В начале 70-х годов ХХ века группа советских ученых сделала крупное открытие. Они обнаружили, что злокачественные опухоли печени людей и животных синтезируют специфический белок, и создали на этой основе метод, позволяющий с высокой точностью ставить диагноз одной из форм рака. Этот метод получил международное признание и уже используется во многих странах. О том, как было сделано открытие, рассказывает один из авторов открытия.

Гипотеза об арктической прародине южных народов кажется не такой уж фантастичной, если внимательно изучить их мифы. Упоминание о Белом Острове, похожем на Арктику, встречается в «Махабхарате»; на севере расположены и счастливые земли гипербореев в греческой мифологии. Упоминания о полярной прародине евреев можно найти в Ветхом Завете. В Древней Руси покойника, отправляющегося в далекую северную страну, клали на сани. А палеогеографы утверждают, что климат Арктики не всегда был суровым…

В октябре 2000 года ученые из НАСА провели конференцию «Физика и биология превращения Марса в обитаемую планету». По мнению американских ученых, следующим этапом после изучения условий на Марсе должен быть нагрев планеты парниковыми газами. Затем нужно уплотнить атмосферу и насытить ее кислородом с помощью трансгенных бактерий, а потом начать заселение планеты многоклеточными организмами — сначала растениями и далее животными и людьми. Весь проект займет от ста до тысячи лет.

Подробно описана методика, с помощью которой можно выделить ДНК из животного или растительного сырья на кухне или в школьном кабинете. Для этого нужны обычная лабораторная посуда, миксер с ножами, ситечко, жидкое моющее средство, раствор протеаз (сок ананаса или жидкость для контактных линз) и этиловый спирт. Подробно объяснены процессы, происходящие на каждой стадии. В итоге волокна ДНК можно рассмотреть под микроскопом.

Редакция американского журнала «Journal of Minerals, Metals and Materials Society» предложила читателям список ста наиболее важных событий в истории материаловедения, от древнейшей обожженной керамики, истоков кузнечного и стеклодувного дела, к электролизному получению алюминия, открытию радия и, наконец, к углеродным нанотрубкам и фотонным кристаллам. «Химия и жизнь» опубликовала перевод этой «ленты времени».

Кари Маллис, сотрудник калифорнийской фирмы «Cetus», придумал метод многократного копирования малых количеств ДНК. Этот метод, получивший название полимеразной цепной реакции, стал началом новой эпохи в генетике и молекулярной биологии. Маллис за это открытие получил Нобелевскую премию. Но и в других областях своей жизни он проявил себя как незаурядный человек: в молодости мастерил ракеты, а еще в аспирантуре опубликовал в «Nature» статью, где изложил собственную космологическую гипотезу.

Организм — это закономерная совокупность клеток, а клетка — это автономная республика в едином государстве организма. Она управляется и контролируется другими клетками. Все клетки взаимосвязаны, но каждая выполняет определенную, предназначенную ей функцию, а потому даже работа соседних клеток может отличаться друг от друга. Что ни клетка — то индивидуальность. О том, как биохимики препарируют и изучают клетки, рассказано в статье.

В статье рассказывается об основных представлениях о стволовых клетках, которые сложились у специалистов.

Одна из главных сложностей при клонировании млекопитающих — низкая эффективность: доля живых новорожденных составляет проценты или доли процента. Эффективность повышается, если правильно выбирать фазу клеточного цикла как клетки — донора ядра, так и яйцеклетки, однако все равно остается низкой. Другие причины, возможно, в нарушении регуляции активности генов, несовместимости донорского ядра с митохондриями яйцеклетки и т.д. Эти причины нуждаются в дальнейшем анализе.

Геномика — новая наука, объект которой — совокупность всей наследственной информации организма. Она занимается анализом нуклеотидного текста генома, который позволяет не только выявить кодирующие и некодирующие участки и искать определенные последовательности, но и многое узнать о взаимодействиях между генами и их продуктами, о генетическом сходстве и различии между разными видами. Кстати, экспериментальный поиск одного гена занимает месяцы, компьютерный — считанные минуты.

