Текст книги "Веревка вокруг Земли и другие сюрпризы науки"

Автор книги: Карл Саббаг

сообщить о нарушении

Текущая страница: 12 (всего у книги 18 страниц)

Направление, в котором раскачивается дом, тоже порой удивляет. Возможно, вы полагаете, что при сильном ветре, дующем в северную сторону здания, оно будет клониться к югу? На деле при образовании воздушных завихрений здание может раскачиваться из стороны в сторону под прямым углом к ветру. А если ветер и завихрения будут настолько сильны, чтобы повалить постройку, она упадет на восток или на запад.

Богатства Иттербю

Химические элементы – это те кирпичики, из которых строится материя. К началу восемнадцатого века было открыто около 15 элементов, некоторые из них были хорошо известны – в основном это металлы (железо, медь) или вещества, использовавшиеся в тогдашнем кустарном производстве (сера, фосфор). Начиная с 1700 года и далее химия постепенно усложнялась и становилась более рациональной, полностью вытесняя алхимию. Ученые открывали все новые и новые элементы. Химические элементы в силу самой своей природы щедро рассеяны по всей нашей планете, они содержатся в почве, воздухе и воде. Но впервые обнаружить тот или иной элемент можно где угодно – это дело случая. В 1825–1826 годах французский химик Антуан Жером Балар (1802–1876) нашел элемент бром в морской воде – в своей лаборатории в Монпелье. Примерно в то же время немец Карл Якоб Лёвиг (1803–1890) нашел тот же элемент в минеральных солях.

Но есть на Земле один маленький уголок, который породил сразу семь химических элементов. В 1794 году финский ученый Юхан Гадолин (1760–1852) обнаружил в каменоломне на шведском острове Ресарё химический элемент, который он назвал иттрий – в честь расположенной рядом деревни Иттербю. За последующие сто лет в той же самой каменоломне были найдены еще шесть элементов. Видимо, от недостатка воображения и давая тем самым повод для путаницы три из них назвали в честь все того же населенного пункта – тербий, эрбий и иттербий. Когда в конце XIX века в тех краях нашли новые элементы, химики наконец напрягли фантазию и назвали их гадолиний (в честь Юхана Гадолина), гольмий (от Holmia, латинского названия Стокгольма) и, наконец, тулий – от Туле, старинного латинского обозначения скандинавских стран.

Что ускоряет ускоритель частиц?

В английском языке ускоритель частиц называется «atom-smasher» – от слова «smash», что означает «крушение, столкновение». Многие обыватели, слыша это слово, представляют себе устройство, которое с огромной силой сталкивает атомы друг с другом, в результате чего они разваливаются и мы видим, что у них внутри. Во время экспериментов с ускорителем частиц и впрямь происходит нечто подобное. Атомы, а точнее, входящие в их состав частицы – электроны и протоны – в самом деле движутся друг навстречу другу на необычайно высокой скорости; они действительно сталкиваются; и эти столкновения, что греха таить, приводят к появлению целого ряда новых частиц, которых прежде в ускорителе не было и которые выделились «изнутри» атомов.

Представьте себе два двухэтажных автобуса, мчащихся навстречу друг другу на большой скорости. Столкнувшись, они рассыпаются на отдельные сиденья, двигатели, колеса, окна и – придется признать – пассажиров и водителей. Но в случае с ускорителями все выглядит совсем не так. Физики строят ускорители, чтобы получить столкновения частиц все больших и больших энергий и при этом создатьчастицы, которых раньше никто никогда не «видел». Результаты таких столкновений могут оказаться столь же поразительными, как если бы при аварии двух двухэтажных автобусов образовались бы белый «Форд Мондео», черный мотоцикл «Харлей Дэвидсон», электрическая кухонная плита, три деревянных обеденных стола, сотня чашек, шесть корзин с продуктами из супермаркета и тонна мела.

Вы спросите: почему так происходит? Если эксперимент проходит благополучно, столкновения происходят на такой скорости, что вся масса частиц преобразуется в энергию. Одно из важнейших открытий Эйнштейна заключается в том, что масса и энергия эквивалентны и, таким образом, одно можно «обменять» на другое. Его уравнение е=тс ²– это, вообще говоря, обменный курс, ну как обменный курс фунта стерлингов и доллара, который можно выразить формулой £=$с ²,где с – это 1,25, и соответственно с ²– это 1,56, то есть вы можете обменять фунт стерлингов на 1,56 доллара. Обменяв на доллары 100 фунтов, вы можете затем обменять полученные 156 долларов на любую другую валюту, и уже совершенно не важно, что начинали вы с фунтов.

