Хиросава Мицуко

Биология
в вопросах и ответах

Nihonbungeisha

Описание
в картинках

С этой книжкой не уснешь!

Биология
в вопросах
и ответах
Под редакцией доктора
агрономических и биологических
наук Токийского университета

Хиросава Мицуко

Москва, 2020

УДК 574
ББК 28.0
Х49

Хиросава М.
Х49 Биология в вопросах и ответах / пер. с яп. К. В. Павловской. – М.:
ДМК Пресс, 2020. – 130 с.: ил.
ISBN 978-5-97060-813-5
Сегодня, в свете экологических проблем, изучение биологии
приобретает особую значимость. Книга предлагает вам путешест­
вие в эту науку начиная с самых азов – от истории появления
органического мира на Земле, строения клетки, развития царств
растений и животных – и заканчивая обсуждением глобальных
вопросов: почему важно сохранять биоразнообразие, как избежать
болезней, достичь долголетия и обеспечить будущим поколениям
условия здоровой жизни.
Автор приводит удивительные факты о живой природе и затра­
гивает такие дискуссионные темы, как сбалансированное питание,
генная инженерия, влияние глобального потепления на экосистему.
Издание предназначено для всех, кого интересует биология. Мно­
гочисленные иллюстрации облегчают усвоение материала.
УДК 574
ББК 28.0
Russian translation rights arranged with NIHONBUNGEISHA Co., Ltd. through Japan
UNI Agency, Inc., Tokyo.
Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроиз­
ведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без
письменного разрешения владельцев авторских прав.

ISBN 978­4­53721­539­7 (яп.)
ISBN 978­5­97060­813­5 (рус.)

Copyright © NIHONBUNGEISHA, 2017
© Оформление, издание, перевод, ДМК Пресс, 2020

Содержание
Предисловие ...............................................................................................................................8

Глава 1

Зарождение и развитие жизни

Почему жизнь зародилась в море? ................................................................................. 10
Изначально кислород был ядом для живых существ? ........................................... 12
Когда и почему образовался озоновый слой? ........................................................... 14
Что взорвалось в кембрийский взрыв?......................................................................... 16
Кто первые наземные живые существа в истории Земли?................................... 18
Почему утконос высиживает яйца, ведь он млекопитающее? ............................. 20
Почему змеи утратили ноги? ............................................................................................. 22
Почему у людей пропали волосы на теле? .................................................................. 24
Колонка 1 То, что пингвины разучились летать, – это эволюция? ................... 26

Глава 2

Строение и функции клеток

Из скольки клеток состоит человеческое тело?......................................................... 28
Одинаковый ли размер клетки у слона и муравья?................................................. 30
Есть ли клетки, которые можно разглядеть невооружённым глазом? ............. 32
Правда ли, что можно потерять память, ударившись головой?........................... 34
Что такое так называемые всемогущие клетки – ES-клетки?.............................. 36
Клетки iPS станут спасением от выпадения волос? ................................................. 38
Правда ли, что есть такие клетки, которых становится больше
при смехе?................................................................................................................................. 40
В теле есть клетки-самоубийцы? ..................................................................................... 42
Человек может дожить до 300 лет? ................................................................................ 44
Колонка 2 Есть эвглен хорошо для здоровья? ....................................................... 46

Глава 3

Рождение и размножение живых существ

Морской ёж, которого кладут в суши, – это половые железы? ............................ 48
Как размножаются растения, которые не цветут? .................................................... 50
В телах насекомых не течёт кровь? ................................................................................ 52
Содержание

5

Что такое «запланированная судьба», которой следуют клетки
животных? ................................................................................................................................. 54
Хвост ящерицы может отрастать сколько угодно раз? ........................................... 56
Почему у планарии, которая может заново отрастить голову,
сохраняются воспоминания? ............................................................................................. 58
Разновидность сакуры под названием «сомэй йосино»
вся клонированная? .............................................................................................................. 60
Какую цель может преследовать технология создания клонов?........................ 62
Почему трёхцветные кошки – только самки? ............................................................. 64
Колонка 3 И среди животных есть красавчики? .................................................... 66

Глава 4 Устройство растений
Если поставить на веранде растения, станет прохладнее?................................... 68
Зачем в корне лотоса дырки? ........................................................................................... 70
Комары могут пить не только человеческую кровь, но и цветочный
нектар?........................................................................................................................................ 72
Не только плотоядные растения могут есть насекомых? ....................................... 74
Чёрных цветов не существует в мире?.......................................................................... 76
Почему в бананах нет косточек?...................................................................................... 78
В красивых цветах обязательно есть яд? ..................................................................... 80
Почему кактусы могут выживать в пустыне? .............................................................. 82
По годичным кольцам на дереве можно понять, какой климат был
в прошлом? ............................................................................................................................... 84
Почему осенью листья меняют цвет? ............................................................................. 86
Колонка 4 Растительный белок полезен для здоровья?..................................... 88

Глава 5

Строение человеческого тела и его загадки

Как человек применяет кислород? ................................................................................. 90
Откуда произошло определение типа личности по группе крови,
и можно ли ему верить? ...................................................................................................... 92
Как работает механизм мгновенного избегания опасности? .............................. 94
Правда ли, что слёзы горечи солёные? ......................................................................... 96
Точнее, чем внутренние часы! Устройство часов в нашем теле .......................... 98
Загадка чувства щекотки...................................................................................................100
Аллергия на пыльцу больше не страшна? ..................................................................102
И детям, и взрослым нужен сон, как у младенца!...................................................104
Придёт ли день, когда мы сможем излечить рак? ..................................................106
Колонка 5 Люди после смерти становятся легче на 21 грамм? ....................108
6

Содержание

Глава 6 Устройство экосистем и будущее живых существ
Сколько видов живых существ проживает на земле? ...........................................110
Водоросль вакамэ ненавидят во всём мире? ...........................................................112
Смогут ли жить живые существа, если не станет кислорода? ............................114
В человеке больше квадриллиона бактерий?! ........................................................116
Загадка периодических цикад, которые появляются в больших
количествах каждые 17 лет..............................................................................................118
Почему несбалансированное питание животных не оказывает
влияния на их здоровье? ..................................................................................................120
Скажите «нет» тем ресторанам, где можно есть угря и тунца,
сколько влезет .......................................................................................................................122
Надёжный подход к восстановлению природы ......................................................124
Какое влияние оказывает на людей глобальное потепление? .........................126
В год погибает 40 тысяч видов? .....................................................................................128

Содержание

7

Предисловие
Раньше мне часто приходилось слышать такое выражение: «С кровью не по­
споришь», но сейчас даже мой сын, который ходит в начальную школу, жалуясь
на унаследованный от меня низко посаженный нос, говорит, что это всё из­
за ДНК. В повседневных беседах между делом упоминается ДНК, а её струк­
туру – две спирали – часто используют в дизайне. Кажется, что ДНК уже пора
признать полноценной гражданкой нашего общества. Однако я, исследуя ДНК
долгожителей, чувствую, что не могу не задаваться вопросами о том, что же
такое ДНК и насколько это понимают в нынешнем обществе.
В 2003 году было объявлено, что закончена расшифровка базовой последова­
тельности устройства человеческой ДНК. Был окончательно расшифрован ге­
ном человека. Спустя 15 лет после этого современные биологические исследо­
вания позволили нам вносить корректировки в ДНК. Когда профессор Яманака,
блестящий учёный и лауреат Нобелевской премии, смог создать iPS­клетки
(индуцированные плюрипотентные стволовые клетки), человечество вступи­
ло на тот путь, где оно получило возможность воспроизводить внутренние ор­
ганы, и то, что мы раньше могли встретить только в научно­фантастических
фильмах, постепенно становится реальностью. В этой сфере сейчас биология
развивается быстрыми темпами. Поскольку речь идёт о сфере, затрагивающей
человеческие жизни, сейчас в обществе особенно важно обсуждать этическую
сторону этого вопроса. Я твёрдо убеждена, что сейчас каждый человек, хоть
сколько­то знакомый с биологией, должен присматриваться к тому, каким пу­
тём идёт развитие биологических исследований. В последнее время люди часто
не изучают биологию, кроме школьных уроков естествознания, поэтому я счи­
таю, что нужно находить методы, которыми их можно заинтересовать в биоло­
гии, пусть и на начальном уровне.
В биологии я занимаюсь исследованиями, связанными с интересующей меня
темой – геномом долголетия, и я понимаю, как тяжело мне будет рассказать
о биологии интересно тем из вас, кто от этой науки далёк. Поэтому я очень
рада, что смогла выпустить эту книгу, где объясняются базовые принципы био­
логии, даются ответы на насущные вопросы современности. Многие считают,
что биология, даже на уровне основ, повседневных обсуждений и тем, касаю­
щихся болезней, которые беспокоят нас всех, кого­то может заинтересовать,
а кого­то – нет. И если эта книга хоть немного заставит вас заинтересоваться
биологией, для меня это будет огромным успехом. Редактировать эту книгу
меня пригласил господин Сака Масаси из редакторского отдела издательства
«Nihonbungeisha», а также при редактуре мне крайне помог Маруяма Мики из
«Art Supply». Им я искренне благодарна. Помимо этого, я хотела бы выразить
благодарность людям, которые руководили дизайном этой книги, и всем, при­
частным к ее созданию.
Помимо этого, я благодарна своей семье, которые помогали мне, не жалуясь,
пока я работала над данной книгой. В особенности мне помогла поддержка мо­
его сына Рики, без которой я бы не смогла справиться с этой работой. Я хочу от
всего сердца поблагодарить его.
Декабрь 2017 года
Хиросава Мицуко
8

Предисловие

Глава 1

Зарождение и развитие
жизни

Почему жизнь зародилась в море?
Химическая эволюция и зарождение жизни
Земля появилась приблизительно 4,6 млрд лет назад. После этого какое­то
время её поверхность была покрыта магмой. 4 млрд лет назад застывшая
магма образовала поверхность Земли, а образовавшийся водяной пар стал
мировым океаном. Именно в таком состоянии была Земля, когда на ней по­
степенно начала зарождаться жизнь. Это было в океане. И всё же почему
жизнь стала появляться не на суше, а в воде?
Потому что в воде было растворено огромное количество органических
веществ. К органическим веществам относятся, например, аминокислоты,
сахара, основания нуклеиновых кислот – химические соединения, в соста­
ве которых есть углерод. Они являются важной составной частью живых
существ. Касательно происхождения органических веществ на земле, со­
гласно эксперименту знаменитого Миллера, есть вероятность, что они воз­
никли в атмосфере под воздействием мощной энергии ультрафиолетовых
лучей и грозовой энергии из неорганических веществ. Есть также мнение,
что органические вещества появились на Земле после столкновения с ме­
теоритами.
Эти органические вещества проливались с дождём и накапливались в океа­
не. Аминокислоты, сахара, основания нуклеиновых кислот и другие органи­
ческие вещества являются низкомолекулярными и обладают способностью
легко сцепляться друг с другом. Используя тепловую энергию, полученную
из подводных вулканов, низкомолекулярные вещества сцепляются, образуя
сложные высокомолекулярные вещества, такие как белки, углеводы, нук­
леиновые кислоты и др. Соединения металлов, накапливающиеся на дне
океана, абсорбируют органические вещества и выполняют роль катализа­
тора химической реакции, связывая низкомолекулярные вещества между
собой.
Перелетающие по поверхности земли ультрафиолетовые лучи и заряжен­
ные частицы1 имеют разрушительную силу, способную разорвать эти высо­
комолекулярные вещества. Однако, попадая в море, высокомолекулярные
вещества могут оставаться там. Океан на самом деле можно назвать колы­
белью жизни. Таким образом на земле зародилась жизнь.

1

Заряженные частицы – ионизированные атомы и элементарные частицы, несущие в себе элект­
рический заряд.

10

Глава 1

z Первичный облик Земли и происхождение органических веществ

Уровень моря

Метеорит

Ультрафиолетовые
лучи

Заряженные
частицы

Блок

Липиды
Сахара
Аминокислоты

Основания
нуклеиновых
кислот

Подводные
геотермальные
источники

Органические вещества

Есть несколько теорий о том, откуда на первичной Земле возникли органические
вещества. Есть мнение, что на дне океана, поблизости от подводных гидротермальных
источников, вода достигает точки кипения – нескольких сотен градусов Цельсия,
и так появляется множество органических веществ, начиная с аминокислот. Кроме
того, есть также теория о том, что органические вещества имеют внеземное
происхождение – они попали на Землю во время столкновения с метеоритами.

К вакуумному насосу

z Опыт Миллера

Электрический
разряд

Неорганические
вещества
Газ
Охлаждение

Водный раствор, содержащий
Нагревание органические вещества

Это опыт, проведённый
в 1953 году американцем Миллером. Создав
гипотетические условия
первичной Земли –
с испарением воды из-за
тепла Земли, с дождями
и грозами, он подтвердил
то, что неорганические
вещества могут
превращаться
в органические.

Зарождение и развитие жизни

11

Изначально кислород был ядом
для живых существ?
Первые живые существа и окружающая их в тот момент
среда Земли
Растения создают кислород посредством фотосинтеза, и благодаря этому
кислороду животные могут дышать. С этой общепринятой точки зрения
кислород должен быть полезен для живых существ. Однако стоит только
посмотреть на эту ситуацию с другой точки зрения, происходит внезапная
метаморфоза – кислород становится даже вредным. Можно даже назвать
его ядом. Это потому, что кислород с точки зрения химии является чрезвы­
чайно реактивным.
У кислорода есть такое свойство: он легко реагирует на любые воздейст­
вия – это называется сила окисления. Чтобы вам было легче представить,
что такое сила окисления, приведу вам пример: железо при взаимодейст­
вии с кислородом окисляется, и появляется ржавчина.
В последнее время особенное внимание уделяется так называемому актив­
ному кислороду, который представляет собой крайне реактивное соедине­
ние, образующееся из кислорода. Иногда из­за этой высокой реактивности
активный кислород, попадая в организм, разрушает вирусы, однако бывает
и такое, что он повреждает внутренние структуры организма.
Активный кислород является одной из причин старения организма и мо­
жет вызывать различные болезни1. Кроме того, устранение активного кис­
лорода занимает важное место также в аспекте красоты. Так, если он может
разрушить железо, заставляя его ржаветь, то понятно, что он сделает с ко­
жей, если на ней накопится.
Такой высокореактивный кислород на начальном этапе был смертельно
ядовитым газом для живых существ.
Первые живые существа не могли жить в окружающей среде, насыщенной
кислородом, но чтобы противостоять кислороду, имеющему высокую спо­
собность к окислению, они стали эволюционировать в такие организмы,
которые могли получать кислород и эффективно его использовать. Живые
существа, которые получили системы, способные производить энергию из
кислорода, продолжили эволюционную цепь.

1

Из­за нарушенного баланса питания, стрессов и курения в организме нарушается баланс актив­
ного кислорода и антиоксидантов, что может стать причиной многих болезней.

12

Глава 1

z Как работает активный кислород
Активный кислород всегда образуется, когда мы вдыхаем кислород. Он исполняет
функцию защиты организма и является обязательным в организме веществом, но
если его слишком много, он может начать наносить вред.

Кислород

УФ-лучи

Супероксид
Из молекулы кислорода сначала
образуется активный кислород

Перекись водорода
Попав в организм, убивает
бактерии. С другой стороны,
разлагаясь под воздействием
ионов металлов и света,
превращается в гидроксильный
радикал

Гидроксильный радикал
Активный кислород, обладающий мощной
разрушительной силой для клеток организма

Синглетный кислород
Попав в организм человека, уничтожает бактерии,
играет роль дезинфектора. Однако, если продолжит
получать ультрафиолетовое излучение, начнёт
разрушать клетки

Зарождение и развитие жизни

13

Когда и почему образовался
озоновый слой?
Возникновение кислорода и эволюция живых существ
Живые существа появились на Земле примерно 4 млрд лет назад. Самые пер­
вые жили в океане и питались изобильно растворёнными в морской воде
органическими веществами (см. стр. 10). Для первых живых существ в море
было много органических веществ – это было самым настоящим раем; одна­
ко в конце концов они съели слишком много органических веществ, и среди
тех существ, кто начал голодать, появились те, которые имели возможность
превращать неорганические вещества в органические.
Примерно 2,7 млрд лет назад эти живые существа, одними из представи­
телей которых являлись цианобактерии, научились, получая хлорофилл,
использовать энергию солнечного света и посредством фотосинтеза про­
изводить органические вещества, способные обеспечивать им достаточное
количество энергии, чтобы поддерживать собственную жизнедеятельность.
Кислород, выделяемый в ходе процесса фотосинтеза, постепенно покрыл
Землю.
Чем больше становилось живых существ, получающих энергию посред­
ством фотосинтеза, тем больше выпускалось кислорода, и в конце концов
окружающая среда Земли столкнулась с мощным изменением.
Примерно 2 млрд лет назад накопленный в океане кислород попал в ат­
мосферу, где под влиянием ультрафиолетового излучения образовал озон.
Озон накапливался до тех пор, пока не образовал озоновый слой.
Когда озон только появился, в стратосфере1 ещё не было озонового слоя.
В то время когда кислорода было мало, ультрафиолетовое излучение могло
подбираться близко к Земле, и именно поэтому озоновый слой расположен
так недалеко от Земли.
Спустя некоторое время насыщенность кислородом повысилась, и одно­
временно с этим был достигнут предел проникновения ультрафиолетовых
лучей на Землю, в результате чего озоновый слой приподнялся, и пример­
но 400 млн лет назад сформировался озоновый слой такой, каким он явля­
ется сейчас.
Озоновый слой защищал живых существ от губительных ультрафиолето­
вых лучей. Таким образом была проведена подготовка к тому, чтобы живые
существа смогли выйти из океана на сушу.

1

Стратосфера – слой атмосферы, располагающийся на высоте от 11 до 55 км.

14

Глава 1

z Образование озонового слоя

УФ-излучение

УФ-излучение
Образование озонового слоя
(примерно 600 млн лет назад)

Кислород О2

Озон О3
Выброс насыщенного кислорода
в атмосферу
(примерно 2 млрд лет назад)

О2

z Насыщение кислородом и изменение атмосферы Земли

Зарождение и развитие жизни

Настоящее
время

Живые существа
выходят на сушу

Образование
озонового
слоя

600 млн
лет назад
400 млн
лет назад

2,7 млрд
лет назад

4 млрд
лет назад

Цианобактерии
фотосинтезируют

Водоросли
фотосинтезируют

2,1 млрд
лет назад

Насыщение кислородом атмосферы

Благодаря
образованию
озонового слоя
живые существа стали
иметь возможность
жить на суше

15

Что взорвалось в кембрийский взрыв?
Диверсификация жизни в кембрийский период
Кембрийским взрывом называют феномен, когда в кембрийский период
палеозойской эры (542–530 млн лет назад) произошло взрывное увеличе­
ние количества видов живых существ. Во всяком случае, до этого взрыва
было всего несколько десятков видов живых существ, а в этот период не­
ожиданно их количество возросло до 10 тысяч – почему же это? Это долгие
годы оставалось большой загадкой. Феномен кембрийского взрыва может
даже опровергнуть теорию Дарвина о том, что эволюция живых существ
происходит понемногу, накопительным путём.
Существует несколько серьёзных теорий о причинах кембрийского взрыва,
одной из которых является то, что появились животные с глазами. Одно из
них – трилобит. C точки зрения охоты на пропитание, иметь глаза крайне
полезно. В ожесточённой борьбе за выживание наличие глаз может иметь
жизненно важное преимущество, и когда появилось много видов живых
существ с глазами, итогом этого стало то, что количество видов живых су­
ществ крайне увеличилось.
Есть также теория «Земля – снежный ком»1, в которой говорится о взаи­
мосвязи с кембрийским взрывом. 800–600 млн лет назад Земля была покры­
та льдом. 1 млрд лет назад появившиеся многоклеточные живые организмы
в этот ледниковый период имели ограниченный ареал обитания – только
на дне океана, неподалёку от геотермальных источников тепла. Географи­
ческая изоляция, как видно на примере Галапагосских островов, содейству­
ет диверсификации видов. Таким образом произошла диверсификация,
появились виды организмов, получившие первичный рот для охоты, и уси­
лилась борьба за выживание. Кроме того, после этого ледникового периода
настал период потепления, и эволюция стала результатом приспособления
живых существ к окружающей среде. Так наложились две причины, по ко­
торым произошёл кембрийский взрыв. Можно сказать, что благодаря кемб­
рийскому взрыву появились современные отделы (категории классифика­
ции царства животных. См. стр. 111).

1

«Земля – снежный ком» – состояние, в котором Земля целиком покрыта льдом. Утверждают, что
в этот период погибло множество живых существ. Есть теория, что в прошлом было три таких
периода.

