Серия «Научпоп для начинающих»

© Ксения Михеева, текст, 2025

© skinorist, иллюстрации, 2025

© Оформление. ООО «Издательство «Эксмо», 2025

Вы когда-нибудь задумывались, почему естественные науки так называются? Ответ прост. Они изучают те предметы, объекты, явления и процессы, которые относятся к природе, связаны с реальными категориями, а не изобретены человеком, как, например, слово.

Биология – это наука о нас и о том, что вокруг. Она изучает такое сложное явление, как жизнь, во всём её многообразии и разнообразии. Биологию мы начинаем познавать с самого детства, когда обращаем внимание на ползущую по потолку муху; наблюдаем, как из семени появляется росток; задаёмся вопросом, что означают странные названия на упаковках…

Эта книга поможет вам взглянуть на привычные вещи с биологической точки зрения. Что-то окажется неожиданным, а о чём-то вы знали, но, возможно, просто не догадывались об этом.

Зачем нужны эти знания? Чем лучше мы понимаем то, что нас окружает, тем рациональнее используем время и возможности, с меньшей вероятностью можем стать жертвой мошенников. Биология помогает познать самого себя, свой организм, а в дальнейшем – больше заботиться о здоровье, прислушиваться к себе и потребностям тела и мозга. А если вам предстоит сдавать экзамен по биологии, то эта книга станет хорошим базисом: с полученными из неё знаниями будет легче осваивать школьную программу, понимать задания даже повышенного уровня сложности и справляться с ними.

Особенность этой книги в том, что повествование построено в виде экскурсии по… вашему дому. Мы пройдёмся по разным комнатам и помещениям, пристально посмотрим на то, что там есть, раскроем секреты привычных, на первый взгляд, предметов с точки зрения биологии. Не обделим своим вниманием различные закутки, балкон и подвал и даже выйдем во двор, пройдёмся по летнему саду. Обсудим природу вещей, внутренних структур, процессов, происходящих в организмах. Не всё увидим невооружённым взглядом, но сможем наблюдать эффект или результат.

Я попрошу вас включить воображение и представить, как мы вместе шагаем по помещениям, переходим от предмета к предмету, которые будем называть экспонатами. Но это будет не просто чтение: вы можете подключить интерактив и действительно брать в руки то, что вас окружает и что описывается в данный момент в книге. Можно пробежаться взглядом по составу на упаковке зефира или мыла, открыть холодильник и обследовать полки, посмотреть в окно на деревья рядом или найти паука с его паутиной. Порой я буду обращаться к вам с вопросами, иногда описывать сценки (и здесь можно представить, как экскурсовод в старом, но очень любимом вами музее вставляет плёнку диафильма в проектор), предлагать небольшие домашние исследования. Будет здорово, если время от времени вы действительно будете отвлекаться от чтения, чтобы на личном опыте проверить что-то описанное в тексте, провести собственный мини-эксперимент.

Ещё хочу отметить, что периодически наши темы будут уходить от чистой биологии, но это неизбежно. Ведь она изучает жизнь во всех её проявлениях: в организмах происходят биохимические реакции, работа ряда органов подчиняется физическим законам, животные и растения обитают в конкретных географических регионах и даже для математических закономерностей находится место… При этом для обозначения явлений и процессов мы используем слова – категории языка, при описании – литературные приёмы. Так что книга поможет лучше узнать не только биологию, но и связанные с ней дисциплины. Это и есть межпредметность.

Ну что же, вооружитесь любопытством, готовьте вопросы – наша экскурсия начинается.

Книга разделена на несколько частей – локаций, по которым будет проходить наша экскурсия. В каждой локации будем обсуждать предметы, явления, процессы, животных и растения, непосредственно связанные с конкретным помещением или местом.

Сведения и знания, полученные в одной локации, пригодятся в другой, так что не забывайте делать пометки или выписывать важное. При этом читать книгу не обязательно в прямом порядке: вы сможете начать с того места, которое больше интересует. Всё как в музее: там тоже есть рекомендованный маршрут, но посетитель волен ходить по залам так, как ему больше нравится.

Если вы готовитесь к экзамену и ищете конкретные темы или ответы на вопросы, пробегитесь взглядом по оглавлению: в книге много информации, кусочков текста, помогающих лучше понять сложные явления и справиться с заданиями повышенного уровня сложности, в том числе письменными.

Если вы родитель, который стремится найти ответы на многочисленные вопросы ребёнка, то книга станет отличным помощником в объяснении процессов и явлений. Просто ищите по названиям фрагментов текста или подарите книгу ребёнку, чтобы он сам мог найти интересующую информацию, узнать больше о биологии и, возможно, серьёзно увлечься ею.

Приятного чтения!

Для начала заглянем на кухню. Представьте, тёплое и солнечное летнее утро: лучики падают на лицо и согревают, заливают помещение ярким светом. В этот день вам никуда не нужно спешить, можно расслабиться, оглядеться вокруг и присмотреться к окружающему.

Вы предпочитаете чай или кофе? Оба эти напитка невероятно ароматные. Потяните носом воздух: чувствуются древесные нотки, шоколад, карамель, корочка хлеба, только что вытащенного из печи… И ещё множество различных оттенков. Каждый вдох будто раскрывает новые грани запаха, возбуждает аппетит и подталкивает нас быстрее ощутить вкус любимого напитка.

Запах – это химические молекулы, которые перемещаются по воздуху, залетают в нос и взаимодействуют с обонятельными рецепторами. Рецепторы – специальные чувствительные структуры, задача которых воспринимать различные сигналы из окружающей среды и переводить их в нервные импульсы. Из чего складывается аромат чая? Классический горячий напиток получают путём заваривания листьев чайного куста (камелии китайской), в составе которых множество неорганических и органических веществ. В том числе, содержатся терпены, фенилпропаноиды и производные жирных кислот (не пугайтесь сложных названий), многие из которых относятся к летучим соединениям, придающим определённый запах.

Конкретный аромат – это букет из разных молекул, сочетающихся между собой. На запах чая влияют особенности обработки сырья, степень ферментации (биохимическая переработка, от которой также зависит, будет напиток зелёным или чёрным), условия хранения и другое. И, конечно, большую роль играют разные добавки: искусственные ароматизаторы или натуральные ингредиенты (лепестки цветов, ягоды, листья других растений и пр.). При попадании заварки в горячую воду вещества растворяются, а часть молекул поднимается в воздух и достигает наших обонятельных рецепторов.

С кофе примерно та же история. Его делают из специальных зёрен – семян, полученных из плодов кофейного дерева. Сырьё подвергается сушке, ферментации, обжариванию. Во время заготовки и приготовления происходит множество химических реакций, в результате чего возникают и высвобождаются летучие ароматические соединения – молекулы органических веществ. Подробное объяснение природы запаха оставлю химикам, но отмечу, что в его формировании участвует несколько сотен молекул, при этом по отдельности они обладают совершенно различными ароматами, которые, смешиваясь, превращаются в привычные нам.

Чашка чая или кофе может нам поведать ещё кое-что о восприятии химических молекул. Любители горячих обжигающих напитков смогут подтвердить, что их вкус очень слаб и малозаметен, но по мере остывания можно уловить какие-то новые ноты и грани, например, фруктовые или цветочные, а горечь кофе тем менее ощутима, чем выше его температура. Если же зажать нос или задержать дыхание перед тем, как сделать глоток, впечатления будут менее яркими. Как это объяснить?

Средняя температура в ротовой полости здорового человека – около 37 °C. Вкус многих блюд и напитков ощущается более насыщенным, если их температура близка к этому значению или чуть выше него. В таких условиях чувствительность рецепторов максимальная, но она снижается при контакте с горячим. Поэтому при остывании чая или кофе мы и можем наблюдать постепенное изменение: вкус сначала незаметен или слабозаметен, появляется или усиливается по мере остывания напитка. Последнее можно ощутить, даже чуть подержав жидкость во рту, так как она охлаждается естественным образом и под действием слюны. Если же сосочки языка повредились чрезмерно горячей пищей, чувствительность утратится на некоторое время, но потом вернётся, так как эти структуры обновляются.

На вкусовое ощущение влияет не только информация от сосочков языка и температурных рецепторов, но также от рецепторов давления и обоняния. Воздействие пищи на челюсть, зубы и жевательную мускулатуру даёт представление о твёрдости, а запах помогает сделать образ объёмнее и детальнее. Дело в том, что вкус и обоняние – разновидности химической чувствительности, хеморецепции – одной из древнейших способностей, помогающих получать информацию из внешнего мира и внутренней среды. В головном мозге центры обработки информации от этих органов находятся рядом и влияют на работу друг друга, поэтому вкус хуже ощущается без запаха и наоборот, а при наличии обоих ярко выраженных ощущений одно усиливает другое. Вспомните, как это бывает, когда болеешь и ешь что-то с заложенным носом. А иногда только по аромату будто чувствуешь вкус чего-то.

Задержимся ещё ненадолго у экспонатов в виде коробочек с заваркой. Что это за синий чай, опять какую-то химию придумали и людям подсовывают? Стоит признать, что дело действительно в химии, только в органической, естественной, то есть в веществах, которые есть в растениях и действительно отвечают за цвет.

Такие вещества называются пигментами. У организмов их очень много, даже у нас, например, меланин отвечает за цвет кожи, волос и радужки глаза. А растения содержат один из самых известных пигментов – хлорофилл (зелёный), чуть менее знакомые по названию каротиноиды (красные, оранжевые, жёлтые), ещё более незнакомые антоцианы (фиолетовые, синие, красные) и другие группы красящих веществ. Именно антоцианы отвечают за необычный цвет чая, в составе которого можно увидеть название растения клитория (анчан, клитория тройчатая). Из лепестков этого цветка получают синий порошок, используемый в качестве красителя, и делают чайный напиток.

Похожим образом обстоят дела с другими напитками необычного цвета. Изучите их состав, обратите внимание на интересные названия и поищите информацию в интернете. Если пигменты натуральные, то вы быстро найдёте подтверждение в сети. Помимо анчана их получают из экстракта куркумы, лепестков роз и гибискуса, свёклы и др. Если же цвет получают только за счёт искусственных красителей, это будет сразу понятно по составу.

Чай и кофе – очень хорошо, но, возможно, кому-то покажется их употребление неуместным в это время года. Например, лето и жара, зачем ещё и тёплые напитки пить? А вот в тех странах и городах, где высокие среднегодовые температуры и сухой климат, вряд ли зададут такой вопрос. Ведь люди здесь прекрасно знают, что после чашечки чая становится легче дышать, да и вообще жить в условиях жары.

Это связано с тем, что при употреблении тёплого питья температура внутри организма немного повышается, запускаются регуляторные механизмы, задача которых – вернуть всё в норму. В результате кровеносные сосуды расширяются, излучая больше тепла в окружающую среду, интенсивнее выделяется пот. На этот период уменьшается разница между температурой внутри организма и в окружающей среде, поэтому легче переносить жару. Правда, тёплые напитки помогают только в сухом климате, где пот быстро испаряется с поверхности тела. Во влажном воздухе механизм работает слабо, поэтому не принесёт облегчения (*тяжёлый вздох человека, проживающего в Санкт-Петербурге*).

Проголодались? Я вот, кажется, да. Может, съесть круассанчик или пирожок с картошкой? А заодно обсудить биологию выпечки.

Для выпечки часто готовят или покупают дрожжевое тесто. Что это значит? Что в нём есть дрожжи. А вы помните, что они относятся к грибам? Дрожжи – микроскопические одноклеточные организмы, внутри которых происходят разные процессы жизнедеятельности. В холодильнике и на полке в магазине найдём прессованные или сухие дрожжи, которые, словно неживые, находятся в замершем, спящем состоянии – ждут подходящего момента. Этот момент наступит, когда окажутся в заготовке для теста, в тепле и с минимальным доступом кислорода (или совсем без него). Вот сейчас-то они и приступят к процессу брожения, который сделает наше тесто воздушным и пышным.

Брожение – процесс получения энергии в бескислородных условиях, то есть когда кислорода нет или недостаточно в среде, например воздухе. Именно поэтому тесто рекомендуется накрыть полотенцем или поставить в закрытый шкаф.

В тепле процесс пойдёт быстрее и эффективнее, так как ферменты положительно реагируют на температуру: чем она выше, тем активнее идёт брожение. Ферменты – это биологические катализаторы, специальные молекулы, ускоряющие реакции. Правда, по температуре есть некоторая оговорка: к увеличению скорости химических процессов повышение будет приводить только до определённого момента, потом показатель скорости замрёт на одном месте, а при дальнейшем повышении температуры – снизится. Подробнее об этом явлении поговорим позднее, а сейчас только отмечу, что брожение дрожжей в тесте максимально эффективно примерно при 26–27 °C (зависит от теста и культуры дрожжей).

Ещё для брожения дрожжам нужен сахар или другой источник углеводов, например крахмал муки. Они его окисляют и получают специальные молекулы АТФ, которыми расплачиваются за все прочие процессы жизнедеятельности. В ходе различных химических реакций, а здесь их достаточно много, выделяется углекислый газ. Он заполняет пространство между частицами теста и поднимает его, придавая ту самую пышность. Для дрожжей углекислый газ – просто побочный продукт (в общем-то как и для нас в процессе дыхания), но позволяющий получать такую прекрасную выпечку.

А как же хлеб? Для его приготовления также издавна применяют дрожжи, что можно назвать первой биотехнологией. Многим кажется, что биотехнология – это что-то, непременно связанное с лабораторией, с вмешательством человека в естественный ход событий и, конечно, современное. На самом деле это любое применение живого организма и процесса, происходящего в его клетках, в промышленности, например, для получения какого-либо продукта. А что же с выпечкой? Используем живой организм (дрожжи) и процесс в его клетках (брожение) для производства хлеба. То есть типичная биотехнология, пришедшая от далёких предков, ещё даже не придумавших такого слова.

Кстати, ещё один интересный продукт брожения – йогурт. Только для его приготовления нужны уже не дрожжи, а бактерии, молочнокислые. Условия для протекания почти такие же: микроорганизмы, тепло, молочный сахар (лактоза) и малое количество кислорода. Основной продукт – молочная кислота, которая превращает молоко в нечто новое. Так что надпись «живой йогурт» на упаковке имеет смысл, ведь внутри миллионы бактерий, создавшие эту вкуснятину. Правда, проходя через пищеварительную систему, большая их часть падёт жертвой различных соков нашего организма… Но об этом чуть позднее.

На йогурте можно найти и другие заслуживающие внимания надписи. Например, что значит «термостатный»? Это приготовленный в термостате – специальном устройстве, где можно задавать и поддерживать нужную температуру. Мы ведь уже упоминали, что для брожения нужно тепло, а подобное оборудование не только его создаёт, но и сохраняет неизменным. От этого бактериям максимально комфортно работается, а в итоговый продукт не будут попадать посторонние микроорганизмы (если всё сделано правильно).

Ещё одно, на мой взгляд, красивое и немного загадочное слово «перистальтика» можно встретить в рекламе. Перистальтика, или моторика – волнообразные движения стенок ряда внутренних органов, в том числе, органов желудочно-кишечного тракта, на которых и остановимся. Дело в том, что в строении стенок пищевода, желудка и кишечника хорошо выражена мышечная ткань (в основном гладкая), которая попеременно сокращается и расслабляется: чем активнее это происходит, тем лучше пища продвигается по организму, перемешивается с разными пищеварительными соками и переваривается. То, что мы едим, активно влияет на перистальтику.

Молочнокислые бактерии и продукты их жизнедеятельности положительно влияют на моторику кишечника, действуя на его стенки, повышая эффективность переваривания пищи. Также перистальтику усиливают пищевые волокна, содержащиеся в добавках и дополнительных ингредиентах йогурта: в камедях, злаках и др.

Однако не все йогурты действительно улучшают перистальтику кишечника. Положительный эффект принесут только продукты с высоким содержанием живых микроорганизмов, относительно коротким сроком годности, минимумом консервантов и сахара. Дело в том, что многие бактерии не смогут выжить в желудке с его соляной кислотой и сильными разрушающими ферментами. А большой срок годности йогурта, если он ещё и хранится при комнатной температуре, указывает на то, что микроорганизмы внутри уже не активны. Так что надпись «улучшает перистальтику кишечника» – часто просто рекламный ход.

Возвращаясь к брожению, отмечу, что с его помощью получают и другие хорошо известные нам продукты: сыр, соевый соус, квас, яблочный уксус…

В выпечке грибы, в йогурте бактерии… Что же это получается, везде вокруг нас какие-то микроорганизмы? Впечатлительным лучше этот ответ пропустить. Да, вокруг нас и даже в нас самих полно самых разных крошечных живых существ: одни помогают нам, другие наносят вред, третьи просто рядом, но не оказывают влияния. Поэтому полезно понимать, кто нам друг, а кто – враг, чтобы наилучшим образом использовать это для своей выгоды или максимально хорошо защищаться. По ходу экскурсии мы периодически будем возвращаться к этой теме.

Но раз эти микроорганизмы такие вездесущие, как же уберечь от них продукты? Для этого существует очень много способов, которые наши предки изобретали на протяжении своего развития и формирования цивилизации. Кстати, холодильники появились лишь относительно недавно, официально в 1899 году, а до этого времени приходилось что-то придумывать.

Особенно людям хотелось увеличить срок годности молока: свеженадоенное, оно очень быстро превращается в простоквашу (передаём привет молочнокислым бактериям с их брожением). Один из способов был предложен Луи Пастером и в дальнейшем получил название «пастеризация».

Биографическая справка. Луи Пастер – французский учёный-химик и изобретатель. Этого человека интересовали многие загадки природы, которые он пытался разгадывать. В частности, занимался микроорганизмами, а также связанными с ними реакциями жизнедеятельности. Изучая брожение, Луи Пастер пришёл к выводу, что этот процесс зависит от живых организмов, хотя многие его предшественники и современники считали, что это чисто химические реакции без примеси биологии.

Кстати, имя Луи Пастера тесно связано с иммунитетом и созданием вакцин. Этот учёный доказал микробную природу ряда заболеваний, например сибирской язвы, и предложил использовать вакцины для противостояния патологии. Стоит отметить, что ему пришлось преодолевать большое сопротивление, так как очень многие учёные того времени решительно отвергали тот факт, что какие-то микроскопические организмы способны вызывать тяжёлые болезни.

В классическом виде метод пастеризации выглядит так: молоко нагревают до температуры 60 градусов в течение часа, затем остужают, разливают в стерильные ёмкости и герметизируют. Способ позволяет уничтожить живые бактерии, что продлевает жизнь продукта примерно на 3–8 дней. Пастеризованное молоко мы найдём на полках магазинов и сегодня: обратите внимание, оно отличается непродолжительным сроком годности (5–12 суток).

Откуда же берётся молоко, которое может храниться по полгода? Значит ли это, что оно искусственное? Не искусственное, а прошедшее другую обработку. В наши дни существует несколько технологий, но можно обобщить и кратко рассказать про такие методы, как стерилизация и ультрапастеризация. Молоко нагревают до температуры выше 100 градусов в течение нескольких минут или секунд. В результате погибают не только бактерии, но и споры – специальные структуры, в которые превращаются микроорганизмы, когда условия становятся неблагоприятными (к слову, очень живучие, в среднем могут выдерживать температуры от –80° до +80 °C, но это не предел для некоторых видов). Поэтому молоко дольше сохраняет свою свежесть и не сбраживается, ведь внутри просто некому это делать. На таких коробках можно прочитать «стерилизованное» или «ультрапастеризованное» (есть технологические отличия этих методов, но мы не будем углубляться).

В завершение этой темы задам вопрос тем, кто хочет немного подумать и самостоятельно прийти к ответу: почему даже ультрапастеризованное молоко скиснет, если оставить его в открытом стакане при комнатной температуре?

Подойдём к хорошо знакомой и приятной экспозиции – холодильнику. Временами каждый из нас задумчиво, с глубокомысленным видом, изучает его содержимое на манер скульптуры «Мыслитель», уходит, а потом возвращается через несколько минут, «вдруг что-то новое появилось…» Что же тут интересного? Ооо, тут огромное множество биологических экспонатов, про некоторые расскажу подробнее.

Для начала присмотримся к бройлерному цыплёнку. Ничего себе цыплёнок! Да это же целая курица… Почему детёныш такой огромный? Нет, это не мутант. Дело в том, что бройлеры – гетерозисные гибриды.

Гетерозис, или гибридная мощность – явление, при котором дети превосходят родителей по ряду признаков, например, они крупнее, дают больше урожая, не так сильно подвержены заболеваниям и т. д. Применяется в селекции, то есть искусственном выведении, растений и животных. Но подобное мы увидим, конечно, не в каждом случае. Почему же одни цыплята обычные, маленькие и хиленькие, а другие – гетерозисные, крупные и мясистые?

Для получения таких бройлерных цыплят нужно взять родителей, сильно отличающихся друг от друга, представителей разных пород. Это приводит к сочетанию у потомства вариаций генов – участков молекулы ДНК, единиц генетической информации. У эмбриона формируются новые комбинации, совместное действие разных генов приводит к стимуляции развития признаков, поэтому наши цыплятки существенно превосходят куриц и петухов размерами и мясистостью, удивляя незнакомых с гетерозисом.

Цыплёнок-бройлер

В генетике существует несколько гипотез, пытающихся объяснить эффект гетерозиса, но ни одна пока не смогла сделать этого до конца. Скорее всего, работает сразу несколько механизмов. Исследования явления продолжаются, а мы ждём новых открытий.

С эффектом гетерозиса мы ещё столкнёмся среди наших экспонатов и чуть подробнее затронем генетику, а пока продолжим осматривать полки. О, шампиньоны – достойная тема для обсуждения. Это шляпочные грибы, по строению относятся к пластинчатым (вопрос «почему?» сразу отпадает при внимательном осмотре). Обычно мы не видим внутренние пластинки, так как они вскрываются только при старении. Это отличный внешний признак, помогающий определить, что шампиньоны с полки магазина или собственного холодильника уже далеко не первой свежести. А почему так происходит?

У шампиньона, и ещё ряда грибов, выделяют мицелий и плодовое тело, состоящее из шляпки и ножки. Мицелий, или грибница – главная часть, находится под землёй или внутри другого субстрата, то есть чего-то, на чём растут организмы. Отвечает за питание, развитие и другие процессы жизнедеятельности, формирует плодовые тела со спорами – специализированными клетками, которые прорастают в новые грибы и обычно созревают под шляпкой. Отмечу, что несмотря на одинаковое название, у бактерий и грибов споры служат для разных целей: у первых – для перенесения неблагоприятных условий, у вторых – для размножения.

Грибам нужно не только образовать споры, но ещё защитить и распространить их, для чего и формируется плодовое тело. Пока происходит созревание этих специализированных клеток, они укрыты от негативных внешних воздействий, а после – плодовое тело раскрывается, позволяя ветру подхватить лёгкие структуры и унести подальше. Спора прорастёт на удалении от материнского мицелия – не возникнет конкуренции за вещества и территорию. Для прикреплённых организмов это особенно важно, ведь самостоятельно они не могут покинуть место произрастания. Ещё плодовое тело привлекает распространителей: собирая для себя еду, животные одновременно разносят клетки гриба.

У грибов есть ещё одна особенность – прочная оболочка, или клеточная стенка, состоящая из хитина. Она придаёт клетке жёсткость, защищает её от негативных внешних воздействий. С хитином мы знакомы не только по грибам: это вещество также входит в состав покрова тела (экзоскелета – наружного скелета) ракообразных, паукообразных и насекомых, то есть представителей Членистоногих.

По химической природе хитин – сложный углевод, состоящий из длинных цепей. Он не растворим в воде и сложен для усвоения другими организмами. Для его расщепления необходим специальный фермент – хитиназа, то есть вещество, разрушающее цепи хитина. Так как в организме человека этот углевод расщепляется только частично, грибы считаются достаточно тяжёлой пищей. По этой и ряду других причин (например, потенциальная ядовитость, червивость и пр.) их не едят в некоторых странах.

На полках холодильника видим куриные яйца, про которые, кажется, знаем так много, но о которых можно узнать и нечто новое.

