Веревка вокруг Земли и другие сюрпризы науки - Карл Саббаг

Природа тщательно избегает близкородственного скрещивания. Когда в интимные отношения вступают две родственные особи, их генетическая близость повышает риск передачи наследственных заболеваний. Действие генов, вызывающих болезни или аномалии развития, может усилиться, если малыш получает эти гены сразу в двух экземплярах, по одному от каждого родителя. Также при скрещивании родственных особей у потомства возникает меньше вариаций в генетическом коде, а значит, ему труднее приспосабливаться к постоянно меняющемуся окружающему миру. К тому же отпрыски родственников больше похожи друг на друга, чем другие братья и сестры, а значит, соревнование между ними за выживание будет более напряженным.

С другой стороны, спаривание с совершенно посторонним партнером тоже имеет свои недостатки. При полном или почти полном отсутствии генетических точек соприкосновения часть полезных генов и сочетаний генов, сформировавшихся в рамках одной семьи, рассеивается, и приобретенное в предыдущем поколении преимущество теряется. Посторонние партнеры привносят с собой новых возбудителей заболеваний, способных вызвать инфекцию. Так что выход за пределы привычного ареала обитания вашей семьи порой бывает опасен и может дорого вам обойтись. Совместное с таким партнером воспитание потомства тоже может оказаться менее успешным: ведь у вашего партнера совсем другие привычки, развившиеся в другом окружении.

На практике оптимальная для представителей растительного и животного мира стратегия создания семьи заключается в поисках партнера, который генетически отличается от вас, но не слишком сильно. Интересно, что тот же самый подход применим к суждениям из области эстетики: наиболее привлекательными нам кажутся те объекты, которые отличаются от привычного стандарта, но не разительно. В ходе недавнего исследования взаимосвязи между родством и плодовитостью у человеческих пар выяснилось, что наибольшими репродуктивными способностями обладают пары, приходящиеся друг другу троюродными или четвероюродными братьями и сестрами, а не более близкие родственники или партнеры, вовсе не связанные узами родства.

На чем же основаны эти наши суждения о генетическом сходстве? Конечно, на внешности — другое недавнее исследование пар, состоящих в близких отношениях, выявило, что мужчины с большей вероятностью выбирают женщин, по конституции напоминающих их матерей, а женщины точно так же выбирают партнеров, напоминающих им отца. Некоторые пары производят впечатление брата и сестры, хотя на самом деле между ними нет кровного родства. Но дело не только во внешнем виде. Оказывается, мы обладаем удивительной способностью, о которой даже сами не подозреваем, — способностью улавливать по запаху специфический молекулярный маркер, который указывает на генетическое сходство или различие.

На поверхности белых кровяных телец есть молекулы, которые позволяют иммунной системе организма распознавать «чужаков» — бактерии или вирусы. Чем многообразнее эти молекулы, тем прочнее защита от возбудителей болезней. Приказ о создании этих молекул исходит от группы генов, носящих название «главный комплекс гистосовместимости», или ГКГ.

Итак, одно из последствий связи с партнером, чей ГКГ сильно отличается от вашего, — появление потомства с более разнообразными генами ГКГ и, как следствие, с более крепким иммунитетом. Также, выбрав партнера с совершенно другим ГКГ, вы уж точно избежите близкородственного скрещивания. Изучение пар, существующих в условиях изолированных религиозных сообществ, показало, что пар со сходным ГКГ на деле гораздо меньше, чем можно было бы ожидать. И последним недостающим фрагментом мозаики, объясняющим законы любви и привлекательности, пожалуй, стал тот факт, что маркер ГКГ содержится еще и в слюне, то есть поцелуй есть не что иное, как выяснение статуса ГКГ партнера, прежде чем предпринять решительный шаг.

Население внутренней стороны локтя

Думаю, мало найдется более скучных тем для изучения, чем сгиб человеческого локтя. Эта часть тела не подвержена каким-то особым, свойственным только ей заболеваниям, редко травмируется, и никто никогда не просил сделать ему пластическую операцию на локте, чтобы тот стал еще краше. Однако группа ученых из Национального научно-исследовательского института генома человека (США) посвятили аж несколько лет доскональному изучению этой части тела, — надо думать, исследования они проводили друг на друге, потому что изучать сгиб собственного локтя довольно проблематично. В особенности их интересовали бактерии, живущие в этом труднодоступном месте и являющиеся участниками более масштабного процесса, охватывающего все человеческое тело.

