Фото. Значение простейших в природе

Сегодня невозможно представить нашу жизнь без химических волокон. Они повсюду — в нашей одежде, в декоративных тканях и строительных материалах, в спортивном и туристическом инвентаре, в самолетах и приборах? Трудно поверить, что еще 50 лет назад об этих волокнах мало что знали. Их эпоха началась в начале 60-х годов. Тогда химическая промышленность в разных странах мира, в том числе и в нашей стране, приступила к выпуску первых волокон, изобретенных химиками — капрону, найлону и лавсану. Кстати, вклад российских химиков был велик. Достаточно сказать, что знаменитое волокно лавсан называется так в честь своих изобретателей — ЛАборатории Высокомолекулярных Соединения Академии Наук. Из заглавных букв и складывается слово «лавсан». Какие задачи ставили перед собой разработчики и производители химических волокон в начале 60-х годов, когда эпоха волокон только начиналась? Какие волокна им хотелось получить? Прочитайте об этом в статье З.А.Роговина «Золотое руно полимеров»

Рисунок. Зоны Мирового океана

Фото. Иглокожие

Эволюционирует ли современный человек? Можно ли считать заметные нам перемены (акселерацию, изменение пропорций тела) эволюционными изменениями? Правильный ответ — нет, так как все эти наблюдаемые изменения можно отнести на счет видовой, генетически заданной нормы реакции. Впрочем, внутривидовые микроэволюционные процессы у человека все же можно найти.

Интерактив. Изготовление препарата клеток кожицы листа лука

Можно ли из одного и того же полимера сделать шерсть и шелк? Можно, если правильно считать информацию, заложенную в полимере. Почему шелк — это шелк, а шерсть — это шерсть? Биологи ответят, что шелк, точнее паутина или обмотка кокона, работает на прочность, а шерсть предназначена для теплоизоляции. Они возникли в результате разных «заказов» природы. Далее биологи объяснят, что каждая молекула фиброина — белка шелка — включает примерно 300 звеньев 18-ти различных сортов. Причем около половины молекул состоит из звеньев лишь четырех сортов (три из них — простейшие аминокислоты), которые легко ориентируются параллельно, образуя своего рода кристаллическую фазу. Такая упаковка гарантирует прочность шелкового волокна. А вот цепочки кератина — белка шерсти — во многом напоминают некристаллизующиеся участки фиброина. Но они содержат еще два сорта звеньев, которые образуют между соседними цепочками белкового полимера серные мостики. Поэтому шерсть и нерастворима, хотя и набухает в воде. Кроме того, в отличие от фиброина, кератин существует в нескольких модификациях, обладающих разными физическими свойствами и составом. Одни компоненты образуют «ствол», а другие — периферию волокон. Сухое волокно извивается из-за неравномерного распределения напряжений по его диаметру, а мокрое — набухает и распрямляется. Распрямившиеся волокна образуют сплошной покров, защищающий кожу от влаги. Все это и есть структурная информация на микроскопическом уровне. Используя ее, технологи научились делать двухкомпонентные синтетические волокна, полностью имитирующие поведение шерсти в сухом и мокром состоянии: «ствол» изготовляется из гидрофобного, а поверхность — из гидрофильного полимера. О том, как используя структурную информацию полимера, можно делать синтетические волокна, похожие на природные, рассказано в статье.

Полимерные молекулы обладают индивидуальностью, то есть тем набором свойств, по которым одну молекулу можно отличить от другой. Например, при одинаковом химическом составе молекулы могут отличаться друг от друга длиной цепи или структурой составляющих звеньев — мономеров. Звенья и цепи могут по-разному чередоваться. Чем больше их число и чем разнообразнее их структурный набор, тем больше возникает возможностей для индивидуализации, или специализации, молекул. Различные комбинации смежных звеньев представляют собой знаки определенного кода, подобно тому, как сочетание точек и тире в азбуке Морзе изображают буквы алфавита. Иными словами, полимерная цепочка несет на себе определенную информацию уже по одной той причине, что она полимерная, то есть состоит из многих сотен и тысяч звеньев. Аналогично устроен и генетический код, который несет биополимерная молекула ДНК, состоящая всего из четырех типов звеньев. Выходит, что синтез макромолекул есть процесс накопления или передачи информации. А это значит, что получение изделий из синтезированного полимера должно обязательно основываться на той информации, которая уже была произведена. И тут возникает роковой вопрос: а умеем ли мы эту первоначальную информацию читать? Если не умеем, то технология получения изделий из полимеров может стать дезинформацией и получением продукта плохого качества.

Что такое прогрессивная эволюция — увеличение числа особей или усложнение устройства организма? Если принять второе определение — каким образом естественный отбор вызывает прогрессивную эволюцию? Один из возможных источников усложнения — удвоение гена, после чего каждая копия эволюционирует в своем направлении. Другой — альтернативный сплайсинг, при котором один ген кодирует несколько белков. Кроме того, видообразование регулируются процессами, происходящими в «бессмысленной» (некодирующей) ДНК.

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.

Рисунок. История слонов

Рисунок. Ихтиозавр

Рисунок. Ихтиостега

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.