Внутреннее строение куриного яйца

Мы очень хорошо знакомы со строением яйца: вот прочная скорлупа (которая, возможно, случайно оказывалась в вашей глазунье), под ней какая-то плотная оболочка, очень для нас неприятная, потому что мешает удалению скорлупы, внутри полупрозрачный белок и яркий (или не очень) желток. Плотная оболочка внутри – это подскорлуповая оболочка, выполняющая защитную функцию.

Скорлупа – дышащее образование, то есть через неё проходит воздух, что очень легко проверить: просто опустите яйцо в воду, и увидите пузырьки, которыми оно покроется. Через неё потенциально могут проникать микроорганизмы, к тому же жидкий белок вполне мог бы просачиваться через отверстия. А вот плотная подскорлуповая оболочка – дополнительная защита от нежелательных эффектов.

Для яйца подскорлуповая оболочка – защита, а для нас – мучение, когда она никак не хочет нормально отделяться от белка. Существует много народных способов сделать её более «сговорчивой», однако на практике лёгкость чистки зависит от большого количества факторов: свежести яйца, физических и химических характеристик его содержимого, особенностей варки и охлаждения. Остаётся только пробовать разные советы и искать самый подходящий для себя.

Интересное явление, которое происходит с некоторыми молекулами, – это денатурация. Так называют разрушение природной структуры, то есть процесс, в результате которого, например, белок утрачивает свои природные особенности, деформируется и не может больше выполнять положенные функции. Денатурация бывает обратимой и необратимой, и с обеими мы часто сталкиваемся в жизни.

Стоит чуть накосячить с регулировкой температурного режима холодильника, как он сразу начинает морозить пищу. Так, я несколько раз доставала яйца, превратившиеся в ледышку.

В результате действия холода полупрозрачный и жидкий белок замерзает, но при комнатной температуре возвращается в обычное состояние. Это обратимая денатурация. То есть утрата природных свойств временная, а после прекращения действия негативного фактора молекула самопроизвольно возвращается в привычное состояние, не требуя создания специализированных условий.

А теперь давайте возьмём то же самое яйцо после разморозки и сварим его (или поджарим). На этот раз белок превратится в белую твёрдую массу, но попытка остудить его и даже помещение в холодильник не вернут прежнюю структуру. Это необратимая денатурация.

Разрушения настолько масштабны, что устранения негативного фактора и создания нормальных условий недостаточно для восстановления. А вот в лаборатории научились возвращать яичный белок после воздействия высоких температур к нормальному виду. Но эта технология ещё нескоро докатится до нашей кухни, поэтому остаётся только съесть приготовленное блюдо.

Получается, что денатурация более опасна в том случае, если вызвана высокой температурой, нежели низкой. Ей подвержены и ферменты, большинство из которых – белки по химической природе. Поэтому я отмечала, что увеличение скорости брожения наблюдается только до определённого момента, а при дальнейшем повышении температуры происходит денатурация, что и приводит к замедлению реакции, а потом и полному её прекращению. И сделаю ещё одно небольшое отступление: именно поэтому опасен жар, который долго не спадает у человека во время болезни. В наших клетках очень много белков, структура которых также подвержена разрушению, поэтому нельзя пускать высокую температуру на самотёк.

Температура не единственный фактор, способный вызвать денатурацию. К такому же эффекту приводят сильные концентрированные кислоты и щёлочи (содержатся, например, в моющих и чистящих средствах), радиация (ультрафиолетовое излучение) и другое.

А теперь перейдём к вопросу, который, знаю, волновал многих: можно ли из покупного куриного яйца вывести цыплёнка? Скорее нет, чем да. Потому что на фермах кур выращивают либо для получения птенцов, либо для получения яиц. Дело в том, что яйцо птицы содержит яйцеклетку – женскую половую клетку. В организме курицы оно образуется вне зависимости от того, произошло ли слияние с мужской половой клеткой (сперматозоидом), то есть оплодотворение. Получается, птица может принести два вида яиц: «пустые», в которых нет зародыша, так как не произошло оплодотворения; с развивающимся цыплёнком, так как оплодотворение произошло.

На полки магазинов попадают «пустые» яйца, неоплодотворённые. Для их получения специально выращивают огромное количество кур-несушек, а петухи на таких фермах содержатся отдельно. Поэтому из обычного покупного яйца птенца не вывести. Однако никто не исключает возможных ошибок: в упаковку потенциально может случайно попасть и оплодотворённое яйцо. Но для обнаружения такого придётся искать очень долго, к тому же зародыш мог погибнуть из-за неправильного или просто длительного хранения, перепадов температур, повреждения скорлупы. Так что если хотите провести эксперимент с выращиваем цыплёнка из яйца, лучше приобрести его у тех людей, кто занимается разведением.

Ещё один привычный и очень биологичный продукт – сыр. Представьте, его изготавливали ещё в древности, за много тысяч лет до нашей эры. Технологий производства сыра очень много, нас же интересуют только некоторые моменты.

Сычужный фермент (химозин, реннин) – вещество из желудка жвачных животных, створаживающее белки молока. Наиболее он активен у детёнышей, что связано с особенностью всех млекопитающих – вскармливание молоком. Желудок жвачных устроен сложно, состоит из нескольких камер. Первые три связаны с расщеплением растительных компонентов и только в последнем – сычуге – вырабатываются кислый желудочный сок и собственные ферменты (отсюда и происходит название нашего вещества).

Благодаря створаживанию сычужным ферментом и появляется сыр, который проходит несколько стадий изготовления и созревания. Вместо химозина могут использовать и другие молокосвёртывающие вещества: кислоты, растительные компоненты из инжира, крапивы и др. Также сычужный фермент научились получать в промышленных масштабах при помощи бактерий, которым внедряют ген телят, ответственный за его синтез. Колонии культивируют на питательных средах, получая массу вещества, которое в дальнейшем и идёт на производство сыра.

Ещё в сыроделии используют плесень, чем сейчас мало кого можно удивить. А знаете ли вы, что плесень – это гриб? Да, она не формирует шляпки и ножки, но на клеточном уровне имеет типичное грибное строение, тело – мицелий. Конечно, в производстве сыра используют специальные съедобные виды плесени, которая активно участвует в процессе созревания. Если же продукт изначально грибов не содержал, а позеленел или покрылся белым налётом уже в холодильнике, есть его не нужно.

А вот целая группа биологических экспонатов под названием «Морепродукты». В ней объединены животные, относящиеся к разным типам, а также водоросли. Кратко пройдёмся по основным представителям, которых используют в пищу.

Моллюски. Беспозвоночные животные с мягким телом. У многих есть наружная раковина: улитки, мидии, устрицы, гребешки и прочие. По строению раковины и другим особенностям выделяют брюхоногих и двустворчатых моллюсков. Первые более редки на наших кухнях, вторые многим хорошо знакомы. А вот ещё одна группа этих водных обитателей не имеет внешней раковины – головоногие моллюски, к которым относятся осьминоги, кальмары, каракатицы. Правда, здесь есть исключение – наутилусы со спирально-закрученной раковиной, но на нашей кухне мы их не встретим, так что оставим обсуждение этих животных до более подходящего случая.

Если вы готовили осьминога или смотрели, как это делают, то могли слышать про «клюв». Это прочные хитиновые образования в ротовой полости. Так как осьминоги – хищники, такое приспособление им необходимо для захвата и разрывания добычи. При приготовлении «клюв» обязательно вырезают, так как он несъедобный и острый.

Для дезориентации потенциального врага головоногие моллюски способны выделять специальные чернила. В случае опасности осьминоги, каракатицы, кальмары и некоторые другие выпрыскивают облако тёмной жидкости: она создаёт завесу и влияет на органы чувств хищников, что позволяет моллюскам скрыться. В основном чернила состоят из пигмента меланина, различаются по цвету у разных представителей. Их можно найти в составе некоторых продуктов в качестве красителя. Выраженных вкусовых качеств не имеют.

Ракообразные. В холодильнике можно встретить креветок, раков, крабов, а также порой лангустов, лангустинов, омаров (лобстеров). Это тоже беспозвоночные животные, но из типа Членистоногие. Панцирь ракообразных образован хитином с примесью других веществ, например извести (карбонат кальция), что делает его более твёрдым. Такой покров мешает нормальному росту, поэтому увеличение размеров тела происходит только в момент линьки – сбрасывания панциря. В этот период животные очень уязвимы, стараются спрятаться, например, в пустые раковины моллюсков. Некоторых ракообразных используют в пищу как раз в этот момент развития: так как их тело мягкое, его возможно съесть целиком, без чистки.

Тело высших ракообразных, перечисленных ранее, делится на два отдела – головогрудь и брюшко. В первом – находятся желудок и печень, а также орган выделения – зелёная железа (аналог почек у нас). Всё это удаляется при чистке животного. В пищу используют мясо брюшка, у некоторых – клешней, ног (например, у крабов).

Рыбы. Делятся на два больших класса: Хрящевые и Костные. К первому относятся акулы, скаты, химеры, ко второму – почти все остальные, очень нам привычные.

В отличие от беспозвоночных у рыб есть внутренний скелет, за что некоторые, особенно дети, не жалуют такую пищу. Действительно, нужно есть аккуратно, доставать эти косточки или заботиться о том, чтобы заранее их удалить перед приготовлением… Зато мясо рыб полезно, так как содержит витамины, макро- и микроэлементы и различные жирные кислоты, например омега-3, что сполна искупает неудобства во время готовки или приёма пищи.

Но почему речные рыбы более «костлявые», чем морские? На это влияют особенности обитания. В морях и океанах сильнее течение и больше давление воды, поэтому кости должны быть толще и прочнее. И чем их меньше, тем меньше риск механических повреждений. Это можно сравнить с башенкой из конструктора: чем больше в ней деталей, тем она неустойчивее и быстрее ломается. Поэтому такая особенность морских рыб сформировалась эволюционно, как защита от внешних воздействий, а речным – такое приспособление не понадобилось из-за более мягких условий обитания.

У рыб в пищу используют не только мясо, но и икру – яйцеклетки, женские половые клетки (почти как яйцо птицы). Икра вымётывается в воду, где встречается с мужской семенной жидкостью, – происходит оплодотворение.

К слову, вымётывание половых клеток, гамет – часть сложного инстинктивного поведения, называется нерест. Интерес вызывает то, что морские рыбы в этот период часто плывут в пресные водоёмы, а пресноводные – наоборот. При этом перестраивается часть физиологических процессов, что связано с разницей в солёности воды. Например, меняется активность почек: в морской воде больше жидкости сохраняется в организме, а в пресной – она активно удаляется. Интересно подробнее? Прибережём тему для ванной комнаты.

Сегодня на кухне современного россиянина всё чаще можно найти различные водоросли. Мы рассмотрим три разновидности: ламинарию (морскую капусту), порфиру (нори) и ундарию перистую (чука). Проверьте, может, что-то из этого найдётся на полках вашего холодильника или шкафчика?

Ламинария – род бурых водорослей, в пищу употребляют несколько различных видов, которые обычно называют просто морской капустой. Представители крупные, длина некоторых достигает 13 и более метров. Такие водоросли имеют самое сложное строение внутри своей группы, а их коричнево-зелёная окраска объясняется глубиной обитания.

Так как свет преломляется и рассеивается, проходя через толщу воды, ламинария должна максимально эффективно его поглощать для фотосинтеза (нужен для образования органических веществ). Для этого формируются специальные пигменты, влияющие на цвет.

Порфира – род красных водорослей, самых глубоководных. Их цвет варьируется от нежно-розового до синего, что также связано со светом и его рассеиванием в воде. Таким растениям ещё сложнее фотосинтезировать, поэтому они содержат много дополнительных пигментов для улавливания солнечных лучей.

Ундария перистая – тоже бурая водоросль, это родственник ламинарий, хоть и достаточно дальний. Размеры, длина и ширина, различны и зависят от местообитания.

Многие водоросли, особенно бурые, – хороший источник йода, так как накапливают его в клетках, поглощая из морской воды. Йод – важный микроэлемент с множественным действием. Я напомню только про одну его роль в организме человека, но очень важную[1].

Йод входит в состав гормонов щитовидной железы и важен для её работы. Гормоны – биологически активные вещества, в малой концентрации действующие на различные процессы в организме и регулирующие работу ряда структур. Щитовидка синтезирует тироксин и трийодтиронин, которые важны для нормального протекания обмена веществ, влияют на развитие кровеносной и нервной систем, в том числе развитие мозга. При недостатке йода или указанных гормонов в детстве возникает заболевание кретинизм, при котором наблюдаются диспропорции тела, замедленный рост, умственное недоразвитие. Но и во взрослом возрасте недостаток опасен и приводит к микседеме – патологии, связанной, в числе прочего, с нарушением обмена веществ.

Противоположное нарушение, вызванное избытком гормонов щитовидной железы, – Базедова болезнь. При этом наблюдается потеря веса, увеличение зоба (место на горле, в районе которого находится щитовидка), легковозбудимость и другие симптомы.

Ещё один экспонат, который хранят в холодильнике, тоже заслуживает внимания – баночка с горчицей. Вкус её может разниться, но всё равно имеет яркие отличительные особенности: острота и жгучесть, лёгкая кислинка, что-то пряное и хорошо узнаваемое, что-то, позволяющее сразу понять, что в ваш хот-дог добавили приправу, которую любите/не любите (нужное подчеркнуть). А ещё горчицу выдаёт своеобразный запах, «бьющий в нос». Получают её из растения семейства Крестоцветные – родственника капусты. Для этого используют семена преимущественно трёх видов: горчицы белой, чёрной или русской (сарептской). Особый узнаваемый вкус придают химические вещества – глюкозинолаты, одно из которых синигрин. Зачем они нужны растению?

На самом деле подобные вещества – это защита от различных насекомых и других животных, которые не прочь полакомиться той или иной частью растения. Убежать горчица не может, и если бы в клетках не происходила выработка глюкозинолатов, то вряд ли бы она дожила до наших дней: на протяжении эволюции многие виды исчезали, так как их представители не оставили потомства, что могло случиться и с этим растением. Так что химические вещества – отличный способ отпугнуть хотя бы некоторых поедателей и сохранить свой биологический вид. Кроме того, в растении содержится много антибактериальных агентов, защищающих от микроорганизмов, благодаря чему приправа отличается длительным сроком годности.

Получается, в горчице и многих других растениях нас привлекает то, что некоторые животные терпеть не могут. Это касается целого ряда специй и приправ (да чуть ли не всех): чёрный перец, имбирь, корица и т. д. У разных растений используют различные части для приготовления пряностей: подземные побеги (куркума, имбирь), кора (корица), листья (лавр, розмарин), цветы (гвоздика), плоды (ваниль, кардамон, перец), семена (мускатный орех). Химический состав таких специй очень богат неорганическими и органическими веществами, среди последних особо выделяются эфирные масла и алкалоиды.

Иногда при обследовании морозильной камеры можно обнаружить множество интригующего: прошлогодний суповой набор; кусочек жира, когда-то оставленный для синичек (да, они это любят и очень ценят зимой); завалявшиеся ягоды, выпавшие из пакета для заморозки; даже коробку фруктового сока, случайно забытого вечером и уже, конечно, превратившегося в глыбу льда. И это наш следующий экспонат.

Давайте вытащим сок из морозилки, аккуратно удалим упаковку и поместим лёд в ёмкость. Интересно будет понаблюдать за тем, как он тает: сначала выделится концентрат – максимально сладкий и насыщенный, затем будет растапливаться вода, что займёт больше времени. Такая закономерность связана с тем, что в концентрате много органических веществ: сахаров, аминокислот, витаминов и других. Они синтезируются растением и содержатся в клеточном соке. Благодаря повышенной концентрации этих веществ жидкость дольше не замерзает, а если всё-таки замерзание произошло, она быстрее оттает. Получаются этакие природные антифризы (незамерзайки).

Разные растения и другие организмы успешно используют особенность органических растворов долго сохранять жидкое состояние, не давая воде превратиться в кристаллики льда. Например, в цитоплазме (жидкости) клеток водорослей холодных морей концентрация сахаров, аминокислот и других молекул резко выше, чем концентрация подобных веществ у водорослей субтропиков и тропиков, то есть обитающих в более тёплых водах. Причём показатель возрастает ближе к зиме, и органика не используется в течение суровых холодных месяцев. Ведь клетка не может позволить себе замерзания, так как для неё это означает гибель.

Несмотря на огромную важность йода для здоровья, нужно иметь в виду, что чрезмерное употребление этого микроэлемента может оказать негативное влияние на здоровье. Водоросли крайне полезны в качестве продукта, придающего разнообразие рациону и обогащающего его дефицитными нутриентами, но при этом водоросли не следует употреблять длительное время в качестве основной ежедневной пищи. (прим. научного редактора)

Как ни странно, кухня – место, где можно наглядно увидеть, что живые организмы состоят из клеток. Это структурно-функциональные единицы, с которых начинается жизнь (исключение – вирусы, не имеющие клеточного строения и занимающие промежуточное положение между живой и неживой природой). Обычно клетки очень мелкие, размером всего в несколько микрометров (1 мкм = 1/10 000 сантиметра), поэтому увидеть их возможно только в микроскоп. Однако у некоторых организмов они настолько крупные, что различимы даже невооружённым взглядом.

Обратите внимание на два привычных на кухне экспоната – арбуз и томат. На их срезах видна такая картина: округлые рыхло расположенные образования. В обоих случаях мы видим клетки. Конечно, для более детального изучения понадобится увеличительный прибор, но форма видна и невооружённым взглядом. В таких клетках развиты вакуоли – специальные структуры (органоиды, органеллы), похожие на сосуды, в которых хранится клеточный сок. В зрелых плодах они настолько крупные, что смещают всё остальное содержимое клетки к самой стенке.

Кстати, из вакуолей мы и получаем сок, богатый сахарами, витаминами и другими веществами. Растения запасают молекулы для защиты семян, постепенно расходуя по мере старения плода, а ещё это способ привлечения распространителей у некоторых видов. Получаются очень простые и понятные взаимовыгодные отношения: животные получают питательные вещества для жизнедеятельности, а растения – перемещение на новую территорию.

Тут назревает вопрос: как же растения распространяются, если животное съедает плод? У таких видов формируется плотная оболочка семени, которая не переваривается в желудочно-кишечном тракте. Благодаря этому оно выходит из организма животного неповреждённым (думаю, вы догадываетесь, как именно, но это совсем неподходящая тема для кухни).

Есть ли ещё очень крупные клетки? Да, например, икринки у рыб, волокна хлопчатника, водоросль ацетабулярия, напоминающая затейливый гриб (несъедобна)… К слову, единственная клетка ацетабулярии может достигать 3–5 см или даже 12–18 см (зависит от конкретного вида).

Далее рассмотрим подсолнечное масло. Как думаете, что у него общего с соком-ледышкой из морозилки? Можно предположить, что и там, и там вещества, связанные с растениями. Верно, но дело не только в этом.

Масла – это почти то же самое, что и жиры: оба класса соединений относятся к липидам, близки по химическому строению. Однако масла чаще имеют растительное происхождение и жидкое агрегатное состояние. В их состав входят остатки жирных кислот и глицерина. Мы не будем углубляться в химию, но отметим некоторые важные для биологии моменты.

Жирные кислоты бывают насыщенными и ненасыщенными. Если говорить просто, насыщенные формируют внутри себя максимальное количество химических связей между атомами углерода и водорода, поэтому уже не могут просто так присоединить к себе дополнительные элементы. А у ненасыщенных имеются двойные и тройные связи между атомами и сохраняется возможность вступать в реакции присоединения, благодаря чему они обладают антиоксидантными свойствами и помогают выводить из организма вредные соединения. Концентрация тех или иных жирных кислот влияет на агрегатное состояние вещества: если больше насыщенных, то оно будет твёрдым, если больше ненасыщенных, то жидким.

В подсолнечном масле больше ненасыщенных жирных кислот, даже в холодильнике оно сохраняет своё жидкое состояние. А теперь мы вплотную подходим к ответу на вопрос про общность с соком-ледышкой. Дело в том, что в холодных условиях растениям нужно сохранять жизнеспособность: для этого мембрана клетки должна оставаться пластичной и не замерзать (как и жидкость внутри). Поэтому увеличивается концентрация ненасыщенных жирных кислот, а подсолнечное масло остаётся жидким даже в холодных условиях. То есть общность в том, что это приспособления к жизни в суровом климате.

В условиях жары возникает другая опасность – расплавиться и растечься небольшой лужицей на раскалённой солнцем земле. Чтобы этого не произошло, целесообразно запастись такими веществами, которые смогут выдерживать повышенные температуры без вреда для организма. Поэтому чем выше среднегодовая температура, тем больше в составе клеток насыщенных жирных кислот, тех самых, которые сложнее плавятся и быстрее замерзают. Например, оливковое масло в холодильнике образует застывшие капли, которые плавают на поверхности. А видели кокосовое масло? У него при комнатной температуре кремообразная текстура, что показывает возрастание концентрации насыщенных жирных кислот. То есть это приспособление растения к условиям жизни в жарком климате. По логике вещей, у пустынных растений тоже должен быть похожий механизм. Интересно, мы когда-нибудь увидим в составе печенья или тортика какое-нибудь кактусовое масло?

Иногда на кухне можно увидеть трёхлитровый баллон со странной жидкостью, похожей на чай с плавающим нечто. Что это? Кто-то забыл напиток, в котором развилась новая форма жизни? Отчасти так и есть. Только чай не забыли, а поставили специально, а форма жизни совсем не новая, а уже известная. Речь, конечно, про чайный гриб.

Чайный гриб – комплексный организм, в состав которого входят бактерии и разнообразные дрожжи (иногда и другие грибы). Его главная особенность в том, что клетки разных представителей вступают в тесные взаимодействия – симбиоз, становясь как бы единым целым. Долгое время даже считали чайный гриб самостоятельным организмом, и только в начале 20 века выявили, что в его составе множество разных бактерий и дрожжей. С ещё одним подобным организмом мы столкнёмся на улице, когда наша экскурсия перейдёт во двор.

Мы уже знаем про брожение, поэтому можем догадаться, что при приготовлении чайного напитка происходит именно оно. Для его активного протекания добавляют сахар и оставляют банку при комнатной температуре. Полезные свойства такого напитка вызывают вопросы и споры, становятся объектом исследований, но его вкус нравится многим.

Спорить о том, какой рецепт борща более правильный, можно до бесконечности. Говядина или свинина… С капустой или без… Добавлять уксус или нет… Давайте сойдёмся на том, что все рецепты хороши, а вариаций существует много – как говорится, каждому своё. Мы же поговорим о биологии борща.

Нам понадобятся мясо (свинина или говядина, по вкусу), картофель, морковь, свёкла, лук, чеснок, капуста. Начнём с бульона, а потом переключимся на подборку овощей, про каждый из которых можно рассказать кое-что интересное.

В какую воду положим мясо? В холодную. Благодаря постепенному набору температуры в бульон будут выделяться экстрактивные вещества – это такие специальные молекулы, которые быстро всасываются в желудке, проникают в кровь и положительно влияют на пищеварение. Именно поэтому бульон – отличная пища при болезни (не нагружает организм, быстро усваивается), а также блюдо, с которого принято начинать приём пищи (поможет желудочно-кишечному тракту подготовиться к более тяжёлой еде и быстрее с ней справиться). При этом будем следить за температурой и не допустим бурного кипения, так как в противном случае произойдёт быстрая денатурация белка, а мясо станет жёстким. Полезные свойства такого бульона уменьшатся.

А стоит ли сразу посолить? Обождите. Если сделать это в самом начале, возникнет большая разница между солёностью воды и мяса, которая не пойдёт на пользу последнему. Дело в том, что работает так называемый закон осмоса: жидкость стремится туда, где больше какого-либо растворённого вещества, чтобы разбавить его, уровнять концентрации. Можно представить человека с очень развитым чувством справедливости: ему не нравится, если что-то разделено не поровну. Как истинный Робин Гуд он отбирает у тех, у кого и так много, и отдаёт тем, у кого мало. Примерно так же поступает осмос при варке супа: перераспределяет жидкость в пользу той области, где её не хватает из-за высокой концентрации соли. Поэтому мясной сок устремится в кастрюлю, что сделает мясо менее сочным и более жёстким.

