Отличить рамфоринха от птеродактиля можно с одного взгляда. У всех рамфоринхов был длинный хвост, а у птеродактилей — или очень маленький, или совсем никакого. Рамфоринхи древнее. Они жили в триасовом и юрском периодах мезозойской эры, примерно 270-150 млн лет назад. Птеродактили появились в юрском, а вымерли в меловом периоде, на 100 млн лет позже, чем рамфоринхи.

Эудиморфодон

Самый древний из известных рамфоринхов называется эудиморфодон. Его имя говорит о том, что у него были хорошо развитые зубы двух видов. Одни — длинные хватательные, чтобы выхватывать рыбу из воды. А другие — короткие зазубренные, чтобы удерживать ее в пасти. Длина каждого крыла у эудиморфодона была 50 см, примерно таким же был и хвост. Ящер использовал его для баланса. Самого первого ископаемого эудиморфодона ученые нашли в 1973 году в Италии, неподалеку от города Бергамо. Но затем оказалось, что эти рамфоринхи жили также на территории современной Австрии, в Гренландии и в Северной Америке примерно 220 млн. лет назад.

Диморфодон

Мери Эннинг

История изучения следующего рамфоринха — диморфодона — началась гораздо раньше, в первой половине XIX века. Она связана с именем одной англичанки. Звали эту женщину Мери Эннинг. Она была ровесницей Пушкина — родилась в 1799 году. Ее отец умер, когда девочке было всего десять лет. Ей пришлось начать зарабатывать деньги, чтобы прокормить себя и мать с маленькими братьями

и сестрами. Вид заработка она выбрала довольно необычный. Маленькая Мери торговала различными ископаемыми остатками доисторических животных. В то время в Англии окаменелости были в большой моде и на них был хороший спрос.

Мери Эннинг жила в графстве Дорсет. В ее родных местах остатки разных доисторических животных находили довольно часто. Мери еще в раннем детстве научилась отыскивать и откапывать их. Поэтому ее бизнес был весьма успешен. Однако со временем ей стало скучно просто находить и продавать окаменелости. Став постарше, она познакомилась с настоящими учеными-палеонтологами, которые нередко приезжали в Дорсет для своих исследований. Они многое объяснили ей про разных вымерших животных. Впредь Мери Эннинг всегда сообщала ученым о каждой своей находке — вдруг та имеет какую-то ценность для науки… И действительно, когда Мери было всего 12 лет, она откопала целый скелет ихтиозавра. До этого этих ящеров никогда не находили в Англии. В 1828 году Мери Эннинг обнаружила в Дорсете скелет летучего ящера, которого сначала, по ошибке, назвала птеродактилем. Затем палеонтологи установили, что на самом деле это рамфоринх. Его назвали диморфодо-ном, потому что у него тоже были зубы двух видов, как и у эудиморфодона. Только жил диморфодон гораздо позже — в начале юрского периода, примерно 190 млн лет назад. По размеру он был примерно такой же, как и эудиморфодон, — с размахом крыльев в 1 м. Но череп его был гораздо крупнее, и пасть устроена иначе. Не исключено, что диморфодон питался не рыбой, а мелкими наземными животными — рептилиями или примитивными млекопитающими.

В конце юрского периода — 150 млн лет назад — жил рамфоринх, научное название которого так и звучит — рамфоринхус. Именно этот вид и дал название всей группе летучих ящеров. Это слово — «рамфоринхус» — означает что-то вроде «клюворыл». Ящер обладал не клювом и не пастью, а чем-то средним. Зубы у него были все одинаковые, зато много — целых 360! Длина крыла у рамфоринхуса была около 40 см. На конце длинного хвоста был характерный кожистый ромб — клюворыл балансировал им в полете.

Все рамфоринхи вымерли к началу мелового периода мезозойской эры. К тому времени достигла расцвета другая группа летающих ящеров.

Американским астрономам удалось сделать большой шаг вперед в поисках пригодных для жизни планет за пределами Солнечной системы. Причиной этому стало обнаружение двух самых маленькие из всех известных человечеству планет, которые обращаются вокруг звезды. И что самое удивительное, они обе размером с нашу планету!

Планеты системы Кеплер-20

Как Вы можете видеть из приведенной выше иллюстрации, планеты Кеплер-20e (Kepler-20e) и Кеплер-20f (Kepler-20f) размером с наш мир: 20e 11 100 км в диаметре и 20f 13 200 км. Для сравнения, диаметре Земли 12 760 км. Это делает их самыми маленькими, из всех обнаруженных прежде, экзопланетами, обращающимися вокруг своей звезды. Предыдущий рекорд принадлежал планете Кеплер-10b (Kepler-10b), диаметр которой в 40% больше земного. Читать дальше>>

Вы настоящий киноман и, конечно же, находитесь в поисках сайта, где можно было бы скачать фильмы бесплатно одним файлом . Я советую Вам занести в закладки Вашего браузера сайт www.myfilmix.ru, на котором Вы сможете найти огромное количество новинок кинематографии.

Физический процесс «сотворения» жизни.

