей, что характерно. Наземные телескопы стоят гораздо дешевле – это, в общем, создание обходится в сколько-то сотен миллионов долларов, а дальше уже идут расходы на эксплуатацию. Астрономия – дорогая наука.
О. Журавлёва
―
Она только в международном формате может сейчас существовать при таких сложных технических устройствах?
Д. Вибе
―
Практически все области астрономии не только по финансам, но и по самой сути астрономии могут существовать только в международном формате.
Е. Быковский
―
Как вообще большая часть науки сейчас.
О. Журавлёва
―
Ну просто астрономия, космонавтика – это такая штука.
Д. Вибе
―
Ну астрономии просто деваться некуда – из Северного полушария не видно южное небо. Вот центр галактики, где находится это облако, его хорошо видно из южного полушария. Ты будешь сидеть в Северном полушарии, ты просто ничего про него не узнаешь. Значит, надо дружить с кем-то, кто живёт на юге, там ставить телескопы.
Е. Быковский
―
С другой стороны, астрономы накопили столько данных, что участие в обработке может принять любой желающий. Есть такие программы.
Д. Вибе
―
Да. И вот эта самая статья. Оксид пропилена – это пример, когда часть данных для обнаружения этой молекулы, была взята из общедоступного архива. Т.е. это тоже астрономическая практика, когда результаты наблюдений либо сразу, либо по прошествии какого-то времени выкладываются в общий доступ и становятся доступны всем желающим.
О. Журавлёва
―
Я ещё раз напомню, что у нас в студии доктор физико-математических наук, зав. отделом физики эволюции звёзд Института астрономии РАН Дмитрий Вибе. И вам приходит привет на смс от Владимира, председателя Московского астрономического клуба, который передает вам нежную благодарность. Спасибо большое! Мы сегодня говорили об органических молекулах правильной ориентации в далёком космосе. Но и дальше тоже будет интересно. Но только после новостей.
Е. Быковский
―
Не менее интересно.НОВОСТИ
О. Журавлёва: 16
―
35 в Москве. Ольга Журавлёва, Егор Быковский. Ещё один Егор у нас в плане. Пожалуйста, Егор, представь, о чём разговор
Е. Быковский
―
Другой Егор, наш коллега из Новосибирского университета, он редко бывает в Москве. Но в этот раз нам повезло. Обсудим мы с ним вот что: тут вышла публикация, которая меня захватила. Не секрет, что зачастую зависит не только от генов и даже гормонов, но даже от условий окружающей среды. Исследования показали, если содержать яйца бородатых агам – такие крупные ящерицы, при температуре выше 32°С, самцы в них меняют свой пол на женский и даже становятся не только более плодовитыми, но и ведут себя более мужественно, чем обыкновенные самцы. Такая удивительная новость.
О. Журавлёва
―
Теперь послушаем беседу с Егором Задереевым.
Е. Быковский
―
Здравствуйте, Егор. Рад, что вы нашли время к нам прийти. Я только что зачитал слушателям, точнее, рассказал об этой замечательной новости. Вообще такого рода вещи всегда, как откровение. Когда оказывается, например, что тополя меняют свой пол или что-то ещё, это смотрится совершеннейшей экзотикой. На самом деле, наверное, это не так. Да? Как вы прокомментируете эту новость?
Е. Задереев
―
В целом это очень распространённое явление, когда пол определяется факторами внешней среды. Т.е. можно сказать, что организмов, у которых пол определяется наличием не хромосом, а наличием каких-то внешних воздействий, пожалуй, в целом не меньше на планете, чем тех, которых мы так считаем нормальными.
Е. Быковский
―
Не меньше – это для меня откровение.
Е. Задереев
―
Чем мы, условно, идём ниже по эволюционной лесенке вниз, тем больше у нас будет организмов, пол у которых будет определяться под действием факторов окружающей среды. Самые известные примеры – конечно, всяческие крокодилы или черепахи, у которых если яйцо будет лежать в одной температуре, то родится мальчик, а в другой температуре – девочка.
Е. Быковский
―
Вообще, поправьте меня, если я ошибаюсь, но крокодилы не так уж низко на эволюционной лестнице. Скорее – высоко.