16

Глава 1

Палеозойская эра

Ранний кембрийский период

z Изменения живых существ

4,6 млрд лет назад

рождение Земли

4,0 млрд лет назад

зарождение жизни

2,7 млрд лет назад

появление живых существ,
способных к фотосинтезу

2,1 млрд лет назад

появление эукариотных живых существ

1,0 млрд лет назад

появление многоклеточных
живых существ

540 млн лет назад

большой кембрийский взрыв

450 млн лет назад

появление живых
существ на суше

Зарождение и развитие жизни

17

Кто первые наземные живые существа
в истории Земли?
Продвижение живых существ на сушу
То, что озоновый слой задерживал ультрафиолетовые лучи, послужило при­
чиной, побудившей живых существ выйти на сушу. Первыми на сушу под­
нялись зелёные водоросли, от которых произошли мхи и папоротники. Это
случилось примерно 450 млн лет назад. И папоротники, и мхи, и зелёные
водоросли – растения, имеющие примитивную структуру и дошедшие до
наших дней, – размножаются не семенами, а спорами (см. стр. 51).
Папоротники, чтобы приспособиться к условиям жизни на суше, создали
для себя сосудисто­волокнистые пучки. Это такие трубки, которые распре­
деляют по всей поверхности растения воду, минеральные вещества, а также
органические вещества, полученные в процессе фотосинтеза. Кроме того,
у них были корни, стебли и листья – органы, выполняющие различные
функции (см. стр. 71). Эту черту у них позаимствовали появляющиеся впо­
следствии растения, размножающиеся семенами.
До этого времени суша была ужасным каменистым местом, но с появле­
нием и распространением папоротников на суше стала появляться зелень.
Кроме того, клетчатка (полисахариды) из засохших стеблей стала пита­
тельными веществами для будущих поколений и поспособствовала раз­
множению бактерий.
Немного погодя вслед за растениями на сушу вышли насекомые. Это было
примерно 400 млн лет назад. Поскольку у насекомых была особенность –
они имели так называемое дыхальце (см. стр. 52) – дыхательное отверстие
в теле, – они стали одними из первых, кто смог приспособиться к поглоще­
нию кислорода после выхода на сушу.
Позвоночные животные, первыми вышедшие на сушу, происходят от прес­
новодных рыб. Реки по сравнению с морями были мельче, и в них было
множество препятствий. В некоторых случаях двигаться было проще полз­
ком, а не плавая, потому возникла необходимость развития плавников
в ноги. Изменения претерпели также кожа и способы дыхания.
Примерно 350 млн лет назад земноводные, которые уже прошли этот этап
эволюции, стали появляться на Земле.

18

Глава 1

z Выход животных на сушу

Земноводные

Мхи, папоротники

Зелёные
водоросли

Насекомые

450 млн лет назад

Ракообразные

400 млн лет назад
Рыбы

350 млн лет назад

Зарождение и развитие жизни

19

Почему утконос высиживает яйца,
ведь он млекопитающее?
Эволюция земноводных и появление млекопитающих
Вы знаете такое животное, как утконос? Это такое млекопитающее, оби­
тающее в Австралии. Почему же утконоса считают стоящим в одном ряду
с латимерией, ископаемые останки которой нашли люди?
Хоть говорят, что утконосы – млекопитающие, и они действительно кормят
детей грудным молоком, но сосков у них нет. Детёныши слизывают мате­
ринское молоко, проступающее у родителя на животе. С этой точки зрения,
а также с той, что утконосы высиживают яйца, они крайне отличаются от
остальных млекопитающих. Можно сказать, что утконосы являются вопло­
щением того, как рептилии отделились от земноводных и как развивались
млекопитающие.
Выше мы уже упоминали, что земноводные появились примерно 350 млн
лет назад и произошли от рыб. У земноводных было одно слабое место –
они не могли удаляться от береговой линии. Если бы они умели это делать,
то могли бы более свободно добывать себе пропитание… И таким образом
появились амниоты.
С образованием амнионов1 земноводные получили возможность высижи­
вать яйца, защищённые скорлупой, на берегу, и поэтому появилась такая
выгодная способность вырастать в скорлупе до почти взрослого состояния.
Амниоты эволюционировали до двух видов рептилий: завропсидов и си­
напсидов, и из одного из видов синапсидов появились млекопитающие.
Это было примерно 225 млн лет назад. Потом начался период расцвета ди­
нозавров. Многие млекопитающие в то время были примерно размером
с мышей, и чтобы избежать хищных динозавров, им приходилось вести ак­
тивную жизнь ночью.
Эволюция млекопитающих продолжалась, и от сумчатых, к которым при­
надлежат нынешние кенгуру, она перешла к плацентарным, в том числе
в себя большую часть современных млекопитающих, включая человека.
Затем, примерно 66 млн лет назад, после вымирания динозавров млекопи­
тающие вышли на главные роли на суше.

1

Оболочка, в которой находятся зародыш и околоплодные воды. Таким образом зародыш оказы­
вается защищён от высыхания, поэтому отпадает необходимость высиживать яйца в воде.

20

Глава 1

z Путь к появлению млекопитающих

Четвероногие

Амниоты

Синапсиды

Завропсиды
выме

Терапсиды

Пеликозавры

рл и

выме

Диапсиды

рл и

Анапсиды

Птицы

Рептилии

Земноводные

Млекопитащие
Однопроходные

Сумчатые

утконосы и др.

Плацентарные
Сирены

Рукокрылые

Хоботные
Грызуны

Приматы

и другие

Зарождение и развитие жизни

21

Почему змеи утратили ноги?
Теория о ненадобности и теория о естественном отборе
Змеи как вид отделились от части ящериц примерно 100 млн лет назад. Ка­
кие же обстоятельства повлияли на то, что они утратили ноги?
Начиная с XVIII века учёные бурно обсуждали эволюцию и строили раз­
личные теории. Одной из таких влиятельных теорий была предложенная
Ламарком теория о ненадобности. Согласно этой теории, те органы и час­
ти тела, которые часто использовались живыми существами, продолжали
развиваться. А те, которые почти не использовались, постепенно отмирали
с каждым следующим поколением. Если разобрать эту теорию на примере
змей, то они жили под опавшими листьями в лесах или под мягким песком
в пустынях, и с точки зрения эффективности удобнее было передвигаться
не с помощью ног, а с помощью изгибания тела. Когда змеи начали дви­
гаться таким образом, их ноги стали гораздо слабее, а следующим поколе­
ниям передавалась информация об их ненужности.
Однако если об этом задуматься, то такое свойство, полученное в течение
жизни, с точки зрения генетики не могло передаться потомкам. Если отец
в ходе физических тренировок накачал себе крепкие мускулы, это не зна­
чит, что его ребёнок унаследует от него физическую силу.
Взамен этой теории пришла дарвиновская теория о естественном отборе.
В ней утверждается, что случайные мутации, в результате которых появ­
ляются животные, более приспособленные к условиям окружающей среды
и к борьбе за выживание, придают направление эволюции. Например, сре­
ди ящериц, борющихся за выживание и за то, чтобы приспособиться к тому,
чтобы ловить добычу, в результате случайной мутации появились ящерицы
без ног. Такие ящерицы смогли беззвучно подкрадываться к добыче, что
стало их преимуществом в борьбе за выживание. Этот пример хорошо ил­
люстрирует теорию Дарвина о естественном отборе. Таким образом часть
ящериц эволюционировала в змей.

22

Глава 1

z Теория о ненадобности
У предков жирафов удлинялись ноги и шея, чтобы они могли есть листья с деревьев,
но у нынешних жирафов длинная только шея

z Теория о естественном отборе
У предков жирафов в результате мутации появились особи и с длинной шеей,
и с короткой, но выжили только животные с длинной шеей, поскольку они могли
питаться листьями, висящими высоко на деревьях

Зарождение и развитие жизни

23

Почему у людей пропали волосы на теле?
Эволюция людей
Слово зверь («кэдамоно»), которым обозначают млекопитающих, имеет
происхождение от «кэ но моно», то есть вещь с шерстью. То, что у них есть
шерсть, – важная черта млекопитающих. Функция шерсти – поддержание
температуры и защита поверхности тела.
Однако существуют такие млекопитающие, чьи тела не покрыты шерстью.
Например, у водных млекопитающих, таких как киты, шерсть отсутствует,
чтобы снизить сопротивляемость при плавании, а у крупных животных,
проживающих в жарком климате, – например носорогов или слонов, нет
меха, чтобы избежать перегревания тела.
У людей также мало волос на теле. Почему это так?
Некогда имела большое влияние дарвиновская теория полового отбора.
В ней утверждалось, что люди утратили шерсть на теле, потому что это со­
ответствовало предпочтениям противоположного пола. Вероятность того,
что люди с меньшим количеством волос на теле дадут потомство, была
выше, поэтому в результате естественного отбора выживали те, у кого во­
лос было меньше. Однако в последнее время большим влиянием пользует­
ся теория о том, что утрата шерсти на теле связана с резкой сменой образа
жизни в связи с переходом к хождению на двух ногах. Перед тем как по­
явился человек Нomo, его предки, человекоподобные обезьяны – австра­
лопитеки, были покрыты шерстью. Однако по мере того, как люди стали
выходить из лесов на травянистые равнины и постепенно стали двигаться
на бóльшие расстояния, повышение температуры тела стало, наоборот, по­
мехой, а также с увеличением мозга повышение температуры стало пере­
носиться тяжелее.
Исходя из этого, люди начали терять шерсть на теле, и к началу формирова­
ния человека подвида Homo шерсть с их тел уже пропала. Когда люди утра­
тили шерсть, они больше не могли выражать гнев, вздыбив её, и поэтому
говорят, что это послужило причиной развития мимики людей и их жести­
куляции, что поспособствовало развитию коммуникативных навыков.

24

Глава 1

z Эволюция человека

Человекоподобная
обезьяна
Австралопитек
3 млн лет назад

Первобытный
человек
Homo Erectus
(человек
прямоходящий)
2 млн лет назад

Палеоантроп
Homo
Neanderthalensis
(неандерталец)
700–800 тыс. лет
назад

Современный
человек
Homo sapiens
(человек
разумный)
200 тыс. лет
назад и далее

Для защиты головы
волосы на ней
остались, но шерсть
на теле практически
исчезла

Зарождение и развитие жизни

25

КОЛ О Н КА

1

То, что пингвины разучились летать, –
это эволюция?
Естественный отбор и борьба за выживание
Они очень обаятельны, когда, неуклю­
же ковыляя, ходят по земле. Они очень
популярны в зоопарках. Однако как
только они попадают в море, то начи­
нают проявлять невиданную на суше
проворность, преследуя свою добычу.
В море их движения можно уподобить
полёту. Производится такое впечатле­
ние, что они действительно летают по
небу.
Пингвины – совершенно точно птицы.
Так как на их теле сохранились остат­
ки костей, которые были у летающих
птиц, – килевая кость и хвостовой по­
звонок, то можно сделать вывод, что
раньше пингвины могли летать. Поче­
му же они перестали это делать? Долгое
время с научной точки зрения не было
объяснения тому, как эволюциониро­
вали пингвины. Недавно наконец было
проведено исследование и анализ по­
ведения толстоклювой чайки, которая

так же, как и пингвины, хорошо ныря­
ет, и наконец выяснилась причина, по
которой пингвины перешли в тот этап
эволюции, где они не могут летать.
По результатам этого исследования,
толстоклювая чайка во время полёта
потребляет заметно большее количе­
ство энергии, чем другие птицы. Сле­
дуя этой логике, пингвины, оказавшись
в подобной ситуации, стали двигаться
в том направлении, чтобы избавиться
от этих обременяющих тело полётов.
У пингвинов, отказавшихся от полётов
по небу, стала меняться структура тела
по сравнению с другими птицами. Тело
постепенно стало меньше, и начал на­
капливаться жир. Крылья преврати­
лись в ласты, помогающие грести, а на
суше они смогли стоять вертикально.
Поскольку у них нет естественных вра­
гов, это тоже поспособствовало подоб­
ным изменениям.

А во времена дедушки
мы могли летать?

26

Глава 2

Строение и функции
клеток

Из скольки клеток
состоит человеческое тело?
Строение многоклеточных организмов
Жизнь на Земле зародилась примерно 4 млрд лет назад. Вещества, при­
тягивающие друг друга, образовали сложные молекулы, из которых впо­
следствии появились первые живые существа. Первые живые организмы
состояли из одной клетки (одноклеточные или простейшие), однако вскоре
связанные клетки стали исполнять различные функции, и появились мно­
гоклеточные организмы.
Клетка по­английски называется «cell». У этого слова то же происхожде­
ние, что и у «cel» в названии компьютерной программы для создания таб­
лиц Excel, – они происходят от греческого слова, означающего «маленькая
комната». Как и предполагает название, под защитной оболочкой клетки
скрывается маленькая комната, в которой есть ядро, сохраняющие генети­
ческую информацию, завод по производству энергии – митохондрии, завод
по производству белков – рибосомы – всё это органеллы клеток (см. стр. 31).
Клетка – это самая маленькая ячейка для поддержания жизни.
Многоклеточные организмы – это те организмы, которые состоят из не­
скольких клеток. Из скольки же клеток состоят живые существа?
Рассмотрим человека в качестве примера. На площади, соответствующей
примерно 1 кг веса, находится 1 трлн клеток. То есть если человек весит
примерно 60 кг, то в его теле примерно 60 трлн клеток. Эти клетки ежеднев­
но выполняют свои функции.
Кроме того, если по какой­то причине умирает какое­то количество клеток,
то новые образовавшиеся клетки берут на себя их функции. Клетки посто­
янно обновляются – в течение одной минуты может обновиться несколько
сотен миллионов. Наше ежедневное существование поддерживается имен­
но благодаря такой самоотверженности клеток.

28

Глава 2

z Строение человеческого тела

Клетки
200–250 видов
Примерно 60 трлн

Ткани
Скопления клеток

Органы
Cкопления тканей

Организм
Cкопление органов

Строение и функции клеток

29

Одинаковый ли размер клетки у слона
и муравья?
Размер организма и размер клетки
Поскольку слон такой большой, то можно подумать, что и клетки у него
огромные. Однако на самом деле размер клетки независимо от вида оста­
ётся примерно одним и тем же и измеряется в тысячных долях миллимет­
ра, или, как эту единицу ещё называют, – микрометрах (мкм)1.
Другими словами, что у слона, что у муравья почти нет различий в размере
клеток. Однако значительно различается количество этих клеток. Количе­
ство клеток в живом существе приблизительно оценивается в 1 трлн на 1 кг,
поэтому эта разница вполне очевидна.
Почему же клетки, в зависимости от живого существа, не становятся, на­
пример, больше, если они в теле крупного животного? В качестве причин
можно привести следующие две.
Первая связана с ограничениями, наложенными транспортировкой ве­
ществ. Клетки в соответствии с заложенной в них генетической информа­
цией обычно синтезируют белки. Чтобы поддерживать жизненную энер­
гию, постоянно происходит транспортировка этих белков из клетки. Если
бы клетки были большими, была бы вероятность, что белки не получается
доставить в каждый уголок организма быстро. Кроме того, когда необходи­
мо выделить вредные вещества, полученные в процессе жизнедеятельно­
сти живого организма, слишком большой размер клетки также уменьшил
бы эффективность процесса.
Ещё одна причина – ограничение по обеспечению защиты. Если мы возь­
мем одинаковые по свойствам материалы, то тот, который больше, будет
больше подвержен разрушениям. Например, представьте себе воздушный
шарик, наполненный водой. Если он будет маленьким, то даже такие дейст­
вия, как тряска, слабо повлияют на него, но в большом шаре движение воды
будет более интенсивным, и, следовательно, это произведёт на него боль­
ший эффект. Иными словами, чем больше предмет, тем легче он ломается.
Чтобы избежать таких рисков, клетки остаются маленькими.

1

Большая половина одноклеточных организмов тоже такого размера.

30

Глава 2

z Строение клетки животного

Митохондрии
Клеточная мембрана

Обеспечивают энергией

Мембрана, окружающая
клетку

Ядро
Сохраняет
генетическую
информацию в ДНК

Рибосомы
Производят белок

Эндоплазматическая
сеть
Производит
транспортировку веществ

Аппарат Гольджи
Осуществляет выделение

z Количество клеток в организме

Размер клеток
одинаковый

В слоне, который весит 5 т, примерно 5 тыс. трлн клеток,
а в муравье, который весит 10 мг, примерно 10 млн клеток

Строение и функции клеток

31

Есть ли клетки, которые можно
разглядеть невооружённым глазом?
Размер клетки
Впервые клетки были обнаружены в 1665 году. Роберт Гук, используя са­
модельный микроскоп, обнаружил их, рассматривая образец пробки, и дал
им название «клетки». В XIX веке возможности микроскопа стали обшир­
нее, и рассмотрение клеток продвинулось. В это время стало понятно, что
живые существа состоят из клеток, а также то, что клетки размножаются
посредством деления.
В XX веке, с появлением электронных микроскопов, наблюдения и исследо­
вания клеток продвинулись ещё дальше, что в значительной мере повлияло
на развитие таких наук, как биология и медицина.
Глядя на подобные обстоятельства их изучения, можно сказать, что иссле­
дования клеток продвигались по мере развития микроскопов. Например,
если взять человеческую клетку, то её средний размер – 15 мкм1, поэтому
невооружённым взглядом её не разглядеть.
Если бы не было микроскопа, люди бы не смогли вести наблюдение. Клетки
такие маленькие, что без микроскопа за ними невозможно было бы вести
наблюдение… это верно, но есть и исключения из этого правила, которые
мы не осознаём.
Например, куриное яйцо, которое все едят на завтрак. Желток в яйце за­
нимает примерно 3 см, но при этом является одной яйцеклеткой. В яйце
страуса желток имеет ещё больший диаметр – примерно 7 см. Яйцеклетки
живых существ, не только у птиц, крупнее, чем остальные клетки в орга­
низме, и нередки случаи, когда их можно разглядеть невооружённым гла­
зом. Человеческая яйцеклетка также не является исключением, она имеет
размер примерно 0,14 мм, и её можно различить невооружённым глазом.
Кроме того, и среди одноклеточных живых организмов существуют такие
большие, которых можно разглядеть невооружённым взглядом. Их разме­
ры разнятся от валонии пузатой, принадлежащей к морским водорослям
и имеющей размер в 3 см, до ксенофиофоров – простейших, обитающих на
дне океана и достигающих в диаметре до 20 см.

1

1 микрометр (µm, мкм) – 0,001 миллиметра, 15 микрометров – 0,015 миллиметра.

32

Глава 2

z Разные размеры клеток

Такой
маленький,
что увидеть
невозможно

Можно увидеть
под электронным микроскопом
~0,1 нм и более

Атом

Молекула АТФ

Бактериофаг

0,1 нм

2,5 нм

150 нм

Можно увидеть под оптическим микроскопом
0,2 мкм и более

Митохондрии

Хлоропласт

Эритроцит

2 мкм

5 мкм

7 мкм

Можно увидеть невооружённым взглядом
~0,1 мм и более

Парамеция

Яйцо жабы

Куриное яцо

200 мкм

3 мм

3 см

Рисунки не повторяют реальные размеры в точности

Строение и функции клеток

33

Правда ли, что можно потерять память,
ударившись головой?
Нервные клетки мозга и устройство памяти
Ударился головой о телеграфный столб, и в этот же момент все воспомина­
ния вылетели! Подобный ход время от времени можно встретить в мангах
и в дорамах. Действительно ли может такое произойти?
Нервные клетки мозга обрабатывают и передают информацию, они зани­
мают меньше всего места во всей нервной системе. У неё особенная струк­
тура – есть клетки, в которых есть ядра, от клеток тянутся аксоны, а помимо
них есть небольшие выступы, которые называются дендритами.
Давайте доступно объясним, как же устроена передача информации. Нерв­
ная клетка чувствует импульс, так возникает потенциал к действию, и этот
сигнал передаётся в качестве информации к другим клеткам. Однако схема
передачи информации по нервной сети отличается от такой же по элект­
росети. Между концом аксона и клеткой, получившей сигнал, возникает
крошечный разрыв, называемый синапсом, и по такому разрыву электри­
чество не смогло бы пройти. Живые существа между этими синапсами про­
изводят проведение информации посредством передачи сигналов хими­
ческими веществами. Так, в мозгу образуется сложная сеть, связывающая
одни нервные клетки с другими. Образование воспоминаний, таким обра­
зом, зависит от того, насколько легко передаётся информация от синапсов1.
Память делится на долгосрочную и краткосрочную. Так, например, то, что
мы вызубрили ночью перед тестом, является объектом краткосрочной па­
мяти. Кратковременные воспоминания не сохраняются более, чем на не­
сколько дней. Те воспоминания, которые мы не забыли, попадают в долго­
срочную память, где утверждаются в виде воспоминаний. За то, чтобы эти
воспоминания сохранились, отвечает часть головного мозга, которая назы­
вается гиппокамп.
Потеря памяти с физической и психической точек зрения происходит, если
гиппокамп поврежден. Сильно ударившись головой, потерял память… это
должен был быть такой сильный удар, что даже жизнь была бы поставлена
под угрозу.