Так, первым результатом столкновения частиц становится исчезновение самих частиц, точно так же, как исчезают ваши фунты. Они заменяются всплеском энергии – или пачкой долларов. За этим событием немедленно следует преобразование энергии в частицы. Поскольку всплеск энергии не обладает «памятью» о частицах, изначально участвовавших в столкновении, он волен преобразовываться в абсолютно любые частицы, лишь бы только соблюдался «обменный курс» между энергией и массой. Если проводить этот эксперимент достаточно часто, то среди частиц, образовавшихся в результате столкновений и всплесков энергии, могут появляться новые типы частиц, которых вообще не существует в нашей с вами сегодняшней Вселенной. Вооруженные этим знанием, физики пытаются при помощи ускорителей частиц воссоздать условия, существовавшие в первые мгновения жизни Вселенной (см. главу «Вселенная – это вам не сарай»), когда, по их мнению, происходило то же самое: самые разнообразные частицы создавались и разрушались в результате колоссального всплеска энергии.

Увидеть нейтрино

Когда задумываешься, сколько денег и интеллектуальных усилий тратится на постройку ускорителей частиц (см. главу «Что ускоряет ускоритель частиц?»), чья единственная цель – выявлять мельчайшие частицы материи, может показаться удивительным, что одну из самых крошечных и легких частиц – нейтрино – может наблюдать каждый, у кого есть глаза. Да и одного глаза, в принципе, достаточно.

Нейтрино – странные частицы, гораздо более загадочные, чем заурядные составляющие материи, такие, как протоны, нейтроны и электроны. У этих трех типов частиц есть какая-никакая масса. Хотя электрон в две тысячи раз легче протона или нейтрона, все равно его масса поддается измерению. Однако нейтрино настолько легче даже электронов, что долгие годы никому не удавалось их обнаружить. Ученые верили, что эти частицы существуют, поскольку без них не сходились некоторые физические уравнения, вот только никак не находилось способа продемонстрировать их существование. Отчасти проблема заключалась в слишком маленькой массе нейтрино. Грубо говоря, у них вообще нет массы. Вспомните, насколько ничтожны массы «нормальных» атомных частиц, – так вот, нейтрино «весит» как минимум в 10000 раз меньше, чем электрон.

И что же в результате? А в результате вот что: если нейтрино встретится с обычной материей, оно пройдет сквозь нее и окажется по другую сторону. Удивительно, не правда ли? Разве такого вы ожидали? Представьте себе, что в один пистолет зарядили пулю, а в другой – зернышко арахиса и потом выстрелили из обоих стволов в бетонный блок. Наверняка вы рассчитываете, что более тяжелый объект, пуля, пройдет насквозь, а арахис – нет. А в мире элементарных частиц сквозь стенку проходит именно арахис! В чем же ключ к разгадке поведения нейтрино? В том, что так называемое «твердое» вещество, по сути, представляет собой пустоту (см. главу «А почему это мы должны проваливаться сквозь пол?»). Однако некоторые компоненты этих «пустых» атомов обладают электрическим зарядом, так что, если вы, допустим, выстрелите протоном, представляющим собой заряженную частицу, в скопление атомов, рано или поздно он сблизится с этими компонентами настолько, что их электрические заряды заставят протон отклониться от траектории, а то и вовсе захватят его. Нейтрино же не только фактически лишено массы, оно еще и обладает очень малым электрическим зарядом – возможно, в тысячу раз слабее, чем электромагнитные силы, которые влияют на более массивные и сильнее заряженные атомные частицы. Нейтрино хоть и «дефективно» в смысле массы и заряда, зато оно способно пройти сквозь слой свинца толщиной в световой год и вынырнуть с той стороны целым и невредимым.

Хотя нейтрино крайне редко вступают во взаимодействие с другими частицами, поверхности Земли постоянно достигают все новые нейтрино с Солнца. На каждый квадратный сантиметр освещенной Солнцем поверхности Земли каждую секунду прибывают 70 миллиардов нейтрино. Львиная их доля проходит сквозь толщу нашей планеты и оказывается с другой стороны, однако при определенных обстоятельствах нейтрино вступают во взаимодействие с веществом Земли, и в результате образуется электрон, движущийся быстрее скорости света.

