Текст книги "Чудеса: Популярная энциклопедия. Том 2"

Автор книги: Владимир Мезенцев

сообщить о нарушении

Текущая страница: 10 (всего у книги 45 страниц)

Зачем нам два полушария

Представьте себе двух человек. Один из них охотно и легко вступает в разговор. Он заметно многословен, даже болтлив. В то же время чутко воспринимает чужую речь, хорошо слышит слова, произнесенные тихо, может без ошибки их повторить. Но если прислушаться, вы заметите в голосе этого человека и нечто неприятное – говорит он монотонно, тускло, без всякой выразительности. Мало того, голос какой-то даже неестественный, лающий. Еще более того, если человека спросить, с каким выражением произнесена фраза – с вопросительным, гневным или радостным, – он растерянно промолчит. Даже отличить женский голос от мужского – задача для него непосильная. А вот другой человек, можно сказать, антипод первого. Речь он понимает плохо. Да и сам говорить не мастер. Предпочитает объясняться отдельными словами, мимикой, жестами. Говорить с ним трудновато – короткий ответ и снова молчание. Обращаться к нему надо, как к глухому, скажешь тихо – не услышит. Зато голос у него приятный, интонацию он чувствует очень хорошо.

В отличие от первого этот человек очень внимателен к тому, что видит. Предложите ему найти на двух рисунках отличия, и он без особого труда их обнаружит. А первый не заметит даже явно бросающихся в глаза различий в рисунках, скажем, присутствия на лице очков или отсутствия пуговицы на пиджаке.

Такие различные люди. Что же тут удивительного? – спросите вы. Да только то, что оба они… один человек.

Речь идет о последнем открытии нейрофизиологов. Коротко его можно выразить так: каждый из нас имеет в голове, по существу, не один, а два мозга. Это – правое и левое большие полушария. Оба они, как выяснилось, ведают своими делами, хотя и помогают друг другу.

Стало известно, что наше левое полушарие – основа логического, абстрактного мышления, а правое – конкретного, образного.

Ученые научились «расщеплять» мозг – «выключать» одно из полушарий и наблюдать, как справляется с работой другое. Вот тогда-то и оказалось, что в каждом из нас заключены как бы два человека с разными голосами, различным слухом и соображением.

«Первый человек» – тот, у которого функционирует левое полушарие. У «второго» командует правое. По мнению многих исследователей, изучение «расщепленного» мозга становится сейчас одной из первостепенных проблем науки о мозге человека.

Когда ученые стали изучать «раздвоение личности», они обратили внимание и на изменения в психике. Берет управление психикой левое полушарие, и настроение человека улучшается, он становится приветливее, мягче, жизнерадостней. Начинает командовать правое, хорошего настроения не жди. Такого человека трудно отвлечь от мрачных мыслей. Он явно выраженный пессимист.

Английский психолог С. Уителсон, используя метод тестов, пришла к выводу, что мозг мальчиков «специализируется» значительно раньше, чем мозг девочек. Уже к шести годам у мальчиков правое полушарие становится специализированным, в то время как у девочек оно остается значительно более пластичным: даже к тринадцати годам способность к пространственному видению у них почти в равной степени контролируется обоими полушариями головного мозга.

Поскольку оба полушария у девочек дольше остаются универсальными, у них меньше вероятности утраты каких-то специфических способностей из-за травмы одного полушария головного мозга. Второе полушарие может взять на себя его функции. По-разному выглядит у «расщепленного» человеческого мозга и память. Левое полушарие надежно хранит запас школьных, теоретических знаний. Но если такому человеку предложить запомнить фигуры неправильной формы – то, что нельзя выразить словом, – он их не заметит. Человек с работающим правым полушарием, наоборот, во многом утрачивает школьные знания, плохо запоминает только что сказанные слова, но очень хорошо помнит показанные ему фигуры. Вот вам и еще одна загадка памяти. И тут же вспоминаются слова покойного президента Академии наук СССР С. И. Вавилова. «Вернулся к писаниям «Воспоминаний». И вот развертываются в памяти большие страницы с многими мелкими подробностями о событиях, виденных 45–50 лет назад. Можно, конечно, пустить кинокартину, снятую полвека назад, для этого нужно только, чтобы она сохранилась и был проекционный аппарат. Но где же место в человеческом мозгу, полностью изменившемся за 50 лет, для хранения всех этих картин, более полных и сложных, чем кинокартина? Эти картины памяти вовсе не отпечатки «ощущений» – это сложный комплекс понятий, слов, наблюдений, мыслей. Но замечательно вот что. В этих «картинах памяти» почти не осталось ничего личного. Ни самолюбия, ни восторгов, ни ненависти, ни любви. «Добру и злу внимая равнодушно», память разворачивает эти картины прошлого с поразительной глубинной рельефностью. По этим картинам можно читать и даже рассматривать их в «лупу». Целого эти картины не составляют, они разрозненны, это листы, произвольно завязанные в общую папку…