1

Чем больше информации, которую он получает и отдаёт, находится в мозгу, тем больше там си­
напсов. Больше всего в жизни человека плотность синапсов в мозгу – с полугода до одного года
после рождения.

34

Глава 2

z Строение нервной клетки

Нейрон

Нейрон

Вещество, передающее
информацию по нервам
Аксон
Клеточное тело
Дендриты
Синапс
Нервная клетка, то есть сама клетка, а также аксон и дендриты, считается единым целым
под названием «нейрон». Соединение двух нейронов – это синапс. В синапсе поданный
электрический сигнал меняется на сигнал, подаваемый химическими веществами,
и таким образом информация переходит в следующие клетки

z Гиппокамп и кора головного мозга

Кора головного мозга
(долгосрочная память)

Гиппокамп
(краткосрочная память)

Ежедневные происшествия
и запомненная информация
упорядочиваются
и организуются в гиппокампе,
а затем хранятся в коре
головного мозга

Строение и функции клеток

35

Что такое так называемые всемогущие
клетки – ES-клетки?
Самовоспроизведение и плюрипотентность
Наука о жизни в последнее время достигла выдающегося прогресса. Это
нацелено на то, чтобы пустить достижения науки на благо медицины. На­
пример, если можно будет искусственно лечить нервные клетки, которые,
будучи повреждёнными, не могут больше ожить… В связи с этим интере­
сом к оживлению в медицине большое внимание привлекают стволовые
клетки.
Стволовые клетки могут, разорвавшись, воспроизвести свою полную ко­
пию – это свойство называется способностью к самовоспроизведению,
а также они могут выполнять функцию любой другой клетки – это называ­
ется плюрипотентностью.
К наиболее широко известным стволовым клеткам относятся эмбриональ­
ные стволовые клетки. По­английски они называются Embryonic Stem Cells,
и их общепринятое название – ES­клетки. ES­клетки – это часть клеток,
которые образуют основу тела эмбриона сразу после зачатия (внутреннее
скопление клеток) и могут бесконечно расти. Поскольку они могут испол­
нять все функции, то могут создавать всё, начиная от нервных клеток, сер­
дечных и скелетных мышц, кровеносных сосудов и кровяных телец и за­
канчивая клетками кожи.
ES­клетки за это называют всемогущими клетками, и ожидается, что они
смогут иметь большое влияние на развитие медицины. Их начинают ис­
пользовать уже сейчас.
Однако в применении ES­клеток немаловажен и этический аспект. Он
состоит в том, что необходимо забирать эмбрионов из оплодотворённых
яйцеклеток.
Это означает, что мы срываем зачатки жизни. Среди развитых стран часто
наложены строгие ограничения на использование человеческих ES­клеток.
Япония в этом плане не исключение – использование ES­клеток признаётся
только в том случае, если при лечении бесплодия в материнском организме
среди замороженных для сохранения эмбрионов какой­то не принимается
обратно материнским организмом1.

1

Об этом сказано в «Руководстве по использованию человеческих ES­клеток», изданном Минис­
терством образования, культуры, спорта, науки и техники и Министерством здравоохранения,
труда и безопасности.

36

Глава 2

z Применение ES-клеток

Двухклеточная
фаза

Четырёхклеточная
фаза
Внутренняя
клеточная масса

Оплодотворённая
яйцеклетка

Трофобласта

16-клеточная фаза

Морула

Бластоциста
Извлечение

Эмбриональные
стволовые клетки
(ES-клетки)

Красные
кровяные
клетки
Белые
кровяные
клетки

Клетки кожи

Клетки мускулов
Нервные клетки

Из всего одной оплодотворённой яйцеклетки путём повторения деления появляется
эмбрион на начальной стадии развития, и клетки делятся на будущую внутреннюю
клеточную массу и трофобласты, которые станут плацентой. Те клетки, которые изымают
из внутренней клеточной массы, называют ES-клетками

Строение и функции клеток

37

Клетки iPS станут спасением
от выпадения волос?
Развитие новых медицинских технологий
Жизнь человека в этом мире начинается всего лишь с одной яйцеклетки.
Эта клетка многократно делится, получившиеся новые клетки исполняют
различные функции, и таким образом формируется человеческий орга­
низм. Если бы были клетки, настолько же всемогущие, как и яйцеклетки,
в медицине, особенно в регенеративной медицине, можно бы было добить­
ся стремительного прогресса… так думали исследователи. Так появились
ES­клетки, о которых мы упоминали ранее. Однако настоящее положение
дел таково, что существуют ограничения в исследованиях с использовани­
ем ES­клеток из­за этической проблемы, связанной с тем, что их получают,
извлекая зародыш из яйцеклетки.
C другой стороны, есть ещё iPS­клетки1 – всемогущие клетки, которые мож­
но получать из клеток кожи и крови живого организма. Тем клеткам, кото­
рые, один раз поделившись, утратили свою всемогущность, Яманака, доба­
вив четыре репрограммирующих фактора2, вернул ее обратно.
Благодаря получению iPS­клеток регенеративная медицина смогла выйти
на клинический уровень. С 2014 года для лечения пациентов с таким забо­
леванием глаз, как возрастная макулярная дегенерация, стали проводить
операции, в которых, используя iPS­клетки, полученные из кожи пациента,
воспроизводят новую сетчатку и пересаживают её в глаза.
Кроме клинических исследований о том, как применять iPS­клетки для ле­
чения пациентов с травмами спинного мозга, начинают также изучать, как
применять их для воссоздания зрительных нервов, нервных клеток и т. д.
Также проводятся исследования по воссозданию внутренних органов.
Наконец, давайте коснёмся темы выпадения волос. Причиной выпадения
волос является отмирание клеток, которые создают волосы на голове. В та­
ком случае если добавить на кожу головы iPS­клетки, то волосы снова нач­
нут расти?! Ожидания велики, однако в случае, например, с операцией по
излечению возрастной макулярной дегенерации только воссоздание кле­
ток будет стоить 50 млн иен (примерно 28,5 млн руб.).

1

2

В 2006 году команда исследователей из университета Киото под руководством профессора Яма­
нака Синъя впервые в мире смогла успешно создать индуцированные плюрипотентные стволо­
вые клетки.
Факторы, имеющие отношение к репрограммированию: Oct3/4, Sox2, Klf4, c­myc. После этого
был достигнут значительный прогресс в регенеративной медицине и производстве лекарствен­
ных средств.

38

Глава 2

z Практическое применение iPS-клеток

Изъятие
Пересадка

Собственные клетки
пациента

Выращивание

Четыре
фактора
Яманака:
• Oct3/4
• Sox2
• Klf4
• c-Myc

Клетки, составляющие
различные ткани
и внутренние органы

Индукция
диверсификации

iPS-клетка

Строение и функции клеток

39

Правда ли, что есть такие клетки,
которых становится больше при смехе?
Клетки, отвечающие за иммунитет
Говорят, что когда смеёшься, прибавляется счастья. Если говорить не
о счастье, а о здоровье, то действительно есть разнообразные исследова­
ния, которые это подтверждают. Наибольшее внимание здесь привлекает
исследование, связанное с силой иммунитета.
Исследования 1980­х годов сообщают, что благодаря смеху происходит
активизация NK­клеток – одной из разновидности лимфоцитов. Получив
данные этого исследования, учёные провели опыт: группе подопытных по­
казывались юмористические передачи, и подсчитывалось, увеличилось ли
у них количество NK­клеток1.
NK в названии NK­клеток – это сокращение от natural killer (естественный
киллер), и это те клетки, которые обеспечивают нашему организму естест­
венный иммунитет. Можно также принять такое толкование – дословный
перевод: прирождённый убийца. Звучит это страшно, но убивают они рако­
вые клетки и другие чужеродные субстанции. Они – охранники, на которых
мы полагаемся.
Антигенпрезентирующие клетки являются сторожами в нашем теле. Обна­
ружив инородные вещества (антигены), они представляют его Т­клеткам,
а T­клетки помогают им распространить эту информацию. Помощники
T­клетки, получив эту информацию, приказывают Т­клеткам­киллерам
атаковать. Сила этой атаки поразительна, она даже может уничтожить
клетки рака. Кроме этого, Т­клетки­помощники отдают приказ B­клеткам,
и они создают антитела, чтобы захватить противника. Антитела атакуют
инородные вещества. Если то же самое инородное вещество попадает в ор­
ганизм второй раз, то организм сможет мгновенно создать антитела и ото­
гнать его. Поэтому есть такие болезни, которыми, если один раз переболел,
второй раз уже никогда не заболеешь. Прививки используют эту систему –
в организм вводится ослабленный вирус (вакцина), и организм получает
возможность вырабатывать против него антитела.
NK­клетки в этой схеме не участвуют, они – так называемые фрилансеры.
Давайте стараться вести жизнь, наполненную смехом, чтобы они тоже мог­
ли работать.

1

По результатам этого эксперимента, у 14 подопытных из 19 увеличилось количество NK­клеток.

40

Глава 2

z Защитная реакция организма

Антигенпрезентирующие
клетки

NK-клетки

Атака
Передача
информации

Инородное
вещество

Т-клетки-помощники

Приказ
Приказ

Атака

Финальная
атака

Т-клетки-убийцы
В-клетки

Строение и функции клеток

41

В теле есть клетки-самоубийцы?
Апоптоз и некроз
У головастиков – личинок лягушек – есть впечатляющий хвост, занимаю­
щий примерно половину тела. Когда головастик превращается в лягушку,
этот хвост исчезает. В это время в хвосте включается программа, вызываю­
щая смерть клеток, – апоптоз1.
При апоптозе клетки сами выбирают смерть, или, иными словами, совер­
шают суицид. В случае с превращением в лягушку клетки строго генетиче­
ски запрограммированы умереть в определённое время и в определённом
месте. Другими словами, это не импульсивная смерть, а та, которая являет­
ся решающей частью самоопределения.
Кроме того, случается, что клетки умирают в результате произошедшей
аномалии. Когда это случается при определённых условиях, это можно
сравнить с самоуничтожением устройства. Чтобы удалить клетки, которые
могут нанести вред организму, клетки могут намеренно умереть.
Для запуска механизма апоптоза сначала в ядре клетки происходит боль­
шое изменение. Ядро сгущается, содержащаяся в нём ДНК фрагментирует­
ся, и клетка делится на апоптотические тельца. После этого тельца погло­
щаются макрофагами, и клетка полностью исчезает. Удивительно здесь то,
что содержащиеся в клетке вещества не утекают наружу.
Противоположный апоптозу процесс умирания клеток называют некро­
зом. При некрозе клетка расширяется, растворяется мембрана, и содер­
жимое вытекает. Некроз может быть вызван инфекцией, физическим или
химическим повреждением и другими подобными ситуациями. Напри­
мер, если вы упали и поцарапались, то это вызывает некроз клеток. То есть
это так называемая смерть от катастрофы. Это можно назвать пассивной
смертью клеток.

1

Апоптоз в переводе с греческого означает опадание сухих листьев.

42

Глава 2

z Апоптоз и некроз

Митохондии
Ядро

Сгущение ядра

Некроз

Апоптоз

Фрагментация клетки

Растворение

Апоптотические тельца
Во время некроза значительных
изменений в ядре не происходит,
а во время апоптоза происходит
заметное изменение – ядро сгущается,
а потом распадается на апоптотические тельца

Строение и функции клеток

43

Человек может дожить до 300 лет?
Предел деления клеток
В 2016 году средняя продолжительность жизни в Японии составила 81 год
у мужчин и 88 лет у женщин. Вскоре после войны, в 1947 году, она состав­
ляла 50 лет у мужчин и 54 года у женщин. За примерно 70 лет средняя про­
должительность жизни мужчин и женщин увеличилась более чем на 30 лет.
Появляется всё больше ожиданий относительно того, сколько же лет смо­
гут жить люди, если всё будет и дальше двигаться в таком же темпе. Есть,
конечно, такие оптимистичные исследователи, которые утверждают, что
если устранить все препятствия, то человек сможет дожить и до 300 лет, но
с биологической точки зрения всё же более общепринятым является предел
в 120 лет.
Одним из оснований для подобного расчёта является предел деления кле­
ток (или предел Хейфлика). У животных несколько раз происходит деление
клеток, однако как только они достигают определённого количества де­
лений, делиться они больше не могут. В случае с человеком этот предел –
50 раз. В перерасчёте на среднюю продолжительность жизни – 120 лет. На
самом деле наибольшая продолжительность жизни, которая зафиксирована
по всему миру, – 122 года1. Это совпадает с предположительной границей.
Однако нельзя сказать, что совсем нет вероятности преодолеть эту грани­
цу. Потому что учёные выяснили, как устроена клетка, которая подходит
к своему пределу деления. Когда клетка делится, теломера на конце хромо­
сомы становится короче. Считается, что чем короче теломера, тем ближе
эта граница, а значит, приближается также и смерть клетки.
Что, если предотвратить сокращение теломеры? Есть фермент, который
называется телемераза, – он обладает способностью удлинять теломеры,
и ожидается, что с его помощью можно будет предотвращать старение и та­
ким образом добиться увеличения продолжительности жизни. Однако, по­
скольку указывают на связь между активизацией телемеразы и развитием
раковых опухолей, похоже, что дорога к увеличению продолжительности
жизни не будет такой уж лёгкой.

1

Это француженка, умершая в 1997 году.

44

Глава 2

z Теломеры, определяющие продолжительность жизни

Клетка

Ядро клетки

Теломеры

Теломеры

Каждый раз, когда клетка делится, теломеры
становятся короче, и в конечном итоге
деление клетки прекращается

Строение и функции клеток

45

КОЛ О Н КА

2

Есть эвглен хорошо для здоровья?
Особенности одноклеточных организмов
Иногда одноклеточных поминают в та­
ком контексте: «Да этот человек – од­
ноклеточный!» В данном смысле это
означает «простой». Однако по отно­
шению к одноклеточным это неспра­
ведливо. Действительно, они состоят
из одной клетки, но эта клетка может
выполнять различные функции.
Например, эвглены. У них есть хлоро­
пласт, чтобы совершать фотосинтез,
а также жгутики, чтобы перемещаться
под водой. Это организм, который со­
вмещает в себе черты животного и рас­
тения. Считается, что они приобрели
такую особенность – сочетать в себе
простейшее животное и зелёную водо­
росль – в результате эукариотического
симбиоза.
В последнее время люди стали обра­
щать внимание на ту силу, которая
характерна для эвглен. Во­первых, это
питательное вещество. В него входит

Изобилие
питательных
веществ!

Кроме того,
высокая скорость
размножения!

46

59 видов витаминов, минералов и ами­
нокислот, и кроме того, у них, в отличие
от обычных растений, нет клеточной
стенки, что делает процесс их поглоще­
ния проще. В последнее время многие
производители здорового питания ста­
ли продавать продукты, содержащие
эвглен.
Ещё одно употребление – в качестве
биологического топлива. В клетке эв­
глены много липидов, поэтому они хо­
рошо горят.
Одноклеточные, такие как эвглены,
размножаются делением. При одина­
ковых условиях они размножаются
гораздо быстрее, чем организмы, раз­
множающиеся половым путём. Поэ­
тому появляется все больше венчур­
ных компаний, специализирующихся
на изучении эвглен. Можно сказать,
что они являются многообещающим
источником энергии.

Поскольку
легко воспламеняется,
можно использовать
в качестве горючего!

Глава 3

Рождение
и размножение
живых существ

Морской ёж, которого кладут в суши, –
это половые железы?
Деление яиц морских ежей и строение живых организмов
Морские ежи в качестве начинки для суши – это дорогое удовольствие. В се­
зон морские ежи такие вкусные!! А вы знали, что жёлтая часть, которую
мы едим, – это половые железы (семенники и яичники)? Когда морских
ежей ловят, то по их внешнему виду сложно разобрать, самец это или сам­
ка, поэтому, как правило, по полу их не классифицируют. Это значит, что
в ящиках с морскими ежами, которые часто можно купить в суши­рестора­
нах, смешаны и семенники, и яичники, и то, что тебе попадётся, зависит от
удачи.
Однако, строго говоря, между семенниками и яичниками есть разница. Се­
менники более твёрдые, у них более насыщенный цвет и вкус. Яичники же
по цвету более бледные, если их разрезать, то они станут густой жидкостью,
и вкус у них, по сравнению с семенниками, менее яркий. Обычно считает­
ся, что семенники вкуснее. В дорогих магазинах, бывает, продают только
семенники, но из­за того, что был произведён дополнительный отбор, цена
тоже соответственно повышается.
Давайте вкратце рассмотрим среду обитания морских ежей, а также строе­
ние их тела. Морские ежи обитают во всех морях мира и на всех глубинах:
от глубокого моря до мелководья. На брюшной поверхности у них находит­
ся рот с пятью зубами, которыми он может поглощать морскую траву. Иглы
на поверхности тела играют роль защиты от врагов, но, кроме того, во вре­
мя движения выступают в качестве ног.
В эмбриологии, разделе биологии, который занимается изучением появ­
ления отдельных особей, морские ежи стали бесценным материалом для
опытов. Когда оплодотворённое яйцо начинает делиться и развивается
бластула, яйцо становится прозрачным, и можно наблюдать всё, что проис­
ходит внутри клетки.
После того как зародыш минует стадию бластулы, его высиживают пример­
но 64 часа до того, как он из треугольного веретена станет личинкой мор­
ского ежа – плутеусом,имеющим наросты, затем он прилипает к морскому
дну и там трансформируется в морского ежа1.

1

Согласно последним исследованиям, средняя продолжительность жизни морского ежа в зависи­
мости от вида и среды обитания может превышать 200 лет.

48

Глава 3

z Развитие морского ежа

Оплодотворённая
яйцеклетка

Двухклеточная
стадия

Четырёхклеточная
стадия

Восьмиклеточная
стадия

16-клеточная
стадия

Морула

Бластула

Гаструла

Зародыш
в форме призмы

Плутеус

Взрослая особь

Рождение и размножение живых существ

49

Как размножаются растения,
которые не цветут?
Семенные растения и несеменные растения
Многие растения цветут. Те растения, которые могут оставить потомков
в виде семян, появляющихся после опыления, называются семенными. Но
у таких растений, как папоротники, мхи, водоросли, нет цветов и семян. Так
каким же образом они оставляют потомство? Ответ на эту загадку – смена
поколений.
Я буду объяснять на примере папоротников, которые часто можно обнару­
жить в горах. У папоротника есть два вида, которые по сути одинаковые,
но на вид отличаются. Это спорофит и гаметофит. Когда говорят «папорот­
ник», обычно подразумевают спорофит. Это растение, которое рассыпает
споры из спорангиев на обратной стороне листьев. Споры, попадая на зем­
лю, прорастают и вырастают в гаметофитов1. У гаметофитов есть мужские
и женские органы полового размножения – антеридии и архегонии соот­
ветственно, они оплодотворяются, получают оплодотворённые яйцеклет­
ки, и в следующем поколении на их месте вырастает спорофит. Другими
словами, у папоротников чередуется бесполое поколение, размножающе­
еся спорами, и имеющее пол поколение, размножающееся антерозоидами
и яйцеклетками, – таким образом они оставляют потомство.
Считается, что семенные растения более развиты, чем папоротники. Но
ведь папоротники могут, в зависимости от вида семян, решать, как им луч­
ше оставить потомство. Так почему же они менее развиты? Дело в том, что
папоротникам­гаметофитам, чтобы запустить антерозоид в яйцеклетку,
нужен посредник, например вода. То есть оставит растение потомство или
нет, сильно зависит от внешних факторов, является большим риском.
Семена же появились, чтобы исправить этот недостаток. Например, в ус­
ловиях засухи заметно увеличивается риск того, что папоротник­гамето­
фит не сможет оплодотвориться. Однако семенные растения могут впасть
в спячку и дожидаться, пока не настанут благоприятные условия для про­
растания. Это преимущество семенных растений позволило им забрать
главную роль у папоротников.

1

У папоротников гаметофиты называют заростками.