Академик Г.А.Заварзин предложил экологам и социологом понятие антипода ноосферы — какосфера (от греческого «какос» — плохой, скверный). Если ноосфера — это биосфера, перестроенная таким образом, чтобы человеку было хорошо, то какосфера — область дисгармоничного развития, где искажаются сбалансированные связи. Типичные примеры объектов какосферы — биоценозы в ячейках дорожной сети, отвалы горнодобывающей промышленности, городские популяции человека.

Верна ли гипотеза Ламарка о наследовании приобретенных признаков? У нее были сторонники и противники, в частности, Вейсман со своей гипотезой «непрерывности зародышевой плазмы». Она запрещала обратный поток информации от соматических клеток к клеткам зародышевого пути. Почти весь ХХ век биология прошла под знаком «барьера Вейсмана». И все-таки генетики пришли к тому, что Ламарк был прав. О том, как это происходило и рассказано в статье.

На Земле есть малоизвестный источник энергии, на который энергетики делают серьезные ставки: залежи природных газогидратов, а проще — молекулы метана, заключенные в ячейки из молекул воды. Многие эксперты полагают, что даже если мы используем только 10% природных газогидратов, мир будет обеспечен сырьем на 200 лет. Но техническая проблема их добычи еще не до конца решена. С другой стороны, с ними связаны и опасения: не усилит ли парниковый эффект при добыче газогидратов попутное выделение метана, и не разрушит ли газогидраты ожидаемое глобальное потепление.

В истории Земли ничто не проходит бесследно, любая растительность должна была оставить в толщах земной коры свидетельства, повествующие об исчезнувших с лица земли флорах, о вымерших животных. В статье рассказано о палеоботанике и палеопалинологии, которые позволяют заглянуть в глубь времен и восстановить растительность и климат отдаленных геологических эпох.

Плодовая мушка дрозофила — настоящий символ генетики. С ее помощью была разработана хромосомная теория наследственности, описан кроссинговер (обмен гомологичными участками между хромосомами), эффект положения (зависимость проявления гена от его позиции в хромосоме), определено понятие аллели и мутации. Со времен Томаса Моргана и по сей день опыты с дрозофилами приносят новые открытия.

В 2003 году исполнилось 50 лет с той поры, когда Уотсон и Крик предложили миру структуру ДНК в виде двойной спирали и смогли объяснить передачу наследственных свойств. Открытие двойной спирали стало торжеством единства науки, так как произошло благодаря объединенным знаниям биологов, физиков, химиков, математиков. Главный урок, который преподнесла двойная спираль — знания лучше объединять, а не делить. Статья рассказывает о метилировании ДНК.

Чтобы проверить неравновесность вещества относительно разных продуктов возможного разложения, следует написать химическую реакцию и рассчитать по справочным данным значение энергии Гиббса при данной температуре. Результат этой простой операции подчас удивляет даже опытных химиков.

Получать вещества с помощью микроорганизмов зачастую более выгодно, чем химическим синтезом, и почти всегда это менее опасно для человека и окружающей среды. В ГНЦ Госниигенетика биотехнологи занимаются поиском и отбором потенциально полезных штаммов, а также созданием микроорганизмов с новыми свойствами. Вот всем этом ученым помогает робототехника.

Людей чрезвычайного маленького роста медики называют карликами. Но между карликами и лилипутами они делают различие. Лилипут — это малорослый человек с нормальными или почти нормальными пропорциями. Именно лилипутах и о том, можно ли помочь им подрасти, рассказано в статье.

Предельная упрощенность вирусов и фагов объясняется тем, что они когда-то произошли от одноклеточных организмов, вставших на путь внутриклеточного паразитизма. В ходе длительно эволюции они упрощались, перекладывая все большую часть своих жизненных функций на клетку-хозяина. В конце концов дошло до того, что теперь ДНК или РНК некоторых вирусов и фагов содержит всего лишь по несколько генов. Об этих созданиях и рассказано в статье.