Итак, мы рассмотрели происхождение в Галактике биоинформационной энергии, и ее носителя — биоинформационного поля, способного переносить эту энергию ко всем объектам (планетам), на поверхности которых можно создать живую материю (биоматерию) в виде биовеществ и биосуществ. Но, согласимся в главном, создавать живую материю можно только там, где для этого имеются условия. Поэтому, прежде чем излагать процесс создания биоинформационной энергией живой материи на нашей планете, нам следует всесторонне рассмотреть физические условия, в которых можно было бы сконструировать первичную основу живой материи — биовещества т. е. вещества с признаками того, что мы называем «живым»: самоорганизованностью, самовоспроизведением, наследственностью, разумом, памятью и другими качествами. Что может быть отнесено к физическим условиям? Прежде всего — это наличие на планетах звездных систем жидкой среды (воды). Судя по тому, какое значение имеет вода для живых организмов нашей планеты, можно категорично утверждать, что присутствие воды — есть первичное физическое условие возникновения жизни на планетах. Я, исходя из этого утверждения, буду излагать процесс создания жизни на нашей планете, предполагая, что такой процесс может быть и на планетах всех звездных систем Галактики. Следующее условие — это наличие на планетах химических элементов и веществ, подходящих для построения первичных биовеществ. На нашей планете химических элементов, из которых состоит живая природа, оказалось вполне достаточно, и наша планета в космосе по количеству химических элементов не является исключением. Присутствие каких-либо «особых» химических элементов, предназначенных только для живой материи необязательно, это тоже условие. Создание живой материи невозможно без такого процесса в живом мире, как обмен веществ. Нам известно, что существенным моментом жизни живых организмов является обмен веществ, и чем ниже уровень организации живого существа, тем большую роль играют в жизнедеятельности таких существ, как, например, бактерий (геологических «деятелей») химические элементы и вещества неорганической природы. Такие бактерии буквально едят землю. С повышением уровня своей организации живые организмы осваивают все более сложные формы организации материи. Если бактериям нужны химические элементы, то человеку, например, нужны сложные органические соединения -аминокислоты, белки, углеводы и др. Обмен веществ может осуществляться только с двумя целями — физическое построение биовещества, или организма, и энергетическое обеспечение их жизнедеятельности. Вещества — это материя и энергия. Присутствие внешней энергии для создания жизни — это второе, после воды, условие построение живой материи, как биовеществ, так и биосуществ. Для чего нужна внешняя энергия, мы рассмотрим далее. И последнее условие — все процессы должны осуществляться при полном и точном выполнении физических законов, действующих в нашей Галактике. Теперь, когда главные условия оговорены, можно излагать физический процесс построения живой материи на нашей планете — Земля. В этом разделе мы рассмотрим только начальный функциональный процесс, а принципиальные вопросы будут рассмотрены во 2-й и 3- й частях книги.

Проходя космическое пространство и атмосферу нашей планеты, рентгеновское излучение с эллиптической поляризацией и с постоянно меняющейся энергией летящих частиц — фотонов, достигает поверхности находящейся на нашей планете жидкой среды — воды. Первое, что делает это излучение после проникновения в воду и, воздействуя на органические соединения — это помогает соединениям выполнять законы термодинамики, при их взаимных превращениях из простых в сложные. Второе — обучает вновь созданные соединения соблюдать эти законы при создании ими более сложных форм. Что это именно так, а не иначе, будет понятно, когда мы спрогнозируем логику процессов образования биовеществ в воде. Если исходить из того, что имеющаяся у атомов простых веществ первичная энергия позволила этим веществам создать простые органические соединения, то этот процесс не может быть бесконечным, т.к. бесконечный процесс требует все большей энергии, которой у простых веществ, для бесконечного процесса, не может быть. Принудительное смешивание, или перемешивание жидкой средой в процессе ее движения, может привести к кратковременному процессу химических реакций, но образовавшиеся энергетически уравновешенные соединения принимают устойчивое состояние, и далее процесс прекращается. Для непрерывного процесса требуется не только энергия извне, но и порядок применения этой энергии, ибо законы термодинамики действуют в Галактике независимо от того, кто (или что) и как хочет превращать энергию в работу и наоборот. Законы термодинамики — это взаимодействие физических тел, или веществ, с энергией. Энергия — это работа.

Первый закон термодинамики утверждает, что всякое тело обладает внутренней энергией. Причем внутренняя энергия может уменьшиться, если тело совершает работу А и увеличиться, если ему сообщают теплоту Q: ∆U = Q — A. Первый закон термодинамики — это закон сохранения энергии. Из него следует, что если внутренняя энергия тела постоянно равна Q и тело не получает и не отдает тепла, то оно не может совершать работу. Таким образом, нельзя получить работу из ничего, или превратить ее ни во что. Устройство или машину, получающую работу из ничего, называют вечным двигателем первого рода. Первый закон термодинамики такой вечный двигатель отвергает. Это непосредственно относится к образовавшимся в жидкой среде (воде) простым органическим соединениям. Жидкая среда — вода — вещество нейтральное энергетически и своей энергии для дальнейших экспериментов не предоставляет.

Дальнейшая работа может происходить только после выполнения второго закона термодинамики, который устанавливает — в природе невозможен процесс, единственным результатом которого была бы механическая работа, полученная за счет охлаждения резервуара, точнее, взаимное превращение тепла и работы неравноценно — работу можно превратить в тепло полностью, а тепло полностью превратить в работу нельзя. Можно, например, нагреть нихромовую проволоку от аккумулятора, но зарядить аккумулятор нагретой проволокой нельзя. Таких примеров в природе очень много. Машину, многократно и полностью превращающую тепло в работу, называют вечным двигателем второго рода, который вторым законом термодинамики отвергается. Теплота не переходит самопроизвольно от холодного тела к горячему. Это формулировка подчеркивает односторонность реальных процессов, каких в природе много, хотя первый закон термодинамики и не запрещает переход тепла — он только требует сохранения энергии. Из этого следует, что в результате химических реакций веществ вода приняла тепло, но обратно полностью не отдала, и реакции прекратились. Вещества исчерпали внутренние запасы энергии.

Выход из такого тупика мог быть только один — для продолжения химических реакций постоянно подавать к веществам необходимое количество энергии из источника, находящегося вне воды. Роль такого поставщика внешней энергии могло выполнять уже известное нам рентгеновское излучение ГЦ. Носители этого излучения — рентгенфотоны, обладающие большим запасом энергии, могли работать с веществами, заменяя собой вечные двигатели первого и второго рода. Это значит, нарушать равновесие, заменяя ничто на себя, и при недостатке тепла, во втором законе, компенсировать его, что и могло приводить вещества к дальнейшей работе.

Прохождение электромагнитных излучений различных диапазонов сквозь озоновый слой и земную атмосферу.

1. Мягкое рентгеновское изучение диапазона волн 50-100 А

2. Ультрафиолетовое излучение диапазона волн 360-780 нм (2000-3600 А)

3. Видимый свет — излучение волн 360-780 нм (3600-7800 А)

4. Инфракрасное (тепловое) излучение диапазона волн 780-800 им (7800-8000 А)

5. Длинноволновое радиоизлучение диапазона волн 400-800 м

Пунктирными линиями обозначены излучения, подвергающиеся значительному ослаблению атмосферой планеты Земля.