Е. Задереев
―
Я относительно сказал: «низко/высоко». Это вообще сложный отдельный вопрос: что такое «низко» и что такое «высоко» в свете современных представлений об эволюции и вообще о том, что такое «сложность». Давайте почитаем Кунина, который обсуждает понятия сложности. Это отдельная тема. Но если возвращаться к этой проблеме определения пола, то возникла очень «интересная» тема, потому что, когда пол определяется факторами внешней среды, то эти факторы запускают в организме определённую биохимическую цепочку, синтез гормонов, которые так или иначе определяют, будет это мальчик или девочка. Это так называемые ювенильные гормоны, например, у беспозвоночных, у ракообразных, в частности, и у крокодилов во многом гормональные системы же похожи. А мы сейчас очень много используем гормонов, например, женские контрацептивы – это женские гормоны.Например, многие пестициды построены по какому принципу? Это гормоны, подавляющие рост насекомых. И когда эти вещества попадают в окружающую среду, они меняют, по сути, химический гормональный фон неявно и воздействуют на огромное количество организмов в окружающей среде и сдвигают в них соотношение полов в потомстве. По большому счёту это такая глобальная экологическая проблема.
Е. Быковский
―
Пестициды разве универсальны в этом смысле? Т.е. они не избирательно действуют? Сразу на всех?
Е. Задереев
―
Это инсектициды скорее – нужно всё-таки говорить точнее. Инсектициды против насекомых. Конечно, делаются избирательно, но учитывая, что у многих ювенильных гормонов структура молекул очень похожа, т.е. всё равно оно цепляет широким фронтом. Невозможно делать гормональный препарат узкоспециализированным, т.е. это вещества широкого класса действия. Поэтому так или иначе, попадая в окружающую среду, они сдвигают соотношения полов, и это проблема, конечно.
Е. Бывковский
―
В частности, с этими ящерицами. Там же это происходит из-за нестандартных, я бы сказал, климатических условий. Т.е. из-за потепления.
Е. Задереев
―
Ну, это другая проблема, потому что потепление связано с человеком. Когда у нас двигаются какие-то климатические зоны и становятся не типичными для того, что было, условно, несколько десятков тысяч лет, и организм, который адаптировался к одной системе, начинает переключаться. Можно от смены полов уйти немножко в другую тему ещё. А у многих видов (это, в основном, тоже насекомые, ракообразные) есть возможность размножаться двумя способами: либо половым, либо бесполым способом. И они образуют покоящиеся стадии, либо впадают в стадию такого покоя, когда очень долго переживают что-то очень неблагоприятное. И это очень часто завязано тоже на климате. Как только меняется климат, у них меняются циклы размножения, начинаются, например, вспышки вредителей, которые раньше были не типичны для этой местности. Так что можно от этого довольно забавного факта про ящериц, у которых меняется пол под действием среды, выйти на глобальные проблемы, которые сейчас стоят перед многими экосистемами.
Е. Быковский
―
Глобальные проблемы – это размножение вредителей, в частности, которые связаны с глобальным потеплением?
Е. Задереев
―
Это размножение вредителей, это просто нарушение соотношения полов в природных популяциях.
Е. Быковский
―
Почему это проблема?
Е. Задереев
―
Потому что в основном регуляция пола под действием факторов внешней среды – это, конечно, беспозвоночные, это планктон, а планктон – основа трофических цепочек всех водных экосистем. Поэтому если мы в популяциях, например, рачков, делаем очень много мальчиков и у нас мало девочек, то мы резко снижаем биомассу популяции, мы снижаем и кормовую массу рыб, и тогда у нас вся трофическая цепочка начинает потихоньку валиться.
Е. Быковский
―
С точки зрения природного равновесия непонятно, в таком случае, зачем планктону, условно говоря, «делать много мальчиков и мало девочек», ведь для нормального существования популяции нужно много девочек. Достаточно одного самца на большую популяцию.
Е. Задереев
―
Ну, безусловно, в обычных ситуациях у них как раз так и происходит, т.е. очень мало мальчиков и в основном одни девочки, а мальчики рождаются тогда, когда нужно, когда девочки уходят в стадию покоя, чтобы пережить какие-то плохие условия. Но если мы эти плохие условия сами либо стимулируем, либо, меняя гормональный фон, просто их обманываем, задирая им уровень, обычно эти гормоны синтезируются при плохих условиях, а тут хорошие условия, но мы гормон сами добавили в среду, и они на него реагируют. Им ничего не остаётся делать, потому что система консервативна, и она реагирует на то, что мы им предоставили.
