Вирусы – это самая распостраненная разновидность живых организмов. В стакане морской воды, например, их больше, чем людей на Земле. Подавляющее большинство вирусов совершенно безвредны для человека, каждый нацелен на конкретную группу хозяев.
Сукцессия
Окружающая среда постоянно меняется. Сукцессия – это процесс замещения одной экосистемы другой. Впервые его начали изучать, понаблюдав за сносимыми ветрами дюнами в американском штате Индиана в конце 1800-х гг.
Экосистемы не вечны. В конечном итоге катастрофа – лесной пожар, или оползень, или деятельность человека – унесет укоренившиеся виды, и образуется пустота. После подобных событий живому приходится вновь отвоевывать место для себя. Например, заброшенный участок города сначала колонизируют мхи, лишайники и мелкие растения. Эти виды, называемые пионерными, обеспечивают пищу для насекомых, которые привлекают птиц и других животных. Позже сюда проникают семена кустарников и деревьев, которые дают побеги. Все более сложные группы живых существ сменяют друг друга, пока не сформируется стабильное сообщество – климаксовая экосистема. И она задержится здесь, пока следующая катастрофа – мелкая или крупная – не разрушит ее.
Теория о существовании сукцессии стала одной из первых выдвинутых экологами. Генри Чандлер Коулз из Университета Чикаго изучал подвижность экосистем, наблюдая за растительностью в заповеднике «Дюны Индианы» в конце XIX в. В ХХ в. Фредерик Клементс определил промежуточные стадии сукцессии внутри экосистемы и привел общую схему заполнения пустот.
С прекращением человеческой деятельности благодаря сукцессии всякая среда заполняется той или иной композицией видов – экосистемой. На востоке Северной Америки и в Европе, например, это в основном лиственные леса. Регионы с другими видами климата порождают другие климатические сообщества.
Первичная сукцессия – процесс, когда живые существа начинают колонизировать новую среду обитания. Это может произойти после такого бедствия, как извержение вулкана. Например, в 1963 г. у побережья Исландии после подводного извержения из моря поднялся новый остров, впоследствии названный Сюртсей. Всего за несколько лет мхи, лишайники и прибрежные растения укоренились в пепле и лаве. Затем остров заселили насекомые, позже – морские птицы. Если же нарушена уже существующая среда обитания, например, лесным пожаром или вырубкой, появление новой растительности называется вторичной сукцессией.
Неприхотливое растение пробивается сквозь лаву. Так начинается длительный процесс сукцессии, который обратит безжизненную среду в цветущую экосистему – до следующего извержения вулкана.
Генетика
Наука о наследовании зародилась в 1860-х гг. с работой Грегора Менделя, но только в 1905 г. научное сообщество дало ей название.
Термин «генетика» происходит от греческого слова γενεσις, что означает «происхождение». Чарлз Дарвин и другие с помощью прилагательного «генетический» описывали неизвестный на тот момент механизм наследования. Слово «генетика» в качестве названия для науки о наследовании применил Уильям Бэтсон, английский биолог, открывший работу Грегора Менделя в 1905 г. Через несколько лет датчанин Вильгельм Иогансен ввел термин «ген», означающий единицу наследования. Другие ученые изучали ДНК – химическое вещество, содержащееся в хромосомах, но лишь 20 лет спустя была признана неоспоримая связь генов и ДНК. После этого развитие науки генетики уже не прерывалось. Сегодня это, возможно, самый важный раздел биологии – все благодаря сильной связи с медициной и технологиями.
Генетики оперируют и другими важными терминами. Так, аллели – это формы одного гена. Ген для цвета глаз, например, имеет несколько аллелей: голубой, коричневый, зеленый и т. д. Генотип – это тот набор аллелей, которые наследуются от родителей, а фенотип – фактическая реализация генотипа. В целом работа генетики заключается в том, чтобы разобраться, как ген – или последовательность ДНК – создает фенотип. Это непростая задача. Гены сами по себе фенотип не определяют: это скорее результат взаимодействия между генами индивида и окружающей средой.
МУТАЦИЯ
У этого теленка-альбиноса имеется редкий мутировавший ген, который не позволяет вырабатывать пигмент кожи и волос. Мутация – это произвольное изменение в генетическом коде. Она передастся следующему поколению, только если происходит в зародышевой линии, то есть в половых клетках.
Значительная часть исследований генетиков посвящена аномалиям в наследовании у человека. Например, когда секции хромосом отсутствуют, смещены (как видно слева на хромосомах 22 и 9) или дублируются. Эти исследования проливают свет на работу генов в целом.
ГЕН
Ген – это единица наследования, то, что не меняется и передается от поколения к поколению. Тем не менее термин часто употребляют неверно. В повседневной речи многие используют его для описания признака – ген цвета волос, например. Более точным научным определением было бы такое: ген – это частичка ДНК, содержащая код для одной частички белка.
Цвет глаз – это хороший пример фенотипа. Но он не подчиняется простым законам Менделя – мало какие признаки подчиняются. Здесь задействованы 16 генов, и у пары глаз не всегда один и тот же фенотип!
Деление клетки
Все живое состоит из клеток, а новые клетки состоят из старых, которые подверглись делению. Существуют два вида деления клетки: митоз и мейоз.
Цель митоза – рост, то есть получение двух генетически идентичных клеток из одной. Микробиологи, как утверждают они сами, наблюдали деление клетки в 1870-х гг., но подробное и качественное его описание было дано в 1880-х гг. немцем Вальтером Флеммингом, который назвал процесс митозом – от греческого μίτος – «нить». Флемминг выбрал такой термин, поскольку считал, что при делении ядра клетки появляется веретено с нитями (сегодня известно, что это белковые микротрубочки), делящее содержимое ядра на части.
Каждое деление проходит несколько сложных этапов. На первом этапе хромосома в ядре удваивается; соединенные вместе, эти «двойники» называются хроматидой. Хромосома затем утолщается и принимает форму буквы H – так мы обычно и представляем хромосому. (Большую часть времени хромосомы выглядят иначе.) Веретено разделяет хроматиды, и два хромосомных фрагмента отходят к противоположным концам клетки. Они станут содержимым ядер двух дочерних клеток. Мембрана формируется посередине клетки, на равные части разделяются органеллы и цитоплазма. Затем половинки разделяются и получаются две самостоятельные клетки.