Это интервью с Нобелевским лауреатом Максом Перутцем. Его многолетние исследования позволили определить расположение атомов в молекуле гемоглобина и построить ее трехмерную модель. В этом интервью Макс Перутц делится своими мыслями о молекулярной биологии, о ее месте в системе наук, о ее значении для человечества. Перутц рассказывает о том, как стал молекулярным биологом, и о будущем молекулярной биологии.

Существуют белки, имитирующие структуру ДНК. Они способны блокировать рестриктазы — ферменты, расщепляющие чужеродную ДНК, которая попадает в клетку извне (например, ДНК бактериофага). Антирестриктизы нужны бактериям для того, чтобы во время обмена генетическим материалом не была разрушена ДНК другой бактерии, которая, возможно, содержит полезную информацию. Гены одной из антирестриктаз впервые в мире обнаружил автор статьи, Г.Б.Завильгельский.

Что такое морская вода? Если заглянуть в энциклопедию, посмотреть состав солей в морской воде, а потом их смешать в нужной пропорции и растворить в воде, то морская вода не получится. Достаточно добавить в приготовленный раствор каких-нибудь мелких морских обитателей. Они погибнут. Так что же такое морская вода и почему она — идеальная среда для развития и поддержания жизни? Ответы на эти вопросы даны в статье.

В статье рассказывается о величайшем русском биологе Н.К.Кольцове. Среди его научных достижений — матричная гипотеза, согласно которой в хромосомах содержатся полимерные молекулы, хранящие в себе последовательность генов. Эта идея предвосхитила молекулярную генетику, хотя Кольцов и не знал о роли ДНК. Он также участвовал в создании научных журналов, которые выходят и по сей день, возглавлял Институт экспериментальной биологии (ныне Институт биологии развития). А сегодня его имя мало известно публике.

Замена одного варианта гена на другой может не сказаться на внешнем облике растения, его способности скрещиваться с другими представителями вида. Эти различия могут сделать одно конкретное дерево более устойчивым к низкой температуре, засухе, кислой или щелочной почве, выхлопным газам. Мутанты-невидимки отличаются от других растений из природных популяций не только особенностями физиологии, но и особенностями жизненного цикла. Есть способ сделать тайное явным, избавившись от супрессии.

Ясно, что люди похожи на шимпанзе — достаточно выбрать время и сходить в зоопарк. Но труднее определить степень этого сходства, о есть выразить эту степень количественно. Молекулярная биология предложила решение — сравнивать ДНК различных видов животных, начав с простейших бактерий. Что из этого получилось — читайте в статье.

Продолжение статьи В.В.Велькова в N 2 за 2006 год, в которой говорилось о роли мутаций в эволюции бактерий. У высших организмов невозможен «взрывной» мутагенез, порождающий множественные изменения, одно из которых может оказаться полезным в неблагоприятных условиях. Эволюция многоклеточных идет по другому пути: например, накапливаются «скрытые» до поры до времени мутации — и внезапно проявляются все вместе, давая новые формы.

Продукты нанотехнологии могут представлять практический интерес только в том случае, если их будет много: индивидуальная сборка себя не оправдает. В идеале сборка должна иметь место самосборка, чтобы размещением наноэлементов руководили их собственные свойства или свойства системы, будь это кристаллическая решетка или молекула ДНК.

Три примера уникальных нанотехнологий: «волочение» нанопроволоки методом ее обжима в нанотрубке, наблюдение в реальном времени за ростом других нанотрубок на микроскопическом нагревателе и создание пустотелых замкнутых кластеров из атомов золота.