Пока оставляем мясо вариться на медленном огне и переключаемся на овощи. Как называется часть, которую мы едим у картофеля? Клубень – видоизменённый подземный побег. То есть этот орган растения меняется в ходе эволюции, становится не похожим на классический зелёный побег, от которого отрастают листья, берёт на себя дополнительные функции. Здесь у вас может возникнуть закономерный вопрос, а почему не корень? Ведь растёт же в земле. Дело в происхождении и строении.

У клубня картофеля есть верхушечная и пазушные (боковые) почки: они называются глазками и вырезаются при чистке клубня. Над ними есть небольшие рубцовые углубления – бровки. Это зачаточные листья, которые начали развиваться, но деградировали без света. На срезе клубня видны типичные структуры стебля: сердцевина, древесина, луб и пробка (та самая «звёздочка»). На корне не бывает верхушечной почки, листьев и даже их зачатков, отличается и внутреннее строение.

А вот морковь формирует корнеплод – видоизменённый корень. Он утолщается из-за накапливания питательных веществ, которые растение использует для перезимовки и развития нового побега на будущий год (морковь посевная – двулетнее растение). По строению и функциям это типичный корень. Оранжевый корнеплод содержит большое количество каротиноидов. Эти пигменты не только придают окраску, но и становятся источником витаминов и других полезных веществ. Например, каротин – предшественник витамина А (провитамин). Ликопин – антиоксидант, то есть молекула, препятствующая окислению органики клетки, которое приводит к её повреждению. Любопытно, что ликопин под действием высоких температур не только не разрушается, но и становится более легкоусвояемым.

Сказала про каротиноиды и вспомнила историю из школы.

Морковный румянец

Однажды Валера пришёл на уроки, щеголяя ярким оранжевым румянцем. Для Валеры подобное не было естественным, поэтому все обратили внимание на щёки мальчика. Тем более учитель биологии.

– Валера, а почему у тебя такие щёки рыжие?

– А, эт я морковку ем, тёртую, мне сказали, от неё растут.

Учитель понимающе улыбнулась, так как Валера самый низенький в классе.

– В моркови правда есть каротин – предшественник витамина А. Но есть её в большом количестве нельзя, так как вещество накапливается в организме.

Далее учитель объяснила, что витамин А – жирорастворимый, его легче накопить и сложнее вывести из организма. Получать его важно в умеренных дозах, он участвует в процессах роста, но это не чудодейственное средство, ведь на рост влияет много других факторов, например генетика.

Судя по нормальному цвету лица в дальнейшем, Валера всё понял.

Неотъемлемый ингредиент борща – свёкла. Как и морковь, это корнеплод, то есть видоизменённый корень. Запасает большое количество углеводов, в частности сахаров, и отличается необычной окраской, которую придают пигменты группы беталаинов, в частности бетанин. Именно из свёклы их извлекли впервые, что и повлияло на название (на латыни вид свёкла обыкновенная называется Beta vulgaris).

Бетанин разрушается в щелочной среде и сохраняется в кислой. Так что уксус или томатную пасту в борщ добавляют не только для вкуса, но и для красивого цвета.

Дальше внимательно рассмотрим лук и чеснок. Как думаете, что у них общего? Тут несколько правильных ответов: форма, запас питательных веществ, происхождение. У обоих растений возникает одно и то же видоизменение побега – луковица.

Луковица состоит из очень маленького уплощённого стебля – донца (найдём его внизу), почек, которые сформируют новые побеги, и листьев – сочных (чешуи) и сухих (шелуха). Чтобы быстро и эффективно резать лук, нужно знать функции стебля. Он опора для листьев и других органов, скрепляет и соединяет их. Поэтому, как только мы отрежем донце, наши чешуи тут же рассыплются, будут выскакивать из-под ножа и плохо поддаваться измельчению. Поэтому для собственного удобства стоит отрезать эту опорную часть луковицы уже в самом конце нарезания.

Предлагаю поговорить о том, что наверняка волновало многих: почему мы плачем, когда режем лук? Всё дело в химии этого овоща и нашей слизистой оболочке. При повреждении клеток луковицы из вакуолей (крупных мешочков, про которые говорили ранее) начинает вытекать сок. В его составе мы найдём много сложных химических соединений, некоторые из которых действительно способны выдавить из нас слезу. Важно, что эти молекулы должны вступить в реакцию с кислородом, чтобы образовалось раздражающее вещество. Оно летучее, быстро распространяется по воздуху и попадает на слизистую оболочку носа и глаз.

Чеснок формирует сложную луковицу, состоящую из нескольких небольших луковок – зубчиков. У каждого зубчика можно выделить донце, почку, листья. У чеснока, как и у лука, внутри листья разных типов: защитные и запасающие.

Осталось детальнее рассмотреть капусту. Как ни странно, у неё тоже формируется видоизменение – кочан. Это сильно разросшаяся почка, в которой накапливается много питательных веществ. Вообще-то капуста запасает их не для человека, а для себя: это двулетнее растение, которому в условиях холодной зимы необходимо пережить суровые месяцы. На первый год формируется кочан, который перезимовывает, на второй – из него развивается новый побег, на котором будут цветы и плоды с семенами. Плоды этого растения – стручки, не использующиеся в пищу.

Интересны и другие видоизменения видов и сортов этого овоща. Например, если вы задавались вопросом, почему цветной называется белая или желтоватая капуста, то ответ кроется в том, что в пищу у неё используются разросшиеся мясистые соцветия (как и у брокколи). У брюссельской – кочаны (как у бело- и краснокочанной), из-за маленьких размеров их ещё называют кочанчиками. У кольраби видоизменяется побег, что приводит к развитию структуры, напоминающей свёклу (но при этом развивается над землёй и не имеет отношения к корню). Существуют и декоративные виды капусты, многие из которых тоже пригодны в пищу: листья такого растения отличаются окраской, которая варьируется от белой и розоватой до фиолетовой и пурпурной.

Итак, наш борщ почти готов: получается, что с точки зрения биологии, он хороший катализатор пищеварения, богатый частями различных видоизменённых органов растений, но только если мясо начинало вариться в холодной воде и набирало температуру постепенно на медленном огне.

Теперь отвлечёмся от плиты и борща и принюхаемся. Что это так приятно пахнет? Это яблоки, живописно разложенные в вазе для фруктов. Интересно, что эти плоды выделяют в воздух этилен – газообразное органическое вещество, растительный гормон (фитогормон). Напомню, что эти вещества отличаются тем, что даже в очень малых количествах могут воздействовать на организм. Так, этилен связан с процессами созревания и старения клеток. И это можно и нужно использовать.

Яблоки, дыни, бананы, персики и некоторые другие плоды восприимчивы к содержанию этилена в воздухе. Под его влиянием активно развиваются клетки – идёт созревание. Если вы купили ещё зелёную дыню, можно обложить её яблоками и оставить в прохладном месте. Так она быстрее поспеет и порадует сладостью, вкусом и ароматом. Только следите за уровнем влажности в своём дынном «инкубаторе»: её высокие показатели могут привлечь плесень, которая тоже не прочь использовать плоды в пищу.

Яблоки и другие этиленвыделяющие растения – отличный и доступный способ «заспелить» плод. Однако стоит учитывать, что от длительного лежания яблоки потеряют свою сладость, станут рыхлыми. Почему так происходит?

А вот рыхлость связана с разрушением пектина. Как и у грибов, у растений имеется клеточная стенка, но состоит она из жёстких волокон целлюлозы (клетчатки), которые расположены в структуре параллельно друг другу. В единый комплекс их связывает углевод пектин. Но по мере старения плода он постепенно разрушается, а волокна начинают распадаться, клетки растения отсоединяются друг от друга, что и приводит к рыхлости. Так что не оставляйте яблоки очень надолго, если хотите насладиться их вкусом и хрусткостью. Кстати, есть под рукой пачка пастилы или зефира? Изучите на досуге состав этих сладостей: там можно обнаружить пектин, который выполняет роль стабилизатора, придаёт упругость.

Знаете, разные плоды – моя любимая тема. В жизни и в ботанике всё очень различается. Например, у яблока плод называется «яблоко» (здесь ничего необычного), но точно так же он называется у груши и рябины. То есть можно совершенно спокойно сказать «яблоки груши», не опасаясь, что ботаники косо посмотрят (правда, других профессий это может не касаться). Плод банана – ягода, малины – многокостянка, клубники – многоорешек. Продолжать можно до бесконечности, пожалуй, вернёмся к этой теме позже, когда выйдем в сад насладиться тёплым летним днём.

Мы привыкли, что ягоды – это что-то вкусное, сладкое, свежее. Но, оказывается, не всё то ягода, что так называется, и не всё съедобно, что ягода. Здесь хочется уделить внимание трём растениям, за одним даже не придётся далеко идти, оно есть на нашей кухне. Это картофель.

Ядовитость этого растения обусловлена соланином – ядом, распространённым среди семейства Паслёновые (некоторые другие представители: томат, баклажан, перец, белладонна, табак).

Ягоды ландыша майского

Как правило, наибольшей концентрации он достигает в зелёных частях, очень много его и в ягодах картофеля. Стоит добавить, что в небольшом количестве его можно обнаружить в белых ростках или в зазеленевшемся клубне. Признавайтесь, забывали картофель где-нибудь на свету? В такие моменты это растение готовится к прорастанию, а внутри него начинает синтезироваться (создаваться) тот самый соланин. Поэтому не рекомендуется есть проросшую или зазеленевшуюся картошку, так как можно получить дискомфорт в пищеварительной системе или серьёзное отравление. При этом токсин не разрушается даже при жарке или варке, распадается лишь при температуре около 250 °C.

Ядовитыми ягодами могут «похвастаться» также ландыш и вороний глаз. Их плоды выглядят очень привлекательно, отличаются заметной окраской (а заметная окраска неизвестного растения – повод задуматься, не явное ли это и кричащее предупреждение о том, что трогать его не стоит).

Ягода вороньего глаза четырёхлистного

Оба плода содержат сильные токсины, способные вызвать не просто отравление, а летальный исход. Поэтому обязательно нужно знать, как выглядят эти ягоды, и ни в коем случае не использовать их в пищу (как, впрочем, и другие части этих растений, так как они ядовиты полностью).

Мы много говорили про разные растения и их органы, даже разобрали биологию борща. Из этого можно сделать вывод, что съедобны все части растений, всё зависит только от конкретного вида. И это чистая правда.

Пройдёмся снизу вверх по органам растения. Съедобные корни у моркови, свёклы, репы, редиса и прочих. Видоизменённые подземные побеги – у картофеля, лука, чеснока, топинамбура, имбиря… Листья – у салата. Молодые побеги – у спаржи. Почки – у капусты. В пищу используют огромное количество плодов и семян. Но, конечно, важно помнить, что съедобность зависит именно от конкретного вида растения и веществ, которые оно выделяет. Здесь ещё раз напомню про картофель, ягоды которого ядовиты, а подземные побеги вкусны и питательны.

Хочу обратить ваше внимание на разные пачки с продуктами и надписи на них. Часто вы читаете состав того, что едите? А часто ли задаётесь вопросами, что есть что, и находите ответы на эти вопросы? В ходе этой части нашей экскурсии отвечу на ряд из них.

Пектин мы уже упоминали, наряду с ним в составе иногда можно увидеть агар-агар (или просто агар). Это вещество получают из красных водорослей. Помогает изготавливать пастилу, мармелад и другие подобные продукты, то есть служит стабилизатором. Вегетарианцы используют его в качестве растительного заменителя желатина, который получают из белка коллагена костей. Ещё агар – популярное вещество для создания питательных сред, на которых выращивают микроорганизмы, например, в лабораториях для экспериментов.

«Может содержать следы глютена», «не содержит глютен». О чём эти надписи? Глютен (клейковина) – белок злаковых растений, в семенах которых он запасается для зародыша. Он содержится в муке и мучных изделиях, придаёт тесту упругость и эластичность, а по его содержанию можно судить о качестве продукта. При приготовлении гуляша нередко добавляют муку, чтобы подливка стала густой. Это тоже связано с клейковиной. Зачем же тогда писать, что глютена нет, или предупреждать, что он есть? Существует врождённое заболевание – целиакия – непереносимость клейковины. При этом очень важно соблюдать безглютеновую диету, поэтому на упаковках мы и видим подобные надписи.

Пищевые волокна, клетчатка, целлюлоза… Это всё названия одного и того же вещества – сложного углевода, который входит в состав клеток растений, образует прочную оболочку на их поверхности (как хитин у грибов). Клетчатка очень важна для нормального пищеварения, так как влияет на перистальтику (здесь вспомним наш «живой йогурт»), помогает в чистке кишечника, способствуя лучшему передвижению и удалению различных непереваренных остатков. Правда, наш организм не умеет самостоятельно обрабатывать эти молекулы, зато есть симбионты – микроорганизмы, живущие внутри нас и оказывающие помощь в пищеварении в обмен на убежище и еду. В толстой кишке пищевые волокна частично сбраживаются бактериями: полученные в ходе расщепления вещества переходят в организм, всё остальное удаляется.

Содержание БЖД: белков, жиров и углеводов. Здесь хочу обратить ваше внимание на то, что в растительной пище больше углеводов, а в животной – белков. Это связано с тем, что у клеток растений есть прочная оболочка из клетчатки, они запасают вещества именно в виде различных углеводов. У животных же в пищу используется преимущественно мышечная ткань, а её основа – белки.

Знаю, что есть пара надписей, иногда ставящая в тупик. «Без добавления сахара» и «содержание сахаров такое-то…». Как это может уживаться в одном продукте? Производитель не ошибся и не страдает биполярным расстройством (будем надеяться). Чтобы в этом убедиться, немного затронем химию.

Углеводы – органические вещества, которые делятся на три группы: моносахариды (простые), олигосахариды (в составе от 2 до 10 молекулярных фрагментов), полисахариды (сложные, включают более 10 молекулярных фрагментов). Моно- и олигосахариды составляют группу сахаров. Некоторые примеры: глюкоза, фруктоза, галактоза, мальтоза, сахароза, лактоза…

Растения производят разные углеводы, в том числе сахара, и содержат их естественным образом, поэтому на упаковке и указано количество природных сахаров. А вот надпись «без добавления сахара» означает, что в продукт не клали сахарозу. Именно этот углевод, получаемый из свёклы или тростника, с небольшим количеством разрешённых примесей продаётся в магазинах под названием «Сахар», хорошо знаком всем и нередко оказывается в чае или кофе.

У вас остаются ещё вопросы про надписи на упаковках? Вы сможете задать мне их позже, а сейчас предлагаю двигаться дальше.

Наш следующий экспонат – сладость «Птичье молоко». Если провести опрос, то мнения разделятся: кто-то скажет, что это просто рекламный ход; кто-то решит, что это красивое название для какого-то другого вещества; а кто-то поверит в существование некого птичьего молочка. И, кстати, этот третий не сильно ошибётся.

У некоторых пернатых, например голубей, выделяется жидкость беловатого цвета, напоминающая молоко и получившая соответствующее название. Используется для кормления птенцов. Но не пугайтесь: в конфеты его, конечно, не добавляют. Скорее всего, это посчитали просто красивым названием и думать не думали про то, что действительно есть такое «молочко». Кстати, в натуральных конфетах такого вида мы как раз обнаружим агар, с которым уже познакомились.

У птиц молочко получается следующим образом. Оболочка зоба, расширения пищевода голубя, постепенно становится толще. Железы начинают вырабатывать слизистую жидкость, немного творожистую. Она копится, потом смешивается с массой пищи, которая отрыгивается из желудка, и получается «детская смесь». Стимулом для изменения зоба становится насиживание яиц, а выделяться такой корм будет в первые дни жизни птенцов. При этом так умеют делать не только самки, но и самцы голубей, только в меньшей степени.

Выделять птичье молоко могут также фламинго, некоторые пингвины и попугаи. Только у фламинго и пингвинов в этом участвуют не клетки зоба, а особые железы пищевода и желудка.

Конечно, по составу это не такое же молоко, которое выделяют млекопитающие. В птичьем – нет лактозы, да и вообще углеводов. Зато много жиров и белков, и птенцы на такой смеси очень быстро растут и крепнут.

Постепенно возвращается мода на всё натуральное и деревянное. А вы знаете, из каких растений и их частей изготавливают посуду и мебель? Давайте внимательно осмотримся, найдём интересующие нас экспонаты и обсудим их.

На кухне можно увидеть небольшие берестяные короба для хранения продуктов. Береста – верхняя часть коры берёзы. Хоть она и тонкая, но это комплекс тканей дерева: он выполняет защитную и обменную функции. Этот материал известен издревле, на Руси использовался для изготовления посуды, корзин, лаптей, люлек и других предметов быта и, конечно, для письма (вспомним берестяные грамоты из истории). В современности бересту используют редко, в основном для рукояток ножей, сувениров, в декоративных промыслах.

Хороший экспонат – корзинки из лыка. Лыко – луб, то есть проводящая ткань молодого дерева, по которой перемещаются органические вещества. Клетки достаточно мягкие, что позволяет плести из лыка. Получают этот материал из липы и некоторых других деревьев, например ивы. Из него изготавливают короба, кузовки, корзины и другое, а раньше – плели лапти.

Но эти экспонаты, скорее, будут с пометкой «История», а в современной кухне из растительных материалов чаще можно найти бамбуковую посуду.

Как бамбуку удаётся так быстро расти? У злаковых растений есть особая вставочная ткань, которая располагается в междоузлиях – части стебля между двумя соседними узлами (из них отрастают листья). Клетки этой ткани делятся, обеспечивая рост, а с учётом того, что удлиняется каждое междоузлие, легко понять, как получаются эти впечатляющие цифры.

В качестве материала для производства мебели бамбук пришёл к нам относительно недавно, поэтому чаще мы, конечно, найдём на кухне древесину. Из неё делают столешницы, стулья, кухонные гарнитуры. А вы знаете, что это за часть дерева?

Древесина (ксилема) – ткань растения, по которой движется вода с растворёнными в ней минеральными веществами. То есть это транспортная система, которую можно сравнить по выполняемым задачам с кровеносной в нашем теле. Корень добывает неорганические вещества из почвы, а потом по проводящим путям они расходятся по разным частям растения (вспомним берёзовый сок, ведь движется он как раз по древесине).

Клетки древесины очень прочные, благодаря чему эта часть стебля так популярна в производстве мебели. Так происходит из-за того, что эти элементы растения быстро отмирают: их стенки пропитываются специальным веществом – лигнином, отвердевают (одревесневают). Внутри остаётся пустота, а клетки превращаются в полые трубки – сосуды (есть не у всех растений), по которым и движутся минеральные вещества. Рядом с сосудами ещё проходят не менее прочные механические волокна – своеобразный скелет дерева, помогающий ему держаться в вертикальном положении.

Прочность и другие качества древесины зависят от породы дерева. Сейчас мы двинемся дальше, а к теме строения стеблей ещё вернёмся в другой локации.

На кухне время от времени можно встретить ещё менее приятных насекомых – тараканов (прусаков). Они приспособились жить в наших домах, использовать остатки пищи, находить укрытия в щелях, между шкафчиками и т. д. Подобные организмы, отлично научившиеся жить рядом с человеком и успешно пользоваться таким соседством, называют синантропными. Это не только прусаки, но и постельные клопы, крысы, голуби и другие. К слову, тараканы, скорее всего, досаждали уже нашим далёким предкам в их пещерах, так как появились гораздо раньше человека.

Но есть способ этого избежать. Достаточно использовать против тараканов и им подобных разные средства (с разным действующим веществом), чтобы не возникало привыкания. Если систематически вытравливать неприятных насекомых, меняя химикат и/или его дозу, то успешно получится избавиться от них. Правда, здесь стоит учесть, что тараканы могут жить в разных щелях, под полом, внутри стен, а также приползать из общего коридора или от соседей в многоквартирных домах. Так что совместно с дезинсекцией стоит заделать различные дыры, по которым возможно перемещение насекомых и повторное заражение.

А зачем вообще нужны тараканы? Подобными вопросами нередко задаются дети. Человеку, пожалуй, они не нужны совершенно (только если для тренировки реакции и умения грамотно сочетать разные средства, желая вытравить насекомых). В природе же тараканы – участники пищевых цепей и сетей: регулируют численность растений, съедая семена, очищают планету от мёртвых остатков, используя их в качестве пищи, становятся пропитанием для других животных. Даже в квартире могут найтись те, кто не прочь полакомиться такими насекомыми, например пауки. Так что нужны эти живые организмы для того, чтобы поддерживать баланс экосистем, питаться другими и самим быть пищей.

Ну что же, здесь мы осмотрели всё самое значимое. Дорогие посетители, я хотела бы, чтобы каждый из вас унёс с собой из этого помещения сувениры в виде знаний и важных моментов, которые пригодятся в жизни и при осмотре других экспонатов. Отметим, что запахи – химические вещества, которые воспринимаем благодаря обонятельным рецепторам в носовой полости. Бактерии и другие микроорганизмы – очень распространённые существа, которые есть повсюду, они могут быть как вредными, так и полезными (таких гораздо больше). Ещё важно запомнить про ферменты, ведь эти вещества будут нам встречаться очень часто (небольшой спойлер: их можно обнаружить даже в стиральном порошке). Гетерозисные гибриды более выносливы, урожайны и прочее в сравнении со своими родителями, так как в их клетках сочетаются разные гены двух родителей. Далеко не все ягоды съедобны, и очень часто мы употребляем в пищу совсем не плоды, а другие части растений: видоизменённые корни и побеги (морковь, свёкла, картошка, лук) и даже почки (капуста). Насекомые часто неотделимы от жилища человека, но при большом желании с ними всё же можно справиться.

Вот мы и в ванной комнате, проходите-проходите. Давайте оглядимся по сторонам: здесь у нас большое зеркало, шкафчики со всевозможными пузырьками, корзина для белья, сантехника… Может показаться, что тут всё слишком обыденно и совсем не подходит для биологического обсуждения, но это впечатление ложное.

В первую очередь обращу ваше внимание на запахи, витающие в воздухе. Помните, мы уже говорили про ароматы на кухне? Летучие химические вещества достигают обонятельных рецепторов в носовой полости, рецепторы переводят сигналы в нервные импульсы, которые по длинным волокнам нервов поступают в головной мозг. Запахи имеют большое значение в жизни человека: они способны влиять на наши эмоции и чувства, вызывать раздражение и умиротворять, даже воскрешать воспоминания… Сейчас же поговорим об ароматах, связанных с ванной комнатой.

Вы знали, что у морских организмов обоняние – один из ведущих органов чувств? Так происходит, потому что в воде химические молекулы растворяются и легче воздействуют на обонятельные рецепторы. В нашей обычной жизни влажность оказывает тот же эффект на запахи.

Проведём простой опыт: возьмём небольшой кусочек чистой ткани, например, носовой платок, и нанесём на него несколько капель духов. Оставим на время и дождёмся, чтобы запах улетучился: он должен исчезнуть полностью или стать еле заметным. Затем включим воду и слегка сбрызнем ткань, особенно в тех местах, куда была нанесена туалетная вода. Немного подождём… И вот уже вновь явственно ощущается аромат духов, ведь молекулы не испарились полностью, а попавшая жидкость растворила их, сделав более доступными для наших рецепторов. Этот же эффект проявится, когда от наполненной ванны будет подниматься водяной пар, с которым станут смешиваться всевозможные запахи косметических средств.

В них добавляют отдушки, чтобы придать нужный аромат. Часто это различные экстракты растений, например, очень популярны эфирные масла, о них и пойдёт речь. Эфирные масла – это химические молекулы, близкие к жирам. Они также не растворяются в воде, но очень хорошо испаряются, поэтому многие не оставляют жирных пятен на бумаге (это тоже легко проверить на практике). Такие масла можно найти не только в косметике и парфюмерии, но и в чистом виде на полочках магазинов или аптек. Их добавляют в ванну для приятного аромата и расслабления, используют совместно с аромалампами, увлажнителями воздуха и диффузорами, создают на их основе мыла и свечи ручной работы и т. д. Спектр применения широк и постепенно становится больше, однако тут важно соблюдать осторожность.