Мы веруем, что с распадом мозгового вещества данного человека навсегда исчезают «картины памяти», как при пожаре архива навсегда погибает написанное в документах, в нем хранившихся. Верна ли эта аналогия?»

Этот путающий стресс…

Стресс! Трудно назвать какое-либо другое научное понятие, которое столь же быстро вошло в нашу жизнь, в повседневный язык. Но хорошо ли вы знаете, каково его значение для человека?

Открытие стресса по справедливости называют крупнейшим биологическим открытием века.

Автор этого открытия – ныне известный во всем мире канадский физиолог Г. Селье. Что, если мы послушаем его самого?

Перед вами беседа Г. Селье с журналистом:

– Доктор Селье, верно ли, что в современном обществе люди чаще, чем в прошлом, оказываются в условиях, вызывающих стресс?

– Меня часто об этом спрашивают, иногда противопоставляя нашу жизнь существованию пещерного человека, которому не приходится страшиться атомной бомбы или с тревогой следить за состоянием биржи. Но при этом забывают, что пещерного человека одолевали другие заботы, например, как не быть съеденным медведем во время сна. Сомневаюсь, что современный человек чаще испытывает отрицательные эмоции, вызывающие нервное расстройство, чем его предки.

– Все ли современные люди подвержены стрессу?

– Да, это так. Действительно, все мы живем «со страхом», но следует учесть, что тому, кто сумеет полностью избежать его, грозит смерть…

– Выходит, стресс – наше нормальное состояние?

– Да. Но необходимо, чтобы люди понимали, о чем идет речь, когда говорят о стрессе. Когда кто-либо испытывает нечто неприятное, он называет это состояние «стрессом» за неимением более подходящего слова. Однако существует и положительный стресс – например, у олимпийского чемпиона в момент победы или у дирижера, когда его оркестр играет особенно хорошо.

Эти люди испытывают сильнейшее волнение, и гормоны в их организме вырабатываются так же усиленно, как и при тяжелой психической травме у человека, когда ему только что сообщили о смерти кого-нибудь из близких. Мы называем напряжение, вызванное здоровыми, положительными эмоциями, «эйстрессом», а неприятными, отрицательными переживаниями – «дистрессом».

– Мужчины и женщины в равной мере подвержены стрессу?

– Конечно. И добавлю, чем больше женщины будут овладевать профессиями, которые по традиции считаются «мужскими», тем больше среди них будут распространяться и так называемые «мужские заболевания – гипертония, инфаркт миокарда, язвенные болезни. Разумеется, равенство с мужчинами приносит удовлетворение, но за него приходится расплачиваться.

– Некоторые утверждают, что никогда не испытывают нервного перенапряжения.

– Это просто люди, не осознающие, что находится в условиях стресса.

– Но что же такое все-таки стресс – обычное волнение или нечто большее?

– Коротко говоря, я определяю стресс с медицинской точки зрения как неспецифическую реакцию организма на любое предъявляемое к нему требование. Следует вспомнить, что любые требования, предъявляемые к мозгу человека, вызывают стресс.

– Что же происходит в организме человека, находящегося в состоянии стресса?

– Все млекопитающие, включая человека, реагируют на стрессовую ситуацию определенным образом. Железы внутренней секреции, такие, как гипофиз, расположенный под самым мозгом вырабатывают гормоны, которые, в свою очередь, стимулируют надпочечники. Механизм, посредством которого стимулирующий сигнал от участка, вызывающего стресс, скажем, от ожога или перевозбужденного мозга, передается в железы внутренней секреции, изучен весьма подробно.