Углеродные скелеты гидрированных и фторированных нанотрубок состоят из насыщенных атомов углерода, но во фторированных места водорода занимает фтор. Возможно, такие нанотрубки могли бы служить аккумуляторами активного фтора. Гидрировать и фторировать нанотрубки и фуллерены уже можно экспериментально; в нанотрубках содержание фтора удается довести до 65%, к 60-углеродному фуллерену удалось присоединить 36 атомов фтора.

Автор рассказывает о том, что представляет собой РНК.

Онкогенные вирусы, у которых генетический материал состоит не из ДНК, а из РНК, вызывают рак у животных. Эти вирусы всегда представляли загадку. Каким образом, внесенные в культуру клеток, они вызывают необратимую трансформацию? В большинстве случаев злокачественный рост наблюдается не только у клеток, непосредственно зараженных вирусом, но и у их потомства. Это означает, что генетическая информация, навязанная клетке вирусом, передается дочерним клеткам. Но такой ход событий противоречил центральной догме молекулярной биологии, согласно которой поток генетической информации имеет одно направление: ДНК — РНК — белок. О том, как ученые исследовали онкогенные вирусы, рассказано в статье.

Круг веществ, которые по своему строению могут быть отнесены к высокомолекулярным соединениям, все время расширяется. Еще недавно считалось, что свойством образовывать цепи полимерных молекул обладает только углерод. Но оказалось, что гомоцепные полимеры, молекулы которых составлены из атомов одного и того же элемента, образуют также кремний, бор, фосфор, сера, сурьма, мышьяк, теллур, висмут, олово и полоний. Полимеры — это не только игрушки, ручки, ткани, корпуса бытовой техники, лаки и краски, но и горные массивы, бетонные конструкции, алмазные резцы и гранатовые браслеты. Сегодня число известных неорганических высокомолекулярных соединений составляет несколько тысяч. Это главным образом природные соединения, от речного песка до алмаза. Но в арсенал современной науки и техники уже вошли и некоторые синтетические неорганические полимеры.

Предложена оригинальная теория происхождения жизни на Земле: органические вещества возникли еще на допланетной стадии эволюции Солнечной системы в газопылевом облаке, вращавшемся вокруг Протосолнца, как в огромном каталитическом реакторе (роль катализатора могли играть частицы железа, никеля и кремния). Аналогичные реакции действительно идут при 500 градусах в смеси газов и метеоритного порошка. Возможно, именно органические вещества «склеивали» частицы облака, способствуя появлению протопланет.

Появление на свет уродливого ребенка — это, подчас, следствие мутаций, вызванных химическими веществами, воздействующими на матерей во время беременности. Это могут быть и лекарства. В статье рассказано о вещества, мутагенах и тератогенах, которые могут повреждать гены.

Как регулируется синтез белка и нуклеиновых кислот? Откуда клетка знает, какие белки и в какой момент развития нужны организму? Кто дает команду на прекращение синтеза белка? Как подчиняются друг другу и как влияют друг на друга молекулярные процессы в живой системе? В статье рассмотрены все эти вопросы на примере исследования клеток морских ежей.

Живые существа — высоко организованы. Высокая организация — одно из главных условий жизни. Но между живым организмом и объектами неживой природы много общего. И те, и другие построены из атомов, сортов которых не так уж и много. Если бы наш глаз смог увидеть отдельные атомы, то первое, на что мы обратили бы внимание, это удивительный порядок в их расположении. О порядке в природе и причинах, его вызывающих, рассказано в статье.

Реставрация памятников искусства теснейшим образом связана с химией. Восстановление лакового покрытия, отбеливание бумаги гравюр и рисунков, очистка металлических предметов от ржавчины и многие другие операции основаны на использовании химических и физико-химических процессов. О реставрации и материалов для нее идет речь в статье.

Есть серьезные основания считать, что невозможность наследования благоприобретенных признаков — это обязательная плата за поддержание целостности клеток. И потому наследование приобретенных признаков, даже если оно когда-то и существовало, должно было исчезнуть на ранних этапах биологической эволюции, считает автор.