Правильное и аккуратное использование эфирных масел несёт положительный эффект: помогает расслабиться, оказывает влияние на нервную систему, пищеварение, иммунитет. Многие масла, особенно из хвойных растений, подавляют развитие бактерий и грибков, поэтому используются для обеззараживания воздуха. При этом они отличаются низкой температурой воспламенения, очень хорошо удерживают тепло, горючи, оказывают раздражающий эффект при нанесении на кожу. Способны вызвать химический ожог, особенно при использовании в чистом виде, а также различные аллергические реакции. При вдыхании концентрата некоторых эфирных масел возможен ожог дыхательных путей. Употребление внутрь часто приводит к повреждению органов пищеварения, отравлению. Поэтому важно перед применением любого эфирного масла ознакомиться с его свойствами, показаниями и противопоказаниями, а также в целом соблюдать осторожность. Так что здесь справедливо правило: всё нужно в меру.

Если вы не сталкивались с эфирными маслами в чистом виде, то точно видели в составе тех или иных средств. А какие ещё натуральные компоненты можно встретить? Предлагаю пройти к шкафчикам и подробнее изучить надписи на пузырьках и упаковках.

Есть ли биология в мыле? В обычном кусочке её мало, но современные мыла с разнообразными составами содержат очень много интересного. Сосредоточимся на тех пунктах состава, которые напрямую связаны с биологией.

На упаковках часто указывают содержание различных растительных масел: оливкового, миндального, ши и других. Они не только придают приятный запах, но и смягчают действие химических веществ – основы мыла. На кожу рук и лица влияют различные агрессивные факторы, такие как жёсткая вода, перепады температур, моющие средства, в результате чего она сохнет, шелушится. Растительные масла питают и защищают клетки.

А вот странное мыло-скраб, с какими-то абразивными частицами. Оно совсем не мягкое и нежное, царапает кожу. Зачем? С помощью такого средства можно убрать частицы отмирающей кожи, то есть сделать чистку. В качестве абразива выступают различные растительные компоненты: кусочки кофейных зёрен, семена, косточки малины и многое другое. Перечень ограничивается только фантазией производителя.

Дёготь – продукт переработки древесины, насыщенный всевозможными сложными химическими веществами. Для мыла чаще используют берёзовый, отличающийся характерным цветом и запахом.

Возможно, вы в детстве нередко морщили нос, когда натыкались на такой кусочек, например, у бабушки в деревне. Натуральный дёготь оказывает противовоспалительный эффект, имеет антимикробное и противогрибковое действие. В общем-то дегтярное мыло недорого и эффективно, только вот не каждый готов терпеть этот запах в своей ванной комнате.

Особого внимания заслуживает такой компонент косметических средств, как Д-пантенол (в последнее время слишком уж часто его можно заметить на самых разных тюбиках). Д-пантенол (декспантенол) – это органическое вещество, провитамин В5, то есть предшественник, из которого в дальнейшем может синтезироваться соответствующий витамин. В5 (пантотеновая кислота) участвует в процессах обмена веществ, а его недостаток приводит к ухудшению состояния кожи, волос и ногтей. Этот витамин помогает заживлению и регенерации покровов.

Стоит ли во всём верить упаковкам и покупать дорогие мыла с интересными добавками? Я бы не увлекалась. Многие компоненты – просто маркетинговый ход, а сами добавки не оказывают существенного влияния на кожу. К тому же важно процентное содержание веществ, ведь они эффективны только в определённом количестве. Так что состав мыла тоже полезно читать, особенно если вам обещают чудодейственный результат.

Как вы думаете, что такого делает мыло, что позволяет уничтожать бактерий и вирусов? На самом деле здесь нет ничего чудодейственного. При взаимодействии мыла с водой образуется раствор, который легко пенится. Жирные кислоты формируют плёнку, обволакивающую частицы грязи и микроорганизмы, благодаря чему они отделяются от кожи. Вода смывает пену и вместе с ней уносит всё остальное, то есть это просто механическое удаление, но при этом очень эффективное.

В некоторые мыла добавляют специальные антибактериальные компоненты. Но исследования показали, что их эффективность сравнима с обычным мылом. Так что, если нет разницы, зачем платить больше[2]?

А можно ли получить мыло из растений? Рядом с моим домом детства растёт цветок, который называют «мыльнянка», якобы за то, что его можно использовать вместо мыла. В детстве я так и пыталась поступить, но растение упорно не хотело мыть руки, да и вообще производить хоть какую-то пену.

На самом деле своё название цветок получил неспроста и заслуженно, только вот в детстве мне никто не объяснил, как это работает на самом деле. Расскажу подробнее о мыльнянке и её настоящих свойствах, чтобы вы не повторяли моё детское заблуждение.

Некоторые растения богаты сапонинами – веществами-пенообразователями. Их не используют для производства твёрдого мыла, но их можно найти в составе некоторых моющих средств, продуктов питания, шипучих напитков и даже огнетушителей. Корень мыльнянки содержит немалое количество подобных молекул и даёт мыльный раствор, применяющийся в фармакологии и пищевой промышленности. А в старину его использовали вместо настоящего мыла. Сейчас секреты растения многими уже забылись, но кое-где, как легенда, передаются рассказы о том, что мыльнянка заменяет мыло (было бы здорово, если бы к этим рассказам ещё прилагалась инструкция по применению).

Радужные мыльные пузыри, которые летают по ванной комнате, взмывают к потолку и медленно начинают опускаться к полу… Иногда какой-нибудь особенно прочный из них уверенно приземляется на поверхность и лежит, переливаясь всеми цветами радуги в свете лампочки. Так просто и так невероятно красиво… А чтобы мыльные пузыри получались большими и дольше не лопались, в раствор нужно добавлять глицерин.

Глицерин – обязательный компонент жиров и масел, к нему присоединяются хвосты, которые содержат насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты (напомню, что высокая концентрация насыщенных жирных кислот позволяет молекуле дольше не плавиться, ненасыщенных – дольше не замерзать). Глицерин синтезируется в клетках тела и очень важен для них, так как участвует во многих обменных реакциях и находится в составе ряда структурных компонентов.

Глицерин можно получать из органического сырья, например, из продуктов животноводства при омылении жиров. А ещё он создаётся некоторыми группами дрожжей при сбраживании крахмала, которым богаты картофель, рис и другие растения. Так что эти грибы дарят нам не только вкусную и пышную выпечку, но и радость, которую мы испытываем, выдувая дольше не лопающиеся мыльные пузыри и наблюдая за их полётом.

В некоторых случаях антибактериальные компоненты мыла могут быть даже вредны для кожи человека (например, они могут вызвать аллергические реакции или погубить полезную микрофлору). Поэтому в рядовых, будничных ситуациях рекомендуется использовать обычное, а не антибактериальное мыло. Использование антибактериального мыла может быть оправдано лишь в очень редких случаях (например, перед операциями в клиниках или людьми с иммунодефицитами, но только по рекомендации врача). (прим. научного редактора)

Важно ухаживать за полостью рта, чистить зубы утром и вечером… Эта истина хорошо знакома всем, мы же остановимся на самих зубах, а также на средствах, которые помогают соблюдать личную гигиену. Давайте поговорим о фактах (или мифах) по теме.

Итак, в качестве первого утверждения рассмотрим следующее: зубы – это то же самое, что кости. В составе того и другого мы найдём общие органические вещества, например, коллаген, придающий прочность. На этапах эмбрионального развития части кости и зуба развиваются из одного и того же слоя клеток, дающего и многие другие структуры: мышцы, кровь, почки и прочее. Однако это всё же разные органы, поэтому пометим утверждение как миф. Ведь у зубов другое строение, сверху они покрыты эмалью, аналога которой нет у кости, выполняют совершенно другие функции – механическую обработку пищи.

Второе, в норме зубы должны быть белыми, а желтеют они от неправильного ухода, отсутствия гигиены и т. д. На самом деле у большинства людей цвет этого органа желтоватый: этот признак передаётся по наследству (зависит от генов), причём признак «тёмный цвет» оказывается более сильным, чем признак «белый цвет». В генетике такие более сильные проявления называют доминантными, а те, которые они подавляют, – рецессивными. В целом оттенок зубов складывается из целого ряда параметров: цвет основного вещества (дентина), толщина и степень прозрачности эмали, освещение и степень преломления света. Лучше понять всё это поможет более детальное обсуждение строения.

Внутреннее строение зуба

Зуб состоит из трёх частей: эмали, дентина и пульпы. Эмаль – твёрдое наружное вещество с защитной функцией. Дентин – основная часть зуба, его остов, придающий форму. Пульпа – полость внутри, где находятся нервы и кровеносные сосуды (именно отсюда исходит боль при различных повреждениях). Обычно дентин имеет желтоватый оттенок, степень выраженности которого может варьироваться, но именно этот цвет, просвечивающий через эмаль, мы и видим. Так что желтизна вполне естественна. Однако не стоит забывать, что пища и вредные привычки тоже влияют на белоснежность зубов, приводят к потемнению. Но это уже совсем другая история.

Третье, сладости способствуют развитию кариеса. Заболевание связано с размножением бактерий, которым требуются определённые условия для нормального развития, а сахар как раз формирует подходящую среду. Это такой питательный раствор, привлекающий патогенных микроорганизмов. То есть большое количество сладостей вкупе с несоблюдением гигиены полости рта действительно приводит к развитию кариеса.

Четвёртое, у здорового человека должно быть исключительно 32 зуба. На самом деле это не так: у современных людей нормальным считается количество от 28 до 32. Это связано с тем, что зубы мудрости получили статус рудиментов, то есть органов, утративших своё первоначальное значение. То есть у предков это было важной частью организма, помогавшей выживать, а вот для потомков уже не имеет никакого значения или минимальное. Так как человек научился использовать огонь для приготовления пищи, зубы перестали взаимодействовать с очень прочной или жёсткой едой – механическая нагрузка на них сократилась. Пища более мягкая – размер челюсти постепенно уменьшился. Для зубов мудрости теперь у некоторых людей не хватает пространства: они нередко прорезываются с трудом, при этом вызывают дискомфорт или боль, могут сдвигать другие зубы в ряду, травмировать щёки и язык, менять прикус. А иногда они вообще просто остаются в зачаточном состоянии.

Появление зуба мудрости

Пятое, зубной налёт опасен и приводит к различным заболеваниям полости рта. Это совсем не миф, поэтому и важно чистить зубы утром и вечером, а также прополаскивать ротовую полость. Про сладкое и среду для микроорганизмов мы уже сказали – с налётом почти то же самое. В нём комфортно живут и размножаются бактерии, создавая целые конгломераты. Чем дольше он будет на зубах, тем больше вреда нанесут микроорганизмы: можно представить, что они построят целые города, создадут государство, и выгнать их будет гораздо сложнее, чем просто «проходящих мимо» микробов.

Шестое, смена зубов есть только у человека (или только у приматов). Это миф, так как она характерна почти для всех млекопитающих, за редким исключением. Обычно у животных одна смена зубов: молочные – на постоянные. Это можно наблюдать, в том числе у наших домашних любимцев – собак и кошек. Происходит смена из-за того, что растут челюсти и увеличиваются альвеолы – лунки, в которых расположены зубы, а также из-за изменения питания, так как более взрослые особи в отличие от детёнышей используют более жёсткую еду. Отсутствует смена у тех животных, для кого зубы не имеют большого значения: яркий пример – те киты, которые питаются планктоном и не пережёвывают пищу.

Возможно, вам было бы интересно разобрать ещё какие-то сведения о зубах и понять, факт это или миф. Дополнительные вопросы вы сможете задать мне позже, а пока перейдём к средствам для гигиены полости рта.

Вот стоит тюбик, на котором большая, сразу бросающая в глаза надпись: «Не содержит фтора». А почему все так его боятся в зубной пасте?

Так получилось, что использование фтора в зубных пастах стало причиной жарких споров с целой армией сторонников и противников. С одной стороны, он входит в состав зубов, а также костей, ногтей и других частей тела. Его применение в пасте показало положительный эффект: восстановление и укрепление эмали, реминерализацию (восполнение минералов), подавление бактерий. С другой стороны, переизбыток в организме опасен по причине токсичности. Правда, он не может возникнуть под влиянием одной только зубной пасты, так как она сплёвывается, смывается. Интоксикация возможна при получении элемента из нескольких источников в больших количествах, например, там, где вода фторируется.

Так что пометка «Без фтора!» – это, скорее, рекламный ход, направленный на тех, кто наслушался о вреде этого элемента и не осведомлён о пользе соединений фтора в составе зубной пасты. Правдива ли эта информация? Зависит от того, что имел в виду производитель. С одной стороны, чистого фтора (бесцветного газа с едким запахом) в пасте действительно нет. И тут к продавцу не придерёшься. С другой стороны, существуют ещё и фториды – соединения фтора. Если их тоже нет, то надпись честная (однако, скорее всего, сама паста менее эффективная для поддержания здоровья зубов в сравнении с содержащей фториды). А если фториды присутствуют, то производитель явно лукавит, размещая на упаковке такие надписи.

А вот ментол мы с высокой вероятностью обнаружим и в составе, и на крупных надписях на тюбике. Ментол – органическое вещество, получаемое преимущественно из растений семейства Яснотковые. Важный представитель – мята, все виды которой содержат эту молекулу. Ментол воздействует на рецепторы, создавая ощущение прохлады, но на самом деле температура в ротовой полости не меняется. Оказывает местный антибактериальный эффект и освежает дыхание.

Ещё один интересный компонент зубных паст – ферменты. Помните, мы немного говорили о них на кухне? Это преимущественно белковые молекулы, биологические катализаторы, которые ускоряют течение химических реакций, причём порой в сотни и даже тысячи раз. Они связываются с субстратом – веществом, с которым пойдёт реакция, и приводят к образованию продукта. Сами ферменты в реакциях не затрачиваются, что очень выгодно для организма, ведь в противном случае пришлось бы создавать множество таких молекул, использовать огромное количество ресурсов, так как катализаторы задействованы во всех обменных процессах.

Но зачем ферменты в пасте? Они расщепляют налёт, способствуя очищению и осветлению зубов. Далее молекулы удаляются из ротовой полости вместе с пастой, если какие-то из них случайно или намеренно (признавайтесь, ели когда-нибудь зубную пасту?) попадают в пищеварительную систему, то быстро теряют активность в кислой среде желудка и расщепляются так же, как другие компоненты пищи.

Вы любите принимать ванну? Сложно проводить экскурсию в таком помещении и не сказать об этом. Попытаюсь отгадать, какой вопрос не раз мелькал у вас в голове, когда долго что-то делали с водой. Почему пальцы рук и ног сморщиваются?

Чтобы ответить на этот вопрос, нужно вспомнить про закон осмоса, тот самый, который перераспределяет жидкость таким образом, чтобы в двух местах была равная концентрация. Когда мы долго «валандаемся» в воде, на кожу начинает действовать именно этот закон: в жидкости концентрация солей меньше, чем в коже, что и приводит к тому, что вода устремляется в клетки. Слои эпидермиса активно впитывают её, в результате чего возникает набухание отдельных участков, происходит формирование вот этой сморщенной рельефности (такой эффект ещё называют руками прачки). По последним научным данным, в этом процессе активно участвуют кровеносные сосуды, которые сужаются под воздействием избытка влаги и из-за падения концентрации минеральных солей.

Но почему набухают только отдельные участки, а не вся поверхность тела? Наиболее активно впитывают воду те части кожи, где почти нет кожного сала и находится большое количество пор. А это как раз кончики пальцев.

С тем, почему кожа сморщивается, разобрались, но учёные пока размышляют над вопросом о том, какое значение (биологический смысл) это имеет. Вот здесь точного ответа пока нет, только гипотезы. Хотите примерить на себя роль исследователей? Подумайте, чем древнему человеку могло быть полезно сморщивание кожи при длительном контакте с водой.

А возможно когда-нибудь вас занимал другой вопрос: почему человек не может дышать под водой, как рыба или Ихтиандр? Самый простой ответ, который можно получить, – у человека нет жабр. Это верно: у нас лёгкие, которые предназначены для дыхания в наземно-воздушной среде.

Жабры приспособлены для извлечения кислорода из воды, они очень тонкие и высыхают на воздухе, поэтому для газообмена должны постоянно омываться водой. Лёгкие состоят из множества маленьких пузырьков – альвеол, которые наполняются воздухом при изменении давления газов внутри. Попытайся мы сделать вдох в воде, как она сразу начнёт затекать внутрь, заполнит лёгкие, изменит давление и не позволит крови насытиться кислородом. Однако знали ли вы, что когда-то у нас всё же были жабры?

Плод человека, как и эмбрионы других млекопитающих, развивается в собственной водной среде. На ранних этапах онтогенеза[3] газообмен происходит через жаберные щели в глотке, которые закрываются примерно на 7-й неделе. Так что сначала мы были весьма похожи на рыбок, а в дальнейшем получили лёгкие. Но почему тогда нельзя вернуться немного назад и заполучить жабры обратно? Для этого уже нет структур, из которых на ранних этапах развития формировались жаберные щели, ведь каждая новая неделя приводит к целому комплексу изменений. Когда заканчивается эмбриональное развитие, у здорового младенца есть полный набор органов, необходимых для нормальной жизнедеятельности. Скажем так, стартовые условия и настройки уже недоступны, невозможно повернуть всё вспять. Так что наслаждаться дыханием в воде мы могли только на самых ранних этапах своего индивидуального развития.

У нас есть время ещё на один вопрос, связанный с принятием ванны. Почему при погружении в воду меняется восприятие звуков? Всё становится каким-то приглушённым, искажённым и странным. Чтобы разобраться в этом, нужно узнать чуть больше о природе звука.

Звук – это физическое явление, при котором распространяются волны (колебания, вибрации). В воде и на воздухе он воспринимается по-разному, что связано с особенностями среды и строением нашего уха.

В воде звуковые волны распространяются быстрее, в воздухе – примерно в 5 раз медленнее. В строении уха человека можно выделить следующие основные части: ушную раковину, наружный слуховой проход, барабанную перепонку, слуховые косточки, усиливающие звуковые колебания, и улитку, получившую своё название за сходство с раковиной известного моллюска. Эти структуры приспособлены для эффективного улавливания звуковых колебаний из воздуха и не могут полноценно работать в водной среде.

Похожее строение органа слуха характерно и для других млекопитающих, но у водных (киты, дельфины, морские котики и пр.) отсутствует ушная раковина, что произошло из-за перехода в другую среду обитания. В водоёмах эти животные используют для улавливания звуковых колебаний и другие органы, например, кости черепа.

А вот у большинства рыб ухо устроено гораздо проще: нет ушной раковины, барабанной перепонки, слуховых косточек, полноценной улитки. Зато улавливать вибрации и колебания им помогают другие органы: у некоторых это плавательный пузырь, почти у всех – боковая линия, которую можно увидеть на теле рыбы. Боковая линия помогает не только воспринимать звуки, но также ориентироваться в водоёме, охотиться и уходить от противника. Интересно, что рыбы достаточно «говорливы», то есть создают множество различных колебаний. Причём ряд этих животных может издавать и воспринимать ультразвуки, например, атлантическая сельдь генерит колебания с частотой до 180 кГц[4], причём исходит этот звук из… анального отверстия! Этакое ультразвуковое пукание. Такие волны неплохо улавливают дельфины, что помогает им успешно охотиться на селёдку.

Во время мытья можно заметить отшелушивающиеся клетки кожи в виде белой массы. Это явление абсолютно нормально, ведь верхний слой постоянно обновляется. А как вообще устроена наша кожа?

Она состоит из двух слоёв: эпидермиса и дермы, под ними расположена подкожная жировая клетчатка. Подобное строение характерно не только для человека, но и для всех млекопитающих. Эпидермис представлен многослойной тканью, при этом верхние клетки постепенно отмирают и слущиваются, заменяясь новыми. Так реализуется защитная функция, ведь поверхность кожи постоянно подвергается негативному воздействию: перепады температур, химические вещества, например моющие средства, механические повреждения.

Дерма – более глубокий и толстый слой. В ней расположены волосяные луковицы, кровеносные и лимфатические сосуды, многочисленные нервные окончания – рецепторы, реагирующие на различные воздействия (температуру, боль, давление). К сожалению, дерма не обновляется, но она и не подвергается такому количеству негативных воздействий.

Подкожная жировая клетчатка – защитная прослойка. Она запасает вещества, удерживает тепло, способствуя терморегуляции, служит амортизатором, принимая на себя механические воздействия.

Интересно, что у эпидермиса много разных производных, прекрасно нам знакомых. Это потовые и сальные железы, волосы, ресницы и брови, ногти. У других млекопитающих он также образует рога, копыта, когти. И на этом мы плавно переходим дальше.

Для сравнения: ухо человека воспринимает звуковые колебания с максимальной частотой до 20 кГц (прим. автора).

Онтогенез – индивидуальное развитие организма (прим. автора).

В каждой квартире хоть разок появлялся временный экспонат – засорённый волосами слив. Это уже почти чистая биология. Давайте поговорим о том, как устроены волосы и почему они выпадают.

Итак, это производные верхнего слоя нашей кожи. Каждый волос начинается фолликулом – пузырьком, в который заключён корень. Именно отсюда начинается рост и развитие волоса. Этот процесс состоит из нескольких стадий, а заканчивается выпадением, причём из того же самого фолликула потом появляется уже новый волос.

В целом причин выпадения волос, помимо заболеваний, очень много: неправильный уход, недостаток витаминов и микроэлементов, пересушивание и др. По этой теме можно написать целую книгу, но у нас другие цели и задачи. Поэтому движемся дальше, посмотреть ещё предстоит многое.

А как же быть с засорённым сливом? Оставим это химикам, изобретающим различные средства, в составе которых содержатся обычно сильные кислоты и щёлочи. Под их действием разрушаются внутренние связи в молекулах органики, что и помогает справиться с засором.

Вы знали, что эти структуры входят во вспомогательный аппарат глаза? Помимо бровей и ресниц сюда ещё относят веки, глазодвигательные мышцы, слёзный аппарат и конъюнктиву (тонкую прозрачную оболочку). Вместе эти структуры защищают глазное яблоко, помогают лучше видеть.

Продолжительность жизни ресниц невысока – всего около трех месяцев: один волосок отмирает, а его место занимает другой. Эти 90 дней делятся на три основные фазы: активного роста (2,5–3 недели); покоя – самая длительная, продолжается от 4 до 7 недель; отторжения (около 3 недель). Когда на месте старого волосяного фолликула вырастает новый корень, ресница выпадает. Так как период появления каждого волоска различен, происходить это может каждую неделю. Именно поэтому ничего страшного в подобном процессе нет, однако стоит задуматься, если выпадения обильны и происходят гораздо чаще (в общем-то такая же ситуация, как и с волосами). Обновление этих структур непрерывно и нарушается только в старости.

Цвет ресниц напрямую зависит от сочетания пигментов в организме. Окраска обусловлена сочетанием двух разновидностей меланина: чёрного или коричневого эумеланина и жёлто-красного феомеланина (последний преобладает, например, у рыжеволосых). Обычно, чем темнее ресницы, тем они толще и жёстче.

Ресницы предотвращают попадание в глаза песка, пыли, капель воды и других чужеродных объектов, но это не единственная их функция. Они рассеивают прямые пучки света, «ударяющиеся» о них, что защищает глаз от слишком ярких лучей и помогает сформировать картинку на сетчатке глазного яблока – его светочувствительной части. Также их роль связывают с коммуникативной функцией, так как ресницы делают взгляд выразительнее.

Брови тоже выполняют защитную функцию – отводят пот со лба, а также капли дождя, не давая им попадать в глазное яблоко. Однако сейчас учёные больше связывают эти образования с коммуникативной задачей: движения бровей, их положение указывают на эмоциональное состояние и дают ценную информацию собеседнику. Тут уместно вспомнить, что общение бывает вербальным, при помощи слов, и невербальным, при помощи «языка тела». Из последнего зачастую можно получить больше сведений, и мы учимся распознавать эмоции и чувства другого человека с самого детства. Наша эволюция тесно связана с жизнью в обществе, поэтому понимание другого представителя своего вида и способность найти с ним общий язык вполне могла быть жизненно необходимой.

