Процедура генной модификации предполагает изолирование нужного гена. Затем его либо вводят с помощью вируса, который проникает в клетку-мишень и выпускает ДНК, либо используют так называемую генную пушку – с ее помощью облучают клетки огромным числом ДНК, удерживаемых крошечными частичками золота. Большинство ДНК и клеток погибают, но некоторые попадают в клетку невредимыми и внедряются в ее ядро.
Множество применений
Генная инженерия нашла применение в медицине, сельском хозяйстве, промышленности и фундаментальной науке. Наиболее успешно технология применяется в медицине: в мире налажено массовое производство белкового инсулина, используемого для контроля над диабетом. Ген, присущий инсулину человека, вводится в плазмиды бактериальных клеток, и затем выращиваются бактерии. Каждая бактерия производит малый объем инсулина, но миллиарды бактерий могут дать нескончаемый запас. Генная инженерия также использовалась для создания антибиотиков, например пенициллина, и вакцин. Генетики «доработали» генетический код зерновых для повышения их сопротивляемости вредителям, заболеваниям, сложным природным условиям и гербицидам.
Гипотеза Геи
Гипотеза Геи была высказана британским ученым Джеймсом Лавлоком. Согласно ей, живое и неживое на Земле образует систему, подобную единому, цельному организму.
Лавлок изложил эту гипотезу в книге 1979 г. «Гея: новый взгляд на жизнь на Земле». Она получила свое название в честь древнегреческой богини Земли Геи – по совету Уильяма Голдинга, друга Лавлока и автора «Повелителя мух». Согласно гипотезе, биосфера оказывает регулирующее воздействие на планету и помогает поддерживать развновесие. В 1961 г. Лавлок работал в НАСА над приборами для анализа атмосфер планет и спутников в преддверии высадки на Луну и на Марс. Ученый размышлял о перспективе жизни на Марсе и вдруг задумался о том, как функционирует биосфера Земли. Гипотеза Геи постулирует, что наша планета способна на саморегуляцию: на ней не прекращается взаимодействие между живыми организмами и неживой средой, например почвой, воздухом и морем. Подобно тому, как тело человека регулирует температуру, уровень жидкостей, сахара в крови, чтобы поддерживать жизнь, сама планета следит за своими ключевыми параметрами. Работая в НАСА, Лавлок заметил, что хотя пропорции газов в атмосфере Земли постоянно меняются – в отличие от состава газовой оболочки Марса и других планет, – колебания минимальны и на протяжении всей истории Земли оставались в узких рамках. Лавлок принимал за аналогичные стабильные показатели глобальные температуры и уровень соли в океане, но предложенные им механизмы саморегуляции сложно проверить. В любом случае многие сочли привлекательной его идею о том, что Земля – это сложная система, напоминающая живой организм.
МАРГАРИТКОВЫЙ МИР
В 1983 г. Лавлок создал компьютерную симуляцию планеты под названием Маргаритковый Мир. Там было только две формы жизни: черные маргаритки, которые впитывали тепло Солнца и нагревали поверхность планеты, и белые маргаритки, которые отражали тепло в космос. Пропорции маргариток колебались в зависимости от температуры в Маргаритковом Мире. Обилие черных цветов согревало планету: они притягивали тепло и давали таким образом возможность процветать белым маргариткам, которые отводили лишний жар. Увеличение численности белых цветов планету охлаждало, обеспечивая процветание черным маргариткам.
Согласно гипотезе Геи, способность планеты к саморегуляции ослабляет негативный эффект от вмешательства человека в окружающую среду.
Джеймс Лавлок утверждал, что искусственное изменение климата приведет к повышению температур, повышению уровня моря и засухе в некоторых частях мира. По его прогнозам, в XXI в. значительная часть планеты станет необитаемой.
Наука или спиритуализм?
Теория Лавлока вызвала отторжение у научного сообщества. По мнению большинства ученых, Лавкок назвал Землю более совершенной формой жизни, своего рода суперорганизмом. Сам Лавлок был осторожен в заявлениях. Его гипотеза предполагает, что планете присущ ряд характеристик живых организмов, хотя она отнюдь не является одним из них. В искаженном виде гипотеза глянулась тем, кто разглядел в ней научное обоснование спиритуализма, вдохновленного Землей. Поэтому реакция контркультуры была куда более благосклонной. Гипотеза вдохновила и многих специалистов по охране окружающей среды. Сторонники гипотезы Геи, как и многие экологи, по сути, утверждают, что современная цивилизация нарушает баланс на планете, и призывают помочь Земле восстановить его.
«Молекулярные часы»
Эволюцией движут генетические мутации. Они же – главная причина изменчивости, которую определяет естественный отбор. «Молекулярные часы» по степени мутации определяют, когда у организмов были общие предки.
«Молекулярные часы» отсчитывают время, ориентируясь по мутациям, накопившимся в определенных генах, общих для большого числа организмов. Мутации возникают случайным образом у отдельных особей и в основном представляют собой химические изменения в ДНК. Они не влияют на выживаемость организма, но тем не менее свидетельствуют о связях – организмы с данной мутацией связаны ближе, чем организмы с другим геном. В 1970-х гг. биолог Мотоо Кимура предположил, что мутации накапливаются с определенной скоростью. Исходя из этой скорости можно примерно определить период, когда два ряда поколений имели общего предка. Скорость мутаций меняется, и «часы» не очень точны, но генетики могут калибровать их для конкретных групп организмов и намечать периоды крупных эволюционных событий, отсутствующих в палеонтологических летописях.
С помощью «молекулярных часов» можно сравнить, как в разных генах накапливались мутации, и определить, когда один вид отделился от другого.
Массовое вымирание
При массовом вымирании аномально большие количества видов растений и животных исчезают за относительно короткий промежуток времени.
Самое известное массовое вымирание подвело черту под эрой динозавров около 66 млн лет назад. Его называют мел-палеогеновым, или мел-третичным, вымиранием, так как оно имело место в конце мелового – начале палеогенового периода. Считается, что, кроме исчезновения преобладавших некогда динозавров, вымерло примерно три четверти видов, в том числе последние из летающих птерозавров, а также аммониты и многие цветущие растения.
О причинах вымирания давно спорят. В 1980 г. группа исследователей во главе с лауреатом Нобелевской премии физиком Луисом Альваресом, его сыном, геологом Уолтером Альваресом, и химиками Франком Асаро и Хелен Вон Мишель сделали удивительное открытие. По всему миру в слоях осадочных пород на границе упомянутых периодов концентрация иридия в сотни раз выше, чем в других местах. Иридий – очень редкий элемент, поэтому Альваресы сделали смелое заключение о том, что тот попал на планету вследствие падения астероида. При столкновении, утверждали они, поднялось огромное облако пыли, закрывшей солнечный свет и лишившей растения возможности осуществлять фотосинтез. Так началась долгая зима. Следовательно, сократилось количество пищи, доступной животным.