Так, кажется, пора остановиться и сделать необходимые пояснения. Какое право имеет нечто – пусть даже столь крохотное, как электрон, – двигаться быстрее скорости света? Если вы хоть немного разбираетесь в физике, то знаете: двигаться быстрее скорости света вообще нельзя. Но это в вакууме. Скорость света в некоторых других средах, например в воде, значительно меньше скорости в вакууме (может быть, в два раза меньше максимального показателя), поэтому у частиц появляется возможность превысить эту замедленную скорость. Если они действительно ее превысят, будет видна вспышка голубого излучения, – если использовать аналогию со звуком, то примерно так же при прохождении телом звукового барьера слышится сверхзвуковой хлопок. Чтобы засечь нейтрино, ученые используют очень вместительный контейнер, наполненный некой плотной прозрачной субстанцией, например тяжелой водой или, в некоторых случаях, жидкостью для химической чистки одежды. Поскольку Земля в любой ее точке буквально купается в нейтрино, стоит ученым проявить немножко терпения и дождаться нужного сочетания условий, как они увидят вспышку голубого излучения – это выдал себя нейтрино, вступивший в контакт с прозрачной субстанцией.

Ну, а как там насчет высказанной выше идеи, будто нейтрино можно обнаружить невооруженным глазом? Что ж, это лишь вопрос вероятности. Человеческий глаз может заменить цистерну с прозрачной субстанцией и увидеть точно такую же голубую вспышку, для этого нужно только, чтобы один из 70 миллиардов нейтрино, проходящих сквозь глаз за секунду, запустил необходимый для этого эффекта механизм. Кстати, потоки нейтрино, бомбардирующие Землю, прибывают не только с Солнца, но и из более далеких мест, например, они долетают до нас от взрывающихся звезд, которые носят название сверхновых (см. главу «Мы – звездная пыль»). По приблизительным оценкам, после одного такого взрыва, зафиксированного в 1987 году, пережить «контакт» с нейтрино могли от одной до пяти тысяч человек, и, если местом «контакта» был глаз, небольшая часть этих людей могла увидеть голубую вспышку, сопутствующую прохождению нейтрино. Следовательно, всегда есть вероятность того, что потоки нейтрино, ежедневно обрушивающиеся на Землю, снова когда-нибудь где-нибудь у кого-нибудь вызовут сходную вспышку. Однако шансов увидеть это, заметить и потом сообщить человечеству у каждого из нас ничтожно мало – их куда меньше, чем шансов дожить до глубокой старости у некоего субъекта, посаженного на строгую диету из одних лишь нейтрино.

Каменный хронометр

«Возраст этой породы – четыре миллиарда четыреста миллионов лет, – объявил австралийский ученый профессор Саймон Уайлд вместе со своими коллегами-геологами в 2001 году. – С днем рождения!» (Вообще-то последнюю часть реплики я придумал.) Он говорил об одном из старейших сформировавшихся участков земного рельефа. Но как ученый узнал точный возраст?

Наиболее достоверные результаты дает способ датировки при помощи циркона. Этот полудрагоценный камень бывает самых разных оттенков, встречается и прозрачный циркон, внешне напоминающий алмаз. Его физические свойства легли в основу широко применяемого в последние годы способа датировки горных пород. Циркон вездесущ – его мелкие вкрапления встречаются в горах практически повсеместно.

В начальный период формирования земной коры, примерно четыре с половиной миллиарда лет назад, Земля подвергалась интенсивной бомбардировке метеоритами, в результате выделялось огромное количество тепла, плавившего поверхность планеты. Когда расплавленный камень остывал, некоторые скопления атомов, включая циркон, образовывали кристаллы, которые сохранились в неизменном виде до наших дней. В неизменном – за исключением одной важной характеристики. В пространственной решетке циркона атомы этого элемента иногда замещаются атомами урана, поэтому в кристалле циркона в момент его формирования оказываются вкрапленными – в том или ином количестве – атомы урана. Но атомы урана, распадаясь с известной скоростью, превращаются в атомы свинца. Более того, при формировании кристаллов циркона в них не содержится никаких атомов свинца. А с момента кристаллизации количество атомов свинца в кристалле циркона по мере распада атомов урана постепенно возрастает.