Рисунок выполнен по информации взятой из книги «Физика космоса».

Маленькая энциклопедия. Гл. редактор Сюняев Т. Л. Изд. «Советская энциклопедия», 1986 г.

Однако, приняв энергию рентгенфотонов, атомы и молекулы простых органических соединений, допустим, превращали ее в одну из форм, например, в химическую, и продолжали процесс преобразований, но, к сожалению, такой процесс становился неуправляемым. Неуправляемый процесс, согласно третьего закона термодинамики, ведет к еще большему потреблению энергии с выделением тепла и увеличению энтропии (то есть превращения). Энтропия — это величина, показывающая степень стремления тел к неуправляемым процессам. В состоянии теплового равновесия энтропия достигает максимума. Это основной вывод третьего закона термодинамики.

Для выполнения третьего закона термодинамики, устанавливающего, что когда температура тела стремится к нулю, изменение энтропии, связанное с любым превращением тоже стремится к нулю — требуется тепловое равновесие со средой, в которой идут процессы. Чтобы процесс образования сложных соединений шел в рамках порядка, требуется постоянное изменение энергии в соответствии с ее расходами (перевод в работу) и выделением теплоты. В этом случае вода, в которой находится вещество (или соединение веществ), обладая большой теплоемкостью, снимает лишнее тепло и между водой, веществом и поступающей энергией электромагнитного излучения наступает тепловое равновесие, при котором энергия совершает работу направленно, все время соблюдая границу между максимальной энтропией и хаосом. В наступившем тепловом равновесии вновь создающиеся органические соединения заранее обрекаются (обучаются) выполнять условия теплового равновесия. Рентгеновское излучение ГЦ, попадая в воду, в которой находились органические вещества, и, отдавая им свою энергию для их работы, на начальном этапе создания биовеществ было просто поставщиком энергии. Количество подаваемой энергии особого значения не имело, главное, чтобы ее хватало для достижения теплового равновесия органических соединений с внешней средой (водой) при энтропии. Кроме этого, в процессе создания простых органических соединений, предшественников биовеществ, рентгенфотоны могли перемещать в воде атомы химических веществ, предварительно превратив их в ионы, и в этом случае процесс объединения одних веществ с другими позволял использовать взаимную энергию, ее расход и накопление. Исследования физиков доказывают, что рентгеновское излучение имеет такую энергию, которая может перемещать атомы веществ в жидких средах, предварительно отделив от них электроны и превратив, таким образом, в ионы. Исходя из вышеизложенного, можно утвердительно сказать, что создание живой материи на самой ранней стадии (в виде биовеществ) возможно только после того, как биовещества выполнят законы термодинамики. Только после этого можно надеяться на то, что созданное будет более-менее долговечным. После того, как биовещество «научилось» исполнять законы термодинамики, поддерживать тепловой баланс с внешней средой, и за счет внешней энергии освоило функции передвижения и самостроительства, внешняя энергия начинает выполнять контрольную функцию -она следит за энтропией. В этом случае она расходует себя ровно столько, сколько нужно биовеществу. Главное, что осуществило излучение ГЦ — это «обучило» создающиеся биовещества работать с энергией и управлять ею в физико-химических процессах, происходящих при преобразовании простых веществ в сложные.

Так мы подошли к основному выводу: основа всего живого — это умение органических соединений управлять энергией в ее превращениях с целью продления своего существования.

Когда умение биовеществ в управлении энергией достигло совершенства и закончилось созданием живой клетки, обладающей многими самостоятельными функциями, в числе которых прием энергии, ее использование и передача, тогда можно сказать — жизнь создана. Под понятием «жизнь» сегодня большинство ученых подразумевает именно процесс существования сложных органических систем, состоящих из больших органических молекул, способных самовоспроизводиться и поддерживать свое существование путем использования энергии веществ из окружающей среды. Это результат изначального соблюдения биовеществами законов термодинамики — первое (и самое основное) физическое условие образования жизни.