50

Глава 3

z Жизненный цикл папоротника

Спорангий
Спора
Сорус (группа
спорангиев)

Заросток

Обратная
сторона

Обратная
сторона
Гаметофит
Антеридий

Архегоний

(женский орган
полового размножения)

(мужской орган
полового размножения)

Антерозоиды

Яйцеклетка

Спорофит
Оплодотворение

Оплодотворённая
яйцеклетка

Рождение и размножение живых существ

51

В телах насекомых не течёт кровь?
Открытая и замкнутая кровеносные системы
Летом по обочинам дорог временами можно увидеть безжалостно раз­
давленных насекомых. Сбила ли их машина, растоптал ли их человек?..
Когда смотришь на их мёртвые тельца, становится их так жалко… А кро­
вотечения нет! Если хорошенько вспомнить, то если раздавить гусеницу,
выступит белёсая или желтоватая жидкость, а крови видеть не доводилось.
У насекомых нет крови?
У позвоночных, включая человека, кровь, выходя из сердца, проходит по
артериям, от них – по кровеносным сосудам, оттуда – в вены, а затем воз­
вращается в сердце. Это называется замкнутая кровеносная система. В зам­
кнутой кровеносной системе посредством транспортируемой крови можно
доставлять к каждому органу органические вещества, являющиеся источ­
никами энергии, а также кислород. Кровь красная, потому что гемоглобин –
белок, который доставляет кислород, – красного цвета.
С другой стороны, у насекомых – незамкнутая кровеносная система. Их
строение называется открытая кровеносная система. У них кровь и лимфа
не различаются, а образуют вещество под названием гемолимфа, а с каж­
дым биением сердца полость на теле (первичная полость тела) становится
всё шире. Из­за того, что чем хуже циркуляция, тем менее эффективно пе­
редаются органические вещества, животные с открытой кровеносной си­
стемой, такие как насекомые, не могут вырастать до крупных размеров.
Так каким же образом насекомые, у которых нет крови как таковой, по­
ставляют в своё тело кислород? Их секрет в трахее, которая растянута на
всё тело. Если посмотреть на личинку бабочки ласточкин хвост, то можно
увидеть по бокам тела несколько отверстий в форме эллипсов – их называ­
ют дыхальцами. Насекомые получают кислород напрямую через дыхальца,
и далее, через трахеи, доставляют его ко всем органам. Выброс углекислого
газа происходит точно так же – через трахеи.

52

Глава 3

z Открытая и замкнутая кровеносные системы

Открытая кровеносная
система

У существ с открытой кровеносной системой
нет кровеносных сосудов, поэтому гемолимфа,
выходя из артерий, распространяется
по всем тканям, затем попадает в вены
и возвращается в сердце

Артерии

Сердце

Ткани

Вены

Замкнутая
кровеносная система

У существ с замкнутой кровеносной системой
есть кровеносные сосуды, поэтому кровь
циркулирует по ним

Сердце

Артерии

Ткани

Кровеносные
сосуды

Вены

Рождение и размножение живых существ

53

Что такое «запланированная судьба»,
которой следуют клетки животных?
Изучение схемы развития
Когда мы слышим выражение «запланированная судьба» (в русском языке –
картирование судьбы1, в памяти всплывают научная фантастика и пред­
сказания, однако это выражение является серьёзным биологическим тер­
мином. На ранних этапах развития животного эмбриона, в случае если его
развитие идёт нормально, уже предопределено, из каких тканей и органов
он будет состоять. Так как такое развитие можно сравнить с судьбой, то оно
называется запланированной судьбой.
Первым учёным, открывшим существование запланированной судьбы, был
немецкий исследователь Вальтер Фогт. Он взял только сформировавшегося
зародыша тритона, подкрасил его безвредным пигментом, и выяснив, ка­
ким образом будут формироваться его ткани, составил схему запланиро­
ванной судьбы (схему распределения будущих внутренних органов). Ещё
один немецкий учёный, Ханс Шпеман, проведя опыт по пересадке клеток
зародышей тритонов, выяснил, когда определяется эта запланированная
судьба. Если на начальном этапе развития гаструлы пересадить новую
ткань, то после пересадки эта область начнёт развиваться так, как запро­
граммировано в пересаженной ткани, а если сделать это позже, то как было
запрограммировано исходной клеткой.
Ещё одним известным экспериментом Шпемана был эксперимент по пере­
садке спинной губы бластопора. Путём внедрения бластопора2 клетки, на­
ходившиеся в одном ряду, перестроились в два – внутреннюю и внешнюю
сторону. Группа клеток на внутренней стороне (энтодерма) превратилась
в пищеварительный тракт, а группа клеток на внешней стороне (эктодер­
ма) стала кожей и нервами. Кроме того, в отверстии между внутренней
и внешней сторонами тоже появляется группа клеток – мезодерма, из кото­
рой впоследствии образуются мышцы и кровеносные сосуды. А бластопор,
в свою очередь, образует либо рот, либо анус. В случае с людьми это анус.
Когда Шпеман проводил свой эксперимент, то обнаружил удивительное
поведение клеток бластопора. Они способствовали тому, чтобы находящи­
еся с ними по соседству ещё недифференцированные клетки становились
тем или иным видом клеток. Их Шпеман назвал организаторами (образую­
1

Картирование судьбы клеток (Fate mapping) – это метод, используемый в биологии развития для
изучения эмбрионального происхождения различных взрослых тканей и структур. «Судьба» ка­
ждой клетки или группы клеток отображается на эмбриональных структурах, показывая, какие
части эмбриона разовьются в какую ткань. Когда этот процесс выполняется с разрешением на
уровне одной клетки, он называется трассировкой (отслеживанием) линий клеток.

2

Бластопор – часть, служащая входом в первичную кишку, во время стадии развития от бластулы
до гаструлы. Внедрением бластопора называют пересадку клетки, взятой из бластопора, на вну­
треннюю сторону зародыша.

54

Глава 3

щими телами). И действительно, клетки спинной губы бластопора играют
центральную роль организаторов при развитии организма.

z Эксперимент Шпемана по пересадке спинной губы бластопора

Взяв часть спинной губы
бластопора зародыша тритона,
находящего на стадии
гаструлы, пересадили её
в другую гаструлу
на начальной стадии развития

Пересадка

Часть спинной губы
бластопора
(организующее тело)

Первичный зародыш

Разрез

Изучим, откуда появляется
вторичный зародыш –
от зародыша хозяина
или от пересаженного
зародыша

Вторичный зародыш

Часть, индуцированная
пересаженными клетками
Кишечный
тракт
Нефротом
Хорда
Сомит
Нервная
система

Поперечное сечение

Нервная
система
Хорда
Сомит*
Нефротом**
Кишечный
тракт
Боковые
пластинки

Первичный зародыш

Вторичный зародыш

* Спинной сегмент
** Зачаток органов
выделения

Ткани
зародыша-хозяина
под влиянием
организаторов
индуцируются

Рождение и размножение живых существ

55

Хвост ящерицы может отрастать
сколько угодно раз?
Автотомия животных и повторное вырастание
«Отбросить, как ящерица хвост». Такими словами в человеческом обществе
обозначают, что намереваются, избавившись от малозначащей вещи, поло­
жить конец проблеме, при этом не навредив себе. Эта фигура речи прово­
дит аналогию с ящерицами, которые, когда их ловит враг, могут отбросить
хвост и вырваться из вражеских рук, то есть совершить действие, которое
можно назвать автотомией.
Автотомия – это в прямом смысле действие, когда ты сам отрезаешь часть
себя. Так вы не позволяете врагу отрезать вашу часть. Место, по которому
будет произведён отрез, заранее определено. На позвоночнике есть место
с ослабленными позвонками, откуда и происходит отбрасывание. Мышцы,
расположенные рядом вокруг, тоже обладают легко разрезаемой структу­
рой. Отпавший хвост какое­то время ещё продолжает двигаться, отвлекая
тем самым внимание врага. В это время ящерица стремительно убегает.
Что будет с ящерицей, отбросившей хвост? Сначала мышцы, расположен­
ные на поверхности среза, сожмутся, чтобы остановить кровотечение.
Затем клетки эпидермиса покрывают поверхность среза, а под ними рас­
стилается сеть кровеносных сосудов. Это так называемая первая помощь.
После этого ящерица переходит к отращиванию нового хвоста. Образуются
нервные стволовые клетки, мышечное волокно, в середине вытянувшегося
хвоста появляется хрящ. Но хвост – уже не такой же, каким был прежде. Но­
вый позвоночник создать они не могут, и бывали случаи, когда новый хвост
вырастал короче, чем предыдущий1.
Поскольку ящерица, отбросившая хвост, теряет часть спинного мозга и тот
хрупкий участок для сбрасывания, то больше она не может сбрасывать
хвост. Однако существуют случаи, когда ящерицам удаётся отбросить хвост
второй раз и даже больше. Но это не тот приём, который можно повторять
бесконечное количество раз. Поскольку на отращивание нового хвоста
нужно больше энергии, для ящерицы эта техника применима только как
последнее средство для спасения жизни.

1

В зависимости от вида ящерицы бывает и такое, что новый хвост не вырастает.

56

Глава 3

z Животные, способные к автотомии, и места, по которым проходит отрез

Геккон

Ящерица

Краб

Морская звезда

Кузнечик

Рождение и размножение живых существ

57

Почему у планарии, которая может
заново отрастить голову, сохраняются
воспоминания?
Приспособления животных, позволяющие сохранять
воспоминания вне мозга
Есть такой организм, который называется планария. В реках Японии живёт
один из его видов – дюгезия японская. Эволюционно планария находит­
ся на пересечении первичноротых и вторичноротых1 и среди животных,
имеющих мозг, имеет самое примитивное его строение.
Среди главных отличительных особенностей планарий можно назвать её
удивительную способность к регенерации. Например, если разрезать пла­
нарию ровно пополам, то от головы она сможет вырастить тело, а от брюш­
ной части – новую голову. Кроме того, даже если резать не напополам, а на
три или даже на четыре части… Сколько бы раз вы её ни разрезали, она всё
равно сможет регенерировать.
В США, в университете Тафтса группа учёных во главе с Талом Шамратом за­
метила способность к регенерации планарии, и они провели эксперимент.
В его ходе они приучали планарий, обычно сторонящихся света, что в свет­
лых местах есть еда, а затем разрезали их. Они пытались выяснить, сохра­
нится ли воспоминание об этом у той планарии, которая заново отрастила
голову. Результаты они получили, сравнивая эту планарию с особью, кото­
рую не учили получать еду в светлых местах. Сразу после регенерации во
времени, за которое они добираются до еды, не было разницы между обеи­
ми особями. Однако после того, как провели ещё одну тренировку, разница
между временем, за которое планарии добрались до еды, стала очевидной.
Это значит, что первая планария всё же смогла вспомнить то, чему её учи­
ли. Планария, которая вырастила себя заново с хвоста, имеет возможность
регенерировать мозг. Получается, что воспоминания могут сохраняться не
только в мозгу?
К сожалению, подтвердить эту гипотезу на нынешнем этапе не представ­
ляется возможным. Однако если окажется, что сохранять память за преде­
лами мозга возможно, то это может стать эффективным способом лечения
таких болезней, как болезнь Альцгеймера или слабоумие.

1

У первичноротых животных тот первичный рот (бластопор), который образуется на ранних ста­
диях развития зародыша, становится затем ртом. У вторичноротых первичный рот не становит­
ся ртом, а рот затем образуется отдельно.

58

Глава 3

z Регенерация планарии

Голова Шея

Глотка

Хвост

Разрез

Голова Шея Глотка Хвост

Голова Шея Глотка

Хвост

Начало регенерации
(скопление
недифференцированных
клеток)

Рождение и размножение живых существ

59

Разновидность сакуры под названием
«сомэй йосино» вся клонированная?
Скрещивание растений
Когда наступает апрель, можно узнать не только прогноз погоды на день,
но также и прогноз, когда будет цвести сакура. Настолько важны для совре­
менных японцев цветы сакуры.
То, что здесь называется сакурой, – это деревья сорта сомэй йосино. Вы зна­
ли, что все деревья, выращенные по всей стране с севера до юга, – это всё
клоны, происходящие от одного дерева?
Если произвести генетический анализ сомэй йосино, то окажется, что вся
она – плод гибридизации деревьев сортов эдо хиган (Cerasus Itosakura)
и осима дзакура (Cerasus speciosa). Считается, что источником этого стало
то, что в конце периода Эдо садовники стали продавать сакуру под назва­
нием Йосино­дзакура в квартале Сомэй1 в Эдо.
Йосино – это название местности в префектуре Нара. Йосино была извест­
на своей сакурой, поэтому садовники, пользуясь её популярностью, назва­
ли свою сакуру в честь этого места.
Йосино­дзакура была переименована в сомэй йосино в период Мэйдзи.
Фудзино Ёринага, учёный тех времён, обнаружил, разглядывая йосино­
дзакуру в парке Уэно, что она очень отличается от яма­дзакура (Cerasus
jamasakura), которая произрастает в регионе Йосино и является, по сути,
другим видом. И тогда Фудзино назвал эту сакуру «сомэй йосино» в честь
квартала Сомэй.
Сакура сомэй йосино самонесовместима, то есть даже если её опылить, ма­
ловероятно, что произойдёт оплодотворение. Кроме прививания клонов,
у этой сакуры нет способов увеличить количество деревьев. Это главная
причина того, что все эти деревья – клоны, произошедшие генетически от
одного дерева.
Однако это не значит, что сакура сомэй йосино не может оставлять потом­
ков. Бывает такое, что она скрещивается с дикой сакурой, растущей непо­
далёку. Это может стать проблемой, связанной с загрязнением генов уже
существующих видов.

1

В современном Токио это находится рядом с Комагомэ, район Тоёсима. С середины периода Эдо
до периода Мэйдзи это место процветало как квартал садоводства.

60

Глава 3

z Самонесовместимость сакуры сомэй йосино

Пыльца

Собственная
пыльца
Чужая пыльца

Тычинка
Пыльцевая
трубка
Другое
растение
(дикая сакура и др.)

Самонесовместимые растения имеют препятствие к прорастанию пыльцы в результате
самоопыления и к удлинению пыльцевых трубок. В случае если на них попадёт пыльца
других растений, то оплодотворение пройдёт нормально

Черенкование

Прививка

Часть растения втыкают в землю,
чтобы она укоренилась

Срезанную ветвь прикрепляют
к стволу другого дерева

Рождение и размножение живых существ

61

Какую цель может преследовать
технология создания клонов?
Практическое применение технологии репродукции
В 1996 году в Великобритании родилась одна овца. В связи с рождением
этой овцы по имени Долли были развёрнуты шумные дебаты. Это произо­
шло потому, что Долли была клонированной овцой.
И до этого в животноводстве применялся способ создания клонов, когда из
зародыша на ранних стадиях развития, почти сразу после оплодотворения,
выращивали взрослую особь, но рождение Долли стало результатом эпо­
хальной технологии – изъяв ядро из соматической клетки взрослого живот­
ного, его слили с неоплодотворённой яйцеклеткой, и таким образом появи­
лась на свет она.
За исключением некоторых организмов, размножающихся бесполым пу­
тём, очень многие, включая человека, оставляют потомство благодаря
половому размножению. В результате полового размножения различные
гены составляют различные цепочки, что обеспечивает многообразие ви­
дов. В случае с Долли гены ребёнка полностью совпадают с генами родите­
ля (животного, из молочной железы которого были взяты клетки).
Рождение Долли ознаменовало, что если использовать эту же технологию,
теоретически можно создать даже клонов человека, и это потрясло весь
мир. Разговоры дошли до того, что если пересадить ядро клетки гения, та­
кого как, например, Эйнштейн, то можно будет создать ещё одного гения…
По отношению к этой технологии, чреватой такими опасностями, как нача­
ло отбора наилучших людей, во всех странах, включая Японию, технология
клонирования запрещена по отношению к человеку.
Однако предполагается, что клонирование само по себе поможет обес­
печить стабильность поставок продовольствия, наладить фармацевти­
ческое производство и создавать внутренние органы для пересадки. Есть
также исследователи, которые считают, что с помощью этой технологии,
возможно, можно будет воссоздать мамонтов и других вымерших живот­
ных из их оставшихся клеток1.

1

Такие исследования на самом деле проводились в медицинской докторантуре в США в Гарварде.

62

Глава 3

z Рождение клонированной овцы Долли

Овца A

Овца B

предоставление клеток
молочной железы

предоставление
неоплодотворённой яйцеклетки

Клетка молочной железы

Пересадка
ядра

Пересадка

Яйцеклетка

Предоставление
неоплодотворённой
яйцеклетки без ядра

Изъятие
ядра

Овца C

Долли

овца, ставшая
суррогатной матерью

имеет точно такой же
набор генов, как овца A

Пересадка в матку

Рождение

Рождение и размножение живых существ

63

Почему трёхцветные кошки –
только самки?
Инактивация Х-хромосомы
Трёхцветные кошки – это кошки, шерсть которых имеет три цвета: рыжий
(коричневый), чёрный и белый. В Японии они часто встречаются, однако за
границей являются настоящей диковинкой, и там крайне популярны трёх­
цветные японские бобтейлы, которых называют миикэ (три шерсти). То,
что трёхцветные кошки могут быть только самками, имеет непосредствен­
ное отношение к такому феномену, как инактивация X­хромосомы.
Хромосома – это цилиндрическая конструкция, которую можно наблюдать
при делении клетки, отвечающей за выявление и доставку генетической
информации. Большинство млекопитающих, включая людей и кошек, по­
мимо аутосомных хромосом имеют также два вида хромосом: X­хромосо­
мы и Y­хромосомы, относящиеся к определению пола. Если в организме
две X­хромосомы, то это самка, если X­хромосома и Y­хромосома, то самец.
У самца всего одна X­хромосома, а у самки – две, и поэтому, чтобы избежать
излишней работы X­хромосом над генами, одна из них впадает в сон. Это
и называется инактивацией X­хромосомы.
В случае с цветом шерсти кошек, если объяснять доступно, существует ген,
который отвечает за появление белой шерсти, а также, помимо белого цве­
та, существуют гены, отвечающие за то, будет ли кошка рыжей или чёрной.
Ген, отвечающий за белый цвет, – это аутосомная хромосома, но то, будет
ли кошка рыжей или чёрной, зависит от X­хромосомы.
То, какой выбор осуществит инактивированная X­хромосома, определяется
совершенно случайным образом. Например, половина клеток решает, что
кошка будет рыжей, а половина – что чёрной. Так появляются трёхцветные
пятнистые узоры. У самцов X­хромосома всего одна, поэтому у них нет та­
кого пространства для выбора, то есть то, что трехцветные кошки бывают
только самками, определяется тем, что у них две X­хромосомы1.

1

Очень редко в результате аномалии хромосом бывает, что рождаются самцы с набором хромо­
сом XXY. Вероятность их появления – один кот на 30 тысяч.

64

Глава 3

Деление клеток

z Инактивация X-хромосомы

Какая-то из X-хромосом
случайным образом
инактивируется

z Инактивация X-хромосом у трёхцветных кошек

Коричневый

Инактивация

Чёрный

Рождение и размножение живых существ

65

КОЛ О Н КА

3

И среди животных
есть красавчики?
Поведение животных во время ухаживания
В передачах про животных часто пока­
зывают ухаживания животных в пери­
од размножения. Иногда это выглядит
мило, а иногда комично. Они меня­
ют окрас на более броский и безос­
тановочно танцуют.
Как правило, теми, кто ухаживает, ока­
зываются самцы. Если самке нравится
этот самец, то она принимает его уха­
живания, а если нет, то она отворачи­
вается в другую сторону… Такое часто
можно увидеть и среди людей.
По каким же критериям самка выби­
рает себе подходящего самца? Давайте
приведём пример на павлинах. Сам­
цы павлинов в период размножения
распускают украшающие перья и под­
ходят к самкам, во время танца тряся
этими перьями. Самки, глядя на сам­
цов, решают, принимают они их или
нет, и существует исследование, со­
гласно которому одним из стандартов

для того, примут самки ухаживание
или нет, является узор из глаз на перь­
ях ухажёра. То есть всё точно так же,
как и с людьми, – больше любят тех, кто
является красавчиками по стандартам
красоты.
Помимо павлинов, есть ещё также мно­
жество животных, у которых принято,
что самцы наряжаются, чтобы ухажи­
вать за самками. Зачем же им такие
приспособления?
В мире, где действует закон джунглей –
сильный поедает слабого, – сила ста­
новится фактором, необходимым для
существования. И украшающие при­
способления становятся символом,
выражающим силу животного. Каждый
раз доказывать свою силу в драке было
бы неэффективно, да и с точки зрения
существования вида наверняка были
бы проблемы.

Ая

…
вчик

са
Кра

66

им

ею

усп

ех

уд

еву

ше

к!