В коже, волосах, ресницах и бровях находится кератин – белок с высокой механической прочностью. Его же мы найдём и в других производных эпидермиса, таких как ногти у человека, копыта, рога и когти у животных. Забавно, но получается, что волос человека и рог носорога – родственные образования, происходящие из верхнего слоя кожи. Такие органы, с одинаковым эволюционным происхождением, принято называть гомологичными, или гомологами.

Существует несколько разновидностей кератина, каждая из которых отличается свойствами, однако их объединяет нерастворимость в воде и прочность, которую можно сравнить с хитином грибов и членистоногих животных (вспомним, что говорили об этом на кухне).

Молекулы кератина образуют нити – фибриллы, входящие в состав различных структур. Частичное повреждение фибрилл позволяет придавать волосам различную форму, например, при химической завивке.

А кератин и каротин – одно и то же? Нет, это разные молекулы, просто имеющие схожие по написанию и звучанию названия. В русском языке подобное явление называется «пароним». Про каротин мы упоминали на кухне в связи с морковью. Это липид, предшественник витамина А, который тоже важен для кожи: он влияет на процессы регенерации, участвует в химических реакциях, связанных с синтезом коллагена и эластина дермы.

Девушки с кудрявыми волосами выпрямляют их, а с прямыми – завивают… Не будем лезть в психологию и стремиться объяснить такое поведение, но поговорим о форме волос.

Это генетический признак, связанный с несколькими генами – участками ДНК. Они отвечают за синтез кератина, его объединение в фибриллы, формирование и развитие волос и другое. Один из генов и его действие даже разбирают в школе на уроках генетики.

Назовём этот участок ДНК просто, «ген А». У каждого гена есть вариации – аллели, формирующие альтернативные признаки. Например, аллель «А» (А большое) приводит к развитию признака «кудрявые волосы», аллель «а» (а малое) – признака «прямые волосы». Это альтернативные варианты, то есть волосы либо кудрявые, либо прямые. Однако в данном случае возможен и третий вариант – волнистые. В генотипе[5] человека объединяются по два варианта одного гена: первый получен от мамы, второй – от папы. Если от каждого родителя получен аллель «А», волосы будут кудрявыми, если «а» – прямыми, если от одного «А», а от другого «а» – волнистыми.

Вариант генотипа с разными аллелями, «Аа», встречается статистически чаще, поэтому логичным выглядит тот факт, что существует больше людей с волнистыми волосами, чем с кудрявыми или прямыми от природы. Но ещё раз отмечу, что признак сложный и зависит от нескольких генов, поэтому встречается много различных, промежуточных, вариантов.

Кстати, любознательные могут попробовать решить небольшую классическую задачку и определить, дети с какой формой волос могут рождаться в браке двух людей с волнистыми волосами (генотип «Аа» у каждого). При этом нужно учитывать, что от одного родителя передаётся только один какой-то аллель, варианты от мамы и папы объединяются, формируется генотип ребёнка, в котором два аллеля одного гена.

Гигиена – важная тема, достойная длительного обсуждения. Мы можем представить, что в нашем зале висит множество плакатов, рассказывающих о различных правилах, а также о нашем теле. А узнавать о себе больше всегда приятно, не правда ли?

Уделим время сальным железам. В коже их достаточно много, хоть распределение и неравномерно: больше всего на лице, шее, спине и голове, меньше на конечностях, а на ладонях и ступнях отсутствуют. Часто связаны с волосами, в основание которых открываются протоки сальных желёз, выделяющих кожное сало – себум.

Иногда кажется, что кожное сало ужасно и только мешает нормальной жизни. Ну, правда, приходится по утрам мыть голову чуть ли не каждый день, иначе волосы кажутся «несвежими» и блестят… А так хотелось поспать подольше… Но на самом деле это важный компонент: себум защищает организм от микробов, создавая специальный барьер, обеспечивает небольшую гидроизоляцию, придаёт коже упругость.

Потовые железы открываются на поверхности кожи порами, выводя по отдельным протокам пот. В этом секрете содержатся вода, растворённые минеральные соли и даже немного мочевины. Потовые железы выполняют выделительную и терморегуляторную функции. Из них образуются молочные железы, а также пахучие железы некоторых млекопитающих, например скунса.

В терморегуляции потовые железы играют важную роль, так как, испаряясь, пот забирает с собой лишнее тепло, что предотвращает перегрев. И хотя порой они могут доставлять дискомфорт, без этих органов было бы крайне сложно обходиться. Так, при врождённом отсутствии потовых желёз или нарушении их функционирования часто происходит перегревание тела, приводящее к тепловому удару.

Поэтому помните, что даже не самые любимые нами части организма, такие как сальные и потовые железы, чрезвычайно важны для организма, и на здоровье негативно сказывается не только их отсутствие, но и неполноценная работа.

Быть экскурсоводом в мир биологии очень полезно: можно поделиться знаниями, рассказать что-то интересное, ответить на вопросы, которые так давно не давали покоя, и даже спасти от мошенников. На полочке мы с вами видим крем от морщин, на обсуждение которого нам важно выделить время. В одном интернет-магазине видела рекламу: «избавьтесь от морщин всего за 7 дней!». Поверить в это могут только те, кто очень далёк от анатомии и биологии.

Для начала стоит понять, как вообще образуются морщины. Вспомним строение кожи, её слои. Внутренний слой, дерма, содержит большое количество волокон эластина и коллагена, которые делают её одновременно упругой и прочной. Пока организм молодой и у него хорошо работают механизмы восстановления (регенерации), морщины не появляются. Но с возрастом активность обменных процессов снижается, синтезируется меньше белка, а старые молекулы постепенно разрушаются. Из-за нехватки волокон эластина в дерме верхние слои клеток начинают проседать, формируя углубления. Это и есть морщины. Их образование идёт годами, усиливается чрезмерным воздействием солнца, образом жизни, мимическими движениями и прочим. И, конечно, избавиться от этого многолетнего багажа за неделю при помощи крема не получится.

Генотип – совокупность генов, аллелей одного организма.

Давайте рассмотрим косметичку, стоящую рядом с кремами в шкафчике над раковиной. Для производства декоративной косметики используют природные компоненты. Конечно, в современности чаще встречается синтетическое сырьё, хотя постепенно производители возвращаются к натуральному. А как биология помогала краситься нашим предкам?

В первую очередь вспомним бетанин свёклы, который использовали в качестве румян и губной помады. Также для этих целей годился сок малины, вишни, содержащий антоцианы (придают розовую и фиолетовую окраску). Для изготовления губных помад также брали цветочные лепестки, в частности розы и шиповника.

Тушь для ресниц часто содержала сажу, которая тоже имеет прямое отношение к биологии. Это продукт неполного сгорания углеводородов, содержащихся в соединениях тел живых организмов (древесине растения и пр.).

В некоторые косметические средства добавляли и добавляют пчелиный воск. Насекомые выделяют его специальными железами для постройки сот, в которых растят личинок и запасают пищу. Воск – органическое вещество, по свойствам близкое к жирам и маслам, относится к группе липидов. Отличается пластичностью и плавится при относительно невысоких температурах (около 70 °C). В косметике это отличная основа для кремов, помад и пр.

Другие растительные и животные компоненты добавляют в косметику с разными целями: в качестве основы или красящих веществ, для антибактериального и противовоспалительного эффекта, для смягчения кожи, питания волос, ресниц, бровей и т. п. При этом важно помнить, что натуральное не значит безвредное. Здесь на ум приходит белладонна, сок которой закапывали в глаза для придания им блеска. Но растение ядовито и способно привести к сильному отравлению. Этот исторический факт показывает, что чрезмерно увлекаться натуральными компонентами не нужно.

Взяв в руки следующий экспонат, пузырёк со средством для лица, читаем: «гидрофильное масло». А что это значит?

По отношению к воде вещества принято делить на две группы: гидрофильные и гидрофобные. Гидрофильные любят воду, то есть легко контактируют с ней, не отталкивают молекулы, скажем так, между ними возникает своеобразная дружба, которая для такого вещества может закончиться полным растворением (но это абсолютно необязательно). Гидрофобные, наоборот, терпеть не могут воду, отталкивают её от себя, не контактируют с молекулами. Такие вещества не только не способны растворяться, но и вообще не вступают в химические реакции с водой. Для ряда структур это как раз очень полезное свойство. Одна из таких структур – мембрана клетки, цитоплазматическая. Представьте, что клетка покрыта снаружи легкорастворимым веществом, притягивающим воду: это приведёт к тому, что она быстро исчезнет, внутреннее содержимое окажется во внешней среде и погибнет. Поэтому в мембране много гидрофобных веществ, подобных жирам.

Но вернёмся к пузырьку со средством для лица. О чём эта надпись на нём? Судя по всему, она означает, что внутри находится вещество, хорошо контактирующее с водой, то есть его легко можно смыть с кожи. Как же это возможно, если мы говорим про масло, которое как раз по природе гидрофобно, как и жир?

В таких средствах масло не основной компонент, к нему добавляются различные соединения, эмульгаторы, превращающие смеси в эмульсию.

Эмульсия – «матрёшка» жидкостей: в одной равномерно распределены капли другой. Например, в воде находятся капли липидов (масел), покрытые оболочкой из специальных поверхностно-активных веществ. Очень распространённая и хорошо знакомая нам эмульсия – молоко.

Получается, гидрофильное масло – эмульсия: такой состав не задерживается на коже из-за наличия эмульгатора, а также из-за того, что нерастворимые капельки маленькие и равномерно распределены внутри раствора. Поэтому нет ничего удивительного в том, что средство легко удаляется с лица и тела.

Пройдём к следующему экспонату. Вот на крючке висит, казалось бы, самая обычная мочалка. Но она натуральная, то есть сделана из природных материалов, конечно, растительных. Для производства такого привычного нам средства гигиены необходимы волокна, которые получают из разных культур: крапивы, льна, липы, берёзы, прядильного банана и других. Получается, что ткани растений – очень распространённое сырьё, из которого можно получать мебель, посуду, полотно и многое другое.

Вы когда-нибудь задумывались о странном названии этого предмета гигиены? Оно происходит от понятия «мочало»: так называют волокна липы – лыко – которые вымачивают, чтобы они легко отделялись друг от друга. Несмотря на то, что сейчас мочалки делают из самых разных материалов, название закрепилось за этим предметом.

Волокна растений делятся на два основных типа: лубяные и древесные. Первые структурно связаны с лубом, вторые – с древесиной.

Основная функция луба и древесины – проведение различных веществ по стеблю. А механические волокна в их составе обеспечивают опору растения, так как отличаются прочностью и жёсткостью. Это как раз те качества, которые нужны для такого предмета, как мочалка.

Однако пользоваться мочалкой ежедневно не рекомендуется. При постоянном механическом воздействии и трении удаляются частицы эпидермиса, которому предстоит восстановиться, также возможно развитие воспаления, повреждение более глубоких слоёв. Это облегчает микробам проникновение в наш организм и развитие в нём, ведь регулярно стирается защитный слой. Поэтому стоит использовать мочалку примерно раз в неделю, точные рекомендации индивидуальны.

Давайте теперь посмотрим на другой экспонат – корзину для белья. С ней и её содержимым может быть связано большое количество различных воспоминаний, грустных и весёлых, нелепых и стеснительных, восторженных и удивительных. Вы замечали, что нередко эти воспоминания оставляют след не только в нашей памяти, но и на одежде? И далеко не всегда эти следы, пятна, можно вывести.

Общеизвестно, что плохо отстирываются (или совсем не отстирываются) следы от травы, свёклы, красного вина, клубники… Хм, почему-то все эти загрязнения связаны с растениями. Что же они такого содержат? Мы уже говорили о разных натуральных красителях в составе чая, косметики и др. Все эти каротиноиды, антоцианы, хлорофилл – очень стойкие загрязнители, глубоко проникающие внутрь ткани. Эти вещества взаимодействуют с волокнами одежды, зачастую тоже растительными, окрашивая их изнутри. Именно поэтому так сложно избавиться от зелёных пятен на штанах ребёнка, решившего покататься по траве, или бордового отпечатка свёклы, упавшей на скатерть, когда мы накладывали селёдку под шубой. Однако некоторые средства помогают решить эту проблему.

Здесь мы снова вспомним ферменты. Эти вещества поистине вездесущи! И за время нашей экскурсии будем сталкиваться с ними ещё не раз (но, конечно, не так часто, как с микроорганизмами). Благодаря своим свойствам ферменты нашли широкое применение, в том числе в химической промышленности и производстве всевозможных моющих и чистящих средств.

Ферменты в стиральном порошке способны проникать вглубь ткани и взаимодействовать с теми молекулами, которые и создают загрязнение. Они разрушают вещества изнутри, а остатки просто вымываются. Напомню, что ферменты – органические катализаторы, молекулы, вырабатывающиеся живыми организмами для разных задач. Для промышленных целей их получают химическим путём, из клеток организмов или при помощи специально созданных штаммов (групп) микроорганизмов, производящих вещества в больших количествах.

В этой комнате мы осмотрели уже почти все экспонаты, осталось совсем немного. В углу ванной стыдливо притаился унитаз. Об этом предмете сантехники не принято говорить подробно, но мы нарушим это правило. Какова же биология унитаза? Обсудим несколько фактов. Противно не будет. Наверное…

Как и везде, в унитазе и на нём обитает большое количество микроорганизмов. Это не должно нас удивлять: мы ещё только во второй локации нашей экскурсии, а уже встретились с ними неоднократно. Ничего страшного в этом нет, но сантехника также требует ухода, чтобы бактерии не расплодились здесь в огромном количестве. Мы уже знаем, что при неблагоприятных условиях эти организмы образуют споры – очень выносливые стадии. Как же тогда их уничтожить?

Дезинфекция – комплекс мероприятий по обеззараживанию поверхностей, предметов, жидкостей и др. Уничтожает бактерий, их споры и токсины, другие микроорганизмы. Используют следующие способы: химические (различные средства для сантехники, часто в составе содержат хлор), физические (УФ-излучение, радиация, например, специальные лампы) и биологические. На последних остановимся подробнее.

Для биологической дезинфекции используют препараты, содержащие микроорганизмы, которые способны уничтожать бактерии тем или иным путём. Это могут быть вирусы, грибы, другие бактерии. Интересное явление в экологии – аменсализм – тип взаимоотношений, при котором один организм получает вред, а другой не получает ни вреда, ни пользы, то есть для него эти отношения нейтральны. Пример, который легко пронаблюдать: слон случайно наступил на насекомого и раздавил его. В микромире подобное тоже происходит, только обычно никто никого не давит, а просто некоторые клетки выделяют вещества, губительные для других. Подобное и используется в биологической дезинфекции. Правда, для обычного дома или квартиры такие методы применять нерационально из-за дороговизны, поэтому можно ограничиться регулярной уборкой с использованием специализированной химии.

Иногда в ванной комнате можно обнаружить небольших серебристых насекомых – обыкновенных чешуйниц. Не нужно пугаться, так как эти малютки не кусаются, не ядовиты и не переносят заболевания. В общем-то они вообще не обращают на человека внимания, а выползают обычно только по ночам, так как ведут соответствующий образ жизни.

Чешуйницы – древние насекомые, эволюционно тесно связанные с различными водорослями, грибами, лишайниками и мхами. Питаются микроскопическими водорослями, мёртвыми насекомыми, бумагой. Предпочитают влажные и тёмные условия, поэтому в квартире обитают только в ванной, не разбредаясь по остальным помещениям, где сухо и тепло. По этой причине не наносят вреда. Если же обыкновенная чешуйница завелась на кухне или в другой комнате, то может «нападать» на запасы муки, мучные изделия и сахар (поэтому ещё одно название чешуйницы – «сахарная»). Также насекомое может повреждать различные бумажные изделия: картон, книги и прочее.

Обыкновенная чешуйница

Чешуйницы примечательны тем, что у них нет крыльев, и, в отличие от других насекомых, у их предков тоже не было. То есть они первичнобескрылые. В природе обитают исключительно во влажных местах. Любопытно, что ещё их отличают рост и линька, которые длятся почти всю жизнь. Другие насекомые заканчивают расти после достижения определённого возраста.

Встречаются чешуйницы в квартирах достаточно часто и обычно не требуют срочно что-то с ними делать. Но если насекомые неприятны, хочется избавиться от них, стоит следить за уровнем влажности в помещениях, заделать щели и дыры. Химические средства рационально использовать только в том случае, если чешуйниц становится слишком много.

Процессы жизнедеятельности – тоже часть биологии, даже если о них не принято говорить. Сейчас же у нас особая экскурсия, на которой мы можем позволить себе затронуть некоторые жизненные темы. Например, состав мочи и путь её образования.

У млекопитающих в моче содержатся вода, мочевина, мочевая кислота, различные минеральные вещества (калий, натрий и пр.), а также некоторые другие конечные продукты обмена веществ. Состав этой биологической жидкости изменчив, зависит от множества факторов, также он служит важным показателем при диагностике ряда заболеваний.

Основной продукт выделения – мочевина. Она образуется при разрушении белков и других азотсодержащих соединений. Это происходит в печени, а затем мочевина с кровью попадает в кожу и почки, удаляется через пот и мочу. Мочевина не обладает выраженным или резким запахом, но при её разложении образуется аммиак, который мы легко чувствуем и распознаём (стоит вспомнить ощущения, когда заходишь в общественный туалет или чистишь кошачий лоток).

Однако стоит отметить, что у разных животных конечный продукт обмена веществ различается. Например, птицы и пресмыкающиеся выделяют в основном мочевую кислоту, взрослые лягушки – мочевину, а их личинки головастики – аммиак. Это зависит от среды обитания, а в случае водной среды – ещё и от концентрации соли. Последнее заслуживает отдельного времени нашей экскурсии.

В водоёмах на живые организмы постоянно действует закон осмоса: в морской солёной воде жидкость будет покидать тело, а в пресной – наоборот затекать в него. Чтобы не получить обезвоживание или не лопнуть от избытка воды, у организмов формируются разные приспособления. Например, у хрящевых рыб, к которым относятся акулы, в крови содержится повышенная концентрация мочевины, что придаёт их мясу весьма специфический запах, когда начинается разложение. Однако их всё же употребляют в пищу, поэтому отвлечёмся на небольшую историю.

Вот к таким любопытным последствиям приводит осмос, отражаясь на жизни и самих организмов и тех, кто тесно с ними связан. Но это не единственное приспособление морских животных к солёности окружающей их среды. Например, может меняться активность почек, уровень потребления жидкости, количество выделяемой мочи. Морские рыбы пьют солёную воду, а избытки соли удаляют через кишечник и жабры. Все эти особенности вырабатывались в ходе эволюции и закреплялись естественным отбором.

Наверное, всем в детстве это говорили перед выходом из дома, особенно если предстояла длительная прогулка. Очень хороший совет, которому нужно следовать даже во взрослом возрасте. Раз уж мы находимся в ванной комнате, уместно это обсудить.

Мочеобразование происходит в почках, в специальных структурах, входящих в их состав, – нефронах. Сначала кровь фильтруется, образуя первичную мочу (суммарно за сутки её набралось бы порядка 150–200 литров), потом происходит обратное всасывание в кровь воды и полезных веществ, в результате чего уже формируется вторичная моча (около 1,5–2 литров в сутки).

Выше я не ошиблась в цифрах: первичной мочи действительно образуется так много, но учитывайте, что это суммарный показатель. То есть этот объём образуется из одного и того же количества крови, когда она многократно проходит через почки: закончилась одна фильтрация – образовался некоторый объём первичной мочи, закончилась вторая – прибавили ещё примерно такое же количество, и так в течение целых суток. У взрослого человека за 24 часа весь объём крови, около 5 литров, проходит через почки порядка 280–300 раз. Так как при обратном всасывании большое количество воды и полезные вещества переходят обратно в сосуды, мы не теряем такого огромного количества жидкости.

Вторичная моча оттекает из почек по мочеточникам в мочевой пузырь, где временно остаётся. Мочеобразование непрерывно происходит в течение суток, то более, то менее интенсивно, поэтому моча постепенно скапливается. Когда мочевой пузырь переполняется, его мышечные стенки растягиваются, а рецепторы в них реагируют на давление – возникает возбуждение и генерируется нервный импульс. Сначала он направляется в специальный центр в спинном мозге, оттуда информация поступает в головной мозг, где принимается решение о возможности или невозможности в данный момент сходить в уборную. У здорового взрослого человека процесс мочеиспускания происходит произвольно, то есть находится под контролем коры головного мозга, сознания.

Теперь мы вплотную подходим к тому, как же возможно «пописать на дорожку». Так как мочеобразование идёт постоянно, мочевой пузырь почти никогда не бывает пустым, даже если в данный момент нет позывов к мочеиспусканию. Поэтому мы можем произвольно вызвать удаление той мочи, которая успела скопиться: так предотвратим переполнение мочевого пузыря и избежим ситуации, в которой придётся долго терпеть или терпеть станет вообще невозможно.

А от чего зависит скорость образования мочи? От многих факторов, например, качества пищи, количества выпитой жидкости, гормонального фона, давления… Думаю, про некоторые стоит рассказать подробнее.

Если человек съест много солёного, то вода наоборот будет удерживаться в организме, что приведёт к образованию малого количества концентрированной мочи. Кстати, это может вызывать образование отёков, так как жидкость удерживается в тканях. С большим объёмом выпитой жидкости ситуация обратная.

Среди гормонов особенно стоит выделить вазопрессин (антидиуретический гормон). Он влияет на обратное всасывание, повышая его эффективность, то есть под влиянием этого вещества больше жидкости и различных веществ останется в организме и меньше уйдёт с мочой, конечно, это не касается мочевины и других молекул, подлежащих обязательному удалению. В результате скорость мочеобразования уменьшается.

Сужение кровеносных сосудов приводит к изменению давления и поступлению в почки меньшего количества крови за единицу времени. В результате образуется меньше первичной и, следовательно, вторичной мочи. То же происходит под влиянием симпатической нервной системы – отдела, который регулирует реакции организма во время повышенных энергозатрат, а также, например, в состоянии страха.

Любознательный и любящий задавать вопросы посетитель нашей экскурсии может заподозрить несоответствие. Мол, как так? Если в состоянии страха образуется меньше мочи, как же тогда возможно непроизвольное мочеиспускание, ведь это известная реакция на что-то сильно пугающее? Здесь вспоминаем про «пописать на дорожку»: моча стекает в мочевой пузырь постепенно и почти постоянно. Значит, до того, как включилась симпатическая нервная система, уже шёл процесс мочеобразования и что-то скопилось. Вот оно и выделяется в подобные моменты.

Что же, на этом наш осмотр этой локации завершён. Может, вам нужно ненадолго остаться в уборной? Нас ждёт ещё долгое путешествие.

Какие знания мы унесём с собой из ванной комнаты? Даже в обычных средствах для тела или уборки есть место биологии, так как натуральные компоненты производятся живыми организмами. Вода усиливает запахи. А ещё она влияет на кожу и даже продукт выделения почек, так как работает закон осмоса. Важно регулярно ухаживать за зубами и тщательно следить за гигиеной полости рта, потому что рассказы про налёт, бактерии и кариес – совсем не мифы. Растениям находится место даже в ванной комнате, а из их тканей получают множество бытовых предметов, например, мочалки для тела.

Добро пожаловать в следующий зал нашей экскурсии – столовую. Сейчас можно сделать обеденный перерыв или просто небольшую паузу для перекуса. А может, вы сходите за чашечкой чая или кофе. В любом случае, нас ждёт много интересного, в том числе связанного с работой пищеварительной системы. Начинаем, только помните, что «когда я ем, я глух и нем». Почему так? Узнаем чуть позже.