Следующее, что требовалось для построения живой материи в воде — это придание органическим соединениям, при их усложнении, оптимальной формы. Это условие было выполнено поставщиком внешней энергии — рентгеновским излучением, у которого имелись возможности не только снабжать находящиеся в воде органические соединения энергией, но и строить из них большие конструкции определенной формы. О необычной спиральной форме молекул ДНК и белков было изложено в первом разделе, и, думаю, что такую форму этим молекулам могло придать только рентгеновское излучение ГЦ, физический процесс получения которого мы рассмотрели выше. Как уже было отмечено, электромагнитное излучение рентгеновского диапазона волн, исходящее из ГЦ, имеет необычную (отличную от линейной) поляризацию — эллиптическую. Это рентгеновское излучение достигает поверхности планеты Земля с минимальными искажениями за счет того, что по пути движения этого излучения космическая среда (внешний газовый диск ГЦ, межзвездное пространство) и земная среда (атмосфера и вода на поверхности планеты) примерно однородны. В обеих средах присутствует водород или компоненты с его участием. Искажения спектров излучения в большей мере могут происходить за счет наложений на них спектров неполяризованных излучений от различных космических источников, но это тема отдельного рассмотрения. Принцип работы излучения по конструированию сложных органических соединений спиральной формы будет рассмотрен во 2-й части, а сейчас рассмотрим работу излучения только в части преимуществ и недостатков, имевшихся у находящихся в воде органических соединений в форме спиралей. Создание таких соединений явилось результатом преобразований простых соединений в сложные, состоящие из больших молекул, которые проделало рентгеновское излучение ГЦ. По мере усложнения соединений число их отдельных элементов (атомов и молекул) увеличивалось, и поступающей энергии оказалось недостаточно. Приблизиться к источнику энергии с целью получения от него большего количества энергии уже не было возможности, жидкая среда имела конечный предел, называемый верхней поверхностью, за которой начиналась другая среда, атмосферная. В этом случае приходящие волны рентгенфотонов, имея вращение вокруг общей оси, но разную амплитуду, что ранее было отмечено, и, скользя по органическим соединениям, начинали расставлять атомы и молекулы в точном соответствии со своим движением, точнее, давая энергию только тем атомам и молекулам, которые были на пути движения волн. Так стали образовываться необычного вида молекулы органических соединений — линейные спиральной формы. Линейная спиральная молекула представляла собой структуру, в которой атомы располагались линейно — в пределах воображаемой линии, которая к тому же еще и закручивалась. Такие молекулы, в процессе их совершенствования, стали обладать специфическими качествами. Одно из них заключалось в том, что внешняя граница спирали образовывалась атомами, требующими большей энергии, а это значит, что в среде они были менее активны, внутри спирали помещались атомы, которые были более активны, т. е. те, для движения которых энергии требовалось меньше. Спираль оказалась удачной тем, что активная зона у нее помещалась внутри. Кроме этого, в процессе взаимодействия таких молекул с поступающим излучением, молекулы стали иметь вид своеобразных спиральных антенн, принимающих энергию с наибольшим эффектом ее использования. Так как излучений одновременно подавалось два, но разного направления вращения и разной амплитуды, то, согласно установленному ранее, в работе с веществами вначале участвовало излучение правого вращения, по мере его расходования наступала очередь излучения левого вращения. Образовавшиеся органические соединения имели много общих качеств, например, по строению и составу, но имели и важное отличие — они не могли взаимодействовать между собой для создания других соединений обычным способом — путем простого смешивания. Спирали могли вступать в реакцию особым способом, не соприкасаясь друг с другом, а, ввинчиваясь друг в друга и подводя для реакции свои активные внутренние зоны, и постепенно, по мере их использования, спирали двигались навстречу друг другу. То же самое проделывали спирали и левого вращения, образованные позднее правых. Такой порядок решал много проблем. В начальной стадии строительства сложных соединений исключались случайные связи с внешними поверхностями спиралей, а у образовавшихся двойных спиралей внутренняя активная зона становилась еще более защищенной. Взаимное разрушение спиралей при их взаимодействии или разрушение одной спирали химическими веществами, находящимися в воде, могли осуществляться только одним путем — энергетическим. Энергия — это информация и сила, вот по этим качествам органических соединений, в форме спиралей, и осуществлялось их разрушение. Спираль с большей энергией поглощала спираль с меньшей энергией, становясь двойной или более сложной. Таким же образом осуществлялась работа спиралей и с находящимися в воде химическими веществами и неорганическими соединениями. Однако спиральная форма органических соединений при больших достоинствах обладала и серьезным недостатком. Спрятанная внутри спирали химически активная зона не обладала высокой разборчивостью по отношению к другим соединениям такой же формы. Соединение спиралей химическим путем часто приводило и к отрицательным результатам химических связей, и в таких случаях соединения либо распадались, либо останавливались в своем совершенствовании и оказывались не в состоянии создать из себя более сложные и живучие соединения. Такие результаты взаимодействия спиралей заставляли их искать новые способы продолжения жизни и вырабатывать эффективные меры своей защиты. Наиболее оптимальным вариантом было уменьшение своих размеров. Поскольку спирали в своем строительстве увеличивались в линейных размерах (в длину), пытаясь приблизиться к источнику энергии (излучения), а энергии для всей спирали становилось недостаточно, ее могло быть достаточно, допустим только на 10÷20 витков, то, образующаяся хвостовая часть спирали в целях самозащиты начинала закручиваться в клубок, уменьшая тем самым свои размеры. Правила взаимодействия при таком конструктивном устройстве стали требовать предварительного знакомства, после чего можно было открыть активную зону для общей работы. Постепенно, в процессе касания спиралей, в водной среде внешними сторонами спиралей, имеющих сахарофосфатный остов, на внешних сторонах спиралей стали появляться взаимные точки, чувствительные к энергетическим уровням соединений. Так образовались рецепторы — особые чувствительные точки, способные реагировать на подобную избирательную систему (спираль). Это позволило превратить рецепторы в процессе развития уже в своеобразные приемники и детекторы энергии других органических соединений, а это подвело сложные органические соединения к новому, более высокому уровню развития, связанному с созданием органических соединений, способных к анализу окружающей среды при поиске энергетических источников.

Эволюция первичных рецепторов на сахарофосфатной основе породила новый класс органических соединений, преобразовавшихся в результате длительных взаимодействий в особое вещество серого цвета — мозг, который стал управлять вначале простыми живыми существами, в процессе их усложнения усложнялся сам, и, доведя себя до вычислительно-командного комплекса фантастических информационных величий, стал обладать такой же фантастической чувствительностью к электромагнитным излучениям. Он стал переводить живые организмы на новый уровень развития — биоинформационный. Первое земное существо, для которого закончилось эволюционное развитие, — это гомосапиенс (человек разумный).

Звезда-гипергигант Эта Киля

Самыми страшными уголками во Вселенной являются галактики, в которых рождаются гиперновые звезды.

Гипернова или гиперновая звезда – взорвавшаяся в результате коллапса ядра сверхновая звезда гигантских размеров (масса превышает 20 масс Солнца). Взрыв происходит в результате того, что в ядре сверхмассивной звезды истощается запас необходимого для поддержания термоядерных реакций топлива.

Рождение гиперновы сопровождается взрывом, который в десятки раз превышает мощность взрыва сверхновой звезды.

Невероятно, но факт: гиперновая звезда, находящаяся на расстоянии 3 000 световых лет от Земли, может с легкостью уничтожить все живые организмы на нашей планете, включая даже бактерии.

Ближайшим от нас кандидатом на звание гиперновой считается звезда-гипергигант Эта Киля.

Эта Киля уже набрала близкую к критической массу 100-150 Солнц и в скором времени сотрясет Млечный Путь взрывом неведомой мощности. Читать дальше>>

Вступление во взрослую жизнь стало для Джиоти Амдж (Jyoti Amge) не просто знаменательным, но и поворотным событием, сопровождавшимся исполнением всех ее желаний. С ранних лет мечтавшая о славе девушка в одночасье стала настоящей мировой знаменитостью, после того как была признана федерацией Книги Рекордов Гиннесса самой маленькой женщиной в мире, и уже начала свое восхождение на “Олимп” болливудской сцены.

Несмотря на свои крошечные размеры, 61,95-сантиметровая Джиоти уверена, что после завоевания Болливуда, она непременно покорит и голливудский кинематограф.