Глава 4

Устройство растений

Если поставить на веранде растения,
станет прохладнее?
Как работает испарение у растений
В последнее время в Японии часты случаи, когда летом температура подни­
мается выше 35 °С. Люди, будучи не в силах выносить жару, полагаются на
кондиционеры, и в результате в городах появляется феномен, называемый
островом тепла, и всё это превращается в замкнутый круг. Среди потен­
циально эффективных мер по предотвращению этого большое внимание
привлекает зелёный занавес.
Если позволить ползучим растениям расти вдоль стены, то это не только
преградит доступ к солнечному свету, но также понизит температуру в по­
мещении, благодаря тому что растения обеспечивают испарение1.
Испарение – это явление, когда из листьев и стеблей растений испаряется
водяной пар. В жаркие дни растения, чтобы охладить поверхность своих
листьев, через поры, находящиеся на задней стороне листов, активно выде­
ляют водяной пар. В этих случаях благодаря теплоте испарения они охлаж­
дают не только поверхность своих листьев, но и понижают температуру во­
круг. Вспомните тот «туманный душ», который недавно начали продавать
в летнее время года. То, что вокруг растений становится прохладнее, – это
тот же принцип, что и у «туманного душа».
Какое количество водяного пара могут выделять растения? Это сильно за­
висит от разновидности растения. Например, кизил, который может вы­
сасывать влагу из земли и поэтому так и называется – мидзуки (водяное
дерево), может выделять много водяного пара, а кактусы, произрастающие
в пустыне и приспособившиеся к своей среде обитания, напротив, выделя­
ют мало водяного пара, предпочитая накапливать влагу (см. стр. 82). Кроме
того, даже в случае с одним и тем же растением количество выделяемо­
го пара зависит от температуры и влажности: в целом в случае с высокой
температурой и низкой влажностью количество выделяемого пара будет
больше.
Что же касается того, что если посадить несколько цветов на веранде, то
станет прохладнее, то хоть температура на веранде и понизится благодаря
испарению, но, к сожалению, если это будет всего несколько горшков с рас­
тениями, физически вы не сможете почувствовать это понижение.

1

Для создания зелёного занавеса подойдут горькая тыква, огурец, люффа, ипомея, халикакаб
и другие вьющиеся растения.

68

Глава 4

z Как происходят испарение и фотосинтез у растений
В растениях вода двигается снизу вверх, то есть в противовес силе тяжести.
Столб воды всегда двигается от корней к листьям, и помогает ему в этом именно
испарение. Ещё одна важная функция испарения – обеспечивать движущую силу
для движения воды

Солнечный свет
Солнечный свет
Вода

Углекислый
газ

Испарение

Глюкоза

Кислород

Фотосинтез

Углекислый газ

Вода

Устройство растений

69

Зачем в корне лотоса дырки?
Дифференцирование органов растений
Корень лотоса – это продукт, который используют как талисман на удачу
в новогодних блюдах. Поскольку в нём есть дыры, то говорят, что это «что­
бы можно было увидеть будущее». Кстати, а вы знаете, почему в корне ло­
тоса есть дыры?
Если записать фразу «корень лотоса» иероглифами, то получатся два иеро­
глифа: «лотос» и «корень». Однако на самом деле это не корень, а корневи­
ще – стебель, в котором запасаются питательные вещества.
Лотосы плохо растут, если они не в грязи. Однако в грязь плохо поступает
кислород, необходимый для роста. Поэтому, чтобы доставить необходимый
кислород с поверхности, в корневище лотоса появились дыры, которые
обеспечивают проходимость воздуха и вентиляцию.
Дыры в корне лотоса, проходя через корневище (так называемый корень
лотоса) и его утолщения, присоединяются к следующему корневищу, как
трубкой.
Папоротники и семенные растения, имеющие строение трубок, называют­
ся сосудистыми растениями.
Сосуды у таких растений – это ксилемы, которые проводят воду, и флоэмы,
которые проводят питательные вещества, и они соединяют всё растение, от
корней до стеблей и от них – до листьев. Большой вклад в то, что растения
получили подобное строение, внесло увеличение их размеров в ходе эво­
люции. Каким бы большим ни стало растение, эти сосуды могли проводить
необходимую воду и питательные вещества во все его уголки.
Вы, наверное, могли подумать, что дыры в корне лотоса – это очень боль­
шие сосуды. Но это ошибка. Хоть лотос и сосудистое растение, но дыры
в его корневище – это не сосуды. В результате приспособления к условиям
жизни они стали исполнять роль вентиляционных отверстий, отдельных от
сосудистой системы.

70

Глава 4

Ксилемма

Лист

Флоэма
Ксилемма

Cосудистая
система

Флоэма

Cосудистая
система

z Строение сосудистых растений

Флоэма
Ксилемма

Cосудистая
система

Стебель

Корень

Ксилемма

Дырки в корне лотоса – это ни ксилеммы,
ни флоэмы. Это вентиляционные
отверстия. Если разрезать его ножом,
то появятся нити – это ксилеммы корня
лотоса

Устройство растений

71

Комары могут пить
не только человеческую кровь,
но и цветочный нектар?
Переносчики пыльцы
Высокий звук раздаётся рядом с подушкой. Он летает по нерегулярной тра­
ектории, скрываясь от взгляда, а когда вы не замечаете, он пьёт вашу кровь.
То, что остаётся, – набухшее, зудящее место укуса… Для людей комары, на­
верное, самые близкие насекомые­вредители.
Нам известно, что кровь пьют только самки, которые перед откладыва­
нием яиц нуждаются в высокобелковой крови животных, в то время как
самцы не пьют кровь, а питаются пыльцой и фруктовыми соками. Други­
ми словами, и комары тоже играют роль опылителей, которые питаются
нектаром растений.
Опылители – это те живые существа, например насекомые, которые пере­
носят пыльцу на рыльца пестиков других цветов1. Это один из необходи­
мых шагов для оплодотворения растений. Среди самых известных живот­
ных­опылителей можно назвать пчёл и медоносных пчёл. Задние лапки
пчёл густо покрыты щетинками, которые они используют как щётки для
пыльцы, и, перелетая с цветка на цветок в поисках нектара, пчелы опыляют
растения.
Растения, чтобы привлечь к себе опылителей, изобретают различные улов­
ки. Например, орхидеи для привлечения мотыльков имеют цветы, которые
даже ночью, когда мотыльки активны, даже в темноте выделяются своим
белым цветом и размером – это привлекает мотыльков. Цветы и опыли­
тели, развивающиеся в зависимости друг от друга, – это один из примеров
плодов совместной эволюции.
Итак, давайте вернёмся к разговору о комарах.
Для людей они могут быть досадной неприятностью, однако для растений
они точно так же, как и другие насекомые, являются дорогими гостями.
Если бы растения могли давать комарам и белок, необходимый для откла­
дывания яиц, люди смогли бы благодарно жить без ущерба, причиняемого
комарами…

1

Не только насекомые, но и ящерицы и обезьяны тоже могут выступать переносчиками пыльцы.

72

Глава 4

z Структура цветка и опылители

Опылители

Пестик

Тычинка

Столбик
Завязь

Пыльник
Тычиночная
нить

Семяпочка

Лепесток
Чашелистик

Цветоложе

Устройство растений

73

Не только плотоядные растения
могут есть насекомых?
Отношения растений и насекомых
Для растений насекомые – важные партнёры, которые помогают им с опло­
дотворением. То, что мы писали выше, что растения эволюционировали
таким образом, чтобы нравиться насекомым, – это правда. Однако это не
значит, что у растений и насекомых всегда сотруднические отношения.
Для многих насекомых основной пищей являются листья и стебли растений,
то есть неожиданно насекомые становятся для растений не партнёрами,
а внешними врагами. Чтобы защитить своё тело от насекомых, растения
в ходе эволюции выработали защитную систему.
Одной из таких систем защиты стало то, что некоторые растения стали ядо­
витыми. Например, если отрезать лист у шелковицы, то из прожилок про­
ступит млечный сок. В нём содержится вещество, препятствующее обмену
веществ, и если оно попадёт в организм насекомого, то это затормозит его
жизненные процессы и приведёт к смерти.
Многие растения аналогичным образом выделяют млечный сок, но его
главное назначение, как и в случае с шелковицей, – служить защитой от
насекомых. С другой стороны, насекомые тоже не терпят это молча. Напри­
мер, шелкопряды на определённом этапе развития получили иммунитет
к яду млечного сока шелковицы.
Растения, в свою очередь, тоже могут не только быть съеденными, но и ис­
пользовать насекомых в качестве питательных веществ. Это так называемые
плотоядные растения. У них есть специальные листья, предназначенные
для охоты, и они ловят насекомых, а затем переваривают их и поглощают.
Те питательные вещества, которые они не могут создать фотосинтезом, они
дополнительно получают благодаря охоте1.
Существует также такая стратегия, когда у растений нет специального при­
способления для охоты, но растения ловят насекомых с помощью пушка,
покрытого слизью, после чего труп насекомого падает на землю, где гниёт,
а из его трупа растения получают питательные вещества. К таким новым
хищным растениям относятся, например, томат и картофель.

1

Растения могут жить и исключительно за счёт питательных веществ, полученных в процессе фо­
тосинтеза.

74

Глава 4

z Способы охоты на насекомых плотоядных растений

Хватает и держит
Это самый распространённый вид
плотоядных растений. На поверхности
листьев растут волоски, покрытые
слизью. С их помощью они ловят
насекомых. После того как насекомое
поймано, выделяются пищеварительные
соки, и насекомое
переваривается
и поглощается.

Ловушка
На листе, похожем на двойной,
с внутренней стороны расположены
чувствительные ворсинки. Если их
коснуться, то лист захлопнется, закрыв
в себе насекомое. Часто бывает такое,
что с первого раза механизм
не срабатывает, поэтому есть механизм,
с помощью которого лист захлопывается
и со второго и более касаний.

Венерина мухоловка,
росянка щитовидная
и др.

Росянка,
жирянка,
росянка
щитовидная
и др.

C кувшином
Лист принимает форму мешка, и если
насекомое туда попало, то выбраться
будет сложно. Внутри этого мешка
пищеварительные соки, и спустя
некоторое время попавшее туда
насекомое будет переварено
и поглощено.

Всасывание
Тип, который ловит маленьких
насекомых. На входе в мешок
для насекомых есть чувствительные
ворсинки, которые, как только насекомые
их коснутся, открывают лепесток
вовнутрь, всасывают насекомое,
а затем лепестки закрываются,
препятствуя уходу жертвы

Непентес
(кувшиночник),
саррацения
и др.

Пузырчатковые и др.
Устройство растений

75

Чёрных цветов не существует в мире?
Пигментация цветов и их гибридизация
Чтобы очаровать насекомых – партнёров, которые помогают растениям
с оплодотворением, – цветы приобретают различные привлекательные
расцветки.
В основном химические соединения, отвечающие за окраску цветов, можно
поделить на три большие группы: флавоноиды, каротиноиды и беталаины.
У многих растений за окраску отвечают флавоноиды – они могут иметь раз­
личный цвет, от жёлтого до синего.
Антоцианин, который придаёт синий цвет чернике, часто можно встретить
добавленным в продукты здорового питания, поскольку он имеет антиок­
сидантный эффект. Антоцианин как раз является одним из флавоноидов.
Каротиноиды – вещества, придающие цвет от жёлтого до оранжевого и крас­
ного. Жёлтые цветы, такие как, например, хризантемы и розы, в большин­
стве случаев включают в себя каротиноиды. Каротин в составе моркови
и капсаицин в составе стручкового перца – это тоже каротиноиды.
Что касается беталаинов, они входят в состав таких цветов, как ночная кра­
савица или кактус, и они могут быть разного цвета – от жёлтого до фиоле­
тового. Все различные вариации окраски цветов – это смесь этих трёх групп
химических веществ.
В окраске цветов не бывает чёрного цвета. Насекомые умеют различать
цвета, чтобы видеть цветы и листья растений, и поэтому им нет нужды раз­
личать чёрный. Если цветок будет чёрным и насекомое его из­за этого не
заметит, в этом не будет смысла. Поэтому в чёрных лилиях и других цветах,
оттенки которых близки к чёрному, отчётливо проявляется антоцианин, но
на самом деле они не чёрные.
Среди декоративных цветов многие являются плодом искусственной гиб­
ридизации, с помощью которой можно получить ещё более яркие и насы­
щенные оттенки. Более того, с помощью определённых генетических моди­
фикаций можно создавать такие цветы, которых не существует в природе:
синие розы, синие гвоздики1.

1

Путём успешной разработки, в ходе которой из петуньи берут ген, отвечающий за синий цвет,
и пересаживают его в розу.

76

Глава 4

Зелёный

Синий

Фиолетовый

Красный

Оранжевый

Жёлтый

z Пигментация цветов

Флавоноиды
Антоцианин

Каротеноиды

Ипомея

Хризантема
Кактус

Беталаины

Азалия
Хлорофилл
Устройство растений

77

Почему в бананах нет косточек?
Генетические мутации
Если говорить о плодах без косточек, то в последнее время, в результате
селекции, были выведены такие сорта винограда и хурмы. Но если гово­
рить о бананах, то у них косточек нет уже давно. В Папуа – Новой Гвинее, на
раскопках древнего земледельческого поселения Кука, были обнаружены
следы выращивания бананов сроком примерно от 7000 до 6400 лет назад.
Можно предположить, что у бананов не было косточек уже тогда.
Похоже, что то, что у бананов нет косточек, произошло в результате случай­
ной генетической мутации. Обычно у живых существ хромосомы сцеплены
в пары по две, но у бананов без косточек хромосомы сцеплены в триплоиды
по три. Обычно у триплоидных растений плохо проходит мейоз1 (редукци­
онное деление), в результате которого образуются половые клетки, и поэ­
тому они обладают свойством – у них редко появляются семена.
Для людей это было удобной мутацией. У фруктов без косточек много пи­
тательных веществ, а ещё их можно есть целиком, не заботясь о том, чтобы
не проглотить косточку. Однако в случае с бананом есть расхождение в тер­
минологии – то, что считается банановым деревом, на самом деле класси­
фицируется как травянистое растение (трава). То есть это низкое растение,
с которого легко можно собирать плоды.
Обнаружили бананы без косточек жители Папуа – Новой Гвинеи, которые
посредством черенкования (см. стр. 60) и обломки увеличили количество
бананов без косточек. Именно эти бананы дошли и до наших дней, и сейчас
способ выращивания бананов в целом происходит по той же самой техно­
логии.
Другими словами, те чёрные зёрнышки, которые можно увидеть в бана­
нах, – это следы от семян, которые могли бы быть, не будь эти бананы бес­
косточными. Однако вырастить из этих зёрнышек плод невозможно.
Существуют также и дикие бананы, с косточками – в их мякоти их много. Их
чаще всего едят в таких регионах, как Филиппины и Малайзия.

1

Хромосомы делятся пополам, и появляются половые клетки.

78

Глава 4

z Как возникают триплоиды

Диплоид

Диплоид

Диплоид

Половые клетки

Мейоз

Оплодотворение

Диплоид

Диплоид

В результате мутации
не поделились пополам

Оплодотворение

Мутант
с удвоенным
количеством
хромосом

Мейоз

Тетраплоид

Мейоз

Оплодотворение

Триплоид
У триплоида нечётное количество хромосом,
поэтому он не может успешно осуществлять мейоз,
и у него сложности с созданием половых клеток
Устройство растений

79

В красивых цветах обязательно есть яд?
Вторичные метаболиты растений
У мужчин по всему миру есть поговорка, что у прекрасных цветов есть ши­
пы. Это означает, что, увидев красивую розу (девушку), если попытаешься
просто её схватить, то она причинит тебе боль. Но ладно ещё шипы, а если
в цветах яд?..
На самом деле ядовитых цветов достаточно много. Если привести наиболее
известные примеры, то это гортензия, нарцисс, ландыш, тюльпан, рододен­
дрон, ночная красавица… Поскольку сейчас мы их не едим, это не является
проблемой, однако в прошлом были известия, что какое­то блюдо решили
украсить листьями гортензии, и более десяти человек, случайно съевших
их, получили отравление.
Для растений ядовитые вещества являются не только защитой организма
от насекомых, но также и необязательным продуктом метаболизма – вто­
ричными метаболитами.
Одной из групп веществ, принадлежащих к вторичным метаболитам, яв­
ляются алколоиды – органические соединения, имеющие в составе азот.
Многие из них являются ядами для других живых существ. Среди иных вто­
ричных метаболитов – терпеноиды, фенолы, феназины и другие вещества,
в которых заинтересованы люди. Их классифицируют по каналам биосин­
теза.
Люди издавна используют растительные вторичные метаболиты. Для охо­
ты из растений получали яд, после чего им смазывали стрелы, а в случае
болезни делали и пили настои из целебных растений, убивающих бактерии.
И в настоящее время химические соединения, полученные из растений,
вносят большой вклад в развитие фармацевтики и медицины.
По отношению ко вторичным метаболитам существуют также и первич­
ные: это сахара, аминокислоты, липиды, нуклеиновые кислоты и другие
необходимые продукты, полученные в результате метаболизма у живых су­
ществ, и у многих живых существ эти вещества общие.

80

Глава 4

z Ядовитые цветы

Гортензия

Нарцис

Ландыш

Тюльпан

Тошнота, рвота, понос,
обильное слюновыделение,
потоотделение, головная боль,
кома, гипотермия и др.

Рвота, головокружение,
покраснение лица и др.

Тошнота, дерматит и др.

Рвота, головная боль,
головокружение, сердечная
недостаточность,
снижение кровяного
давления, паралич сердца
и др.

Фенолы

z Используемые людьми вторичные метаболиты

Полифенолы

Флавоноиды

Фенолокислоты

Полифенолы

Монотерпены

лимонен,
ментол и др.

Истинные
алколоиды

Тритерпены

Сесквитерпены
Политерпены
Каротеноиды

альфа-каротин,
бета-каротин,
ликопин

Алкалоиды

Терпеноиды

Дитерпены
лимонин,
обакунон и др.

антоцианин
катехины
флавонолы
флавононы

кофеин,
никотин и др.

Псевдоалкалоиды
капсаицин,
соланин и др.

Устройство растений

81

Почему кактусы могут выживать
в пустыне?
Способы растений подстроиться к окружающей среде
Кактусы, за исключением малой их части, происходят из Северной и Юж­
ной Америки и ее окрестностей. В США в штате Аризона есть пустыня Со­
нора, в которой в год выпадает в лучшем случае 250 мл осадков, а в худ­
шем – 60. И всё же кактусы карнегия, являющиеся символом этого региона,
растут там во множестве. Почему же кактусы живут в такой суровой среде
обитания?
Главной отличительной особенностью кактусов является их массивный ша­
ровидный ствол. Когда идёт дождь, кактус быстро выкачивает влагу из кор­
ней и накапливает её в стебле.
Для фотосинтеза у них тоже есть хитрость. Обычные растения днём рас­
крывают поры, поглощают кислород и фотосинтезируют, однако кактусы,
чтобы избежать потери влаги днём, закрывают поры, вечером временно
синтезируют из полученного кислорода яблочную кислоту, которую копят,
а затем днём из этой яблочной кислоты снова изымают кислород, синтези­
руя глюкозу. Это считается приспособлением к суровому климату пустыни
с её постоянным дефицитом влаги и огромной разницей дневной и ночной
температур.
Далее давайте разберёмся в специфическом строении кактусов. Характер­
но для кактусов то, что у них есть выпуклости, похожие на чёрный узор на
арбузе, а поверх них густо растут иголки. Первые называются ареолами, из
них также могут расти короткие ветви. Иголки, растущие на них, представ­
ляют собой трансформированные листья. Бывает также такое, что ареолы
покрыты крохотными волосками, похожими на пух. Считается, что какту­
сы приобрели такое строение, чтобы не оказаться съеденными животны­
ми и насекомыми, а также чтобы хоть немного заслониться от чрезмерно
яркого дневного света1.

1

Ещё одна функция – поглощать влагу из воздуха. Даже в местах, где не идёт дождь, они могут
поглощать влагу, например из тумана.

82

Глава 4

z Фотосинтез кактусов

Ночь

День

С помощью солнечной
энергии кактус
производит глюкозу

Кактус открывает
поры, поглощая
кислород

Клетки
накапливают
воду

Щавелевоуксусная
кислота

Яблочная
кислота
Глюкоза

Устройство растений

83

По годичным кольцам на дереве можно
понять, какой климат был в прошлом?
Изучение климата по годичным кольцам
Годичные кольца – это узор из концентрических кругов, который можно об­
наружить на срезе дерева. Каждый год в этом узоре прибавляется по одному
кругу. Увеличивается та часть, которая называется камбий, где происходит
деление клеток. Клетки, которые поделились и перешли на внутреннюю
сторону, становятся самим деревом (древесиной), а те, которые поделились
и перешли на внешнюю сторону, становятся так называемой флоэмой –
частью, которая проводит питательные вещества.
В Японии четыре сезона, и деление клеток в камбии в течение года прохо­
дит неравномерно: весной они становятся относительно большими с тон­
кой стенкой, летом – маленькими с толстой стенкой, а осенью и зимой про­
цесс деления клеток приостанавливается. Большие клетки с тонкой стенкой
становятся белыми, а маленькие с толстой стенкой – чёрными, и поэтому
концентрические круги получают чередующиеся цвета: белый и чёрный.
Существует такая сфера исследований, как изучение климата по годич­
ным кольцам, где по тому, насколько вырастают годичные кольца, можно
предположить, какой климат был в прошлом. Уже установлено, что ширина
годичного кольца определяется в высокоширотных регионах главным об­
разом температурой, а в низкоширотных – количеством выпадающих осад­
ков, и это даёт возможность проводить исследования изменений климата
на примере многовековых криптомерий на острове Якусима.
Также есть наука хронология по годичным кольцам, которая, исходя из того
наблюдения, что деревья, произрастающие в одно время в одном регионе,
имеют сходные узоры годичных колец, может по узорам годичных колец
строевого леса определить время его произрастания и примерный регион.
Исходя из изменений узоров годичных колец деревьев с примерно одинако­
вой их шириной и плотностью, можно построить древесно­кольцевую хро­
нологию.
Такие хронологии были составлены на основе использования стволов древ­
него дуба на юге Германии – они датируются примерно 10 тыс. лет, а также
на основе использования сосны остистой из юго­западной Америки – ей
примерно 8,5 тыс. лет. С помощью этих хронологий и их сопоставлений мы
можем выяснить, когда было добыто дерево, используемое для строитель­
ства в древних поселениях и культурных ценностях1.