Наверняка вы слышали про собак Павлова. Тех самых, у которых выделялась слюна на включение лампочки или звук звонка. А вас удивит, если я скажу, что у нас, людей, тоже постоянно формируются такие реакции? Возможно, вы уже ощутили это на себе, когда почувствовали выделение слюны или аппетит при обсуждении различной еды и блюд. Ещё нет? Тогда попробуйте представить большой кусок пиццы с тяяяянущимся сыром и ароматной пеперони, спелую клубнику, сорванную прямо с грядки, запечённые роллы с лососем и нежной майонезной шапочкой, яркий борщ со свежей деревенской сметаной и пампушками или сочную куриную котлетку… Такая реакция называется условным рефлексом.

Биографическая справка. Иван Петрович Павлов – отечественный физиолог, лауреат Нобелевской премии. Занимался изучением работы пищеварительной системы, условных и безусловных рефлексов, разработал учение о высшей нервной деятельности.

На счету учёного множество открытий и работ, связанных с физиологией различных органов, многие исследования стали классическими. Ряд экспериментов и открытий Павлова входит в обязательную школьную программу по биологии.

У всех живых существ есть базовые реакции, которые присутствуют от рождения. Например, у человека и других млекопитающих – слюноотделительный рефлекс, то есть выделение слюны в ответ на присутствие пищи в ротовой полости. Но в более сложно организованном головном мозге на основе этих базовых реакций формируются новые. Происходит это примерно так: человек ел лимон – запомнил ощущение кислоты во рту – мозг связал образ лимона с кислым вкусом – слюна стала выделяться не только тогда, когда человек ест лимон, но и тогда, когда просто вспоминает о нём или смотрит на картинку. Это и есть условный рефлекс. Он так называется, потому что реакция наблюдается не на значимый стимул (в моём примере лимон), а на что-то, что только наделяется свойствами лимона (воспоминание или фото), то есть картинка и есть условие для выделения слюны.

Подобные реакции вырабатываются постоянно, а мы даже не отдаём себе в этом отчёт. Но при чём же здесь посуда? Звон, который она издаёт при сервировке стола, – это сигнал, что пора трапезничать. За несколько повторений мозг привыкает к этому и начинает давать указания на выделение слюны. Подобное может наблюдаться также при наступлении обеда или ужина (если человек привык принимать пищу в одно и то же время), чтении меню, улавливании запаха еды и т. п.

Для выработки условного рефлекса нужно соблюдать два правила. Первое: повторяемость и систематичность. Недостаточно один раз поесть в 12:00 или дать собаке вкусняшку после включения любимого рингтона на телефоне. Подобные действия нужно воспроизвести несколько раз. Второе: условный стимул должен предшествовать безусловному, хотя бы на немного (несколько секунд). Если сначала давать еду, а потом включать рингтон или зажигать лампочку, толку не будет. Условный стимул (тот, который изначально не значим для организма) как бы становится сигналом, предупреждением или напоминанием о том, что дальше последует что-то важное: дадут еду, похвалят, поругают и т. д.

При ненадобности условный рефлекс затирается, тормозится. Если у сотрудника офиса поменялся график работы и обеденное время сдвинулось, то постепенно его организм забудет старую реакцию и начнёт выделять слюну по новому распорядку. Это тоже важный процесс, так как позволяет избавиться от потерявших смысл рефлексов. Действительно, для чего поддерживать поведение и затрачивать на него ресурсы, если ничего значимого это не приносит?

Условные рефлексы – реакции, вырабатываемые в течение жизни и помогающие приспособиться к новым условиям. Но в чём смысл пускать слюнки на изображения тортиков или облизываться, проходя мимо кухни, откуда доносятся чудесные запахи? Это подготовка пищеварительной системы к приёму пищи.

Раздражение рецепторов ротовой полости приводит к формированию нервного импульса, который направляется в самый древний отдел головного мозга – продолговатый мозг. Здесь расположен пищевой центр, управляющий выделением различных соков: слюны, желудочного, кишечного и других. Чем раньше сюда поступит информация, тем раньше запустится выработка и, следовательно, пища быстрее переработается.

Поэтому выделение слюны и желудочного сока ещё до контакта рецепторов с едой помогает своевременно подготовиться к приёму пищи и в дальнейшем быстрее с ней справиться. Так что условный слюноотделительный рефлекс очень полезен, хоть и реализуется сложнее: сначала информация поступает в кору головного мозга – высший интегративный центр, отдел, отвечающий за самые сложные мыслительные функции, затем от неё – в продолговатый мозг, а от него – на рабочие органы – слюнные железы и стенки желудка.

Кстати, у человека слюна выделяется не только при приёме пищи и в её ожидании, а в течение всего дня, просто в меньших количествах. Это связано с речью, образованием звуков. Заметьте, когда во рту пересыхает, говорить крайне сложно.

А кто сможет назвать вещества, содержащиеся в слюне? Конечно, её основа – вода, также здесь много минеральных и органических молекул. Особо отметим муцин, лизоцим, амилазу и мальтазу.

Муцин придаёт слюне вязкость, поэтому она более плотная и густая, нежели обычная вода. Лизоцим – антибактериальное вещество, обеззараживающее пищу. Помним, что микроорганизмы вездесущи и окружают нас повсюду, в том числе попадают в ротовую полость. Но благодаря защитным механизмам большая часть микробов уничтожается. Остаются только самые живучие, приспособленные жить в организме человека, для обезвреживания которых уже недостаточно лизоцима и придётся подключать дополнительные средства, собственные антитела или лекарства.

Амилаза и мальтаза – ферменты, расщепляющие углеводы, то есть превращающие сложные молекулы в более простые. Они достаточно сильные и могли бы справиться со всей массой углеводов, если бы пища находилась здесь дольше. Но успевает расщепиться только небольшая часть, поэтому продолжится этот процесс уже в тонкой кишке.

Также слюна смачивает пищу, облегчая её проглатывание; приводит к оптимальному температурному режиму (согревает или охлаждает); растворяет молекулы, делая их вкус ярче; участвует в формировании пищевого комка.

Количество выделяемой слюны и её состав зависят от многих факторов, в том числе от еды, которая попадает в ротовую полость. Проверить первое очень просто, и мы сможем сделать это прямо сейчас. Для опыта возьмите два яблока: кислое и сладкое. Сначала откусите от первого, тщательно разжуйте и понаблюдайте, сколько слюны будет выделяться. Зафиксируйте результат. Прополощите рот чистой водой, немного подождите, а потом повторите действие уже со вторым яблоком.

Конечно, это нельзя назвать настоящим экспериментом, но даже эти простые действия чётко показывают, что больше слюны выделяется на кислое.

В лаборатории, с соблюдением всех условий, это подтвердится. Как думаете, почему так происходит?

В ротовой полости слабощелочная среда, которую будет менять поступающая кислота. Для сохранения нормального значения параметра, а также нейтрализации выделяется большее количество слюны. Такая вот биологическая химия у нас во рту.

В фильмах часто показывают, как у какого-то человека берут слюну, чтобы определить его личность или установить отцовство. Это миф или реальность?

Это реальность, так как в этой биологической жидкости находятся клетки эпителиальной ткани с внутренней стороны щеки. Они содержат ДНК, по которой и можно устанавливать некоторые сведения, относящиеся к личности человека.

Более того, современные методы позволяют изучать даже слюну древних людей, если где-то в природе сохраняются её образцы, точнее, вещества, когда-то находившиеся в ней. По ним можно смотреть генетические особенности, если сохранилась ДНК, изучать белки и даже понять, что человек использовал в пищу. Вот до чего дошёл прогресс!

Ранее мы уже говорили о гигиене зубов, а также о мифах и фактах, связанных с этими органами. Но не обсудили их функции, что сделаем сейчас.

Человек относится к млекопитающим животным, которые отличаются дифференцированными зубами, то есть такими, которые делятся по строению и функциям на три вида: резцы, клыки и коренные. Чтобы понять функцию каждого из них, достаточно вспомнить, как мы едим.

Резцы. Представьте, что кусаете яблоко (или проделайте это прямо сейчас): сочное и сладкое, оно приятно хрустит под напором наших зубов, разбрызгивая сок. А делаем мы это как раз резцами. У них специально плоский режущий край, позволяющий откусывать пищу. Такое строение резцов характерно для травоядных и некоторых всеядных животных, которые как бы срезают, скашивают травинки. А вот у хищников эти зубы развиты слабо.

Клыки. Вспомнить функцию этих зубов будет чуть сложнее. Представьте, что вам попался плохо приготовленный кусочек мяса, «резиновый»: в попытке его откусить зажимаете клыком, а потом тянете (если не любите мясо, можно представить, что это жевательная конфета). То есть клыки помогают удерживать, зажимать пищу. Они хорошо развиты у хищников, чуть хуже у всеядных. Слабое развитие клыков у человека связано с всеядностью, а также с тем, что мы термически обрабатываем пищу, что размягчает её, – отпадает необходимость удержания добычи, отрыва кусков. У некоторых людей эти зубы уже мало отличаются от резцов – это тоже вариант нормы.

Коренные. Так называют зубы, расположенные за клыками, они делятся на малые и большие (премоляры и моляры). Функция – перетирание, тщательная механическая обработка пищи. У нас коренные зубы имеют широкую жевательную поверхность с небольшой бугристостью.

У хищных животных моляры и премоляры островершинные, то есть с заострениями, а некоторые даже называют по-особенному – хищные зубы. Понаблюдайте за тем, как собаки едят небольшие порции пищи: как правило, они их не пережёвывают, а просто заглатывают. Это не от спешки или невоспитанности пса: просто природа их устроена таким образом, что жевать особенно много не приходится. Пища хищников богата белком, который нужно только разделить на волокна, для чего и возникла островершинность зубов.

Мы уже говорили о том, что постепенно у человека уменьшается размер челюсти, а зубы уже не такие мощные, как у других приматов.

Причина всего этого – огонь, о значении которого в нашей эволюции и поговорим дальше.

«Мало-мало-мало огня, я хочу ещё немного больше…» Такие мысли вполне могли посещать наших предков в их холодных пещерах. Сначала человек научился использовать огонь, который находил, например, при лесных пожарах. Потом – смог добывать его самостоятельно. Огонь принёс защиту от хищников, тепло и, конечно, более вкусную пищу.

Но термически обработанные продукты не только вкуснее, они обладают и другими преимуществами перед сырыми. Огонь уничтожал паразитов, делал компоненты пищи более лёгкими для усвоения – теперь для этого организму требовалось меньше времени и усилий. Как следствие, повышение питательности еды, возможность получать больше пользы от одного и того же количества добычи. Это повлияло на развитие мозга, ведь организм получал больше аминокислот, которые стали строительным материалом для веществ и клеток нервной системы.

А ещё огонь способствовал развитию коммуникации. Так и представляется, как предки собирались вокруг костра, чтобы травить байки, рассказывать друг другу страшные истории о саблезубых тиграх и придумывать новые слова или в принципе слова… Если серьёзно, то из поколения в поколение передавались знания о том, где найти огонь, как его сохранить, как добыть, что и как лучше готовить. Это и есть развитие коммуникации.

Диетологи рекомендуют пережёвывать пищу тщательно и подольше. И это очень дельный совет. Давайте разбираться почему.

Чем тщательнее механическая обработка зубами, тем мельче будут кусочки пищи. Такие легче обрабатывать ферментами и расщеплять до исходных веществ. То есть пища быстрее и легче усваивается, если мы позаботились о её качественном измельчении.

Уже в ротовой полости происходит химическая обработка, то есть расщепление. Ему подвергаются углеводы, прежде всего, крахмал (тот самый, которого так много в картофеле и рисе). Чем больше веществ расщепится в ротовой полости, тем быстрее пойдёт дальнейшее пищеварение. Кроме того, за это время рецепторы успеют передать больше сигналов нашему пищевому центру в продолговатом мозге, а мы уже знаем, что это своевременная подготовка органов к дальнейшей работе. В результате пищеварение происходит быстрее и эффективнее.

Ещё одна польза долгого жевания состоит в том, что благодаря этому человек не переедает. Чехов говорил: «Встав из-за стола голодным – вы наелись; если вы встаете, наевшись – вы переели; если встаете переевши – вы отравились».

Дело в том, что чувство насыщения достаточно сложное и нужно время, чтобы оно сформировалось. За это отвечает такой отдел головного мозга, как промежуточный мозг. Он максимально приближен к полушариям головного мозга и сравним с заместителем директора или его личным секретарём, например, в его власти пропустить или не пропустить информацию в кору больших полушарий. Для формирования чувства насыщения промежуточному мозгу нужно собрать информацию от разных частей и органов: рецепторов ротовой полости, желудка и кишечника, крови, клеток тела, не связанных с пищеварительной системой, и т. д. Легко понять, что это требует времени. Поэтому насыщение наступает позже. Медленнее пережёвывая пищу, мы даём мозгу фору: он успевает собрать нужную информацию и дать соответствующий сигнал на прекращение трапезы.

Слышу вопрос из зала: а коровы долго жуют по этим же причинам? Отчасти. Коровы, козы, овцы – жвачные животные, травоядные, питающиеся преимущественно клетчаткой (целлюлозой). Мы уже говорили о том, что целлюлоза – очень жёсткое вещество, которое сложно перерабатывать. Максимально долго перетирая его в ротовой полости, коровы и другие жвачные животные облегчают дальнейшую обработку. Но у них пищеварение устроено сложно: одну и ту же порцию травы пережёвывают дважды, так как после проглатывания она повторно через время возвращается в рот. Такая вот особенность.

В сумочке иногда можно найти такой экспонат, как жевательная резинка. Можно ли её использовать? Если кратко, то да, но правильно. А правильно – это строго после еды и всего около 10–15 минут. Но важно помнить, что могут быть индивидуальные противопоказания, связанные с крепостью зубов и их подвижностью в челюсти, аллергией, состоянием желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) и другим.

Такие ограничения связаны с тем, что интенсивное жевание – нагрузка на зубы и челюстной аппарат. Представьте, мышцы будут работать без расслабления, заставляя все органы ротовой полости напрягаться. Конечно, ничего хорошего в этом нет.

Второй момент связан с выделением слюны и пищевым центром, ведь раздражение рецепторов ротовой полости – сигнал о приёме пищи, выделение желудочного сока и подготовка ЖКТ. Если жевать резинку натощак, можно получить расстройство пищеварения.

Давайте решим небольшую задачку. Представьте, что мы проводим эксперимент. Один испытуемый в течение недели перед приёмом пищи выпивает стакан воды, второй – бульона. У кого пищеварение будет эффективнее и почему?

Вспоминаем наш биологический борщ, приготовленный по всем правилам. Бульоны содержат экстрактивные вещества, те самые, которые быстро всасываются в кровь и распространяются по организму, сигнализируя о начале приёма пищи и подготавливая другие органы к работе. Вода же такого действия не оказывает просто потому, что не содержит соответствующих молекул. Вот и ответ: у второго испытуемого процессы будут происходить быстрее и эффективнее.

Изучать биологию можно даже во время обеда. Представьте, на второе у нас рассыпчатая гречка с аппетитной жареной куриной ножкой. Мясо хорошо прожарилось, сочное и мягкое, золотистая корочка дразняще пахнет специями… Давайте скорее обсудим этот экспонат, пока он ещё не съеден.

Почему мясо на ножках кур называют тёмным, красным, а на грудке – светлым, белым? Это связано с интенсивностью работы мышц, входящих в указанные части тела. Скелетная мускулатура содержит связывающий кислород белок миоглобин – родственник гемоглобина крови. Обе молекулы содержат железо, придающее красный цвет: чем больше железа, тем выраженнее окраска. Гемоглобин придаёт красный цвет крови, а миоглобин – мышцам. Получается, что в куриных ножках содержится больше связывающего кислород белка, чем в грудке, что объясняется повышенной активностью мышц. Попросту лапки напрягаются чаще. Для их работы необходим кислород, с помощью которого клетки получают энергию для сокращения.

Кстати, активность мышц влияет не только на их цвет, но и на жёсткость. Мясо грудки нежнее мяса ножек, а ножки деревенской курицы, вольно бегающей на природе, жёстче, чем ножки изнеженной на ферме несушки.

Обсуждение мяса завершено, можно его и съесть. Но потом не спешите выбрасывать кость – рассмотрим её детальнее. Это голень, состоящая из двух сросшихся костей: малой и большой берцовых (в нашем скелете они не срастаются), относится к трубчатым. Состоит из двух головок – эпифизов (на концах) и средней части – диафиза. У птиц внутри диафиза находится полость, заполненная воздухом. Такая особенность называется «пневматизация» и нужна она для облегчения скелета, а также запаса кислорода. Обе особенности связаны с полётом: уменьшают вес и обеспечивают активный газообмен с выделением энергии, необходимой для работы мышц. У нас и других млекопитающих пневматизации нет, берцовые и прочие трубчатые кости преимущественно заполнены внутри диафиза жёлтым костным мозгом, запасающим вещества и выполняющим ряд других важных функций.

Снаружи кость покрыта надкостницей – оболочкой, через которую проходят кровеносные сосуды и нервы. У птенцов она участвует в росте органа в толщину, во взрослом возрасте – в сращивании после переломов. У костей человека имеется такая же структура.

В костях позвоночных животных, включая ту, что мы рассматриваем, содержатся неорганические (кальций, фосфор и др.) и органические вещества (например, белок коллаген). Они обеспечивают прочность, зависящую от сочетания твёрдости и упругости. Какие именно вещества ответственны за эти качества, показывают эксперименты.

Если поместить кость в раствор соляной кислоты, растворятся неорганические вещества, что приведёт к удивительной эластичности и гибкости. Крепкий в обычном состоянии орган можно будет согнуть, не рискуя сломать его, а после длительного выдерживания – даже завязать в узел. То есть неорганические вещества придают твёрдость. Только помните, что самостоятельно такой эксперимент проводить не стоит: соляная кислота не продаётся в магазинах и доступна только специалистам, к тому же она может привести к сильному химическому ожогу.

Если же аккуратно прокалить кость над пламенем свечи или горелки, в ней сгорят органические вещества, что приведёт к хрупкости. Достаточно будет небольшого механического воздействия, чтобы орган распался на части. То есть белки и другая органика придают эластичность. Подобный опыт провести можно, но важно соблюдать осторожность и следовать правилам пожарной безопасности.

С возрастом в костях меняется химический состав: в детстве больше органических веществ, в старости – неорганических. Это характерно и для птиц, и для млекопитающих.

Что-то мы заболтались о костях и совсем забыли, что нужно помыть тарелку от гречки. Теперь сделать это будет сложнее, ведь частицы приклеились к посуде. Чуть поскоблим их ногтем – плохо отходят… Но не нужно расстраиваться: достаточно залить тарелку тёплой водой на пару минут, чтобы быстро её очистить. А пока ждём, обсудим саму гречку.

Эта крупа напоминает злаки, но не относится к ним. Гречку получают из гречихи посевной семейства Гречишные. Культура не только даёт крупу и корм животным, но и относится к распространённым медоносам. В каком возрасте вы узнали, что гречишный мёд и гречка получаются из одного и того же растения?

Представим небольшую сценку.

Как думаете, это всего лишь воспитательный момент, придирка? Юленька просто нарушила правила этикета? На самом деле эта поговорка имеет очень большой биологический смысл, как и выражение «Попало не в то горло». Оба требуют объяснения.

Наш организм устроен так, что дыхательные и пищевые пути пересекаются на уровне горла: здесь находятся гортань и трахея, расположенная спереди, глотка и пищевод, проходящий за трахеей. Когда человек проглатывает пищу, опускается надгортанник, закрывающий вход в нижние дыхательные пути, а пищевой комок попадает через глотку в пищевод. Если одновременно говорить и есть, вход в гортань не закроется, так как здесь находятся голосовые связки, рождающие звуки, поэтому еда может попасть «не в то горло», то есть не в глотку, как положено, а в гортань. Из-за этого и нельзя говорить во время приёма пищи. Так что маменька не только прививает Юленьке хорошие манеры, но и защищает её от неприятных и даже смертельно опасных последствий, которые возможны, когда человек давится.

Я включаю проектор и прошу вас включить воображение, поэтому что мы отправимся в небольшую экскурсию уже не по помещениям, а по желудочно-кишечному тракту.

Перерабатывающий завод «Пищеварительная система»

Здравствуйте, хорошо, что вы пришли сейчас, нам как раз не хватает работников. Сначала проведу вас по производству, покажу все отделы и цехи. Проходите.

Здесь у нас располагается отдел приёма продукции – ротовая полость. Обратите внимание на основные автоматы и машины: зубы, язык, слюнные железы. Они работают слаженно, измельчая продукцию, перемешивая и смачивая её. У языка и слюны есть и дополнительные функции. Язык проверяет качество и распознаёт вкус: сладкий, солёный, кислый, горький, умами. Слюна начинает детальный разбор отдельной продукции – углеводов. С помощью амилазы и мальтазы она расщепляет крахмал до мальтозы, а потом и до глюкозы.

Приём на работу

Пойдёмте далее, нам придётся пройти через глотку и пищевод. Вот следующий цех – желудок. Наденем защитные костюмы, так как внутри большое количество соляной кислоты. Здесь обрабатываются белки с помощью пепсина, а также происходит разжижение желатина. Функции цеха трудоёмкие, поэтому продукция здесь находится несколько часов.

Идём дальше, в тонкую кишку. Здесь работают разные ферменты, например трипсин. Они обрабатывают продукцию, которая ещё не расщепилась в других отделах. То есть происходит переваривание оставшихся белков, углеводов и жиров. А видите эти два канала? По ним поступают инструменты, желчь и панкреатический сок, из вспомогательных структур: печени и поджелудочной железы. Про печень стоит сказать особо, так как в ней расположен пункт защиты: все опасные вещества, которые могут находиться в продукции, обезвреживаются здесь.

Также в этом отделе выполняется одна из главных наших задач – всасывание веществ. Аминокислоты и глюкозу мы отправляем в кровь, а жиры – в лимфу. Осуществляется это благодаря вот этим отросткам, ворсинкам, связанным с транспортными магистралями. Отсюда мы плавно переходим в следующий цех – толстую кишку.

Это последний цех нашего завода. Отсюда увозится вода, здесь формируются и упаковываются отходы, которые удаляются по этой трубе – прямой кишке. С ней будьте аккуратны, не провалитесь. А вот и ваше рабочее место – микрофлора кишечника. Обязанности помните? Частичное расщепление клетчатки, синтез витаминов, подавление деятельности гнилостных бактерий. Ну как, всё ли понятно, всё ли устраивает? Хорошо, ну тогда, кишечная палочка, пойдёмте в отдел кадров оформляться на работу.

Вот так просто и метафорично можно представить работу пищеварительной системы. Но при чём здесь кишечная палочка? Это не художественное допущение, а факт: микрофлора кишечника содержит большое количество микроорганизмов, в числе которых есть и бактерия кишечная палочка. Она – наш симбионт и приносит пользу.

Высказывание принадлежит Гиппократу, и оно абсолютно правдивое. Не верите? Готова переубедить.

Основные компоненты пищи – белки, жиры (липиды) и углеводы. И это те вещества, из которых состоят клетки тела человека и создаются различные структуры: волосы и ногти – белок, гормоны – липиды и белки, мышцы – тоже белок и т. д. Все эти группы максимально важны для организма, так как служат строительными компонентами и источником энергии. Уделим им внимание.

Аминокислоты – это кирпичики, из которых состоит молекула белка. Более простые вещества, строящие сложные молекулы, называют мономерами, то есть аминокислоты – мономеры белков.

Существует 20 основных аминокислот, которые входят в состав белков организма – протеиногенные (белок от англ. = протеин). Они бывают заменимыми и незаменимыми.

Заменимые аминокислоты способны синтезироваться в организме из других аминокислот. То есть если организм не получает их с пищей, то ничего плохого не происходит, главное, чтобы были другие, из которых их можно получить. А вот незаменимые – не могут образоваться в организме человека, их можно получить только в составе продуктов питания. Большинство таких аминокислот содержится в белках мяса.

В связи с этим существуют и другие близкие понятия: полноценные и неполноценные белки. Первые содержат практически весь набор аминокислот, в том числе незаменимых, а вторые – только часть.