Представители Книги Рекордов Гиннесса измерили рост Джиоти в день ее 18-летия, после чего официально признали ее самой маленькой женщиной в мире

Читать дальше>>

МОЖНО ЛИ СОБРАТЬ КЛЕТКУ ИЗ ЕЕ КОМПОНЕНТОВ?

© 2009 г. А.Б. Четверин

Институт белка РАН alexch@vega.protres.ru

К настоящему времени составлен примерный список минимального набора генов, необходимых для функционирования и размножения живой клетки в максимально благоприятных условиях, разработаны методы полного химического синтеза минимального генома, а также разработаны бесклеточные системы, позволяющие осуществлять все биохимические реакции, составляющих репликацию и экспрессию клеточного генома. Самой серьезной из нерешенных проблем остается обеспечение двух взаимоисключающих требований: обособления биохимических процессов от окружающей среды и обмена между клеткой и средой. В этих условиях экспериментальной моделью для сборки клеточных компонентов могут служить молекулярные колонии (другие названия — наноколонии, полонии), которые образуются при репликации РНК или ДНК в твердой среде с порами нанометрового размера. Молекулярные колонии могли также служить до-клеточной формой компартментализации в мире РНК.

ВВЕДЕНИЕ

Приглашение выступить на рабочем совещании «Проблемы происхождения жизни» стало для меня неожиданным, потому что я никогда не думал, что то, чем мы занимаемся, имеет отношение к этой области. Однако в последние годы Александр Сергеевич Спирин стал цитировать наши результаты в своих работах по происхождению мира РНК (Spirin, 2002; Спирин, 2005а, б). И тогда я подумал, что то, что мы сделали, действительно имеет к этому какое-то отношение. В процессе подготовки к докладу мне пришлось забраться в области, в которых я не являюсь специалистом. Поэтому, если я не совсем точно изложу факты из пограничных областей, прошу не судить строго. По просьбе редакционной коллегии сборника во вводной части статьи я привожу краткие определения ключевых понятий и терминов, в порядке их упоминания.

Ключевые понятия

Экспрессия генома — совокупность биохимических процессов, приводящая к синтезу функционально активных белков путем декодирования информации, заключенной в нуклеотидной последовательности генов. Экспрессия ДНК-генома включает стадии транскрипции (синтез РНК на ДНК-матрице) и трансляции (синтез белка на РНК-матрице).

Репликация — размножение РНК или ДНК путем синтеза копий (реплик) исходной матрицы.

Репликаза — катализатор (белок или РНК), осуществляющий репликацию.

Qβ-репликаза — белок фага Qβ (бактериального вируса), осуществляющий репликацию геномной РНК этого фага, а также некоторых других видов РНК.

Рибозим — РНК, способная катализировать ту или иную биохимическую реакцию.

Компартментализация — обособление; здесь: сосредоточение клеточных компонентов и процессов в некоем объеме (компартменте), изолированном от внешней среды.

Липиды — вещества, содержащие гидрофильную группу («голову») и длинную гидрофобную углеводородную часть («хвост»). Формируют мембраны из двух слоев, обращенных друг к другу гидрофобными, а к водному окружению — гидрофильными поверхностями.

Липосомы — водные пузырьки, окруженные мембраной из двух слоев липидов или аналогичных по свойствам веществ.

Нуклеотид — мономер РНК или ДНК, состоящий из одного из четырех видов гетероциклических азотистых оснований [А — аденин, G — гуанин, С — цитозин, U — урацил (в РНК) или Т — тимин (в ДНК)], рибозы (пятиуглеродный сахар) и фосфата (остаток фосфорной кислоты).

Полииуклеотид — линейный полимер, состоящий из нуклеотидов, соединенных фосфодиэфирными связями, и имеющий сахарофосфатный остов. Различают полирибонуклеотиды (РНК) и полидезоксирибонуклеотиды (ДНК).

Комплементарность — дополнительность; здесь — точное структурное соответствие между двумя полинуклеотидами, способными сформировать двойную спираль посредством образования изоморфных пар оснований A:U (А:Т в ДНК) или G:C.

Праймер — затравка; здесь — олигонуклеотид, комплементарный участку последовательности РНК- или ДНК-матрицы; добавляя к праймеру по одному нуклеотиду, репликаза строит из них цепь, комплементарную матрице.

ПЦР (полимеразная цепная реакция) — процесс репликации ДНК с использованием температуроустойчивой ДНК-зависимой ДНК-полимеразы (ДНК-репликазы), олигонуклеотидного праймера и дезоксирибонуклеотидов, включающий периодическое нагревание реакционной среды с целью расплавления двуцепочечной ДНК на составные цепи и последующего охлаждения с целью отжига праймера с матрицей и его удлинения ДНК-репликазой.

Молекулярные колонии (наноколонии) — скопления наномолекул-копий РНК- или ДНК-матриц, образующиеся вокруг матриц при их репликации в твердой пористой среде, имеющей поры нанометрового размера. Как правило, в качестве твердой среды используют гидрофильные гели: агарозу или полиакриламид. В зарубежной литературе молекулярные колонии часто называют «полонии» (от «полимеразные колонии»).

Монтмориллонит — глина, слоистый алюмосиликат из группы смектитов. Отличается большой сорбционной и ионообменной емкостью.

МИНИМАЛЬНЫЙ РАЗМЕР КЛЕТОЧНОГО ГЕНОМА

Когда мы говорим о возможности сборки клетки, то, прежде всего, наверное, надо задать вопрос: «А насколько это сложный объект? Какова по сложности может быть самая маленькая клетка?» Прежде всего, имеется в виду сложность информационная, генетическая. Можно просто посмотреть, что на этот счет известно.

Так, наименьший геном из свободно живущих организмов имеет фотосинтетическая родопсин-содержащая бактерия Pelagibacter ubique, составляющая значительную долю биомассы океана: I 308 759 пар оснований (п.о.) и 1 354 генов (Giovannoni et al., 2005).

Однако есть более редуцированные геномы. Размер генома наименьшего культивируемого организма (т. е. способного к размножению в искусственных условиях — in vitro) облигатного паразита Mycoplasma genitalium равен 582 970 п.о.; этот геном состоит из 519 генов (Fraseretal., 1995).