1

В Осаке на раскопках Икэгами Сонэ для создания столбов использовался кипарис, датирующий­
ся 52 годом до нашей эры, что стало опровержением господствующей в то время теории о дати­
ровке периода Яёй.

84

Глава 4

z Устройство годичных колец

Срез дерева

Кора

Внутренняя
часть коры
(флоэма)

Камбий

Древесина

Одно годичное кольцо
в укрупнённом масштабе

Весной клетки растут
большими и выглядят белыми

Летом рост Осенью и зимой рост
ослабляется
останавливается

Устройство растений

85

Почему осенью листья меняют цвет?
Листопадные растения и фотосинтез
Осенью яркие жёлтые и красные листья окрашивают горы, совсем как при­
родные краски на холсте. Издавна это привлекает сердца японцев. Сущест­
вуют вечнозелёные и листопадные растения, и те, которые окрашиваются
осенью, – это как раз листопадные. Как работает механизм покраснения
и пожелтения листьев?
Главная функция листьев растений – фотосинтез. Эту центральную роль
играет химическое вещество, которое называется хлорофилл. По­японски
его также называют пигментом, окрашивающим листья в зелёный цвет,
и, как и предполагает название, он придаёт листьям пигментацию. С весны
по осень деревья активно фотосинтезируют, но осень подходит к концу, на­
ступает зима, количество солнечных часов уменьшается, и энергии, получен­
ной в результате фотосинтеза, начинает не хватать. Чем пытаться сохранить
листья, лучше уж прекратить фотосинтез и вступить в фазу отдыха, более
выгодную для выживания, – так была выработана стратегия с опаданием
листьев.
Осенью хлорофилл начинает распадаться, а накопленные в листьях пита­
тельные вещества возвращаются в ствол. В это время у основания листа
создаётся ткань для отделения, разрывается ткань, проводящая воду и пи­
тательные вещества, и лист отпадает от ветки. Таким образом происходит
опадение листьев у листопадных растений.
Характерные осенние цвета – это красные клёны и жёлтые гинкго. Красный
цвет листьев происходит от пигмента, который называется антоцианин.
Это новое вещество, которое создаётся на стадии, когда расщепляется хло­
рофилл. Жёлтый цвет происходит от пигмента, который называется каро­
тиноид. Этот пигмент находится в листьях и летом, и весной, но поскольку
его перекрывает зелёный хлорофилл, взглядом его различить невозможно.
Как только приходит осень, хлорофилл расщепляется, и сразу становится
заметен оставшийся каротиноид.
По поводу того, зачем перед опадением листьев специально создавать ан­
тоцианин, есть теория – это нужно, чтобы защититься от избыточного сол­
нечного света и от насекомых­вредителей.

86

Глава 4

z Устройство пигментации листа

Хлорофилл (зелёный цвет)

Хлорофилл (зелёный цвет)

Антоцианин (красный цвет)

Каротеноид (жёлтый цвет)

Одновременно с расщеплением
хлорофилла создаётся антоцианин

Поскольку расщепляется
хлорофилл, становится виден
каротиноид

Лето

Осень

Зима

Красный
цвет

Жёлтый
цвет

Устройство растений

87

КОЛ О Н КА

4

Растительный белок полезен
для здоровья?
Работа незаменимых аминокислот
«В последнее время меня беспокоит
мой вес, и…» Для современных людей,
живущих во время изобилия еды, очень
серьезной проблемой стало увеличе­
ние веса. Нужно сократить потребле­
ние мяса, богатого липидами, и скон­
центрироваться на растительной пище.
Наверное, многие так думают. И необ­
ходимые для организма белки можно
получить из растительных белков. Од­
нако подобное ограничение в еде таит
в себе опасность…
Среди аминокислот, необходимых для
поддержания жизнедеятельности, де­
вять видов невозможно произвести
внутри тела. Необходимо получать их
из поглощаемой пищи, и есть такая ха­
рактерная черта, что если потребление
всех аминокислот не привести к ба­
лансу, то не получится их эффективно
использовать. Эти девять аминокис­
лот входят только в состав животных
белков в мясе, яйцах и молочных про­

дуктах. С одной стороны, в продуктах
с растительным белком, таких как зер­
новые и бобовые, они тоже присутству­
ют, но, кроме сои, нигде все девять не
пребывают в балансе. Поэтому реко­
мендуется для усвоения белков употре­
блять в пищу тофу, натто (перебродив­
шие соевые бобы) и другие продукты
из сои.
Вегетарианцы, веганы, а также люди,
сидящие на диете, могут обеспечить
достаточное количество аминокислот
в организме, балансируя злаки и бобо­
вые, а также соевые продукты. Однако
есть ещё такой момент, что раститель­
ный белок по сравнению с животным
из­за наличия целлюлозы хуже усваи­
вается.
Если нет какой­то особой причины,
как, например, снизить количество хо­
лестерина в организме, лучше всё­таки
употреблять также и животные белки.

Наверное, всё-таки
лучше мясо…

88

Глава 5

Строение
человеческого тела
и его загадки

Как человек применяет кислород?
Кровь и кислород
Поскольку люди, разумеется, живые существа, для поддержания жизни
и активности им нужна энергия. Для получения энергии наиболее важны
два фактора. Первый – это питательные вещества, которые мы получаем из
еды, а точнее говоря – глюкоза. Второй – это кислород. Поглощение пищи
обычно происходит осознанно, а что касается кислорода – в обычной жиз­
ни мы не замечаем, как его поглощаем. Каким образом мы поглощаем кис­
лород, и каким образом мы его используем?
Сначала воздух попадает в лёгочные альвеолы. Альвеолы похожи на
гроздья винограда и занимают 85 % объёма лёгких. Альвеолы – это место,
где происходит обмен газов. Здесь из воздуха в сеть раскинувшихся капил­
лярных сосудов доставляется полученный кислород, и в то же время достав­
ленный из клеток ненужный углекислый газ рассеивается по альвеолам.
Кислород, поступивший в кровь, соединяется с гемоглобином – частью кро­
ви, находящейся внутри эритроцитов, и доставляется ко всем клеткам тела.
У гемоглобина есть следующее свойство: при высоком парциальном дав­
лении кислорода он с ним соединяется, а когда давление понижается – на­
оборот, разъединяется, и таким образом он подходит для роли транспорта.
Доставленный в каждую клетку кислород в конечном итоге принимает уча­
стие в том, как в митохондрии вырабатывается энергия. Когда активно дви­
гаешься, дыхание становится быстрее, не так ли? Это свидетельство того,
что в подобные моменты необходимо больше кислорода.
В обычном состоянии в человеческом теле больше всего кислорода погло­
щает мозг. От веса всего тела вес мозга составляет всего 2 %, однако он по­
глощает 25 % всего поступающего в организм кислорода. Отсюда следует,
насколько важна для человека работа мозга, не так ли?

90

Глава 5

z Перенос кислорода кровью

Капиллярные сосуды лёгких

Альвеолы

Выброс
углекислого
газа

Эритроциты
Обогащённый кислородом
гемоглобин переносится
в ткани и органы

Капиллярные сосуды каждой ткани

Клетка ткани

Кислород
выпускается
в каждую клетку

Углекислый газ
переходит
в кровь

Строение человеческого тела и его загадки

91

Откуда произошло определение
типа личности по группе крови,
и можно ли ему верить?
Смысл группы крови человека
В одно время был самый настоящий бум предсказаний, когда по группе
крови пытались предположить характер человека, и в настоящее время
тоже иногда слышишь в разговорах фразы вроде «Он такой аккуратный,
сразу видно, вторая группа крови». Можно ли объяснить связь между груп­
пой крови и характером с научной точки зрения?
В Японии в 1927 году профессор токийской высшей женской школы (ныне –
женский университет Отяномидзу) Фурукава Такэдзи опубликовал науч­
ную статью под названием «Определение характера по группе крови».
После этого было проведено множество исследований, и в конечном счёте
научное сообщество опровергло истинность этой корреляционной теории
зависимости характера и группы крови.
В общепринятой системе ABO группы крови классифицируются по разнице
в структуре сахарных цепей на поверхности эритроцитов. Сахарная цепь –
это то, каким образом сахара соединяются между собой: например, у группы
крови A (II) на конце сахарной цепи находится характерный именно для этой
группы крови сахар (A­антиген), у группы крови B (III) – характерный имен­
но для этой группы крови сахар (B­антиген), а у группы крови AB (IV) – оба
эти антигена.
Кроме того, у группы крови A есть антитела, нацеленные на то, чтобы про­
тивостоять антигену B (анти­B­антитела). Если перелить человеку с груп­
пой крови А кровь группы B, анти­B­антитела начнут атаковать B­анти­
ген, и в результате этой реакции кровь свернётся. Если перелить человеку
с группой крови B кровь человека с группой крови A, то произойдёт то же
самое. Поэтому в случае с людьми с этими группами крови им можно пере­
ливать кровь только людей с такой же группой крови.
Что касается группы крови O (I), то у неё не такой состав, как у групп A и B1.
Поскольку у группы крови O нет антигенов, то их не будут атаковать анти­
тела, и поэтому эту кровь можно переливать всем.
Говорят, что люди с группой крови O имеют щедрый характер, однако, исходя
из того, что эту кровь можно переливать человеку с любой другой группой
крови, правильнее было бы сказать, что кровь группы О – щедрая.

1

В названии группы крови O буква «О» означает «нет антигенов», то есть её также можно называть
0 (ноль).

92

Глава 5

z Система обозначения групп крови ABO и сахарные цепи

40 %
японцев

20 %
японцев

Эритроцит

Эритроцит

Группа крови A (II)

Группа крови B (III)

30 %
японцев

10 %
японцев

Эритроцит

Эритроцит

Группа крови О (I)

Группа крови AB (IV)

z Характерные для групп крови антигены и антитела

Группа крови
Антиген
кровяных телец
Антитела
плазмы крови

анти-B-антитело

анти-A-антитело

анти-A-антитело,
анти-В-антитело

Строение человеческого тела и его загадки

93

Как работает механизм мгновенного
избегания опасности?
Роль соматической нервной системы
Если вы внезапно услышите: «Осторожно!», каким образом вы отреагируе­
те? Большинство людей накроет голову руками и сожмётся. В такие случаи
наше тело двигается прежде, чем мы успеваем осознать происходящее. Ка­
кая же реакция происходит в это время?
Фраза «Опасно», попав в уши, проходит по сенсорным нервам и достигает
спинного мозга. Она не идёт в головной мозг, а сразу же поворачивает и че­
рез двигательные нервы идёт в мускулы и заставляет их двигаться. Эта си­
стема экстренного реагирования, предназначенная для защиты организма,
называется безусловными рефлексами. Дорога, по которой идёт информа­
ция, не поступающая сейчас в головной мозг, короткая, поэтому и реакция
быстрая. То есть здесь вы на самом деле не успеваете подумать, прежде чем
среагировать.
Нервы, которые отвечают за такое движение, называются соматической
нервной системой. Вместе с вегетативными нервами она образует пери­
ферическую нервную систему, которая включает также сенсорные нервы
и двигательные нервы. Хоть вегетативные нервы и называются также рас­
тительными (от лат. vegetativus – растительный), но, так как они отвечают
за восприятие тела и управление движениями, их можно было бы назвать
еще животной нервной системой (животные – как двигающиеся существа).
Давайте также коснёмся темы того, что делают соматические нервы в обыч­
ное время. Например, в холодный день вы вышли на улицу в лёгкой одежде.
В это время от нервов кожи, которые получили информацию о холоде, эти
сведения передаются в спинной мозг, а оттуда – в головной мозг. Здесь,
в головном мозге, ощущение холода формулируется в слово, и начинается
то, что можно назвать мыслительным процессом, после чего мозг отдаёт
команды, такие как «накинуть верхнюю одежду» или «зайти в здание». Сиг­
налы об этой команде снова возвращаются в спинной мозг, и оттуда в дви­
гательные нервы и далее – в мускулы, и так осуществляется действие, в ходе
которого вы на самом деле накидываете верхнюю одежду.

94

Глава 5

z Обычное поведение и работа рефлексов

Обычное поведение
Рефлекс
Сенсорные органы
(кожа)
Раздражитель

Головной мозг
(суждение, команда)
Сенсорные
нервы

Двигательный
нерв
Реакция

Сенсорные
органы
(мускулы)

Сенсорные
нервы

Спинной мозг

Мускулы

Двигательные
нервы

Спинной мозг

Cенсорные
органы

Сенсорные
нервы

Мускулы

Двигательные
нервы

Рефлекс

Головной
мозг

Cенсорные
органы

Спинной мозг

Обычное
поведение

Спинной мозг

Строение человеческого тела и его загадки

95

Правда ли, что слёзы горечи солёные?
Функции вегетативных нервов
В последнее время в летние традиции входит школьный бейсбол. Игра под­
ростков­бейсболистов переполнена их боевым духом, но также очарова­
тельно и то, как эти молодые люди полностью отдаются процессу. Между
торжествующим рёвом победителя и слезами досады проигравшего такой
жестокий контраст, и всё же это прекрасно.
Кстати, вы знаете, что слёзы досады имеют более солёный вкус, чем слёзы,
когда вы тронуты?
Сначала давайте выясним, из чего состоят слёзы. Изначально главной функ­
цией слёз являлась защита глазных яблок. На внутренней стороне верхнего
века из слёзных желез выделяется жидкость, защищающая глаз от высы­
хания. Слёзы на 98 % состоят из воды. Остальные 2 % – это натрий и белок.
За работу слёзных желез главным образом отвечают вегетативные нервы.
Вегетативные нервы – это нервы, отвечающие за такие жизненно важные
функции, как регулировка температуры тела, дыхание и др. Вегетативные
нервы – это симпатические нервы, реагирующие на возбуждение, напря­
жение и стресс, а также парасимпатические нервы, работающие, когда мы
расслабляемся во сне.
Такой процесс, как плач, когда у вас на глазах выступают слёзы, также вы­
зван действием вегетативных нервов. За слёзы досады и злости главным
образом отвечают симпатические нервы. Когда вас переполняют эмоции,
это задерживает выделение натрия из почек, повышается концентрация
натрия в телесных жидкостях, и поэтому слёзы становятся более солёными.
Напротив, за слёзы благодарности или счастья отвечают парасимпати­
ческие нервы. Если мы расслаблены, то концентрация натрия в телесных
жидкостях не повышается.
Когда подростки­бейсболисты оказываются на песках Косиэна (бейсболь­
ного стадиона), их пот и слёзы смешиваются, и наверняка они очень со­
лёные.

96

Глава 5

z Распределение и работа вегетативных нервов
Глаз

Симпатические
нервы

Парасимпатические нервы

Мозг

Мозг
Ганглий
Зрачок сужается

Зрачок расширяется

Лёгкие,
дыхательные пути
Дыхание
быстрое
и неглубокое

Дыхание
медленное,
глубокое

Сердце

Блуждающий нерв

Позвоночник

Слюнные железы

Биение
замедляется

Биение ускоряется

Печень

Желудок

Мозговое вещество
надпочечников Толстая кишка

Прекращается
выделение
Почка
натрия

Тазовый
нерв
Мочевой пузырь

Строение человеческого тела и его загадки

97

Точнее, чем внутренние часы!
Устройство часов в нашем теле
Функции внутренних часов
Ночью мы становимся сонными. Утром мы просыпаемся. Хоть мы этого
особо и не осознаём, но у нас существует примерно установленный ритм
сна и пробуждения. Эту функцию организма называют внутренними часа­
ми, или циркадным (циркадианным) ритмом.
Как и в этом названии, цикл в среднем равен 24 часам. Живые существа
подстроились под этот цикл, поскольку именно столько составляет один
оборот Земли. Однако в случае с людьми есть некоторое различие, и людям
с длинным циклом и с коротким циклом приходится стараться отрегулиро­
вать свои внутренние часы, и исследователи указывают на тенденцию, что
люди засиживаются допоздна и страдают от недосыпа.
За внутренние часы отвечает супрахиазматическое ядро мозга. Утром, ког­
да сетчатка глаза ловит солнечные лучи, это ядро перезагружает цикл, пре­
кращает выделение сератонина, который также называют гормоном сна,
и приводит тело в активное состояние. У каждого внутреннего органа также
есть свои внутренние часы. Например, сердце днём, когда человек активен,
повышает кровяное давление, а ночью – понижает.
Нарушение ритма внутренних часов может стать причиной бессонницы.
Наиболее типичный пример – синдром смены часовых поясов, появляю­
щийся, когда вы путешествуете за границу. Кроме того, у людей, живущих
в городах, часто стёрта грань между днём и ночью, что для многих людей
вызывает симптомы бессонницы. То, что пожилые люди нередко не могут
заснуть ночью или слишком рано просыпаются утром, может быть вызвано
ослаблением регулировки внутренних часов.
Зафиксировать внутренние часы на ритм ровно в 24 часа могут генетиче­
ские часы, расположенные во всех клетках организма1. Выяснилось также,
что супрахиазматическое ядро мозга играет роль контролёра и подстраи­
вает все генетические часы друг под друга.

1

В 2017 году Нобелевскую премию по медицине присудили за обнаружение генетического меха­
низма, который заставляет работать внутренние часы.

98

Глава 5

z Настроенные ровно на один день внутренние часы

День

Ночь

Супрахиазматическое
ядро
В зависимости
от количества света,
попадающего на глаза,
регулирует ритмы дня
и ночи

Бодрствование

Сон

• Сокращение выделения
мелатонина
• Активация
симпатических нервов
• Повышение кровяного
давления
• Расширение зрачков

• Повышение уровня
мелатонина
• Активация
парасимпатических
нервов
• Снижение кровяного
давления
• Сужение зрачка

Строение человеческого тела и его загадки

99

Загадка чувства щекотки
Рецепторы, реагирующие на раздражители,
и адекватный раздражитель
Щекотно­щекотно­щекотно! Если пощекотать пятки младенцу, то он будет
уворачиваться и смеяться. Ощущение щекотки – это одна из реакций кож­
ных рецепторов. Какой механизм вызывает это чувство? Над этой загадкой
щекотки размышляли ещё такие великие люди, как Аристотель и Дарвин.
Какой же смысл несёт щекотка?
Рецепторы в глазах и ушах могут воспринимать только особые раздражи­
тели, которые называются адекватными раздражителями. Например, для
зрения в эту категорию попадает свет, а для слуха – звук.
Для кожи адекватным раздражителем можно назвать механические разд­
ражители органов осязания, для рецепторов, ощущающих боль, – сильное
давление и жар, для рецепторов, ощущающих тепло и холод, – высокую или
низкую температуру, однако если исходить из этой же логики, то нет такого
органа чувств, для которого щекотка была бы адекватным раздражителем.
Однако чувствующие щекотку затылок, подмышки, тыльные стороны рук,
стык бёдер, ступни и другие части тела, рядом с которыми проходят арте­
рии и в которых проходит множество вегетативных нервов, обладают высо­
кой чувствительностью к внешним раздражителям.
В опыте со щекоткой, проведённом на мышах на уровне мозговых нервных
клеток, выяснилось, что щекотка вызывает реакцию, схожую с той, когда
животное играет, а если животное находится в неспокойном состоянии, то
реакция на щекотку не происходит, и кроме того, даже увидев жест, как буд­
то их кто­то собирается пощекотать, мыши выдавали реакцию, как будто
их уже пощекотали.
Похоже, что ощущение щекотки – это не просто реакция сенсорных окон­
чаний кожи – здесь задействован более сложный механизм.

100 Глава 5

z Восприятие адекватных раздражителей и возникновение чувств

Свет

Сетчатка

Зрения

Звук

Улитка уха

Слуха

Вращение
и изменение
положения тела
в пространстве

Полукружный
канал уха

Равновесия

Обонятельный
эпителий

Обоняния

Химические
вещества, газы,
жидкости

Вкусовые
луковицы

Вкуса

Механические
раздражители,
давление, жар и др.