– А как узнать, находится ли человек в состоянии стресса?

– Есть два пути. Один биохимический и неврологический: измерение давления крови, содержания гормонов, электрической активности мозга и так далее. Но есть и другие показатели, которые способен подметить каждый. Обычно наблюдается учащение пульса, повышенная потливость. Кроме того, усиливается раздражительность, иногда пропадает сон. Нередко у человека снижается способность сосредоточиваться, он испытывает непреодолимое желание двигаться.

– Стресс вреден для организма?

– Не обязательно. Сказать, что у «Джона стресс» – это все равно, что заявить: «У Джона температура». А у кого ее нет? Вы ведь хотели сказать, что у Джона слишком высокая температура.

Я люблю пользоваться примерами из животного мира, поскольку то, что я говорю, имеет биологическую основу. Я не морализирую и не проповедую. Но если человека заставить бежать со скоростью рысака, это его убьет. Так же бесполезно требовать от «человека-черепахи» побед на «скачках жизни» только потому, что их одерживал отец, а до него – дед. Если у него нет к этому способностей, оставьте его в покое. Черепаху нельзя превратить в рысака.

Но верно и обратное. Если у вас темперамент «скакуна», вы постоянно беретесь за множество дел, стремитесь к самовыражению. «Ничегонеделание» может вызвать у вас глубокое нервное расстройство.

– Вреден ли чрезмерный стресс?

– Безусловно. Постоянное пребывание в условиях стресса в течение длительного времени может привести к возникновению серьезных заболеваний. Гипертония, сердечно-сосудистые болезни, психические расстройства – все это типичные «стрессовые» недуги.

– Значит, стресс действительно способен сократить жизнь…

– И в немалой степени. То, что мы называем «старением», – не что иное, как сумма всех «шрамов», оставленных в организме стрессами на протяжении жизни. В медицинском смысле это не только морщины на лице, но и химические, мозговые изменения, причинявшие непоправимый ущерб.

– Как же справиться со стрессом?

– Секрет не в том, чтобы избегать его, а в том, чтобы «делать свое дело». Это бытующее у нас выражение я полностью поддерживаю. Нужно заниматься тем, что тебе нравиться, к чему ты способен, в присущем тебе темпе. Медицина способна прийти на помощь. Например, создано немало хороших лекарств против гипертонии. Но для большинства из нас важнее научиться жить, научиться вести себя в определенных ситуациях по определенным правилам.

– Как самому справится со стрессом?

– Помогает физическая активность, но ее одной недостаточно. Самое важное – иметь «кодекс поведения», уметь жить. Найдите себе «порт назначения» и старайтесь держать курс к нему. Для меня «порт назначения» – это проявлять как можно больше доброты к людям, завести как можно больше друзей.

– Если бы у вас попросили лишь один совет по поводу стресса, чтобы вы сказали?

– Я бы перефразировал слова Библии так, чтобы сделать их приемлемыми для современного ученого: «Заслужи любовь ближнего своего».

Мне кажется, эта беседа Селье с журналистом не только отвечает на наши порой недоуменные вопросы о «модном» стрессе, но и разъясняет многие простые истины жизни, о которых человек так часто забывает.

Генетика удивительная

Великая поэзия нашего века – это наука

с удивительным расцветом своих открытий…

Э. Золя

Тайна наследственности веками относилась к божественной. «И сотворил бог человека по образу своему…» – говарится в первой книги Библии. Все остальные загадки наследственности для религиозного мировоззрения не существовали. Главное сказано – человек творение бога и подобие его.

Человеческий разум всегда интересовало другое: по каким законам живые организмы наследуют от своих родителей различные признаки? Почему посеянные весной семена пшеницы дают осенью урожай той же пшеницы, того же сорта?

Вы можете сказать, а как же иначе? «Иначе» противоречит природе, всему тому, что мы знаем о живой природе. Это было бы чудо.

Все так. Но почему в природе все существа рождают именно себе подобных? По каким законам это происходит?