Белки – это полимеры. Одна молекула может включать сотни и даже тысячи аминокислотных остатков. Белки очень разнообразны, так как существует огромное множество вариантов последовательностей мономеров. Замена даже одной аминокислоты в цепочке уже приводит к изменению свойств белка. Разнообразие приводит к тому, что функции также многочисленны: строительная (структурная), двигательная, защитная, транспортная, запасающая, регуляторная, сигнальная… Белки обнаружим в составе почти любой структуры организма: на досуге попробуйте найти примеры этих молекул, строящие самые разные органы. Часть информации узнаете за время нашей экскурсии, остальное – можно поискать самостоятельно.

Это источник энергии, так как в первую очередь для её производства организм использует глюкозу. Только при её нехватке происходит переход на другие вещества.

Возможно, вы слышали про быстрые и медленные углеводы. Такая классификация показывает, насколько активно наш организм усваивает молекулы.

Быстрые углеводы моментально всасываются в кровь и становятся доступными для клеток тела, медленные – требуют длительного расщепления и большей затраты ресурсов. Первые хорошо работают, когда нужно получить быстрый заряд энергии, однако важно учитывать, что неизрасходованный ресурс откладывается в запас в виде молекул гликогена (резерв веществ в печени) и жиров. Углеводы вообще достаточно легко превращаются в жиры, чем обусловлен, например, набор массы тела при избыточном потреблении сладостей.

Медленные углеводы не дадут энергию так быстро, зато это более полезная и диетическая пища: стимулирует пищеварение и улучшает работу органов ЖКТ, требует затраты энергии на расщепление, что не даёт излишков, которые преобразуются в жир.

К быстрым углеводам относятся сахар, различные сладости, газировка, хлебобулочные изделия из белой муки высшего сорта, фастфуд и другое.

К медленным – овощи, фрукты, орехи, необработанные крупы, отруби, хлебобулочные изделия из муки грубого помола и прочее.

На кухне мы говорили про масло и его агрегатное состояние в зависимости от химического состава: у растений холодных регионов оно более жидкое, в жарком климате – ближе к твёрдому. Напомню, что на это влияет концентрация насыщенных и ненасыщенных жирных кислот. Их тоже важно учитывать для здорового питания. Для организма человека более полезны ненасыщенные жирные кислоты, ведь они вступают в реакции присоединения и нейтрализуют свободные радикалы и некоторые другие вредные соединения.

И, конечно, мы не можем обойти своим вниманием холестерин, уж очень это вещество у всех на слуху. На самом деле оно вырабатывается в нашем организме, входит в состав всех клеток: холестерин мы обнаружим в мембране, где он регулирует её текучесть и упругость, а также в составе половых гормонов, таких как тестостерон (тоже вещество небезызвестное). Тогда про его вред врут? Нет, но важно найти грань между пользой и вредностью вещества.

Есть нормы содержания холестерина в крови, причём важно не только количество, но и форма. Выделяют так называемые «хорошие» и «плохие» формы: содержание первых с меньшей вероятностью приводит к выпадению холестерина в осадок и формированию бляшек в сосудах. Рациональное питание, умеренные физические нагрузки и внимательное отношение к своему здоровью помогут избежать неприятных последствий. И помните, что любые перегибы вредны, например, недостаток холестерина в организме также приводит к патологиям.

А вот такой компонент мы вряд ли найдём на упаковке, скорее всего, чтобы не пугать покупателей. Нуклеиновые кислоты – ещё одно важное химическое вещество, обязательно находящееся во всех живых клетках, присутствующее даже у вирусов. К этой группе относят молекулы ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) и РНК (рибонуклеиновая кислота).

ДНК – молекула, хранящая генетическую информацию, то есть набор инструкций, которые используются по мере развития организма. Именно здесь заложено, каким может быть цвет глаз и волос, рост, форма сердца, обмен веществ и все прочие характеристики. ДНК состоит из фрагментов – генов, которые можно сравнить с рецептами для конкретных белков.

А белки-то тут при чём? Белки – те кирпичики, из которых складываются самые разные части организма. Они входят в состав мембраны клетки, кожи, волос, мышц, крови и т. д. В любом организме можно найти очень много генов и белков, а, следовательно, много разных признаков.

Получается, что наследственность «живёт» в гене, а проявляется определёнными признаками, с развитием которых напрямую связаны белки. Генотип, совокупность генов, несёт наследственную информацию – программу развития организма.

Так что ДНК – главная молекула, без которой невозможно развитие. Если мы используем натуральную пищу, тем более растения и животных, в их клетках обязательно имеется это вещество.

ДНК из продукта совершенно не опасна и не способна повлиять на наш организм, так как в пищеварительной системе происходит её расщепление на составные части – нуклеотиды. За это отвечают ферменты специальной группы – нуклеазы. То есть это самый обычный компонент пищи, такой же необходимый, как белки, жиры и углеводы. Из нуклеотидов потом собираются новые ДНК, например, при делении клетки. Кстати, интересно, что дезоксирибонуклеиновая кислота – единственная молекула, способная копировать себя. Процесс называется репликацией.

Стоит отметить, что ДНК – очень крупная молекула. В раскрученном виде средняя её длина у человека достигает 5 см (это при том, что размеры клетки микроскопические!). Чтобы поместиться, она скручивается, заворачивается вокруг специальных белков – гистонов и образует хромосому. Именно эти структуры передаются от родителей детям.

РНК – молекулы-помощники, главная задача которых – участие в создании (синтезе) молекул белков. Одни из них переписывают информацию с ДНК (иРНК), другие – доставляют аминокислоты, которые войдут в состав новой молекулы (тРНК), третьи – служат местом протекания реакции и задают её темп (рРНК). Весь процесс биосинтеза можно представить в виде кухни, где происходит следующая история.

Молекулярная кухня

Рибосомы – отличные повара, которые всегда чётко следуют рецептам. Давайте заглянем на молекулярную кухню и посмотрим, что же там происходит.

Предположим, клетке понадобилось срочно создать коллаген, много коллагена, для заделывания большого разрыва в дерме. Тут же задействуется поваренная книга ДНК – толстый фолиант, хранящий много тысяч рецептов.

С ДНК всегда несколько проблематично… Ведь нельзя вынести эту книгу из библиотеки, то есть Ядра, приходится копировать рецепты. Просто Ctrl+C, Ctrl+V тут не сработает. Приходится брать особую ручку РНК-полимеразу, которая и перепишет рецепт на иРНК.

Переписанный рецепт нужно передать повару – рибосоме. Она берёт рецепт и запускает все свои печи и плиты для готовки. А ингредиенты-то где взять? Конечно, в Цитоплазма-Лавке!

Заказ сделан – курьеры отправлены. Каждый курьер тРНК несёт только один ингредиент-аминокислоту. Это очень ответственный работник, поэтому он отдаст заказ, только сверившись с адресом. Антикодон узнал кодон[6]? Прекрасно! Вот ваша аминокислота, получите-распишитесь. Потом всё повторится с новыми антикодонами и кодонами, и цепь будущего белка будет постепенно расти.

Эта молекулярная кухня продолжит работать до тех пор, пока повар-рибосома не дочитает рецепт до конца. Увидит повар стоп-кодон и сразу завершит готовку, выпуская продукт в виде первичной структуры белка в клетку.

Не пугайтесь сложных названий и обязательно сохраните эту историю, если будете сдавать экзамен по биологии.

Рибосома – структура клетки (органоид, органелла), где и происходит синтез, она состоит из молекул рРНК (рибосомальных РНК) и вспомогательных (рибосомальных) белков. Для создания белка нужна информация из ДНК, которая переписывается на иРНК, или мРНК (информационную, или матричную), а также строительный материал – мономеры – аминокислоты. Последние доставляются к месту синтеза при помощи тРНК (транспортных).

К сожалению, увидеть процесс невооружённым взглядом не получится, но он протекает в наших клетках даже сейчас, пока мы с экскурсией гуляем по дому. И, конечно, мы постоянно наблюдаем его результат в тех признаках, которые у нас проявляются.

Антикодон – функциональная часть тРНК из трёх нуклеотидов. Кодон – кодирующая последовательность из трёх нуклеотидов, в данном случае на иРНК (прим. автора).

Это ещё одна молекула, названия которой мы однозначно не найдём в составе продукта. При этом она жизненно важна для любого организма. АТФ (аденозинтрифосфорная кислота) – универсальный хранитель и переносчик энергии в организме.

Энергия требуется для любого процесса: даже в состоянии покоя наши клетки потребляют ресурсы для поддержания жизнедеятельности. Это называется основным обменом. Для получения АТФ необходимы органические вещества и кислород: в процессе дыхания происходит окисление молекул с выделением энергии.

Видов энергии достаточно много, но только химическую можно «законсервировать» в связи внутри молекул, что и происходит при синтезе АТФ. Эта молекула свободно перемещается по клетке и может доставлять энергию именно туда, где она в этот миг требуется. К сожалению, запасти АТФ впрок не получится, так как срок жизни этих молекул мал. Получить их с пищей тоже нельзя, так как, даже если она попадёт в организм, всё равно произойдёт расщепление в пищеварительной системе. Поэтому нам необходимо дышать и получать кислород – топливо для производства энергии, без которой все процессы остановятся, а организм не сможет существовать.

А теперь давайте немного задумаемся о том, насколько в организме всё тесно взаимосвязано. Пищеварительная система расщепляет компоненты пищи на простые соединения. Дыхательная – поставляет кислород – топливо для производства энергии. Кровеносная – всё это транспортирует, распределяя по организму.

Вещества пищи используются для двух глобальных задач: строительство новых структур – пластический обмен, или ассимиляция и производство энергии – энергетический обмен, или диссимиляция. В том числе они потребляются клетками пищеварительной, дыхательной и кровеносной систем.

Перейдём к последним экспонатам, уже более наглядным. «Принимать 1–2 раза в день во время еды». Подобную надпись можно увидеть на упаковке с биологически активными добавками или витаминами. Про них так много говорят, что, конечно, мы тоже не сможем обойти этот экспонат своим вниманием.

Витамины – биологически активные вещества, участвующие в различных процессах обмена веществ. В организме человека вырабатываются только некоторые, основную же массу можно получить лишь с пищей.

Часть витаминов синтезируют бактерии, живущие в нашей толстой кишке, например, К и В5. Витамин D создаётся в коже под влиянием солнечного света: если живёте в городе с большим количеством солнечных дней, то получать его дополнительно нет нужды. А вот жителям пасмурных регионов стоит принимать витамин D дополнительно, особенно в зимний период.

Если витаминов не хватает, развивается гиповитаминоз, если возникает переизбыток, – гипервитаминоз. Интересно, что гипервитаминоз жирорастворимых витаминов бывает чаще, чем водорастворимых.

К первой группе относятся витамины A, D, E, K (если перевернуть, то получится слово «кеда», по которому легко их запомнить). Ко второй – B, C, PP.

Водорастворимые, как можно догадаться по названию, легко растворяются в обычных жидкостях и быстро выводятся из организма естественным образом. А вот жирорастворимые дольше задерживаются в организме, так как пути их выведения не так многочисленны: при постоянном поступлении и развивается гипервитаминоз (вспомним «морковный румянец»).

Историческая справка

Подвиг людей, выживавших в осаждённом Ленинграде, трудно переоценить. Важен был вклад каждого. Но сейчас я хотела бы рассказать о работе биологов, химиков и инженеров, сотрудников Всесоюзного научно-исследовательского витаминного института (ВНИВИ).

Наряду с голодом в городе возникала ещё одна огромная опасность – авитаминоз, способный унести жизни тысяч людей. Боялись эпидемий цинги и пеллагры. Поэтому срочно требовалось разработать меры профилактики.

Предотвратить эпидемию цинги помогла разработанная институтом технология приготовления богатого витамином С напитка из хвои. Производством занимались многие предприятия, хвою собирали не только сотрудники, но и ослабевшие горожане. Были разработаны и рекомендации для домашнего приготовления, которые передавались по радио.

Не менее опасным был авитаминоз витаминов группы В, возникающий из-за нехватки белков и приводящий к развитию пеллагры – болезни трёх Д (характерные симптомы – дерматит, диарея и деменция). А недостаток каротина – предшественника витамина А – приводил не только к ослаблению организма и болезням, но и сильно мешал разведчикам, из-за куриной слепоты[7] испытывающим сложности с выполнением обязанностей в ночное время.

Проблемы нехватки витаминов группы В решили с помощью гидролизных дрожжей. Для их производства использовали специальный раствор, получаемый из древесины, и затравку. Прессованные дрожжи отправляли в больницы и госпитали, что помогало справляться с дистрофией. А каротин извлекали из хвои.

В течение всей блокады работа института не останавливалась, несмотря на смерти, голод, холод, бомбёжки… Сотрудники разрабатывали новые способы получения жизненно необходимых витаминов, помогали запускать их производство, снабжали солдат, больницы и госпитали, по возможности горожан. По воспоминаниям одного из сотрудников, Алексея Дмитриевича Беззубова, именно работа помогла выжить, ведь каждый день они задавали себе единственный вопрос: «Что ты сделал для Победы?».

В современных цивилизованных странах проблема нехватки витаминов уже не стоит так остро, как даже 100 лет назад. Основную массу мы получаем с пищей, дополнительно используем биологически активные добавки. Однако в приёме витаминов тоже важно соблюдать меру – не перебарщивайте, чтобы не получить гипервитаминоз.

На этом будем прощаться со столовой. А так как мы говорили в основном о пищеварении (а кто-то даже практиковал его в момент экскурсии), самым разумным будет пройтись на свежем воздухе. Выйдем во двор.

Куриная слепота – расстройство зрения, при котором снижается чувствительность глаза в ночное время, при недостаточном освещении (прим. автора).

Давайте постараемся запомнить всё самое значимое, касающееся пищеварения. Важно принимать пищу в одно и то же время, правильно жевать жевательную резинку, следить за веществами в рационе. Запомним, что на строение зубов напрямую влияют тип питания и характер еды, как и на химический состав и количество выделяемой слюны. Рацион должен быть сбалансированным, содержать все необходимые вещества: незаменимые аминокислоты, медленные углеводы, витамины и др.

От ветки к ветке протягивается серебристая нить – паутина. Проследим за ней и, если повезёт, сможем увидеть, как паук ловко заворачивает свою жертву в тугой кокон. Зачем он это делает?

Пауку важно, чтобы его жертва находилась на одном месте, пока внутри неё происходит переваривание. Да-да, мы отправляем пищу в рот, и она начинает расщепляться на отдельные элементы в пищеварительном тракте, а вот у паука это происходит вне его организма. Это называется внешним, или внекишечным, пищеварением.

Пауки впрыскивают в свою добычу специальные пищеварительные ферменты для того, чтобы расщеплять крупные составляющие пищи на более простые элементы, которые клетки потом используют для различных нужд. Расщепление происходит прямо в теле мухи или другой добычи паука. В дальнейшем он просто всасывает образовавшуюся массу, получая настоящий коктейль из питательных веществ, которые сразу можно направить в клетки для извлечения энергии или строительства новых структур организма.

Но паутина нужна не только для ловли добычи и обеспечения её неподвижности. С помощью своих нитей пауки могут перемещаться (вспомните, как они спускаются вниз с потолка, вызывая дикий ужас у арахнофобов с желанием немедленной эвакуации из города), а в некоторых странах мы могли бы даже увидеть их летящими на паутинках. Ветер легко их подхватывает, позволяя молодым особям максимально удаляться от родного гнезда. Ещё это отличная защита будущего потомства, если создать кокон вокруг яйца. А для некоторых видов паутинная нить – страховка на случай неудачного прыжка на жертву.

Паук и паутина

При случае понаблюдайте, как паук строит свои ловчие сети. Он не просто наматывает круги между опорными нитями, а по-настоящему настраивает своё сооружение. Представьте паука, сидящего в засаде и ждущего, когда же ему попадется Муха-цокотуха или ещё что-то стоящее. И вдруг он ощущает натяжение ловчей сети, радостно ползёт за добычей и видит сухой листочек, свалившийся с дерева. Обидно… Чтобы не тратить время понапрасну, бегая из-за каждого мусора, попавшего в паутину, у пауков в процессе эволюции выработалось интересное приспособление – настройка степени натяжения нитей. Каждую паук налаживает подобно тому, как настраивает музыкальный инструмент исполнитель, у каждой своя частота звучания. Благодаря этому пауки умеют отличать вибрации, возникающие при попадании чего-либо в ловчие сети, кроме того, они способны вычислять, в какую именно часть паутины попала добыча, что позволяет быстрее до неё добраться.

А кто мне ответит, к какой группе относятся пауки? Многие причисляют их к насекомым, что совсем неверно. Вместе с клещами, скорпионами и некоторыми другими представителями они образуют класс Паукообразные. Отличить от насекомых несложно: у пауков 8 ножек, а не 6, отсутствуют усики и крылья. Конечно, обе группы родственны, так как относятся к членистоногим животным, но причислять их друг к другу не нужно.

Осмотрим двор. Он просторный и современный, с детской площадкой, зонами для отдыха и прогулок, тренажёрами. Представим, что этот двор не просто хорош, а идеален, поэтому в нём оборудованы даже специальные площадки для жарки шашлыка. Он-то и станет нашим следующим экспонатом.

Споры о лучшем маринаде такие же вечные, как и споры о лучшем борще. Мы не станем в них ввязываться, а просто поговорим о том, как действует маринад. Зачастую в нём содержится кислота (молочная, лимонная, уксусная, яблочная и др.): под её действием волокна мяса разрушаются (денатурируют), становятся мягкими. Также кислоты, специи и лук вызывают гибель микроорганизмов, не давая им развиваться на продукте.

Интересно, что волокна мяса – почти чистый белок, так как состоят из поперечнополосатой скелетной мышечной ткани, с ней связаны жировые и соединительные ткани в небольшом количестве.

Соединительные – образуют защитные оболочки и сухожилия, при помощи которых мышцы крепятся к костям. Волокна образуются при слиянии нескольких небольших клеток, из-за чего становятся многоядерными и очень длинными, достигая нескольких сантиметров. Под действием кислот маринада они набухают и теряют жёсткость, а коллаген, отвечающий за прочность, растворяется.

Но как тогда объяснить то, что иногда мясо остаётся жёстким даже после маринования? Причина может крыться в качестве самого мяса, а также в избытке кислоты или других веществ, которые начинают вытягивать воду. Жидкость выходит из мышечных волокон также при пережаривании или при длительном температурном воздействии без формирования корочки, «запечатывающей» сок внутри. Так что приготовление вкусного шашлыка – настоящая наука. И, вооружившись знаниями биологии и химии, можно создать отличный фирменный рецепт.

Давайте подойдём к ближайшему дереву и внимательно рассмотрим кору. На ней можно увидеть два интересных организма: лишайник и мох. Возможно, кто-то спросит: «А разве это не одно и то же?» Нет, хотя их часто путают.

Лишайник на дереве выглядит как корочка или нарост, напоминает хлопья, листочки или пластинки. Это комплексный организм, состоящий из клеток грибов и зелёных водорослей, ещё в нём могут присутствовать цианобактерии – фотосинтезирующие бактерии (считается, что в эволюции именно у них впервые появился процесс фотосинтеза). Между этими компонентами складываются сложные взаимоотношения, ставшие предметом спора учёных. Одни считают их вариантом взаимовыгодного сожительства, другие – паразитизмом гриба на водоросли. Так или иначе, лишайник – уникальный организм, ведь все клетки внутри работают как единое целое, хотя принадлежат к разным царствам живой природы. Водоросли и цианобактерии фотосинтезируют, создавая органические вещества, а гриб добывает воду и минеральные соли, защищает своих сожителей от высыхания. Из-за того, что в их состав входят столь разные представители, лишайники сложно отнести к какой-то конкретной группе. В этом они схожи с чайным грибом, который мы обсуждали на кухне.

Лишайники очень неприхотливы, растут даже на голых скалах и не нуждаются в почве. Более того, они – пионеры растительных сообществ, то есть с этих организмов начинается развитие природных экосистем. Лишайники поселяются на пустынной местности, где ничего ещё не растёт, постепенно разрушают субстрат, на котором живут, например, камни или горные породы, и отмирают, что формирует тонкий слой почвы. Далее на этом месте могут развиваться другие организмы, например мхи.

Несмотря на неприхотливость и способность жить на камнях, лишайники не могут расти в условиях химического загрязнения, особенно соединениями серы. Так что отсутствие этих комплексных организмов рядом с промышленными зонами легко объяснимо.

С некоторыми видами лишайников связано такое понятие, как лакмус. Слышали выражение «лакмусовая бумажка»? Оно означает показатель чего-либо, а пришло из химии, где такие полоски используют для определения кислотности среды. Напомню, среда может быть нейтральной, кислой и щелочной в зависимости от концентрации различных веществ. Мы уже затрагивали эту тему в связи с особенностями пищеварения. Так вот, лакмус способен менять цвет, реагируя на кислотность среды, то есть служит индикатором. Лишайники – один из основных типов сырья для производства таких полосок.

Теперь уделим внимание мхам. Они обычно зелёненькие, «пушистые», с миниатюрными стеблями и листьями. Это высшие растения, то есть имеющие более сложное строение. С лишайниками их часто путают потому, что те и другие небольшие, растут вместе, зелёные. Но различий между ними больше, чем сходств, в чём поможет убедиться более подробное обсуждение.

У мхов нет корней, вместо них – небольшие выросты для прикрепления – ризоиды. Из-за этого могут селиться на тонком слое почвы, закрепляться на лишайниках или разрушающихся камнях, в трещинах дорожек. При этом есть стебли, маленькие листья и коробочки на ножке, в которых развиваются споры для размножения.

Давайте возьмём в руки свежий мох. Каковы ощущения? Что-то мягкое и влажное. Эти растения способны поглощать влагу прямо из воздуха (ведь корней у них нет), то есть они гигроскопичны. Вода накапливается в тканях, так как она важна не только для процессов жизнедеятельности, но и для размножения (мужская половая клетка – сперматозоид подплывает к женской – яйцеклетке). Легко представить, что от переизбытка воды возможно гниение, но этого не происходит. Клетки мхов выделяют специальные антибактериальные вещества, не давая развиваться микроорганизмам. По этой причине некоторые виды раньше использовали как перевязочный материал, особенно в военное время.

Мхи – участники пищевых цепей, как и большинство растений синтезируют органику и выделяют кислород в атмосферу. Сфагнум (белый мох, торфяной мох) способен приводить к заболачиванию территории, образует залежи торфа – горючего полезного ископаемого.

Итак, получается, лишайник – комплексный организм из грибов и водорослей (а иногда и бактерий), а мох – растение. Но путаница между ними зашла так далеко, что отражена в названиях некоторых представителей. Например, олений мох и исландский мох – лишайники.

Если лишайники и мхи растут на коре дерева, то они паразиты? Нет, ведь паразиты – это организмы, использующие ресурсы организма-хозяина и наносящие ему вред. Лишайники и мхи сохраняют способность к фотосинтезу, не используют вещества из дерева. Так кто же они? Эпифиты.

Эпифиты – организмы, поселяющиеся на растениях и использующие их в качестве опоры и проводника к свету. Селятся преимущественно на стволах и ветках деревьев. То есть они не тунеядцы, а квартиранты (подобный тип отношений так и называется, квартиранство).

Помимо лишайников и мхов к эпифитам относятся орхидеи, растения группы Бромелиевые (например, «испанский мох»). Часть из них не имеет корней, а к дереву прикрепляется ризоидами, слоевищем или тонкими как нитки стволами. У других квартирантов корни есть, но они видоизменяются. Выглядят как длинная волокнистая мочалка или запутанный клубок шерсти. Это воздушные корни (название вполне понятно, если вспомнить, что эпифиты растут не в почве, а на ветках).

Такое приспособление, как жизнь на другом дереве, встречается повсеместно, но особенно много подобного увидим в тропиках, где разных видов так много, что всем не хватает места. Организмы изобретают разные способы, чтобы выносить листья к свету.