Cенсорные
клетки кожи

Кожномышечного
чувства

Раздражитель

Рецептор

Органы
чувств

Передача информации
о вкусе

Мы воспринимаем информацию о вкусе рецепторами
на верхней части языка. Полученный вкусовой
раздражитель передаётся как информация через
клетки различными путями, доходит до нервных клеток,
которые преображают его в электрический сигнал,
посылают его в мозг, и мы ощущаем вкус

Сигнал о вкусе

Химическое вещество

Внутриклеточный
обмен информацией
о сигнале вкуса

Орган чувств

Электрический сигнал

Путь по нервам

Обработка
информации о вкусе

Кора головного мозга

Чувство вкуса

Вкус А

Вкус B

Строение человеческого тела и его загадки 101

Аллергия на пыльцу больше не страшна?
Иммунитет и аллергия
Когда приходит весна, перед цветением сакуры заранее даёт о себе знать
пыльца криптомерий и кипарисов. Многие люди реагируют на неё… В по­
следнее время увеличивается количество людей, страдающих не только от
сенной лихорадки, но и от аллергии.
Иммунная система – это устройство, предназначенное, чтобы защитить
тело от врага. Она существует, чтобы удалять из организма инородные тела,
вторгшиеся снаружи. Аллергией называется такое состояние, когда реакция
иммунитета становится чрезмерной. Даже если попадающее в организм
тело не является внешним врагом, иммунная система по ошибке реагирует
на него, то есть можно сказать, что аллергия – это иммунная система, вы­
шедшая из­под контроля.
Существует огромное множество веществ, могущих вызвать аллергию, так
называемых аллергенов. Помимо причин, вызванных внешней средой –
пыльца, пыль, клещи, существуют также пищевые аллергии, например на
пшеницу, гречиху, желатин и др. Среди причин, вызывающих аллергию,
приводятся такие, как, например, условия жизни и влияние наследствен­
ности, но полностью этот процесс пока не познан.
По результатам исследования, которое проводилось в 2008 году по всей
Японии, примерно 30 % населения сообщили, что страдают от сенной лихо­
радки. То есть, поскольку она есть примерно у каждого третьего человека,
можно назвать её серьёзной болезнью современности. Способы лечения
сенной лихорадки можно грубо поделить на три: медикаментозная тера­
пия, хирургическое лечение и десенсибилизирующая терапия. Среди них
десенсибилизирующая терапия является основной и самой эффективной.
Чтобы исправить ошибку иммунной системы, в тело понемногу вводят ал­
лерген и проверяют: что это теперь? Это всё ещё вражеское тело? Таким
образом можно исправить чрезмерную реакцию иммунной системы1.
Однако нужно всё ещё собирать свидетельства о том, долго ли сохраняет­
ся результат такого лечения и действительно ли оно наиболее эффективно.
День, когда мы сможем излечить все неприятные симптомы сенной лихо­
радки, возможно, не так уж и далёк.

1

С 2014 года так называемая подъязычная иммунная терапия, в ходе которой экстракт пыльцы
криптомерии капают под язык пациенту, чтобы облегчить аллергическое состояние, стала покры­
ваться страховкой. Сообщения пациентов о процессе выздоровления всё ещё продолжают посту­
пать.

102 Глава 5

z Механизм аллергии

Аллерген
Пыльца

IgE-антитело
(иммуноглобулин)

Пыль
Клещи
Пшеница

Вещество, вызывающее
аллергию, называют
аллергеном. Когда аллерген
попадает в организм,
начинает вырабатываться
белок под названием
IgE-антитело, который
сцепляется с тучными
клетками на поверхности
кожи и слизистых оболочек

Гречиха

Тучная клетка

Если аллерген попадает
в организм снова, то он
сцепляется с IgE-антителом,
а тучные клетки выделяют
гистамин, который вызывает
такие реакции на аллергию,
как зуд, выделения из носа
и др.

Гистамин

Бронхи

Нос

Кожа

Астма

Аллергический
ринит

Атопический
дерматит

Желудочнокишечный
тракт
Диарея

Строение человеческого тела и его загадки 103

И детям, и взрослым нужен сон,
как у младенца!
Сон и мозг
«Эх, на днях смог поспать всего три часа!» В японском обществе нередко
спрашивают о преобразованиях в стилях работы, и по утрам можно часто
услышать людей, которые, ссылаясь на занятость, хвастаются своим недо­
сыпом, и это звучит довольно ужасно. Недостаток сна может стать причи­
ной понижения рабочей эффективности. Почему же недостаток сна может
негативно сказаться на продуктивности? На это в значительной мере влия­
ет работа мозга.
В дневное время, когда мы бодрствуем, мозг потребляет примерно 20 %
всей энергии. Почти как большой двигатель, не так ли? Если он продолжит
функционировать в таком же режиме, то обязательно произойдёт перегрев.
Нужно делать перерыв, чтобы он охладился. Именно это – одна из важней­
ших функций сна.
Существует две разновидности сна: быстрая и медленная, и за одну ночь
они чередуются 4–5 раз. Неглубокий сон отвечает за восстановление утом­
лённых нервов и упорядочение воспоминаний. Другими словами, в эту
фазу мозг не отдыхает полностью. С другой стороны, во время медленного
глубокого сна температура перегретого мозга понижается, и он может на­
конец полноценно отдохнуть.
Кроме того, во время сна выделяется гормон роста. Говорят, что во сне ре­
бёнок растёт, но даже если мы говорим о взрослом человеке, который уже
не растёт, то выделяющиеся гормоны роста помогают обновлению и вос­
становлению тканей тела, а также контролируют метаболизм.
Помимо этого, по результатам последних исследований, мозг может только
во время сна удалять из нервных клеток вредные вещества. Во время сна
клетки мозга сужаются, что облегчает прохождение спинномозговой жид­
кости1.
Недостаток сна препятствует такому выделению ненужных продуктов ме­
таболизма, а в результате способствует накоплению усталости, которое мо­
жет нанести вред здоровью. Лучше обходиться без недосыпов.

1

Она имеет функцию защиты мозга и спинного мозга от механических повреждений и, кроме
того, выделительную функцию – выделяет продукты метаболизма.

104 Глава 5

z Циклы сна и выделение гормонов роста

Быстрый сон

Медленный сон

Степень глубины сна

Количество гормонов роста

Пробуждение

Сон глубокий

Отход ко сну

Пробуждение
(в часах)

z Работа гормонов роста

Повышается способность
к запоминанию

Содействует
росту костей

Поддержание иммунной
функции
Побуждает
к метаболизму жиров

Поддерживает
количество мускулов

Строение человеческого тела и его загадки 105

Придёт ли день,
когда мы сможем излечить рак?
Рак и передовая линия лечения
В Японии процент смертности из­за рака составляет 28,5 %. Это наиболь­
шее количество, вслед за которым с большим разрывом идут смерть из­за
болезней сердца (15,1 %) и смерть из­за воспаления лёгких (9,1 %). Получа­
ется, что на каждые 3,5 жителя Японии один умирает от рака1.
В теле человека примерно 60 трлн клеток. В обычном состоянии организм
контролирует их деление и размножение, чтобы их не стало слишком мно­
го. Клетки рака, попав в организм, повреждают генетическую информацию
в других клетках, и вследствие этого они больше не могут контролировать
своё размножение и продолжают множиться. Другими словами, клетки
выходят из­под контроля. До этого человечество боролось с такими болез­
нями, как чума и туберкулёз, в своё время считавшимися неизлечимыми,
и смогло найти способы лечения. А придёт ли день, когда человечество по­
бедит рак?
В настоящее время самым новым и и эффективным способом излечения
рака считается иммунная терапия. Её можно подразделить на четыре типа
лечения: операционное вмешательство, химиотерапия с введением про­
тивораковых агентов, лучевая терапия, а также четвёртый, новый способ,
в ходе которого иммунную систему пациента активизируют таким обра­
зом, чтобы она смогла противостоять раковым клеткам. Есть три разновид­
ности этого лечения: ввести антитела, способные распознать и атаковать
клетки рака; ввести вакцину, содержащую искусственно созданные веще­
ства, несущие в себе характерные метки рака; извлечь из больного раком
те иммунные клетки, которые способны противостоять раку, увеличить их
количество и количество функций, которые они имеют, и, усилив таким об­
разом, снова вернуть их в тело пациента.
Новость о том, что бывший американский президент, Джимми Картер, ко­
торому диагностировали крайне смертельную злокачественную меланому,
что было практически равносильно смертному приговору, прошёл иммун­
ную терапию, в результате которой практически полностью победил рак,
потрясла весь мир.
Иммунная терапия – ещё новая сфера медицины, и это правда, что она ещё
развивается, однако если попробовать соединить её и предыдущие способы
борьбы с раком, сильна надежда, что однажды мы сможем сказать, что рак
больше не страшен и его можно излечить полностью.

1

Согласно опубликованному в 28­м году эпохи Хэйсэй (2016) Министерством здравоохранения,
труда и благосостояния ежемесячному отчёту по демографической статистике.

106 Глава 5

z Гены рака и гены, сдерживающие рак

Когда рак предотвращён
Повреждение

Восстановление

Обычная клетка

Ген, сдерживающий
рак, останавливает
процесс

Смерть клетки
(апоптоз)

Когда рак
не предотвращён
Повреждение

Обычная клетка
Ген рака ускоряет
процесс

Ген рака

Рак

Ген,
сдерживающий
рак

Когда нарушается баланс генов, заставляющих
клетки размножаться (ген рака), и генов,
сдерживающих размножение клеток
(ген, сдерживающий рак), клетки выходят изпод контроля и начинают размножаться
с аномальной скоростью

Размножение

Строение человеческого тела и его загадки 107

КОЛ О Н КА

5

Люди после смерти
становятся легче на 21 грамм?
Поддержка внутренней среды в теле
Ещё в начале XX века велись ожес­
точённые споры о том, не потому ли
тело человека после смерти становит­
ся легче, что из него выходит душа,
и были даже исследователи, которые
проводили реальные эксперименты,
чтобы выяснить, действительно ли это
так. В 2003 году был показан фильм «21
грамм», в котором демонстрировался
эксперимент, объясняющий такой фе­
номен, как вес души. В итоге результа­
ты этого эксперимента отринули как
совершенно не имеющие под собой ни­
какого научного обоснования.
Однако то, что после смерти вес тела дей­
ствительно уменьшается, – это факт. Ис­
следователи, которые придерживались
теории с весом души, сразу же переклю­
чились на теорию об испарении воды.
В живом организме мозг принимает во
внимание все испарения жидкостей,
даже связанные с потоотделением, и он
посылает в организм сигналы о жажде.
Когда человек получает эти сигналы, он

пьёт воду и утоляет жажду. Однако по­
нятно, что если человек умер, больше он
этот процесс регулировать не может.
Поддержание постоянной среды в ор­
ганизме не ограничивается только
потреблением жидкости и происходит
в организме постоянно. Например, ре­
гулировка температуры тела. Сколько
бы градусов ни было в окружающей
среде, температура тела человека будет
колебаться между 35 и 37 °С. Когда жар­
ко, температура понижается благодаря
потоотделению, а когда холодно, тело
сжимается, и таким образом происхо­
дит выделение тепла. Этот процесс на­
зывается гомеостазом.
Кстати, о споре про 21 грамм. Иссле­
дователи, выдвигавшие эту теорию,
подвергшись критике, упёрлись в свои
убеждения и пошли по пути оккультных
теорий, например публиковали фото­
графии души, и так окончательно отвра­
тили от себя внимание общественности.

Сел на диету
с извлечением души

108

Глава 6

Устройство экосистем
и будущее живых существ

Сколько видов живых существ
проживает на земле?
Виды живых существ и их количество
Сколько видов живых существ обитает на Земле? В 2011 году объединённая
команда исследователей из университетов Канады и Гавайских островов
опубликовала статью, в которой дана приблизительная оценка количества
видов живых существ – более 8,7 млн видов.
Среди них 7,77 млн видов животных, 298 тыс. видов растений, 611 тыс. ви­
дов грибов, остальные – простейшие. По данным МСОП (Международного
союза охраны природы), тех видов, о существовании которых мы знаем, на­
считывается 1,37 млн. Другими словами, мы сейчас знаем о существовании
1/6 всех видов, а ещё 5/6 нам только предстоит обнаружить.
На самом деле в августе 2018 года Всемирный фонд природы (WWF) опуб­
ликовал данные о новых видах позвоночных животных, обнаруженных
в лесах Амазонии, и это число достигло 165 видов! Среди них 93 вида рыб,
32 вида земноводных, 20 видов млекопитающих, 19 видов рептилий и 1 вид
птиц.
Если бы сюда добавили ещё и насекомых – живых существ, у которых
больше всего видов, сколько бы новых видов у нас получилось? В глубине
джунглей, или глубоко на морском дне, и в других местах, где человек почти
не бывает, наверняка есть ещё множество видов живых существ, пока нам
неизвестных.
Что касается единообразной классификации живых существ, то и в настоя­
щее время используется впервые провозглашённая в XVIII веке шведским
биологом Карлом Линнеем классификация по видам. Он внёс вклад в си­
стему классификации живых существ, придумав давать им бинарные науч­
ные названия (название рода и название вида). В настоящее время, поми­
мо рода и вида, живые существа классифицируются, в убывающем порядке,
следующим образом: царство1, тип, семейство, отряд, класс.
Например, если классифицировать человека, то это будет: царство живот­
ные, тип хордовые, класс млекопитающие, отряд приматы, семейство го­
миниды, род люди, Homo Sapiens (человек разумный).

1

Есть четыре царства – простейшие, растения, грибы и животные.

110 Глава 6

z Видовая классификация человека

Единица
классификации

Царство
животные

Тип хордовые

Царство

Тип
Тип членистоногие

Тип моллюски
Класс
млекопитающие

Класс

Отряд
приматы
Семейство
гоминиды

Отряд

Семейство

Род шимпанзе

Род гориллы

Род люди

Homo Sapiens

Homo
Neanderthalensis

Homo Erectus

Род

Вид

(человек разумный)

(неандерталец)

(человек
прямоходящий)

Устройство экосистем и будущее живых существ 111

Водоросль вакамэ ненавидят
во всём мире?
Экосистемы и инвазивные виды
В 2017 году в Японии был впервые обнаружен красный огненный муравей,
исконно проживающий в Южной Америке, в связи с чем был поднят боль­
шой шум1. Красный огненный муравей – это опасный муравей, включён­
ный МСОП (Международным союзом охраны природы) в список 100 худ­
ших агрессивных инвазивных видов. Он попал в этот список, потому что
его яд может убить человека. Однако основная опасность таких инвазивных
видов не в их физических свойствах, например в ядах, а в их влиянии на
местную экосистему.
Экосистема состоит из пищевых цепей, то есть из отношений между до­
бычей и охотником. Эти цепи начинаются от эдафонов (живых существ,
населяющих почву), способствующих разложению (редуцентов), а также
включают в себя растения­продуценты, а также травоядных животных
и плотоядных животных. Наверху пирамиды находятся крупные хищники,
но они никогда не съедают всё, поэтому не уменьшается ни их количество,
ни количество травоядных. Такой баланс может удерживаться долгое время.
Опасность нарушить этот баланс скрывают в себе именно инвазивные
виды. Приведём простой пример: на острове Амамиосима с целью иско­
ренения змей хабу (куфий) были выпущены яванские мангусты. Они съели
всех мелких животных, стоящих ниже них по иерархии пищевой цепи. Кро­
ме того, они обладали высокой плодовитостью. Если бы всё продолжалось
так и дальше, пирамида пищевой цепи превратилась бы в перевёрнутый
треугольник. Чтобы сохранить экосистему, яванских мангустов приходится
истреблять до сих пор.
Однако известно ли вам, что есть водоросль японского происхождения, ко­
торую по этой же причине не любят во всём мире? Это вакамэ. Вакамэ –
японский «злобный» инвазивный вид, который также включён в список
100 худших агрессивных инвазивных видов. Поскольку почти нигде в мире
нет обычая есть водоросли, вакамэ, которая обладает высокой способ­
ностью к размножению, может размножаться всё больше и больше.

1

Среди других опасных инвазивных видов, замеченных в Токио и в пригородах, помимо красных
огненных муравьёв, можно назвать также австралийскую вдову, бурую вдову, кайманову черепа­
ху и огненных муравьёв.

112 Глава 6

z Пирамида экосистемы

Третичный потребитель
Животные, которые едят первичных
и вторичных потребителей

Вторичный потребитель
Животные, которые едят
вторичных потребителей

Первичный потребитель
Животные, которые едят
траву и плоды деревьев

Продуценты
Организмы, способные производить
органические вещества

Редуценты
Эдафоны (организмы, живущие в почве),
микроорганизмы

Устройство экосистем и будущее живых существ 113

Смогут ли жить живые существа,
если не станет кислорода?
Вероятность обнаружения живых существ
неназемного происхождения
Живые существа получают энергию для поддержания жизни благодаря ми­
тохондриям внутри клеток, которые используют для её создания кислород.
Другими словами, если бы кислорода не было, живые организмы не смогли
бы жить. Однако в 2010 году группа итальянских исследователей обнаружи­
ла на дне Средиземного моря три вида живых существ, которые опровергли
необходимость кислорода для жизни.
Каждый из этих видов – микроорганизм размером меньше 1 мм, и все они
жили в солёном озере. Этот водоём обладал крайне высокой солёностью
воды, которая не смешивалась с морской водой, содержащей кислород. То
есть они жили без кислорода.
У этих живых существ вместо митохондрий имелись другие клеточные ор­
ганеллы – гидрогеносомы1. Открытие о том, что многоклеточные организ­
мы могут поддерживать жизнь даже без кислорода, оказалось приятным
известием также для тех исследователей, которые проводили исследования
неназемных форм живых организмов.
Кроме того, в 2017 году был проведён эксперимент на голых землекопах,
животных, которые живут в норах крайне скученно, и оказалось, что они
могут жить без воздуха 18 минут. У обычных живых существ митохондрии
используют глюкозу в качестве сырья для получения энергии, а что каса­
ется голых землекопов, то они, попав в условия, когда воздуха становится
мало, переключаются на использование фруктозы в качестве сырья для по­
лучения энергии, и даже если кислород кончается, то перебоев в производ­
стве энергии не возникает. Проще говоря, землекопы, приспособившись
к маловоздушной подземной среде, развили в себе такую способность.
Если мы найдём способ настроить человеческий организм таким обра­
зом, чтобы он мог переключаться на использование фруктозы в клетках,
то, возможно, сможем оказывать помощь тем пациентам, у которых из­
за спазма или из­за инфаркта миокарда прекратился доступ кислорода
к клеткам. В настоящее время ожидаются исследования, проводимые по
данному направлению.

1

Гидрогеносома – модифицированная митохондрия. В настоящее время не подтверждено её на­
личие только в одноклеточных живых организмах.

114 Глава 6

z Как получают энергию живые существа в случае, если нет кислорода

Обычное дыхание

Из глюкозы в митохондриях
получают энергию

Глюкоза

Митохондрии

Энергия

Если нет O2
В случае с голым землекопом

Переключается с потребления
глюкозы на потребление фруктозы

Фруктоза

Митохондрии

Энергия

Микроорганизмы, которые могут жить
и в безвоздушной среде

Гидрогеносома

Используя клеточную
органеллу, появившуюся вместо
митохондрий, производят
энергию

Энергия

Устройство экосистем и будущее живых существ 115

В человеке больше квадриллиона
бактерий?!
Виды и функции бактерий
Бактерии – это одноклеточные существа, называющиеся по­другому эубак­
терии, или Bacteria по­латински. Часть из них обитает на поверхности кожи,
в органах пищеварения и других органах человека и животных. Например,
в кишечнике человека содержится примерно 30 тысяч разновидностей
бактерий, количество которых может достигать более 1 квадриллиона и по
весу составлять от 1,5 до 2 кг – это удивительно.
Бактерии кишечника в целом можно поделить на хорошие и плохие. Хо­
рошие бактерии, такие как молочнокислые бактерии и бифидобактерии,
помогают пищеварению и поглощению, а также повышают силу сопротив­
лениям болезням, другими словами, работают на пользу организма. В про­
тивоположность им плохие бактерии, такие как кишечные палочки или
клостридии, создают различные вредные вещества и таким образом рабо­
тают против организма.
Все эти различные виды кишечных бактерий объединяются по видам
и плотно покрывают собой стенки кишечника. Поскольку подобное поло­
жение напоминает растения, которые произрастают зарослями, образуя ви­
довые группы – цветочные сады, то кишечные бактерии внутри кишечника
называют флорой кишечника (флора – цветочные сады). Так как количество
бактерий в организме в целом определено заранее, баланс между хорошими
бактериями и плохими бактериями крайне важен.
Есть ферментированную еду, чтобы получить необходимые хорошие мо­
лочнокислые бактерии, люди научились уже издавна. Молочнокислые
бактерии способствуют размножению других хороших бактерий в нашем
кишечнике, а также помогают поддерживать баланс флоры кишечника.
Именно поэтому йогурты, содержащие молочнокислые бактерии, так по­
лезны для нашего здоровья.
Существует много болезней, связанных с нарушением баланса флоры ки­
шечника. Ослабление иммунитета способствует развитию таких болезней,
как аллергия или рак. Последние исследования сообщают также о том, что
нарушение баланса флоры кишечника может вызвать и такие заболевания,
как ожирение, сахарный диабет и деменция1.