То есть только что возникший кристалл циркона напоминает часы, в которых запущен обратный отсчет. С каждым «тиканьем» атомы урана, содержащиеся в кристалле, превращаются в атомы свинца. Интервалы между этими превращениями разные, но в целом все протекает в статистически предсказуемом порядке. Уран, как и все радиоактивные элементы, обладает периодом полураспада (см. главу «Самый древний в мире ядерный реактор») – это время, которое требуется, чтобы половина атомов урана в образце породы превратилась в свинец.

У одного изотопа урана, урана-235, период полураспада составляет 713 миллионов лет, а у другого, урана-238,– 4,47 миллиарда лет.

Так, если в зернышке циркона изначально было 100 атомов U ²³⁵и они один за другим превращались в атомы свинца, то через 713 миллионов лет соотношение атомов свинца к атомам урана будет 50 на 50. А еще через 713 миллионов лет половина из 50 атомов урана тоже превратится в свинец, соотношение станет 75 % свинца к 25 % урана, и ученые смогут установить, что камень сформировался более миллиарда лет назад. Изучив оба изотопа урана и соотношения между их атомами и атомами свинца, геологи в состоянии определить, как давно начался процесс распада и соответственно сколько лет кристаллу.

В 2000 году в Западной Австралии в местечке под названием Джек-Хиллс был обнаружен темно-фиолетовый кристалл циркона толщиной менее четверти миллиметра. Ему присвоили прозаическое название W74/2-36, а соотношение урана и свинца продемонстрировало, что эта порода на 90 миллионов лет старше, чем любая из ранее датированных, и возраст ее составляет 4,404 миллиарда лет. Хотя кристалл был совсем крошечный, ученые подвергли его множеству других опытов, включая изотоп-кислородное исследование и анализ на содержание редкоземельных элементов. В итоге они получили информацию о физических процессах формирования этих древних гор и даже выяснили, что в образовании земной коры участвовала вода, а следовательно, уже на этом раннем этапе истории Земли на планете наряду с сушей существовали и океаны.

Болезни и здоровье

Галочка спасает жизнь

В газетных статьях о новых достижениях в медицине часто мелькает слово «прорыв». Если слово «прорыв» дает журналисту возможность осветить в прессе «чудесные лекарства», «сканеры стоимостью в миллион фунтов», «спасающие жизнь операции» – что ж, оно и к лучшему. Без этого лексикона гламурных журналов важные открытия, возможно, так и остались бы не замеченными широкой общественностью. В 2001 году ученым-медикам пришла в голову очередная прогрессивная идея, не касающаяся новых препаратов, нового дорогостоящего оборудования или усовершенствований в хирургии и тем не менее позволяющая добиться значительных улучшений в состоянии пациента за очень короткий срок.

Доктору Питеру Проновосту из больницы Джона Хопкинса в Балтиморе пришла в голову идея, которая за год в одной отдельно взятой больнице спасла 21 жизнь и сэкономила миллионы долларов. Она же принесла ему славу – журнал «Тайм» назвал его в числе «100 самых влиятельных людей в 2008 году». Его размышления отталкивались от того факта, что пациенты порой заболевают, а иногда и умирают от инфекций, занесенных при внутривенном введении лекарств или физраствора. А значит, подумал он, если доктора и медсестры будут тщательно мыть руки, обрабатывать кожу пациента антисептиком и надевать стерильные маски, костюмы и халаты, возможно, случаев заражения станет меньше.

Сейчас, через 140 лет после того как английский хирург Джозеф Листер (1827–1912) доказал огромную значимость использования антисептиков при проведении медицинских процедур в больницах, наблюдение доктора Проновоста может показаться слегка запоздалым. Однако ключевым элементом в его работе были не сведения о том, что инфекция проникает в тело при несоблюдении санитарных норм, а наблюдение, что доктора и медсестры на практике регулярно пренебрегаюттакими простыми процедурами, как мытье рук, использование стерильной одежды и так далее. Сам факт вызывал удивление, но в ходе исследования, длившегося месяц, он полностью подтвердился: медсестры, начав присматриваться к докторам, заметили, что примерно треть врачей игнорирует какую-либо из вышеупомянутых гигиенических процедур.

Больница Джона Хопкинса – один из ведущих образовательных и исследовательских медицинских центров в США, так что можно себе представить, что творится в остальных заведениях.