Скажем иначе: почему человек может породить только человека, и это мы считаем непреложным законом мироздания, а когда говорят о чем-то ином, мы без колебания относим такое к сказкам или чудесам?

 
Родила царица в ночь
Не то сына, не то дочь;
Не мышонка, не лягушку,
А неведому зверюшку.
 

Это – сказка, ни у кого из нас не возникает в том сомнения. Даже в ней, как проясняется дальше, «неведомая зверюшка» оборачивается славным князем Гвидоном. Конечно, мы всегда можем сказать, и это будет правильно, что незыблемость законов наследственности подтверждена всей историей человеческого бытия, всей нашей практикой общения с миром животных и растений. Но этот ответ не раскрывает законов наследственности. Нас ведь интересует, почему и как передаются от предков к потомкам многие наследственные особенности. Почему у одних родителей дети с очевидностью для всех повторяют черты характера, склонности, одаренность отца или матери, а у других – «невесть в кого уродился»? Наконец, насколько фатален, неизбежен приговор народных наблюдений – «на роду написано, от этого не уйдешь»?

Как остроумно заметил когда-то американский писатель О. Холмз: «Наследственность – омнибус, в котором нас сопровождают наши предки; то и дело кто-нибудь из них высовывается оттуда, ошеломляя нас своим появлением».

Страница истории

Памятной датой в биологии стала весна 1953 года. Исследователи американец Д. Уотсон и англичанин Ф. Крик расшифровали «святая святых» наследственности – ее генетический код. Именно с тех дней людям, далеким от науки, стало известно наименование знаменитой ДНК – дезоксирибонуклеиновой кислоты, идентичной генам, тем таинственным носителям наследственных признаков, ради которых в науке было не только сломано много копий, но и «наломано дров».

Сообщение ученых о том, что им удалось расшифровать структуру этой большой молекулы, объединило в целое разрозненные до того результаты исследований в биохимии, микробиологии и генетике, проводившихся на протяжении полувека.

Что было известно раньше? Живой организм состоит из миллиардов клеток. Каждая из них, в свою очередь, – сложно устроенная частица, содержащая ядро и цитоплазму. В ядре клетки находятся особые образования, хромосомы, которые включают в себя гены.

У каждого вида животных и растений свой набор хромосом, своей формы и своих размеров. Различны и материальные носители наследственных признаков – гены. У человека в одной клетке их не менее ста тысяч, соединенных в длинные нити. При этом каждый из нас генетически индивидуален. И. еще: практически каждая клетка содержит в себе полный для живого существа набор генов.

Клетки вырабатывают необходимые для жизни организма белки. Как известно, это целый класс сложных химических соединений. Клетки производят свои белки-ферменты, белки-гормоны и др.

Из других белков, как из кирпичей, строятся сами клетки… Если у вас волосы светлые, а глаза голубые – это обусловлено белками, их определенным набором.

А о том, какие белки создавать клеткам, заботятся гены. Они же следят за тем, чтобы при делении клеток новые частицы наследовали потомственные признаки.

Но как это происходит? И какова природа генов? Вот это слегка и прояснилось после открытия Уотсона и Крика. Расшифровав структуру ДНК, они раскрыли конкретную материальную природу носителя наследственности, показали, что ген – это не что иное, как участок молекулы ДНК. Длинные нити этой молекулы свернуты в ядре клетки в очень плотные спирали. Все гены из всех клеток человеческого тела могут уместиться в одном наперстке. А если их размотать и соединить в одну, то «генная нить» протянется до Солнца и обратно более чем четыреста раз!

«Алфавит» наследственности

Как наглядно представить строение ДНК? Вообразите длинную-длинную веревочную лестницу, закрученную в виде штопора. Выпрямите ее и представьте, что ее боковины – длинные цепи двух чередующихся веществ: сахара и фосфора. Эти цепи составляют костяк молекулы ДНК, их структура никогда не изменяется. Чудесные свойства этой молекулы зависят от «перекладин» лестницы. Каждая «перекладина» состоит из двух частей, причем каждая «полуперекладина» прочно связана только со своей боковиной лестницы, с другой «полуперекладиной» она связана слабо.