1

Кроме того, среди результатов исследований было объявлено и о том, что хорошие бактерии мо­
гут смягчить печальные последствия.

116 Глава 6

z Бактерии, составляющие флору кишечника

Хорошие бактерии
Повышают силу иммунитета, препятствуют
проникновению и размножению вирусов,
полезны для человека

Молочнокислые бактерии,
бифидобактерии и др.

Плохие бактерии
Способствуют разложению содержимого
кишечника, создают ядовитые вещества,
вредные для человека бактерии

Кишечная палочка,
клостридия и др.

Оппортунистические
бактерии
Меняются в зависимости от состояния
кишечника – могут стать и хорошими,
и плохими – непостоянные бактерии

В человеческом кишечнике примерно 30 тысяч видов бактерий,
до 1 квадриллиона штук!

z Идеальный баланс флоры кишечника

Устройство экосистем и будущее живых существ 117

Загадка периодических цикад, которые
появляются в больших количествах
каждые 17 лет
Феномен появления большого количества насекомых
Огромный наплыв насекомых, таких как, например, моль или саранча, вре­
мя от времени становится темой для разговоров. В случае с саранчой её
наплыв происходит на следующий год после обильного урожая. Тогда она
наносит ущерб, съедая весь урожай. Щитники откладывают яйца на крипто­
мерии и кипарисы, и вылупившиеся маленькие щитники растут, поедая
плоды этих деревьев. Следовательно, в те годы, когда у растений особенно
много пыльцы, они получают также много плодов – пищи, и это приводит
к значительному увеличению их популяции. Таким образом, обычно в кор­
не внезапного наплыва насекомых лежит увеличение количества пищи или
добычи.
Однако на севере Америки каждые 13 или 17 лет происходит большой на­
плыв цикад, который никак нельзя объяснить пищевыми цепями, и при­
чина этого до сих пор неизвестна. Профессор Ёсимура из университета
Сидзуока попытался дать этой загадке не биологическое, а, скорее, матема­
тическое объяснение. По его мнению, ключ – в простых числах.
Многие живые существа вымерли в ледниковый период, но цикады, оби­
тающие на севере Америки, недалеко от тёплых течений, или же в низи­
нах, в тех узких пространствах, где температура понизилась не так сильно,
смогли выжить. Они жили от 12 до 18 лет под землёй, а затем поднимались
на землю, где активно размножались. Однако в конце концов, даже подни­
маясь на землю, они не могли найти партнёра для спаривания, а значит, не
могли дать потомство. Поэтому они приняли следующую стратегию: сразу
после превращения из куколки во взрослое насекомое они сразу же спари­
вались и откладывали яйца.
Однако изначально начало метаморфоза цикад было не циклами по 13
и 17 лет, а в промежутке между 12 и 18 годами. Скрещивание цикад с разны­
ми циклами приводит к нарушению циклов, которое, в свою очередь, могло
бы привести к вымиранию. Например, цикады с 12­летним циклом и ци­
кады с 18­летним циклом могли бы встречаться и скрещиваться каждые
36 лет, а если их циклы будут выражаться простыми числами, то их наи­
меньшее общее кратное будет гораздо выше, а значит, риск скрещивания
будет крайне низок, и именно благодаря этому циклические цикады смогут
выжить.

118 Глава 6

z Риск скрещивания цикад

12 лет

Пример

12 лет

12 лет

12-летние
цикады

18 лет

18 лет

Есть риск, что
12-летние цикады
и 18-летние
цикады скрестятся
на 36-м году

18-летние цикады

Таблица наименьшего
общего кратного

Скрещивание

12-летние 13-летние 14-летние 15-летние 16-летние 17-летние 18-летние

12-летние

13-летние

14-летние

15-летние

16-летние

17-летние

18-летние

Устройство экосистем и будущее живых существ 119

Почему несбалансированное питание
животных не оказывает влияния
на их здоровье?
Травоядные и хищные животные
Для поддержания здоровья нужно сбалансированно питаться. Давайте
каждый день потреблять не менее 30 разнообразных продуктов. Когда мы
видим такие сообщения, то начинаем волноваться о животных, которые
питаются несбалансированно. Коалы, например, едят только листья эвка­
липта. Получают ли они достаточно питательных веществ?
Сначала давайте рассмотрим травоядных животных. Например, коровы
могут жить, питаясь исключительно травой, благодаря симбиозу микро­
организмов в их пищеварительной системе. На самом деле трава, которую
едят коровы, становится пищей как раз для этих микроорганизмов. Сами
коровы получают питательные вещества не столько из травы, сколько из
экскрементов микроорганизмов, которые в организме преобразуются
в глюкозу и дают энергию. Кроме того, мёртвые микроорганизмы являются
источником белка.
С другой стороны, хищники едят сырое мясо и внутренние органы, богатые
не только белками и липидами, но и минералами и витаминами, – край­
не питательную пищу, поэтому они не страдают от нехватки питательных
веществ, даже если не едят растительную пищу. Однако когда они убива­
ют травоядное животное, то начинают есть его с травы, переваривавшей­
ся в желудке. Хищники не могут переваривать растительную пищу, однако
если она уже начала перевариваться в желудке добычи, то это перестаёт
быть проблемой, и хищники могут получить витамины, содержащиеся
в ней.
Поэтому любимые коалами листья эвкалипта, включающие в себя сбалан­
сированное количество липидов, сахаров, танина, белка и кальция, стано­
вятся крайне питательной пищей для коал. Другими словами, это не их лю­
бимая еда, а та еда, которую проигравшие в борьбе за выживание предки
коал смогли добыть, забравшись на деревья, и, приспособившись каждый
день есть содержащие ядовитые вещества листья эвкалипта, они обеспе­
чили себе продовольствие1. У них также действуют кишечные бактерии,
способные служить противоядием к яду, который содержится в листьях эв­
калипта.

1

То, что панды стали есть бамбук, обусловлено с тем, что они стремились избежать противостоя­
ния с другими хищниками.

120 Глава 6

z Как коровы потребляют белки
Даже если я питаюсь
несбалансированно,
всё в порядке!

В первом желудке начинается ферментация поглощённой травы,
что способствует размножению микроорганизмов. Отсюда
размножившиеся микроорганизмы доставляются в четвёртый
желудок, выделяется желудочная кислота, микроорганизмы
перевариваются и становятся источником белка

Первый
желудок
Второй
желудок

Третий
желудок

Четвертый
желудок

z Длина кишечника животных
Поскольку для переваривания растительной пищи, богатой волокнами, нужно больше времени,
кишечник травоядных длиннее кишечника хищников. Длина кишечника человека (крайне
всядного существа) – в 12 раз больше длины его тела, а у коровы (травоядного животного) –
примерно в 20 раз больше. А у хищников, таких как лев или волк, длина кишечника всего
в 4 раза больше длины тела

Хищник

Всеядные

Травоядные

в 4 раза больше

в 12 раз больше

в 20 раз больше

Длина кишечника по отношению к длине тела

Устройство экосистем и будущее живых существ 121

Скажите «нет» тем ресторанам,
где можно есть угря и тунца,
сколько влезет
Питание и сохранение ресурсов
Запах кабаяки из угря разжигает зверский аппетит. Следуя за ароматом, вы
подходите к витрине и удивляетесь, увидев цену. Причина нынешнего по­
вышения цены на угря простая – его стало сложнее поймать.
Если посмотреть на изменения в количестве выловленного японского угря
за последние 50 лет, то можно обнаружить, что в 1960­е годы его вылавли­
вали примерно 3400 т ежегодно, а в 2011 году – всего 230 т. То же касается
и стеклянного угря, которого разводят специально, – в 1960­е годы его вы­
лавливали по 200 т, а в 2011 году – едва набралось 10 т.
Есть несколько причин такого снижения вылова. Первая – это то, что в ре­
зультате человеческого вмешательства, такого как сооружения дамб на ре­
ках и морских побережьях, произошло ухудшение их среды обитания. Вто­
рая – изменение морских течений.
Группа японских исследователей выяснила, что японский угорь нерестится
неподалёку от Марианской впадины, однако только что вылупившиеся мо­
лодые рыбы из­за изменения в морских течениях всё чаще погибают, не
успев добраться до берегов Японии.
На изменение морских течений указывает также и потепление. Достоверно
известно ещё и то, что на него влияет неумеренный вылов рыбы.
В 2014 году МСОП (Международный союз охраны природы) внёс японского
угря в список вымирающих видов. Пока не появится технология, способная
при разведении полностью восстановить его популяцию, цена на него, ве­
роятно, не понизится.
Хоть и легко можно подумать, что запасы морепродуктов безграничны, но
такое отношение чревато тем, что и другие виды попадут в опасную си­
туацию, подобную ситуации с угрём. В настоящее время тихоокеанский
тунец тоже попал в список вымирающих видов как подверженный опасно­
сти. Пришло время, когда пора серьёзно задуматься о пище и сохранении
ресурсов.

122 Глава 6

z Классификация вымирающих видов в Японии (по красному списку
2017 года Министерства окружающей среды)

Вымерший вид

Уже вымершие
в Японии виды

Японский волк, японская речная выдра и др.

Вымерший
в дикой природе
вид

Виды, сохранившиеся
только в разведении
у людей

Красноногий ибис и др.

Вымирающий вид
категории IA

Вероятность полного
вымирания в ближайшем
будущем крайне высока

Ириомотейская кошка, калан, дюгонь, дальневосточный
аист, янбару куина (окинавский пастушок), рыбный
филин и др.

Вымирающий вид
категории IB

Угроза вымирания
высокая, но ниже,
чем у категории IA

Беркут, куропатка, логгерхед (головастая черепаха),
японский угорь и др.

Вымирающий вид
категории II

Опасность вымирания
постепенно возрастает

Белоспинный альбатрос, сапсан, японский журавль,
гигантская саламандра, жук-плавунец Cybister
japonicus, жук-оленёк Dorcus hopei binodulosus и др.

Вид с близкой
угрозой
вымирания

В настоящее время
вероятность вымирания
мала, но она есть

Сивуч, хоккайдский плачущий кролик, японская водяная
черепаха, чернопятнистая лягушка и др.

Устройство экосистем и будущее живых существ 123

Надёжный подход
к восстановлению природы
Восстановительная экология и «зелёное» движение
Экосистема – это сложное переплетение различных факторов, пребыва­
ющих в равновесии. Однако нередки случаи, когда она нарушается в ре­
зультате непреодолимых обстоятельств, таких как, например, стихийные
бедствия. Допустим, оползень, вызванный бурей, может повалить лес, и это
будет иметь катастрофическое влияние на местную экосистему. Тайфуны,
вулканическая активность, изменения климата – все эти проблемы при­
родного происхождения часто возникают повсеместно, и то, что экосисте­
ма земли в целом всё ещё сохраняется, происходит благодаря восстанови­
тельной силе природы. Даже в регионы, где в результате вулканической
активности произошло извержение лавы, птицы и другие летающие су­
щества приносят семена, из них вырастает трава, размножаются насеко­
мые, и в конце концов вырастает лес, в котором могут жить различные жи­
вотные.
Однако разрушение природы в результате человеческой деятельности про­
исходит такими быстрыми темпами, что восстановительной силы природы
начинает не хватать. Становятся очевидными повсеместно такие резуль­
таты разрушения окружающей среды, как феномен опустынивания, выми­
рание коралловых рифов из­за потепления и др. Всё это уже с 1980­х годов
привлекает внимание людей по всему миру, и становится всё больше учё­
ных, которые занимаются исследованиями этих проблем. Науку и исследо­
вания, занимающиеся вопросами того, как восстановить разрушенную или
повреждённую окружающую среду, или как восстановить популяцию ка­
кой­то группы животных, называют восстановительной экологией среды,
или восстановительной экологией организмов.
Самым понятным примером того, чем же занимается восстановительная
экология на практике, будет, пожалуй, движение по озеленению пустынь.
В этой сфере задействовано множество японцев, а также работают неком­
мерческие организации по всему миру. Например, руководитель плана по
озеленению земли доктор Накамура Тэцу, используя традиционные япон­
ские техники, строил водные каналы в Афганистане и позволил зазеленеть
бесплодным землям. Все страны посылают в пустынные зоны Монголии
и Африки своих исследователей и инженеров и таким образом поддержи­
вают движение озеленения. Это не даёт быстрых результатов, но всё же
является важной деятельностью для будущего Земли.

124 Глава 6

z Опустынивание в настоящий момент
Опустынивание – это ухудшение почвы в засушливых регионах. Оно включает в себя
не только высыхание почвы, но и её эррозию, засоление и сокращение количества
растительности

Области Земли, подверженные
влиянию опустынивания

Население Земли, подверженное
влиянию опустынивания

примерно 3,6 млрд га

примерно 900 млн человек

примерно

примерно

5,4

14,9

млрд
человек

млрд га

z Причины, вызывающие опустынивание

Перевыпас

Вырубка деревьев

Засуха

Устройство экосистем и будущее живых существ 125

Какое влияние оказывает на людей
глобальное потепление?
Всемирное потепление и живые организмы
В июне 2017 года президент США Дональд Трамп объявил о прекращении
участия США в Парижском соглашении, что вызвало широкий резонанс по
всему миру. Прекращение участия в нём США, страны, занимающей второе
место в мире по выбросу углекислого газа, вызвало то, что многие страны
последовали вслед за США – это поколебало саму суть соглашения, и при­
зывы бороться с глобальным потеплением перестали иметь реальную силу
(на первом месте по выбросу углекислого газа остался Китай, на третьем –
Индия, на пятом – Япония)1.
Глобальное потепление вызывают парниковые газы, такие как углекислый
газ, метан, хлорфторуглероды. Причина – во взрывном росте количества
населения, которое повлекло за собой рост в количестве потребляемой
энергии. Есть результаты исследований, согласно которым в случае роста
количества потребляемой энергии теми же темпами температура Земли
через сто лет в среднем повысится на 5,8 °С2.
Какое же влияние всемирное потепление имеет на живые организмы? По
последним расчётам возможных рисков, если температура Земли повысит­
ся на 1–3 °С, то 20–30 % живых существ окажутся на грани вымирания. Од­
нако есть также мнение, что потепление, напротив, поспособствует появ­
лению ещё более разнообразных видов живых существ. Аргументируют это
тем, что в тёплой местности возле экватора проживает множество видов
живых существ, и значит, если во всём мире станет теплее, то может поя­
виться больше видов.
И всё же в каждой стране осознают опасность положения, в котором мы
оказались: если люди, стоящие во главе экосистемы, продолжат всё так же
размножаться и потреблять энергию в таком количестве, то они нанесут
другим видам живых существ огромный ущерб, с которым ранее нам стал­
киваться не доводилось. Неизвестно, когда обвалится нестабильная экоси­
стема с человеком во главе. Никогда не стоит забывать о том, что даже мы,
люди, не сможем существовать в природной экосистеме, в которой нет ба­
ланса.

1

Этот рейтинг был составлен в 2014 году. Источник: EDMC (Комитет управления данными об
окружающей среде): обзор энергетической и экономической статистики за 2017 год.

2

Согласно совместному исследованию Национального университета экологических исследова­
ний и Исследовательского центра климатических систем при Токийском университете.

126 Глава 6

z Изменение в концентрации углекислого газа
Миллионная доля

Миллиард тонн/1 год

Промышленная
революция
Количество выброса
углекислого газа

Каменный
уголь

Концентрация
углекислого газа

Нефть

Прочее
Природный газ

z Причины увеличения количества парниковых газов

Солнечный
свет
Парниковые газы

Жар

Из-за выхлопных газов,
использования угля и нефти,
а также бытовых приборов
слой парниковых газов становится
толще и накапливает тепло

Из-за вырубки лесов
деревья не могут поглощать
такое количество
углекислого газа

Устройство экосистем и будущее живых существ 127

В год погибает 40 тысяч видов?
Опасность для разнообразия видов
На земле существует примерно 1,37 млн видов живых существ, признан­
ных наукой. Однако считается, что количество ещё не обнаруженных видов
превышает это количество в несколько раз (см. стр. 110). Другими словами,
количество видов на земле действительно многообразно.
Однако скорость вымирания живых существ всё увеличивается. В то время
когда на земле жили динозавры, животные вымирали со скоростью один
вид в 1000 лет, 100 лет назад – со скоростью 1 вид в год, а в настоящее время
в один год вымирает более 40 тысяч видов живых существ.
Среди причин этого можно назвать разрушение природной среды обита­
ния, разрушение экосистемы вследствие вторжения инвазивных видов,
а также глобальное потепление. Разрушение природной окружающей сре­
ды настолько сильно, что по предварительным подсчётам WWF (Всемирно­
го фонда дикой природы) за более 30 лет начиная с 1970 года было утеряно
примерно 30 % природы.
Наиболее типичным примером этого является вырубка лесов – по данным
WWF, если она продолжится в этом же темпе, то в 2050 году 60 % влажных
тропических лесов Амазонии будут уничтожены, и в результате этого ко­
личество выделяемого Амазонией углекислого газа возрастёт с 55,5 млрд т
в год до 96,9 млрд т в год.
Именно потому, что на Земле так много разнообразных видов, здесь под­
держивался баланс пищевых цепей. Существуют отношения между охот­
никами и добычей, и если смотреть на это в глобальном масштабе, то фор­
мируются устойчивые группы, между которыми сложились отношения.
Другими словами, если вымрет какой­то вид, то мир в группе сразу утра­
тится, и баланс тут же окажется нарушен. До этого на Земле было пять мас­
совых вымираний1.
Из­за человека приближается шестое вымирание. Нужно избежать этого во
что бы то ни стало. Сохранность окружающей среды стала безотлагатель­
ным вопросом.

1

В качестве причин прошлых вымираний называют резкое понижение температуры, загрязнение
воздуха вулканическими газами, столкновение с метеоритом и взрыв сверхновой.

128 Глава 6

z Скорость вымирания живых существ

200 млн лет назад

в

лет

1

вид

4
1

года

1
1

вид

1
1

год

1000

200–300 лет назад

в

100 лет назад

в

в 1975 году

в

сейчас

в

год

1000
40 000

год

вид
видов
видов

z Массовые вымирания в прошлом

4

млрд лет назад

Зарождение жизни, появление
фотосинтезирующих бактерий

2,5

млрд лет назад

Появление эукариотических
одноклеточных организмов,
появление многоклеточных организмов

Кембрийский
период

540

млн лет назад

Кембрийский взрыв,
появление позвоночных животных

Ордовикский
период

490

млн лет назад

Силурийский
период

440

млр лет назад

Девонский
период

420

млр лет назад

Каменноугольный
период

360

млн лет назад

Расцвет земноводных,
появление синапсид

Пермский
период

300

млн лет
назад

Появление рептилий

Триасовый
период

250

млн лет
назад

Юрский
период

200

млн лет назад

Меловой
период

150

млн лет назад

70
7

млн лет назад

Архей

Кайнозой

Мезозой

Фанерозой

Палеозой

Протерозой

Третичный
период

вымирание

Появление наземных
животных, появление
насекомых

вымирание

вымирание

вымирание

Век рыб

Появление динозавров,
появление млекопитающих
Процветание динозавров,
появление археоптериксов

вымирание

млн лет назад

Появление рыб

Вымирание динозавров
Процветание млекопитающих
и птиц, появление человека

Устройство экосистем и будущее живых существ 129

Книги издательства «ДМК ПРЕСС»
можно купить оптом и в розницу
в книготорговой компании «Галактика»
(представляет интересы издательств
«ДМК ПРЕСС», «СОЛОН ПРЕСС», «КТК Галактика»).
Адрес: г. Москва, пр. Андропова, 38;
тел.: (499) 782-38-89, электронная почта: books@alians-kniga.ru.
При оформлении заказа следует указать адрес (полностью),
по которому должны быть высланы книги;
фамилию, имя и отчество получателя.
Желательно также указать свой телефон и электронный адрес.
Эти книги вы можете заказать и в интернет­магазине: www.a-planeta.ru.

Хиросава Мицуко

Биология в вопросах и ответах
Главный редактор

Мовчан Д. А.

dmkpress@gmail.com

Перевод
Редактор
Корректор
Верстка
Дизайн обложки

Павловская К. В.
Сергеев Ю. О.
Синяева Г. И.
Чаннова А. А.
Мовчан А. Г.

Формат 60 × 90 1/16.
Гарнитура PT Serif. Печать офсетная.
Усл. печ. л. 10,56. Тираж 1000 экз.
Веб­сайт издательства: www.dmkpress.com