Кактусы (Cactaceae), насчитывающее ок. 2000 видов семейство более или менее суккулентных растений, среди которых можно условно выделить деревья, кустарники, лианы и многолетние травы. «Суккулентами» называют растения с мясистыми вегетативными тканями, приспособленными к запасанию воды.

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.

Иллюстрация карты неолитических поселений в долине Амура, демонстрирующая своеобразие природных условий, влияющих на особенности хозяйственной жизни региона

Химия имеет дело с молекулами, свойства которых полностью определяют свойства вещества. Но что в самой молекуле является носителем ее свойств? Атомы простейших химических элементов, из которых они состоят? Долгое время атомы казались неделимыми носителями свойств. Но и атом оказался сложным объектом, состоящим из ядра и электронной оболочки. Довольно быстро ученые поняли, что ядра атомов состоят из протонов и нейтронов — их-то и назвали элементарными частицами. Долгое время казалось, что в этом длинному ряду все уменьшающихся кирпичиков поставлена точка. Однако целый ряд фактов заставил в ХХ веке усомниться в этом убеждении. Появился новый кандидат на роль самого элементарного кирпичика природы — кварк. О нем рассказано в этой статье, а также о барионах, лептонах и мезонах и попытках создать Периодическую систему элементарных частиц, подобную Периодической системе элементов Д.И.Менделеева.

(Cedrus), род вечнозеленых хвойных деревьев семейства сосновых (Pinaceae), характеризующихся очень твердой, мелкослойной, обычно ароматной древесиной. Четыре вида африканского и азиатского происхождения.

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.

Анимация. Клетки корня зеленых растений

Анимация. Клетки листа зеленых растений

Анимация. Клетки стебля зеленых растений

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.

(Capra hircus), наиболее распространенное продуктивное домашнее животное, разводимое по всему миру, кроме приполярных областей. Жвачное млекопитающее семейства полорогих (Bovidae) отряда парнокопытных (Artiodactyla).

(Cocos nucifera), тропическое дерево, один из самых широко распространенных и ценных для человека видов семейства пальм (Palmaceae).

Фото. Кольчатые черви

Сосуществование двух разных организмов, полезное для одного из них (комменсала) и безразличное для другого (хозяина).

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.

Рисунок. Конечности водных животных

Рисунок. Конечности наземных животных

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.

Кофе (Coffea), род вечнозеленых кустарников или мелких деревьев семейства мареновых (Rubiaceae).

Рисунок. Кроманьонец

Рисунок. Крылья различных животных

Интерактив. Кто где живет?

Интерактив. Кто жил раньше?

Интерактив. Кто здесь лишний?

Интерактив. Кто из какого царства?

Химики занимаются не только синтезом новых, не существующих в природе веществ. Они тщательно исследуют и те, что создала сама природа. К их числу, в первую очередь, относятся природные яды. Почему в первую? Во-первых, потому что невозможно найти противоядие, не зная состав вещества. А во-вторых, как правило, любой яд в малой дозе становится лекарством. К числу таких веществ, несомненно, относится знаменитый яд кураре. Южноамериканский индейцы использовали кураре при исполнении религиозных обрядов, на охоте и на войне. Обычно они смазывали ядом наконечники боевых стрел, которые валили зверя и противника наповал. После долгих и настойчивых поисков европейцам удалось выяснить, что основным смертоносным началом туземного яда служат соки южноамериканских растений — стрихинос и хондодендрон. Но прошли еще столетия, прежде чем ученые выяснили, как этот яд действует, как он устроен и как можно использовать его в медицине. Структурные формулы действующих веществ яда теперь известны.

Фото. Кустарники

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.

Латекс — по латыни «сок». Так назвали испанские завоеватели Южной Америки млечный сок гевеи, каучукового дерева. Индейцы умели пропитывать латексом ткани и делать их водонепроницаемыми. Они превращали сок гевеи в обувь и головные уборы. Европейцы стали учиться тому же. В 1791 году англичанин Самюэл Пиль взял патент на пропитку ткани каучуком «в натуральном жидком состоянии». По сути, он запатентовал способ, подсмотренный у индейцев Южной Америки. Это был первый патент, в котором упоминался латекс. Латекс — это коллоидная система состоящая из двух основных компонентов — воды и натурального каучука. Если смотреть на разбавленный латекс в микроскоп с тысячекратным увеличением, то можно увидеть мечущиеся в воде частицы. Размер самой большой из них достигает 5 микрон, самой маленькой — меньше микрона. В литре латекса больше 200 миллиардов таких частиц. Правда, есть еще один очень важный компонент — белки из сока гевеи. Они образуют на капельках каучука белковую оболочку, которая не позволяет частичкам слипаться и поддерживает устойчивость коллоидной системы. Долго время латекс рассматривали лишь как источник натурального каучука. Новая жизнь латекса началась тогда, когда в середине прошлого века в обиход вошел синтетический каучук. На его основе научились делать синтетический каучук, а из него — множество полезных вещей.

Фото. Латимерия

Рисунок. Ледниковый период

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.