Экологическая ниша
Экологическая ниша – это место, которое растение, животное или другой организм занимает в среде. Также это его роль в ней
Зоолог британского происхождения Джордж Эвелин Хатчинсон – его иногда называют отцом экологии, – который работал в Йельском университете, стремился применить к экологии всеобъемлющий, строгий научный подход: он принимал во внимание все процессы, текущие в экосистемах – и физические, и химические, и геологические. В 1957 г. он определил экологическую нишу как многомерную, причем число измерениий равно n. Измерения – это природные факторы, которые позволяют видам выжить. Ученый предположил, что роль организма состоит в том, как он кормится, воспроизводится, находит укрытие и взаимодействует с другими формами жизни и неодушевленной средой. Работа Хатчинсона вдохновила других ученых на изучение разнообразия ресурсов, которые использует один вид (ширина ниши), различных способов использования окружающей среды конкурирующими видами для сосуществования (разделение ниши) и пересечений в использовании ресурсов разными видами (перекрытий).
Волоклюй собирает клещей со шкуры буйвола. У этих животных разные потребности, но они тем не менее делят одну среду обитания.
Биофизика
Биофизика – это один из способов с точки зрения физики взглянуть на биологические системы. Открытия в биологии последних лет невозможно представить без значительного вмешательства со стороны физиков.
Биология и физика всегда имели много точек соприкосновения, но термин «биофизика» был использован только в 1892 г. Дисциплину же с таким названием признали только в 1958 г. – тогда в США было основано Биофизическое общество. Биофизики изучают жизнь на всех уровнях: от атомов и молекул до строения и поведения клеток, организмов и сред обитания. С помощью методов, разработанных для описания физических процессов, они отвечают на вопросы биологии, которые сложно решить по-другому. Например, структура ДНК была распознана с помощью рентгеновских лучей – инструмента физиков. Сегодня биофизиков занимают такие вопросы: каким образом квантовая физика применима к метаболизму, особенно при фотосинтезе? какую механическую функцию в клетках выполняют белки и как их можно использовать в других местах? как биологические нейронные сети используют коды для передачи сообщений?
Тандем атомной физики и биологии позволяет ученым понять, как сложные белки, подобные этому аденовирусу, реагируют на химические вещества.
Центральная догма
Центральная догма молекулярной биологии объясняет, как генетическая информация проходит по организму. Догму сформулировал в 1958 г. Фрэнсис Крик, один из ученых, открывших строение ДНК.
Фрэнсис Крик, один из открывателей спиральной структуры ДНК, показал, что генетическую информацию можно записать кодом из четырех букв, обозначающих последовательность четырех азотистых оснований: аденина (A), тимина (T), цитозина (C) и гуанина (G). ДНК – это хранилище информации. Но информации о чем? В 1955 г. ученые обнаружили, что генетический код – это инструкция для выстраивания белков определенным образом. Их клетка использует в качестве ферментов или других функциональных химических веществ. Белки – сложные полимеры, состоящие из длинных цепочек, включающих несколько десятков аминокислот. Код каждого гена транслирует уникальную последовательность аминокислот. Крик охарактеризовал процесс превращения генов в белки как догму, чтобы подчеркнуть тот факт, что генетическая информация поступает только в одном направлении: данные, хранящиеся в коде ДНК, передаются клетке при помощи РНК, которая выстраивает, или синтезирует, конкретный белок. Но при этом состав белка никогда не используется для кодирования ДНК. Кроме того, центральная догма применима ко всем формам жизни: код и система расшифровки универсальны.
ТИПЫ РНК
В клетке существует множество типов РНК, но центральная догма опирается только на четыре из них. Матричная РНК (мРНК) кодирует последовательность аминокислот в белке. Транспортная РНК (тРНК) переносит аминокислоты к рибосомам во время расшифровки. Рибосомная РНК (рРНК) с рибосомными белками формирует рибосомы. И, наконец, низкомолекулярная ядерная РНК (няРНК) образует комплексы с белками, которые используются при обработке РНК. Такая РНК встречается только у эукариотических организмов.
Центральная догма – это многоэтапный процесс, в ходе которого информация от ДНК в ядре передается фабрикам по производству белка – рибосомам.
Поговорим о процессе
Передача информации начинается с транскрипции. В ядре клетки спираль ДНК разделяется на две отдельные нити. При этом только одна из них содержит генетическую информацию, вторая нить – это ее незакодированное зеркальное отображение. Незакодированная нить становится шаблоном для создания соответствующей нити мРНК (матричной РНК), которая явлется копией кода, или смысла, нити ДНК.
мРНК покидает ядро и движется к рибосоме, где расшифровывается и преобразуется в белок. Рибосома состоит из двух частей, основу которых составляют сложенные молекулы РНК. мРНК пронизывает все части рибосомы. Она проходит через три основания за раз. Каждое такое сочетание составляет кодон, и каждый кодон соотносится с конкретной аминокислотой в белке. По мере прохождения мРНК через рибосому кодоны считываются антикодоном трех оснований в молекуле транспортной РНК (тРНК). Роль тРНК – подтягивать следующую аминокислоту к цепи. Так, шаг за шагом, выстраивается белок.
КОДОНЫ
Кодон – это последовательность трех нуклеотидов, соответствующая конкретной аминокислоте. Существуют кодоны для сигналов «старт» и «стоп», по которым начинается и заканчивается синтез белковой цепи. Молекулы ДНК и РНК кодируются при помощи четырех символов. Существуют 64 возможных кодона, большинство из которых кодируют одну из 20 аминокислот, составляющих белки. На каждую кислоту приходится больше одного кодона. Кодоны содержат ключ, при помощи которого язык ДНК из 4 символов транслируется на язык белков из 20 символов. Идею о триплетном коде выдвинул физик-ядерщик Георгий Гамов, более известный своей теорией Большого взрыва. Построение Гамова уточнили – и нашли шифр от генетического кода.
Поведение животных
Изучение поведения животных в дикой природе называется этологией. Эта наука пытается объяснить, чем обусловлены те или иные поведенческие особенности отдельных особей или биологических сообществ.