Итак, доктор Проновост убедился в важности гигиенических мероприятий, о которых должен помнить каждый врач, а также в том, как часто его коллеги о них забывают. И что же он предложил? Он разработал перечень, который должен использоваться всякий раз, когда врач ставит пациенту капельницу. По выполнении каждого из пяти пунктов напротив него нужно поставить галочку. Медик должен:

1) помыть руки с мылом;

2) протереть кожу пациента раствором хлоргексидина;

3) накрыть пациента стерильной тканью;

4) быть одетым в стерильную маску, шапочку, халат, перчатки;

5) поставив капельницу, накрыть место введения иглы стерильной салфеткой.

Когда Проновост опубликовал свой перечень в «Американском медицинском журнале», отделения интенсивной терапии больниц штата Мичиган решили в качестве эксперимента взять его на вооружение. Через три месяца количество заражений в реанимационных палатах снизилось на две трети, а по истечении года уровень заражений в реанимации некоторых больниц упал до нуля (в то время как 90 % больниц Америки, к сожалению, не могли похвастаться подобными показателями). Через полтора года после начала применения перечня Проновоста смертность от заражений в больницах страны стала на 1500 случаев меньше, а больницы по приблизительным оценкам сэкономили 175 миллионов долларов.

Обратите внимание: эти поразительные результаты были получены благодаря одному-единственному простому списку из пяти пунктов при проведении типовой медицинской процедуры. Сейчас Проновост и его коллеги составляют новые перечни: для использования в хирургии, при лечении инсультов, инфарктов – да вообще при любом медицинском вмешательстве, где доктор или медсестра по причине плохой памяти или просто отвлекшись могут пропустить какой-нибудь важный этап в длинном и иногда раздражающе-занудном списке задач, важных для обеспечения качественного медицинского ухода.

И все бы хорошо, если бы не одно «но». Успешному внедрению списков Проновоста во все сферы медицины мешает высокомерие многих врачей. Некоторые медики считают, что раз их заставляют выполнять столь нехитрую процедуру, значит, подразумевается, будто без списка они даже простейших шагов предпринять не могут, а это удар по их репутации. Разумеется, наблюдения доказывают, что многие врачи действительно упускают элементарные вещи, но ведь каждый уверен, что ошибки допускают только другие, а не он сам.

На деле же главная заслуга Проновоста в том, что он привнес в медицину подход, который был опробован в авиации и встретил схожее сопротивление со стороны пилотов. На заре воздухоплавания многие катастрофы были связаны с чрезмерной самоуверенностью пилотов, штурманов и инженеров. Любое предположение, что они могут случайно пренебречь или позабыть о важных, обеспечивающих безопасность процедурах, воспринималось экипажем как клевета и сомнения в их компетентности. Однако гордость пилотов все-таки стоит меньше, чем безопасность пассажиров, и теперь заполнение полетного перечня в кабине экипажа – обязательная часть каждого рейса.

Тем временем слава о нововведении Проновоста продолжает расходиться все шире, и, если врачи и медсестры наконец официально признают, что и им иногда свойственны досадные промахи, сотни тысяч жизней и миллионы долларов будут спасены простым заполнением пустых клеточек.

«Я люблю тебя, раздели со мной мой ГКГ!»

Противники сугубо научного подхода к пониманию окружающего мира часто указывают на существование вещей, объяснить которые наука не в силах. Например, любовь. Но, как выясняется, на выбор партнера влияют не только привлекательность и любовь – науке тоже есть что сказать.

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.)

GCG-CTG-GGG-ACG-GGC-GGT-GTT-GGA-GCA-GAG-CTC-TGC-AAT-TTC-TGC–CAA —

Ala-Leu-Gly-Thr-Gly-Gly-Val-Gly-Ala-Glu-Leu-Cys-Asn-Phe-Cys-Gln —

Если инструкции на одной из двух нитей ДНК выполняются по порядку, то в результате образуется последовательность крошечных молекул, называемых аминокислотами, соединенная в одно целое, как во второй из вышеприведенных строк. Эта последовательность подобна вязаной одежде, возникающей из клубков шерсти, если вяжущий точно следует схеме. Объект, описываемый ДНК, становится одним из трехмерных компонентов, участвующих в процессах жизнедеятельности организма, – гормоном, антителом, ферментом или одной из миллионов других молекул, на которые возложена функция каждодневного поддержания жизни.