В роли половинок «перекладин» выступают молекулы четырех азотистых соединений – аденина, цитозина, тимина и гуанина (обозначим их А, Ц, Т и Г). Сочетания этих четырех веществ с костяком дезоксирибонуклеиновой кислоты называют нуклеотидами, с которыми связана специфика генов. В составе отдельных генов сотни нуклеотидов. Порядок названных азотистых веществ внутри гена и составляет его код. Учеными установлено, что А может соединиться, образуя «перекладины», только с Т, а Ц – только с Г. Таким образом, сочетания А – Т, Т – А, Ц – Г и Г – Ц представляют собой своего рода четырехбуквенный алфавит, с помощью которого и записана наследственная информация.

Перед делением клетки лестница распадается на две боковины, каждая со своей «полуперекладиной». Нуклеотиды А отделяются от нуклеотидов Т, а нуклеотиды Ц – от нуклеотидов Г наподобие того, как расходятся зубцы застежки-«молнии». В клетке постоянно свободно плавают нуклеотиды, и они, соединяясь с разделившимися частями «лестницы», вновь образуют целые. Так, клетка из одной «лестницы» ДНК создает две «лестницы»– абсолютные копии первой.

Теперь она может приступить к своему делению: две одинаковые «лестницы», оказавшиеся в двух клетках, обеспечат их тождество.

Таким же путем в клетке создаются тысячи разных белков. Каждый ген – определенный участок длинной нити ДНК – содержит «инструкции» о производстве одного какого-либо белка. Эти «инструкции» закодированы определенной последовательностью в расположении нуклеотидов в нити ДНК. Используя всего четыре нуклеотида ДНК, природа создает бесконечное разнообразие жизни.

Так было пересмотрено прежнее понятие гена как неделимой частицы. И структурно, и биохимически он оказался сложной системой. Новейшие исследования открыли в клетке, в пределах гена и в их комплексе (генотипе) новый, громадной сложности микромир.

«Понятие гена, – пишет академик Н. Дубинин, – наполнилось физиологическим и биохимическим содержанием, было показано, что код гена, т. е. его молекулярная структура, программирует в клетке синтез белков. Это программирование имеет сложный характер… Сами гены в каждом клеточном поколении самоудваиваются, в чем важную роль играют белки в виде специальных ферментов. Путем такой ауторепродукции для каждой новой клетки гены строятся заново из азотистых оснований и других веществ, синтезируемых в цитоплазме. Все это вовлекает гены в обмен веществ и подвергает их действию факторов внешней среды. В результате гены, эти блоки генетической информации, претерпевают бесконечные изменения (мутации) на основе преобразования их молекулярного строения».

Открытие материальной природы гена отразило в себе единство органического мира. Молекулы ДНК оказались тем веществом, в котором записана генетическая информация почти всех живых существ на Земле. Хранитель «ключей жизни» и главный «дирижер внутриклеточного оркестра», ДНК заключает в себе код, который любая клетка использует для своего воспроизведения. Человек и насекомое, полевой цветок и бактерия – все они «родственники» по ДНК. Какое яркое и глубокое доказательство единства жизни, общности ее происхождения и взаимообусловленности ее истории!

Ищите волшебников в лаборатории

Рассекретив чудесные свойства ДНК, ученые стали всерьез думать о «сотворении» живых организмов по своему усмотрению. Их увлекла идея целенаправленного вмешательства в святая святых жизни – в процесс ее воспроизводства. Оказалось, что гены можно извлекать из одного организма, пересаживать в другой и наблюдать, что из этого получится. Теперь этим занимается новая наука – генная инженерия. Именно ее первые успехи и ее сказочные перспективы позволяют нам говорить о революции в биологии.

«Я попытался, – говорит академик А. Баев, – наметить те операции и манипуляции, которые составляют предмет генной инженерии и ограничивают область применимости этого термина. Мне кажется, что основных таких задач пять:

1. Выделение гена из природного материала.

2. Синтез гена в лаборатории, что называется, «в пробирке» и затем использование его.

3. Необходимо научиться видоизменять, исправлять, наращивать или укорачивать имеющийся в руках исследователя ген, придавая ему нужную структуру.