Е. Быковский
―
Я просто пытаюсь понять, точнее – рассказать слушателям, почему вообще именно так происходит. Т.е. мне понятно, что женщины и вообще самки – это такой базис, который в спокойном состоянии обеспечивает существование вида, а самцы – очень широкий разброс по положительным и отрицательным качествам, и поэтому в периоды разнообразных катаклизмов их делается больше. Недаром, возможно, отсюда именно это наблюдение, не знаю, насколько верное, что мальчиков больше перед войной рождается.
Е. Задереев
―
Ну, мы сейчас очень сильно упрощаем многие вещи и немножко спекулируем. Но в целом есть 2 таких, можно сказать, радикальных стратегии. Т.е. можно вообще избавиться от мальчиков, размножаться бесполо партеногенезом, «клонированием» - делать свои точные копии, как делают многие, например, планктонные организмы, и очень быстро завоёвывать окружающую среду. Но в этом случае мы теряем.
Е. Быковский
―
Если знать заранее, что всё будет абсолютно точно так на протяжении миллионов лет, то да, это хорошая стратегия.
Е. Задереев
―
Да. И в этом случае мы теряем генетическое разнообразие, потому что производим точные копии, значит, в случае изменения окружающей среды эти клоны могут оказаться низкоприспособленными. Поэтому у них остаётся и половое размножение, когда с помощью самцов происходит рекомбинация генетического материала и мы получаем как раз много клонов, которые могут потенциально потом выстоять в разных условиях.И у некоторых видов… Что произошло с ящерицами? Давайте вернёмся к ящерицам опять. Там же сейчас идёт не спекуляция, но предположение, что эти новые суперсамцы, которые получились из женщин, которые более мужественные, в итоге они вытеснят женщин и в итоге популяция будет как раз та, у которой пол уже определяется не хромосомами, а окружающей средой. Т.е. это такой переход, условно говоря, к тому, что произошло у других видов. Т.е. виды, которые способны в каких-то условиях окружающей среды достаточно быстро размножаться, не имея конкуренции.
Е. Быковский
―
Те, у кого произошли существенные изменения, это уже другой вид получается.
Е. Задереев
―
Концепцию вида сейчас тоже можно хардкорно биологически обсуждать. Что такое вид в настоящем представлении, трудно понять. Но, тем не менее, такие переходы уже наблюдались, но обычно у рачков беспозвоночных. А здесь – ящерицы. Интересный очень пример. Но всё равно в конечном итоге не так много видов, которые полностью потеряли половое размножение… Т.е., получается, сначала они его приобрели, а потом они его теряют, когда условия складываются таким образом, что можно и без сильной рекомбинации выигрывать кратковременные конкуренции, а потом уходить в какую-то спячку. Конечно, много таких забавных ситуаций. Поэтому способ размножения человека в этом смысле очень примитивен по сравнению с тем, что перебирает природа в разных вариациях.
Е. Быковский
―
Ну, почему примитивнее? Со школы мы все помним, что примитивнее партеногенез. Половое размножение всё-таки достаточно….
Е. Задереев
―
Нет. Я имею в виду примитивное, что тут как бы одна стратегия, мы постоянно исследуем, никак особо не пытаемся её варьировать. Ну, сейчас только приблизились. Мы идём сейчас к вариантам. Говоря о возможности генетики, манипуляции… Сейчас в Англии разрешили ребёнка от трёх родителей. У нас получается 3 донора, из которых собирается полноценная яйцеклетка.Не естественный вариант, но, тем не менее, на уровне лабораторной базы хоть какое-то разнообразие появляется.
Е. Быковский
―
А технологически это уже возможно?
Е. Задереев
―
Технологически это уже возможно. Т.е это уже официально разрешено.
Е. Быковский
―
О, здорово! Как мы с вами от ящериц добрались до совершенно неожиданных футуристических предположений.
Е. Задереев
―
Это реальность.
Е. Быковский
―
Спасибо большое, Егор, что поучаствовали, рад буду вас видеть снова!РЕКЛАМА
О. Журавлёва
―
И главная, самая любимая рубрика этой программы. Внимание!
О. Журавлёва
―
Занимаются ли колибри сексом в полёте? – Это вопрос от Адама.