Сегодня метод гипертермии, нагрева тела человека до 40–41 градуса, в сочетании с химиотерапией помогает излечивать рак. В статье рассказано о первых экспериментах по исследованию гипертермии на мышах, которые проводили немецкие ученые в 60-х годах ХХ века в Дрездене.

На протяжении многих веков научная мысль находилась под влиянием Аристотеля (384–322 до н.э.) Без него современная наука могла бы не состояться в том виде, в котором мы его знаем. И даже его заблуждения стимулировали познание мира (как, например, его уверенность в существовании земли антиподов, нашедшей свое место на средневековых картах, в конце концов «материализовалась» в виде Антарктиды). А его же утверждение, что вода у экватора кипит, «продержалось» до XV века.

Чтобы очистить атмосферу от СО2, ученые разрабатывают технологии улавливания и хранения углекислого газа (УХУ). Улавливать его предполагается в местах выброса, хранить — под землей, в океане, производить карбонизацию минералов или же использовать в промышленных целях. При хранении в океане встает еще одна проблема — транспортировка (по трубопроводом или на судах). Некоторые из технологий уже осуществляются на практике, так что можно оценить стоимость процессов.

Хорошая баня с крепким ароматным паром — это не только традиция, но и способ сохранить здоровье. О банях — русских греческих, римских, финских, узбекских — по-научному рассказано в статье.

В мае 2001 года опубликована статья о рождении первых генетически модифицированных детей. У женщин, страдающих бесплодием из-за наследственной патологии митохондрий, брали яйцеклетку, проводили искусственное оплодотворение и вводили в нее также митохондрии от здоровой женщины-донора. 12 женщин из 30 после этой операции выносили здоровых детей, причем в их клетках часть митохондрий — от родной матери, а часть — донорские, без роковой мутации.

Симметрия правильных многогранников обнаруживает удивительное соответствие со свойствами элементарных частиц.

Рассказывается о десяти технологиях, которые могут исчезнуть: например, ядерное оружие, двигатель внутреннего сгорания, стеклянные электрические лампочки, противопехотные мины, управляемые человеком космические корабли, тюрьмы. О десяти, которые должны были исчезнуть, но не исчезли. Это, в частности, механические часы, матричные принтеры, пишущие машинки, радиовещание, язык Fortran. О восьми, на которые человечество набрело случайно. В этом перечне кока-кола, клейкие бумажки для заметок.

Взрыв на Сибирском химическом комбинате в Новосибирске в 1993 году, как утверждалось в официальных документов, не имел последствий для здоровья населения. Однако статистические данные показали увеличение частоты пороков развития у новорожденных после аварии. Аналогичные данные есть по аварии на Ленинградской АЭС в 1975 году. Но следует учесть и другие возможные причины этого явления, как формальные (улучшение диагностики), так и фактические (увеличение доли новорожденных из неблагополочных семей).

В конце 1980х годов был придуман метод, который позволяет если не увидеть сами гены, то хотя бы зрительно определить их место в хромосомах, а иногда и подсчитать количество копий. Автор напоминает, что представляет собой метод флуоресцентной гибридизации и приводит примеры его использования, сопровождаемые фотографиями.

В мае 1970 года состоялся Международный противораковый конгресс. В день закрытия конгресса последним докладчиком выступал Темин. И его доклад содержал самое сенсационное сообщение: фермент, который может осуществлять синтез ДНК на матрице РНК, открыт! Об открытии ДНК провируса и о его значении для дальнейшего развития науки рассказано в статье.

Неверно, что человек, избавленный прогрессом от давления естественного отбора, вырождается. Эволюцию человека следует рассматривать как коэволюцию со средой обитания, и к этой новой среде, судя по нашей численности, мы приспособлены идеально. («Изнеженность» современного человека имеет скорее физиологическую, чем генетическую природу.) А успехи медицины не увеличивают генетического груза, так как мутации, не мешающие особи жить, перестают быть генетическим грузом и становятся нейтральными.