4. Полученный тем или иным способом ген нужно заставить размножаться, то есть проявить неотъемлемую черту всего живого – способность самокопироваться.

5. Наконец, ставится задача найти пути введения в клетку нужного гена и присоединения его к генетическому материалу клеточного ядра». Не надо говорить, насколько сложна вся эта работа. Ведь исследователи имеют дело с такими микрообъектами, по сравнению с которыми клетка кажется гигантом. В руках «генного инженера» нет ни скальпелей, ни пинцетов, никакие хирургические инструменты тут не помогут. Их заменяют ферменты.

Полный набор этих «инструментов», к помощи которых прибегают волшебники из биологических лабораторий, имеется в каждой клетке. В частности, «скальпелем» служат ферменты (их называют рестиктразы), охраняющие клетку от инородных генов. Чужая ДНК разрубается рестиктразой, словно саблей, причем разные рестиктразы наносят удары в разных местах, каждая в своем.

Таких ферментов много. Подбирая их, исследователь расщепляет молекулы ДНК на нужные части.

Затем куски хромосом, в которых находятся гены, необходимо снова «сшить». Тут прежде всего помогает их свойство объединяться друг с другом. А затем на помощь привлекается снова фермент – лигаза.

Наконец, остается последний этап генной операции – вновь сконструированную молекулу-гибрид нужно перенести в клетку другого организма. Каким пинцетом это можно сделать? Переносчиками выступают молекулы ДНК вирусов – фаги. Начиненный новой наследственной информацией вирус проникает в бактерию и отдает ей свои гены.

Можно использовать и другого помощника, так называемую плазмиду. Эта кольцевая молекула благодаря малым размерам легко отделяется от основной массы бактериальных ДНК. В нее также можно вшить гены и направить в клетку. Чудо-операция завершена…

На этом, однако, не оканчиваются заботы о созданном гибриде. Внедренный в клетку ген нужно заставить там работать. Дело в том, что в хромосомах всегда имеется большое число «молчащих» генов. Что, если и внедренные гены окажутся в их компании? Значит, надо научиться управлять геном – включать и выключать его по мере необходимости.

Тут же подчеркнем: вживление чужеродных генов в другие организмы не приводит, как можно подумать, к созданию новых форм живого. Это – задача будущего. Пока речь идет о создании в лабораториях ученых новых комбинаций генов в ДНК и выяснении, что могут дать такие образования.

А насколько неожиданными могут быть тут результаты, судите хотя бы по такому примеру. Исследователи осуществили слияние клеток человека с клетками мыши, цыпленка и даже… комара (конечно, здесь нечего ждать какого-то фантастического гибрида – ведь объединяются не половые клетки).

Очевидно, что произвольные объединения разнородных генов могут привести к образованию молекул ДНК с непредсказуемыми свойствами. Уже сейчас возможны самые необычные комбинации генов вплоть до сочетания генов многоклеточных животных и бактерий… Освоенная в последние годы техника введения генов бактериям уже в ближайшей перспективе может получить важное практическое применение. Скажем, можно выделить ген, закодированный на производство инсулина, и ввести его в бактерию. Подобные бактерии превратятся в настоящие фабрики по производству инсулина. Других бактерий можно «настроить» на производство антибиотиков и так далее.

Такие возможности открывают перед наукой операции по пересадке генов. Столь же замечательны успехи молекулярных биологов по созданию искусственных генов. Индийский ученый Кхорана всеете с небольшой группой исследователей создал «в пробирке» первый синтетический ген. Ему удалось получить часть молекулы ДНК которая управляет конкретным биохимическим процессом – образованием одной из нуклеиновых кислот.

И еще одно направление успешных поисков – синтез гена, в котором записана информация о строении белка крови – глобулина.

Выделен учеными и ген в чистом виде. Из молекулы ДНК.

Теперь многие ученые говорят уже о широких экспериментах с генами человека. Но прежде им нужно научиться узнавать тот ген, с которым они хотят работать, из десятков тысяч различных генов, которыми обладает каждый из нас.

До недавнего времени это казалось сложнее, чем развязать гордиев узел. Но сейчас появился просвет – разработан метод, названный клеточным слиянием, помогающий ученым продираться сквозь генетические джунгли.