Ученые обнаружили, что на внутренней стороне локтя живут шесть отдельных сообществ бактерий, которые существенно отличаются от других сообществ, обитающих всего в нескольких сантиметрах — на внутренней стороне предплечья (этими бактериями, в свою очередь, занималась совсем другая команда исследователей). Сколько бы вы ни пытались, совсем избавиться от этих бактерий вам не удастся. Даже после тщательного мытья на каждом квадратном сантиметре внутренней стороны локтя остается миллион крепко держащихся за кожу бактерий.

Эти бактерии выполняют определенную работу и не готовы от нее отказаться только потому, что мы захотели принять душ. Их задача — действовать в роли увлажнителей кожи, перерабатывая потребляемые нами жиры и выводя их через кожу. Это яркий пример того, насколько важную роль в жизни человека играют бактерии. Мы привыкли слышать о них только как о причинах заболеваний и мишени для антибиотиков, но, как подчеркивают результаты исследований Национального института генома человека, без них мы попросту не выживем.

Представление о том, сколь много функций они выполняют, возникло благодаря открытию: все бактерии, живущие на человеческом теле, в совокупности имеют в сто раз больше активных генов, чем человек. Поскольку каждый ген отвечает за какую-то биологическую функцию, а бактериям для поддержания собственной жизнедеятельности нужно совсем немного генов, остается предположить, что остальные гены связаны с задачами, которые бактерии ежедневно выполняют для нас.

Как выяснилось, на разных участках тела встречаются специализированные группы бактерий, которых нигде больше не найдешь. Внутри человеческого организма обитают семьдесят «племен» бактерий. Вы наверняка решите, что значительная их часть населяет пищеварительный тракт — ведь бактерии играют жизненно важную роль в пищеварении, однако на самом деле сообществ пищеварительных бактерий всего два. Остальные шестьдесят восемь или около того населяют другие органы и выполняют специфические биохимические задачи.

И вот вам еще пища для размышлений: в каждом из нас (внутри и снаружи) столько бактерий, что их общее число в 20 раз превышает количество клеток в нашем теле. Это не бактерии живут за счет нас, это мы живем за счет наших бактерий.

Почему ДНК похожа на схему для вязания?

Вот отрывок схемы для вязания:

18 петель, или по 6 на спицу. Набрать один ряд синими нитками, потом еще 5 целиком синих рядов, а затем по следующей схеме:

6-й ряд: 2 желтых, 3 синих, 2 желтых, 2 синих

7-й ряд: 3 желтых, 2 синих, 3 желтых, 1 синий

8-й ряд: 4 желтых, 1 синий, 4 желтых

Ряды с 9-го по 13-й набираются целиком желтыми, связка между рядами желтая. Набрать один ряд оранжевыми нитками, потом еще 5 целиком оранжевых рядов, а затем по следующей схеме:

6-й ряд: 1 зеленый, 3 оранжевых, 1 зеленый, 3 оранжевых, 1 зеленый

7-й ряд: 2 зеленых, 1 оранжевый, 3 зеленых, 1 оранжевый, 2 зеленых

Ряды с 8-го по 13-й набираются целиком зелеными, связка между рядами зеленая.

Любой, кто хоть раз брался за вязальные спицы, сталкивался с подобными инструкциями. Если правильно им следовать, моток шерсти превратится в замысловатое узорчатое трехмерное изделие. По схеме можно связать практически любой предмет одежды, мягкую игрушку, грелку для чайника или шарф, причем все схемы устроены одинаково: вяжущий должен следовать инструкциям шаг за шагом, ряд за рядом, пока у него (точнее, у нее) в руках не окажется законченный предмет.

ДНК — субстанция, содержащаяся в каждой живой клетке; это очень длинная молекула, состоящая из серии «инструкций», которые считываются из конца в конец, прямо как схема для вязания. Ниже вы видите строчку «инструкций» из молекулы ДНК. Она состоит из трехбуквенных сочетаний (триплетов), каждое из которых «притягивает» одну из маленьких молекул в нижней строчке (здесь даны сокращенные названия этих веществ латиницей). Так, триплет GCG, вытянутый вдоль спирали ДНК, притягивает молекулу аланина, GTG — лейцина и так далее. (Рассматривая строчки, вы заметите также, что аланин притягивается еще и к GCA, а лейцин — к СТА, но об этом как-нибудь в другой раз.)