Наконец, существует рекордсмен по простоте устройства — бактерия Carsonella ruddii, которая является внутриклеточным симбионтом тли. Ее геном имеет размер 159 662 п.о. и состоит из 211 генов (Nakabachi et al., 2006). Хотя насчет того, можно ли ее рассматривать в качестве бактерии, есть сомнения: существует дискуссия по этому поводу. Поскольку эту тварь нельзя культивировать, она может быть рассмотрена как клеточная органелла, которая берет из клетки не только питательные вещества, но также белки и/или нуклеиновые кислоты (Tamames et al., 2007). Таким образом, исходя из вышеприведенных фактов, минимальный размер генома клетки должен быть порядка 200-500 тыс. пар оснований и состоять из 200-500 генов.

Есть и иные подходы для того, чтобы оценить минимально возможный размер клеточного генома. Существует филогенетический анализ, когда сравнивают геномы разных организмов и смотрят, что у них есть общего. Считается, что общее — это то, что необходимо, а то, что отличается, — это то, без чего можно обойтись. Так было определено, что 256 из 519 генов М. genitalium являются эволюционно консервативными. Вероятно, эти гены представляют собой минимальный набор, необходимый для функционирования клетки в наиболее благоприятных условиях: в присутствии полного набора питательных веществ и в отсутствие какого-либо внешнего стресса (Mushegian et al., 1996).

Еще один подход для определения минимально необходимого набора генов состоит в том, что случайным образом инактивируют гены бактерии — по одному за раз — и смотрят, сможет ли такая бактерия жить. Для той же бактерии М. genitalium было показано, что инактивация, путем вставки транспозона, 101 из 482 белок-кодирующих генов не препятствовала росту клеток в максимально благоприятных условиях. Инактивация же любого из 381 оставшихся генов была летальной (Glass et al., 2006). В то же время нельзя сказать, что каждый из 381 гена действительно необходим, потому что бактерия — это сложная взаимозависимая система. Удаление какого-то элемента может привести к летальному исходу не потому, что именно этот элемент необходим, а потому что от него может зависеть функционирование других элементов.

Наконец, использовали биохимический подход: выясняли, какие биохимические реакции необходимы для жизни клетки и, соответственно, какие для этого нужны ферменты и структурные элементы. Из такого анализа был сделан вывод, что белки и РНК, осуществляющие минимально необходимые биохимические реакции, кодируются 151 генами (113 тыс. п.о.) (Forster, Church, 2006, 2007). Это близко к геному С. ruddii (Nakabachi et al., 2006).

На сайте «Я Потребитель» Вы найдете наиболее полную и точную информацию обо всех торговых центрах города Москвы. Так, например, если Вы решили отправиться за покупками в ТЦ Метрополис, то на сайте yapotrebitel.ru сможете узнать подробные маршрут проезда, часы работы, телефон, и даже схему самого здания!

ПОПЫТКИ СОЗДАНИЯ ИСКУССТВЕННОЙ КЛЕТКИ >>

На поверхности этого космического объекта вот уже более тысячи лет царит вечное лето! Однако, это не новая планета-курорт, претендующая на роль колыбели инопланетной жизни, а самая холодная, из когда-либо обнаруженных за пределами Солнечной системы, звезда.
Читать дальше>>

Как измерить разницу в массах?

Понять, что нейтрино осциллируют и, следовательно, обладают массой, достаточно просто, это почти что очевидно, но взвесить их на практике трудно — поскольку эксперимент должен быть чистым и с соблюдением ряда условий.

1. Разживитесь атмосферой и подвергните ее бомбардировке космическими лучами. К счастью, атмосфера у нас уже есть. Космические лучи атакуют молекулы воздуха и в числе прочего производят антинейтрино — мю и электронные.

2. Выройте глубоко под землей большой бассейн, наполните сверхчистой водой и снабдите детекторами. Поскольку мы все равно дожидаемся распада протона, такие бассейны у нас тоже уже есть.

3. Подсчитайте электронные и мюонные антинейтрино и посмотрите, сходится ли ответ.

Если нейтрино обладают массой, то на пути из атмосферы к датчику множество мюонных антинейтрино превратятся в электронные антинейтрино, так что детектор нейтрино обнаружит дефицит нейтрино по сравнению с ожидаемым количеством.

В 1998 году этот эксперимент напал на золотую жилу — на «Супер-Камиоканде» первыми обнаружили недвусмысленные признаки осцилляции нейтрино, а следовательно, нейтрино обладают массой. Последующие эксперименты это подтвердили и наложили ограничения на массу нейтрино.

Наверное, вы понимаете, что без осложнений не обошлось. Первое осложнение — в ходе экспериментов масса нейтрино измерена не была, зато выяснилось соотношение нейтрино разных типов, например количество мю-нейтрино в нейтрино № 1. Стандартная модель не дает нам абсолютно никаких объяснений, почему нейтрино смешиваются именно в таком соотношении, а между тем нам крупно повезло, что эти соотношения именно таковы. Иначе было бы крайне трудно обнаружить тот факт, что они вообще смешиваются.

Второе осложнение — непонятно, почему у нейтрино вообще есть масса. Стандартная модель изначально не предполагает массу у нейтрино, и большинство изданных в последнее время учебников по физике частиц предполагают, что нейтрино лишены массы. Но если считать, что масса у них все-таки есть, почему она такая маленькая? Нынешний верхний предел для массы нейтрино — примерно в миллион раз меньше массы электрона, самой легкой элементарной частицы, масса которой установлена. Ответа на этот вопрос у нас нет, как нет и никакой причины выбрать то или иное значение массы.

Третье осложнение — то, что массу нейтрино в результате этих экспериментов узнать невозможно. Математические выкладки позволяют только выяснить разницу между квадратом масс разных типов нейтрино. Если мы сумеем вычислить массу одного из типов, будет проще простого подсчитать массы остальных двух.

Как найти абсолютное значение масс

Последние двадцать лет физики ставят перед собой цель вычислить абсолютные значения масс нейтрино, а для этого надо узнать, какова масса какого-нибудь одного типа нейтрино. В Германии сейчас ставят эксперимент под названием KATRIN в надежде, что он сумеет непосредственно установить массу электронного нейтрино.