Е. Быковский
―
Да. Это вопрос очень хороший. На самом деле, мы все знаем, что колибри всё время летают и они это делают не просто так – у них очень слабые ноги – они с трудом могут ходить и передвигаться по земле. Поэтому они почти всё время находятся в полёте. Ритуал ухаживания у них включает сложнейшую такую воздушную акробатику. Как для того, чтобы впечатлить самку, так и для того, чтобы отогнать других самцов. А, собственно, спаривание – это одно из немногих дел, ради которых колибри всё-таки приземляются. Но очень ненадолго. Они справляются, примерно, секунды за 4. После чего самец и самка…
О. Журавлёва
―
Ножки подкашиваются, и они опять взлетают.
Е. Быковский
―
Они взлетают, разлетаются и больше никогда не встречаются. Вот такая у них семья.
О. Журавлёва
―
Слушайте, какая прелесть! Я поражена. Артём интересуется: «Что и как хлопает, когда лопается воздушный шарик?».
Е. Быковский
―
Этот вопрос ещё лучше, Артём. Воздух внутри шарика находится под более высоким давлением, чем снаружи – мы его надуваем с усилием. И воздух этот сжимается натянутой эластичной оболочкой. Когда вы протыкаете его иголкой, представьте это, как замедленный фильм, сначала возникает крошечное отверстие на миллисекунду, резина по его краям перестаёт натягиваться одинаково во всех направлениях, поскольку со стороны прокола на неё не действует никакой силы – в сторону уже не тянется. И равнодействующая сил тогда оттягивает быстро резину от отверстия, увеличивая размер, а с ним и дисбаланс силы.И буквально за долю секунды, за десятую или меньше, вся оболочка шарика стягивается к точке на той стороне, которая как раз противоположна проколу. И воздух с повышенным давлением, который был внутри шарика, теперь расширяется, и создаёт волну давления, которая нашим ухом воспринимается, как хлопок. Это то же самое, как говорят: «Самолёт перешёл звуковой барьер».
О. Журавлёва
―
Значит, хлопает не резина, а воздух.
Е. Быковский
―
Нет, резина не хлопает, хлопает воздух. Он быстро очень расширяется и хлопает нам по ушам. Если предварительно наклеить на место прокола какой-нибудь скотч, или изоленту, то хлопка не будет, потому что сама липкая лента не растягивается, и достаточно прочна, чтобы всё-таки сопротивляться сильному натяжению резины. Поэтому прокол останется маленьким, воздух из него будет вытекать постепенно, и не хлопнет.
О. Журавлёва
―
А хлопает только из-за такого состава резины шарика?!
Е. Быковский
―
Потому что шарик из этого сделан. А вот какой-нибудь майларовый фольгированный шар, который обычно заполняют гелием, большие такие запускают, они не хлопают, потому это заранее растянутый пластик, он быстро не стянется уже.
О. Журавлёва
―
Ага. «Магнитит ли расплавленный магнит?», - Скуби-Ду глубоко копает.
Е. Быковский
―
Меня в детстве тоже интересовал этот вопрос, я даже пытался его расплавить.
О. Журавлёва
―
Эксперименты были проведены.
Е. Быковский
―
Да, был такой. В общем, он не магнитит. Потому что нормальный магнит состоит из миллиона крошечных секторов. Это примерно сотые миллиметра в диаметре каждый. Они называются домены, в которых орбиты электронов ориентированы не в разных направлениях, а в основном в одном, и поэтому их магнитные поля не компенсируются взаимно. А если вы нашли место, где можно расплавить этот магнит, порядок расположения атомов в металле начинает разрушаться и всё исчезает. Наши домены сливаются в такой…
О. Журавлёва
―
Т.е. расплавленный магнит – это вообще не магнит?
Е. Быковский
―
Не магнит. Всё исчезает примерно при температуре Кюри. Для железа это примерно 770°С, насколько я помню.
О. Журавлёва
―
В общем, тепло. В домашних условиях не сделаешь.
Е. Быковский
―
Да. На самом деле, эта температура даже меньше точки плавления, просто надо очень сильно этот магнит нагреть. В домашних условиях не повторяйте!
О. Журавлёва
―
Не пытайтесь повторить всё то, что мы сегодня рассказывали. Хотя, наверное, понаблюдать за колибри вполне себе ещё можно, хотя бы по телевизору. Ну, на этом, мы, наверное, заканчиваем. Егор Быковский, зав. отделом науки журнала «Вокруг света», и сегодня это была Ольга Журавлёва, которая заменяла отсутствующую Наргиз Асадову, которая вернётся к вам буквально на следующей неделе.
Е. Быковский
―
Которую с блеском заменяла Ольга. Спасибо.
О. Журавлёва
―
Спасибо большое! Всего доброго!