Устройство эксперимента относительно просто. Берете большой чан трития¹. Тритий — сравнительно редкая разновидность водорода, состоящая из 1 протона и 2 нейтронов. Он довольно-таки нестабилен, поэтому в скором времени начнет распадаться на гелий-3, а главное — испустит электрон (засечь который проще простого) и электронное нейтрино, существование и энергию которого можно будет вычислить. Поскольку мы знаем общее количество энергии, которое выделится при распаде, и можем измерить количество энергии электрона, значит, вся остальная энергия будет принадлежать нейтрино. А поскольку мы пронаблюдаем очень много распадов отдельных атомов, то сможем измерить минимальное количество энергии в нейтрино, то есть энергию, необходимую, чтобы получить его массу согласно Е = тc². Этот и последующие эксперименты позволят нам вычислить массу электронного нейтрино с точностью до 0,04% массы электрона.

Подготовка эксперимента завертится в 2011 году, так что мы полагаем, что получим точный ответ — причем скорее рано, чем поздно.

¹Да уж, только в мире физики огромный бак радиоактивного газа, который еще поди собери, называется «относительно простым устройством».

Чего мы не сможем узнать в ближайшем будущем? >>

VIII. Что было до начала?

Не будем лениться и повторим: общая теория относительности предполагает, что никакого «до Большого взрыва» не было. Крошке Билли достаточно знать, что никакого времени тогда не существовало. Однако некоторое пространство для маневра у нас есть. Поскольку мы не знаем даже с отдаленным подобием определенности, что произошло до планковского времени, мы уж точно не знаем, что происходило до Большого взрыва. Так или иначе, нам остается одна из двух возможностей.

1. У Вселенной был некоторый момент начала — в этом случае у нас остается больной вопрос о том, что привело к ее созданию.

2. Вселенная была всегда — в этом случае существует буквально бесконечное количество историй, как до нас, так и после.

Ни тот ни другой вариант нас полностью не удовлетворяет, и оба ставят перед нами проблемы, которые не по зубам даже религиям. Например, Ветхий Завет начинается со слов «В начале». Следует понимать, что мир создал Бог. В таком случае Вселенная — наша Вселенная — началась в определенный момент. Однако сам Господь, как предполагается, вечен. Чем же он занимался до создания Вселенной?

Ничуть не лучше предположить, будто Вселенная ни с того ни с сего взяла и создала сама себя. Тогда надо сформулировать сколько-нибудь жизнеспособную модель, объясняющую, что заставило Вселенную все это затеять. Особенно хитроумный фокус (или теорию, если вам так больше нравится) предложил в 1982 году Алекс Виленкин из Университета Тафте — он показал, что данные квантовой механики проливают некоторый свет на возникновение мультивселенной.

Во-первых, Виленкин отметил, что если нам надо каким-то образом доказать, что Вселенная началась с крошечного пузырька, следует учесть, что могло произойти два события. Если бы пузырек был достаточно велик, энергия вакуума заставила бы его расширяться и подвергнуться инфляции. Если бы пузырек был слишком мал, он бы схлопнулся. Но мистер Хайд в главе 2 преподал нам важный урок. Когда имеешь дело с квантовой механикой, все происходит не так, как ожидается. Помните, как Хайд «случайно» появлялся из дыры в земле? Точно так же маленькая вселённая могла бы случайным образом туннелироваться в более крупную. Модель Виленкина поражает тем, что даже если сделать «маленькую» вселенную — сколь угодно маленькую,— туннелирование все равно возможно. Оно возможно даже в том случае, когда вселенная вообще не обладает никаким размером. А как мы называем нечто лишенное размера? Ничто.

До Большого взрыва Вселенная находилась в таком состоянии, когда ее размер (честное слово) равнялся нулю, а время было неопределенным по своей сути. Затем Вселенная туннелировала из ничего в расширяющуюся ветвящуюся Вселенную, которую мы уже видели. Проблема в том, что «ничто», из которого возникла Вселенная, было не совсем ничто. Оно должно было каким-то образом понимать, что такое квантовая механика, а нас приучили думать, что физика присуща Вселенной имманентно. Неприятно думать, будто физика существовала до начала Вселенной или, если уж на то пошло, до начала времен.

Разумеется, это основная проблема любой теории происхождения Вселенной. Получается, что вся эта сверхсложная структура должна была возникнуть из ничего, и это не укладывается в голове.

Вторая возможность так же огорчительна. Мультивселенная вполне способна быть буквально вечной или по меньшей мере обладать бесконечной историей. Углубляться в философию или теологию мы здесь не будем. Однако мы вправе задать вопрос о том, как же устроена бесконечная Вселенная.

Если для Вас самая лучшая часть дня – утро, которое Вы проводите наедине с собой, неторопливо попивая чай из китая и только начинаете постигать азы чайных традиций поднебесной? Тогда настоятельно рекомендую Вам посетить сайт www. mstea.ru.

Теории мультивселенной >>

IV. Насколько пусто пространство?

На последних нескольких страницах нас увело в сторону эзотерики — мы слишком много рассуждали о природе пространства и обо всем таком прочем, а теперь пора перейти к более конкретным разговорам. Так вот, давайте договоримся: если вы согласитесь, что галактики во Вселенной в общем и целом никуда не движутся, а Вселенная вокруг них расширяется, мы согласимся, что можно иногда предаваться невинным фантазиям, что мы-де находимся в центре Вселенной. Для подтверждения согласия как следует встряхните эту книжку.

Мы сочтем, что вы тем самым сказали «да».

И даже можем проделать кое-какие корректные физические выкладки на основе «центропупистской» модели. Начнем с основного вопроса — замедляется расширение Вселенной или ускоряется?

Посмотрите на это с точки зрения Вселенной и постарайтесь проделать следующий эксперимент:

1. Выйдите на улицу с футбольным мячом.

2. Бросьте его вертикально вверх.

3. Быстренько отойдите в сторонку.

Сколько бы вы ни повторяли эксперимент, происходит одна старая история — что взлетает вверх, то падает вниз.

Разумеется, причиной того, что мы сумели построить ракеты, которые летают на Марс, стало следующее: если запустить мячик или ракету достаточно быстро, они вырвутся из гравитационного поля Земли. Скорость, с которой можно улететь с Земли, составляет примерно 40 тысяч километров в час — это называется «вторая космическая скорость». Ракеты взлетают в космос, поскольку двигаются быстрее.

А на Луне вторая космическая скорость составляет чуть больше 8000 километров в час. То есть если бы вы стояли на Луне и запустили сверхскоростной мячик со скоростью 16 тысяч километров в час, то обнаружили бы, что он вышел в открытый космос. А если бросить мяч с той же скоростью с Земли, то он, в конце концов, с размаху шлепнется обратно. Еще один пример для наглядности: вторая космическая скорость у Деймоса — спутника Марса — около 21 километра в час. Даже мы могли бы запустить мяч с Деймоса в открытый космос! Ну, наверное.

Так чем же Деймос так отличается от Земли? Массой. У Земли масса гораздо больше, а значит, больше и гравитация. Чем меньше масса, тем меньше сила гравитации, которая притягивает мяч обратно к планете (планетоиду, спутнику и т.н.), вот почему вторая космическая скорость у Деймоса такая маленькая.

Для массивных предметов вроде галактик это тоже справедливо.

Если бы Вселенная была совершенно пуста (а это, к счастью для нас, совсем не так), то она бы расширялась вечно с абсолютно неограниченной скоростью. Не было бы материи, которая бы ее затормозила. Если бы у нас была настолько пустая вселенная, а мы поместили бы в нее немного вещества, то расширение бы немного замедлилось. Не забывайте: материя влияет на пространство, так что если бы мы поместили в эту вселенную целую кучу вещества, то она бы впоследствии схлопнулась.

Линия, отделяющая вселенную, которой суждено расширяться бесконечно, от вселенной, которой суждено схлопнуться, называется критической плотностью вселенной, и она гораздо ниже, чем вы думаете.

Обычно представление о том, насколько плотно космос набит материей, сильно преувеличено, поэтому, вероятно, нужно устроить проверку реальностью, и начнем мы с того, что происходит у нас по соседству. Вспомните сцену из «Звездных войн», когда Хан Соло на «Тысячелетнем Соколе» пробивается сквозь пояс астероидов. Тогда звездолет едва не развалился. Как вам, наверное, известно, у нашей Солнечной системы тоже есть пояс астероидов — между орбитами Марса и Юпитера (соответственно четвертой и пятой планетами, считая от Солнца). Что же произойдет, если вы преисполнитесь неблагоразумной отваги и рванете на своем звездолете к Юпитеру? Ничего особенного.

Хотя астрономы не уверены, сколько в точности там астероидов, разумная оценка — 10 миллионов — показывает, что среднее расстояние между этими каменюками — больше полутора миллионов километров. Если вы не представляете себе, сколько это, поясним: полтора миллиона километров — это примерно в четыре раза больше, чем до Луны, а настолько далеко забирались пока едва ли пара десятков человек.

Если мы покинем Солнечную систему и двинемся к другим звездам, окажется, что от ближайшей звезды Проксима Центавра нас отделяет расстояние в четыре световых года, а по пути все довольно пусто. В среднем каждый кубический сантиметр (средний размер игрального кубика) межзвездного пространства содержит всего один атом водорода. Для сравнения — это примерно в 10¹⁶ раз менее плотно, чем земной воздух, и примерно в миллион раз менее плотно, чем самый-самый чистый искусственный вакуум, которого мы способны добиться в лаборатории.

Пространство между галактиками, даже если бы Вселенная обладала критической плотностью, ещё в миллион раз менее плотно. Это значит, что на каждый кубометр пространства (это примерно объем вашего холодильника) приходится всего пять атомов водорода.

Вы, конечно, подозревали, что в космическом пространстве пусто. Потому-то оно и называется пространством. В некотором смысле.

Поскольку астрофизики не любят, когда у них в распоряжении остается так мало атомов, нас интересует, в сущности, только то, обладает Вселенная плотностью меньше критической или больше, поэтому мы определяем соотношение. Это соотношение сравнивает количество материи (любой материи) во Вселенной с количеством материи, которое мы ожидали бы при критической плотности. Это соотношение мы называем:

Ω_M.

Если вы хотите рассказать маме, чему вас научила эта книга¹, а картинку по телефону не покажешь или просто бумажки под рукой нет, имейте в виду, что это называется «омега материи».

А сейчас мы испортим весь сюрприз и скажем, что по самым точным оценкам О_м составляет 28% (плюс-минус, крохотулечная погрешность) материи — именно такая доля вещества во Вселенной заставит ее схлопнуться. По мере расширения Вселенной материя в ней становится все более диффузной, так что с течением времени Вселенная будет казаться все более пустой. А значит, плотность Вселенной будет уменьшаться (пространства становится больше, а новой материи не вырабатывается), поэтому соотношение тоже будет уменьшаться.

¹ «Мам, привет, это я. Я тут читаю одну книжку про физику, так там говорится, как подсчитать плотность нашей Вселенной относительно критической».

Это очень важное число, особенно для чокнутых астрономов, и за последние два десятка лет основные усилия классической космологии были направлены на то, чтобы получить это число и еще несколько других¹, из которых можно вывести возраст, судьбу, будущее и прошлое Вселенной. Но это число особенно важно, поскольку оно говорит нам, собирается ли Вселенная снова впасть в коллапс или будет расширяться бесконечно. Чтобы вычислить это соотношение, нам нужно измерить, сколько вещества нас окружает, и поэтому главный вопрос звучит так: как нам взвесить Вселенную?

В наблюдаемой Вселенной свыше 100 миллиардов галактик, и в них сосредоточена большая часть массы. Если мы сообразим, как взвесить галактики или скопления галактик, то просто сложим массу в пределах определенного участка пространства и вычислим таким образом плотность Вселенной.

Самое лучшее лекарство от скуки — это конечно же смешные анекдоты. Эти короткие сатирические истории способны развеселить даже самого грустного человека на Земле. Самые новые и смешные анекдоты Вы сможете найти на сайте mestyak.ru.

Где же находится все вещество? >>