В лишайниках и мхах, например с коры дерева, существует целый мир – множество различных микроорганизмов создают здесь экосистему. Если бы под рукой был обычный световой микроскоп, мы могли бы взять частичку тканей того и другого, поместить в воду и немного помять. Получится экстракт, который интересно рассматривать. В одной небольшой капле можно обнаружить круглых червей, коловраток, тихоходок и других микроорганизмов. При случае обязательно проделайте такой опыт. А пока расскажу про два микроскопических экспоната, которые рядом, просто сейчас не видны.

Коловратки – беспозвоночные организмы, одни из самых маленьких среди многоклеточных животных. Самый миниатюрный представитель размером всего в 40 микрометров, самый огромный – около 2 миллиметров. Представьте, даже у тех, кто невиден невооружённым взглядом, есть нервная, пищеварительная, выделительная и другие системы. Своё название животные получили за коловращательный аппарат, при рассматривании в микроскоп он напоминает циркулярные пилы. Этот аппарат состоит из пучка ресничек – тонких выростов, способных к сокращению (биению), которое и создаёт эффект вращения. Расположен на переднем конце тела, где также находится ротовое отверстие. Биение ресничек помогает загонять пищу в рот, передвигаться.

Тихоходки – тоже многоклеточные животные, близкие к членистоногим. Некоторые крупнее коловраток и могут питаться ими. Напоминают забавных неуклюжих мишек с коготками на восьми лапках. В последнее время популярность тихоходок растёт, и вы могли слышать про их удивительную живучесть, видеть мягкие игрушки в виде этих существ.

Действительно, некоторые тихоходки способны выживать в экстремальных условиях: ультрафиолетовое излучение и радиация, очень высокие температуры и замерзание, иссушение… Это возможно благодаря криптобиозу, то есть состоянию покоя, в которое впадают эти существа. Их организм теряет воду, процессы обмена веществ приостанавливаются, а тело покрывается защитной оболочкой. Формируются так называемые бочонки. При улучшении условий тихоходки оживают, то есть вновь проявляют активность. Однако, чтобы это произошло, условия должны изменяться плавно: вхождение в состояние криптобиоза начинается с высушивания, которое должно быть постепенным, чтобы животное успело подготовиться к покою. При резком наступлении неблагоприятных, и тем более экстремальных, условий тихоходки погибают.

Так что данные о живучести тихоходок верны, но с некоторыми оговорками. Но представьте, если бы они могли рассказать об опытах, в которых поучаствовали, похвастаться своей невероятной живучестью? Немного пофантазируем и представим, как бы мог выглядеть дневник разумной тихоходки, понимающей, что с ней происходит в каждый момент времени, даже в состоянии криптобиоза.

Дневник тихоходки

День первый.

Убегала от нематоды. Бежала быстро, так, как ещё никогда. Пробежала целых 6 мм за 2 минуты. Устала.

День второй.

Отдыхала от вчерашнего забега. Пила коктейль из инфузорий. За коловраткой решила не бежать.

День третий.

Проснулась в заколдованном кругу. Попробовала дойти до края, но ударилась. Побрела дальше. Нигде выйти не удалось. Точно магия.

День четвёртый. Тихоходка расслабляется в чашке Петри

День четвёртый.

Увидела человека. Он сделал для меня сауну. Полежала часик в бурлящей жидкости. Отдохнула душой.

День пятый.

Человек свозил меня на лыжный курорт. Покаталась на горках. Было немного прохладно, по ощущениям –180 °C.

День шестой.

С нетерпением ждала новых развлечений. Была в солярии. Потом подсыхала. Излучение было маленькое: всего 300 000 бэр. Можно было бы и добавить. Ну, да ладно, и на том спасибо.

День седьмой.

Готовилась к путешествию. Меня посадят в большущую штуку для полётов на дальние расстояния.

День восьмой.

Отправили в космос.

День восемнадцатый.

Побывала в открытом космосе. Понравилось. Там забавно. Вернулась в свой мох на метеорите (случайно зацепилась). Как же было круто! Жду начала следующих приключений.

Ещё раз подчеркну, что найти тихоходку во мху или лишайнике несложно. Так что обязательно попытайтесь, если есть доступ к микроскопу.

Перейдём от микроскопических экспонатов к тем, кто покрупнее. Осмотримся, кинем взгляд на полянки и газоны. Знаете ли вы названия растений, которые встречаются буквально под ногами?

Различных видов вокруг нас очень много. Растения, произрастающие в условиях города, называют урбанофлорой, городской флорой. В зависимости от региона видовое разнообразие трав может насчитывать более 500 представителей. Поговорим о некоторых, привычных многим.

Вот какая-то трава с длинными листьями, о край которых можно порезаться, и чем-то похожим на колосья. Тимофеевка луговая – злаковое растение, очень нетребовательное к условиям обитания. Примечательно тем, что относится к кормовым, его можно давать даже таким домашним животным, как кролики и морские свинки. Пыльца тимофеевки луговой – распространённый аллерген.

В другом месте растение с неприметными белыми цветочками – пастушья сумка обыкновенная. Современному человеку название может показаться странным: оно происходит от формы плода, напоминающего сумку, с которой раньше ходили пастухи. Мы бы сейчас сказали, что они просто похожи на сердечки. Растение нашло применение в кулинарии – листочки используют для приготовления супов и салатов. А ещё пастушья сумка – медонос, то есть охотно используется пчёлами для заготовки мёда.

Похожа на пастушью сумку сурепка обыкновенная. Оба растения относятся к семейству Крестоцветные: у их цветков по четыре лепестка, расположенных так, что напоминают крестик. Сурепка обычно не привлекает внимания и воспринимается как простой сорняк, но также считается медоносом, используется в медицине. Однако важно знать, что в растении содержатся вещества, токсичные при получении в большой концентрации.

Ещё рассмотрим ячмень гривастый. Это красивый сорняк с колосьями, напоминающими лошадиную гриву. У цветов этого растения развивается длинная и очень жёсткая ость – отросток с щетинками. Плодики – зерновки – цепляются к шерсти животных и одежде, таким образом распространяя семена. Опасность ячмень гривастый таит для домашнего скота и животных, так как может забивать пищевод или попадать в дыхательную систему, нанося механические повреждения органам. Например, при вдыхании зерновки легко попадают в нос и дыхательные пути, но вытащить их не так-то просто. Своими цепкими выростами они цепляются за внутренние ткани, так что может понадобиться помощь ветеринара.

И, конечно, нельзя обойти вниманием растение – излюбленный объект детских игр. Крупные, иногда огромные, листья, розовые цветочки (соцветия), цепкость… Посвятим ему отдельный фрагмент.

Если вы хоть раз приносили домой на одежде, обуви или волосах цепкие «колобки», то прекрасно представите, о чём речь. Итак, наш следующий экспонат – лопух (репей, репейник). Наиболее часто встречаются виды лопух паутинистый и лопух большой. Растения относятся к семейству Сложноцветные, у представителей которого образуется соцветие корзинка: на толстой разросшейся оси расположено множество маленьких цветков. У некоторых представителей они делятся по функциям: одни отвечают за размножение, другие – за привлечение опылителей. Получается, что соцветие искусно маскируется под цветок и многими именно так воспринимается. Так происходит и у лопуха.

После отцветания в корзинке репейника образуются плоды семянки с семенами, имеющими хохолки. Благодаря специальным крючкам соцветия легко цепляются к шерсти животных или одежде человека. Для растения это отличный способ распространения, ведь ему выгодно, чтобы новые особи появлялись как можно дальше от материнского. Это и уменьшение конкуренции, и захват новых территорий.

С крючками лопуха связан один интересный исторический факт. Не секрет, что в своих изобретениях человек часто «подсматривает» что-то у природы, применяет принципы работы живого в бытовых предметах, технике и т. п. В современности наука, изучающая возможности такого перенесения, повторения, называется бионикой. Итак, лопух вдохновил швейцарского инженера Жоржа де Местраля на создание застёжки-липучки для одежды.

Примерно так выглядит крючок лопуха под микроскопом

Так что наблюдательность – очень полезное и, порой, прибыльное качество. Поэтому старайтесь внимательно смотреть вокруг, прислушиваться к окружающему и проявлять любопытство. Кто знает, на что ещё может вдохновить живая природа?

В траве, а иногда прямо на асфальте можно увидеть небольших беспозвоночных животных – улиток. Мы уже говорили, что они относятся к типу Моллюски и классу Брюхоногие. Обычно их не боятся, но иногда испытывают к ним неприязнь. А знаете ли вы, что улитки способны «кусаться»?

Да-да, здесь нет никакой ошибки. В ротовой полости этих моллюсков находится множество хитиновых зубцов – тёрка, или радула, которой они перетирают растительную пищу. Забавно, что их количество может достигать 25–30 тысяч, так что акула по числу зубов совсем не рекордсмен (конечно, у акулы зубы имеют другое строение и происхождение).

Однако, несмотря на столь внушительное количество зубов и их ежесуточное обновление, бояться улиток всё же не нужно. Зубцы радулы настолько мелкие, что не способны причинить вред: их воздействие на кожу не чувствуется или ощущается как лёгкое пощипывание. На самом деле это не укус в прямом смысле слова, так как радула работает по принципу тёрки, соскребая пищу. Так что зубцы улитки – необычная тема для обсуждения, но не повод для беспокойства.

Обычно такой «диагноз» ставят родители своим детям, когда те часто падают, получают раны и ссадины. Существует ли такая болезнь в действительности? Нет, но частицы асфальта могут попадать в ранку, вызывая дополнительное воспаление. Поэтому важно вовремя обратить внимание на подобное, промыть и обработать антисептиком повреждённое место. Если же ссадина долго не заживает или проявляются аллергические реакции, нужно обратиться к врачу.

Раз уж мы затронули тему травм, стоит вспомнить и про кровь – одну из главных жидкостей нашего организма. Она выполняет множество функций: переносит газы (кислород и углекислый газ), доставляет гормоны и питательные вещества, защищает от патогенов (за иммунитет ответственны лейкоциты – белые кровяные тельца). Одна из главных особенностей крови – её группа по системе АВ0. Разберёмся.

В крови есть антитела – вещества, защищающие от чужеродных организмов и молекул, и антигены, способные вызвать иммунный ответ. Те и другие есть в плазме и красных кровяных тельцах – эритроцитах. По указанной системе выделяют два типа антигенов (А и В) и два типа антител (альфа и бета). У одного организма не должно быть одновременно пар антиген-антитело «А и альфа» и «В и бета», так как подобные сочетания приводят к защитным реакциям, склеиванию эритроцитов и их гибели. У людей с первой группой крови есть только альфа и бета, со второй – А и бета, с третьей – В и альфа, с четвёртой – А и В.

Если смешать кровь разных групп, например, при переливании, произойдёт как раз та реакция, которую упомянула выше – склеивание эритроцитов. Поэтому важно знать свою группу крови: в некоторых чрезвычайных ситуациях это может спасти жизнь.

Возможно, вы слышали такие понятия, как «универсальный донор» и «универсальный реципиент». Что это значит? Универсальными донорами классически называют людей с первой группой крови: так как у них нет антигенов, их кровь не вызывает иммунного ответа. То есть она подойдёт людям не только с одноимённой группой крови, но и с другими. Универсальными реципиентами считают людей с четвёртой группой крови: так как у них нет антител, А и В антигены не вызывают иммунного ответа. Поэтому потенциально им подходит любая группа крови. Но это в теории. В реальности же помимо системы АВ0 существует множество других факторов, более 40, многие из которых тоже важно учитывать для успешного переливания. Обсудим ещё один значимый показатель – резус-фактор.

Резус-фактор – ещё одна группа крови, имеющая важное клиническое (медицинское) значение. Речь идёт про наличие или отсутствие определённых антигенов: их несколько десятков, но, чаще всего, выделяют только самые важные, преимущественно антиген Rho(D). Если он есть, говорят про положительный резус-фактор, если отсутствует, про отрицательный.

А знаете ли, откуда пошло это название? Балл в копилку тому, кто правильно ответил или знал эту информацию. Исследовали данный фактор на мартышках-резус, что и дало наименование всей системе.

При смешивании резус-положительной и резус-отрицательной крови возникает резус-конфликт, то есть ситуация, при которой иммунитет реагирует на антиген, выделяя антитела, разрушающие эритроциты. Такое может возникать при неправильном переливании крови, трансплантации органов и беременности. В современности первые две ситуации почти исключены, с третьей же всё сложнее, так как она зависит от индивидуальных особенностей родителей. Знаю, что вопрос про это возникает нередко, поэтому расскажу чуть больше.

Если у матери отрицательный резус-фактор, а у отца – положительный, то у ребёнка с вероятностью 50 % или 100 % проявится признак отца, в зависимости от его генотипа. Это объясняется генетическими закономерностями, так как ген положительного резус-фактора «более сильный» и подавляет противоположный, доминирует над ним. При первой беременности резус-конфликт обычно не проявляется, так как иммунная система матери только узнаёт новый антиген. А вот при второй и последующих – начинается активная выработка антител, что существенно влияет на развитие ребёнка и его здоровье и даже может привести к гибели. Подобное можно предупредить, но для этого необходимо знать резус-фактор и своевременно обращаться к специалисту.

Кстати, ещё более редкая ситуация – комбинация четвёртой группы крови и отрицательного резус-фактора. Если вы вдруг обладаете именно этими признаками, можете почувствовать удовлетворённость от того, что подобное сочетание встречается в среднем менее чем у 1 % людей.

В воображении нашу своеобразную экскурсию сопровождают солнце и тепло. Но если бы мы вышли во двор во время дождя, то наблюдали на асфальте немало дождевых червей. Конечно, вы понимаете, что это совсем не совпадение. Но что именно заставляет этих животных выползать из почвы на неуютную дорожку?

Дождевые черви относятся к группе Кольчатые черви. Этот тип один из самых развитых среди червей. Но у его представителей нет дыхательной системы, поэтому газообмен происходит при помощи всей поверхности тела. Во время дождя пространство между частицами почвы заполняется водой, поэтому животные не могут дышать и выползают на поверхность. Во время осадков их видели максимально часто, поэтому так и прозвали.

Но это не единственное, чем интересны черви. Мы уже не раз говорили о запахах, а ещё обсуждали, что эта чувствительность тесно связана со вкусом. Вот у дождевых червей нет отдельно обоняния и вкуса, зато есть химическая чувствительность – способность воспринимать молекулы. Это ещё одно доказательство того, что два органа чувств имеют общую природу.

Дождевые черви полезны для почвы, увеличивают её плодородие. Они питаются детритом – мёртвой органикой, например, листовым опадом, остатками растений и животных. Пропуская детрит и частицы почвы через пищеварительную систему, делают их доступнее для бактерий, которые уже разлагают сложные молекулы до простых, не давая мёртвой органике скапливаться в природе. Кроме того, черви рыхлят почву, то есть делают её более пористой и воздушной. Это важно для растений, так как корни тоже дышат (позже расскажу, как это можно проверить) и должны получать кислород, в рыхлой почве лучше распределяется вода, тогда как в плотной – она не может проникать глубоко и быстро испаряется с поверхности. Так что дождевые черви – полезные животные, бесплатно помогающие поддерживать огород и выращивать разные культуры.

Кольчатые черви – эволюционно первые животные, у которых появилась кровеносная система. Кислород в крови переносит специальный дыхательный пигмент – эритрокруорин (разновидность гемоглобина). В его состав входит железо, придающее красный цвет. Эритрокруорин крупнее человеческого гемоглобина и находится прямо в плазме крови, то есть в её жидкой части, а не в специальных клетках – эритроцитах.

Как думаете, что это даёт и как можно использовать такое сходство? Русские учёные предложили использовать очищенный гемоглобин морского червя пескожила для помощи людям при сильной кровопотере. По мнению исследователей, он сможет быстрее и эффективнее доставлять кислород к разным органам, в том числе обеспечивать им ткань самого сердца, что позволит избежать развития патологии и справиться с опасным состоянием. Всё это требует длительного изучения и проверки, но перспективы впечатляют. Надеемся, что эти исследования ещё дадут о себе знать и принесут пользу.

Сколько же здесь биологических экспонатов! Просто глаза разбегаются. Посмотрим на берёзку – растение, ставшее одним из символов России. Мы уже знаем про её сок, а сейчас внимательнее рассмотрим кору и другие органы.

Ствол берёзы легко узнать по чёрным чёрточкам. Если рассмотреть их в упор, провести пальцами, станет понятно, что это бугорки. Они неровные, может показаться, что внутри произошёл взрыв и нечто вырвалось на свободу. Это вообще нормально?

Чёрные чёрточки – это чечевички – разрывы в покровной ткани стебля. И они абсолютно нормальны. Дело в том, что растение получает кислород через специальные образования на листьях и молодых стеблях – устьица. Но со временем тонкая ткань, содержащая устьица, отмирает и сменяется более толстой и прочной, способной защитить от различных негативных факторов: холода, потери воды, микроорганизмов. Но дыхание не должно прекращаться, поэтому постепенно формируются прорывающиеся бугорки – чечевички, через которые и происходит газообмен. Такое происходит у берёзы и некоторых других деревьев: тополя, черешни, липы… По внешнему виду чечевичек даже можно определять растение. Кстати, такие же образования мы можем увидеть на яблоке (маленькие точки на шкурке плода).

Продолжим осмотр берёзки. Вот с одной стороны какие-то странные наросты, напоминающие копыто лошади. На ощупь твёрдые, как древесина дерева. Это грибы-трутовики – паразиты, наносящие вред и способные разрушить растение. Часто после этой информации хотят срочно убрать грибы, срезать или оторвать их. Но не спешите, такие действия могут нанести вред.

Обсуждая шампиньоны из холодильника, мы говорили, что у грибов формируется тело – мицелий. Это основная часть этих организмов, часто скрытая внутри субстрата, от неё зависят их питание, дыхание и другие процессы жизнедеятельности. Мицелий трутовика развивается внутри дерева, а снаружи появляется только плодовое тело, производящее споры.

Как-то в ботаническом саду я видела, как посторонняя девушка, не работник, срезала плодовые тела трутовика с дерева, побросав их прямо на землю. И она точно принесла больше вреда, чем пользы, так как всё нужно делать с умом и правильно. При удалении плодовых тел важно собрать все остатки и не допустить, чтобы они попали на почву, так как могут распространиться споры. Кроме того, место среза нужно обработать специальным средством, уничтожающим микроорганизмы и помогающим подавить активность гриба внутри дерева (помним, что мицелий остаётся в тканях).

При сильном заражении дерево спасти не получится, так как внутри развивается гниль. Через несколько лет оно, увы, погибнет. Но не думайте, что трутовики ужасные убийцы, уничтожающие прекрасные деревья. В природе они чаще развиваются на уже больных растениях, выполняя функцию санитаров, или на старых пнях, постепенно разрушая органику до минеральных веществ. Здоровые деревья заражаются спорами трутовика через раны, в том числе нанесённые человеком. Так что в наших силах предупредить появление паразита, просто бережно относясь к берёзам и другим деревьям: не ломать ветви, правильно собирать сок, обрабатывать трещины и раны при их появлении.

Ой, посмотрите, здесь одинокий одуванчик, решивший зацвести позже своих сородичей. Сейчас он ещё жёлтенький, но скоро побелеет, превратится в ворох лёгких пушинок, которые так приятно раздувать по округе… Такое простое, но красивое растение, определённо заслуживающее внимания.

Одуванчик, как и лопух, – представитель семейства Сложноцветные. Его корзинка содержит множество цветочков, которые в дальнейшем образуют плоды – семянки. Да, это те самые пушинки, легко отрывающиеся от основания, если подуть на них. Особенность этих плодов – вырост, похожий на парашютик. Он нужен для распространения ветром: такая семянка не только быстро подхватывается самым лёгким порывом, но и переносится на дальние расстояния. Любопытно, физики установили, что строение «парашютика» одуванчика создаёт подъёмную силу: воздух обтекает его, затягивается в область над ним и создаёт своеобразный вращающийся пузырь (вихревое кольцо). Открытие интересно само по себе, а ещё перспективно, ведь можно применять подобный принцип при конструировании летательных аппаратов. Природа снова вдохновляет на открытия и изобретения.

Давайте сорвём одуванчик. Выделится белая жидкость: стоит её потрогать, и ощутишь нечто липкое, а потом кожа в месте соприкосновения покроется коричневатым налётом. Белая жидкость – это млечный сок, выделяемый всеми частями одуванчика лекарственного, который столь привычен в наших дворах, а также другими видами этого растения. Сок горький на вкус, содержит огромное количество различных веществ и находится в специальных структурах – млечниках. Его значение для растения пока не до конца ясно: полагают, что это продукты, подлежащие удалению, также он может выполнять защитную функцию, так как обладает антибактериальными свойствами.

Одуванчик лекарственный находит широкое применение во многих областях. Его используют в фармакологии для производства лекарств, в кулинарии – для приготовления салатов. Из цветков варят варенье, похожее на мёд, из корней получают порошок, использующийся для заваривания напитка (немного напоминает кофе, но не содержит кофеин). Многие животные с удовольствием поедают одуванчики, а пчёлы используют их нектар для производства мёда.

Кажется, что от одуванчиков сплошная польза… Но любители заниматься огородом с этим не согласятся. Эти растения – ещё и злостные сорняки, от которых трудно избавиться на участке. Например, одуванчик лекарственный отличается очень длинным корнем, уходящим глубоко в землю. Чтобы устранить его полностью, не оставив в почве кусочков, потом способных прорасти, нужно поработать тяпкой или даже лопатой.

С одуванчиком нам пора расставаться, но напоследок можно провести небольшой опыт. Давайте возьмём сорванный цветок и разделим стебель, на котором он держится (цветонос), продольно на 2–4 части. Потом опустим в воду. Полоски начнут закручиваться, формируя интересные завитушки (в детстве я очень любила так делать). Подобное явление объясняется тем, что клетки внутри цветоноса имеют неодинаковую толщину: одни крупнее, другие меньше. Вода начинает заполнять ткани, но происходит это неравномерно, в результате чего с одной стороны вес увеличивается стремительнее, чем с другой. Возникает изгиб и красивая завитушка.

Возможно, это один из самых больших страхов детства. Представьте, вы гуляете во дворе с друзьями, игра в самом разгаре: казаки поймали почти всех разбойников; вы удачно спрятались так, что вóда уже отчаялся вас найти; в очередной раз скрестились мечи-палки; Марина только-только согласилась уступить роль мамы в дочках-матерях… И тут настоящая мама зачем-то зовёт домой.

Обидно! Хочется сделать вид, что ничего не услышал, хотя на самом деле прекрасно разобрал своё имя даже через шум и гам ребят. Почему так происходит?

Способность расслышать своё имя даже сквозь крики ребят – заслуга внимания. Точнее, одной из характеристик – избирательности. Для каждого из нас существует набор объектов, фраз, событий, имеющих первостепенную важность. Именно на них в первую очередь направлено внимание, естественно, непроизвольно. То есть из нескольких поступающих стимулов будет выбран наиболее значимый. Так как имя относится к личности человека, оно будет занимать вершину в топе важных слов и акцентировать на себе внимание.

Как примерно это выглядит? Ухо человека воспринимает одновременно множество разных звуков. Колебания поступают к рецепторам, перекодируются в нервные импульсы и направляются в мозг по слуховым нервам. Передаются все импульсы, а доходит до цели только часть. Иначе мы бы просто сошли с ума от обилия лишней информации. Но вот поступает сигнал о том, что прозвучало собственное имя. Важный стимул возбудил внимание, дошел до коры больших полушарий и стал осознаваемым. Чудо свершилось! Человек понял, что его зовут, и отреагировал на это. Или не отреагировал… Возможно, мама поверит, что не услышал (если только она не прочитала эту книгу).

Что же, нам действительно пора двигаться дальше. Мы немного больше узнали о растениях, которые нас окружают, об их пользе и вреде, а также о потребностях. Поговорили о том, что природа часто вдохновляет на различные открытия и изобретения, и это ещё одна причина, по которой важна наблюдательность. Помните, что народные средства, такие как подорожник, работают, но только при грамотном применении. А ещё берегите дождевых червей, так как это очень полезные организмы, повышающие плодородие почвы.

Мы вернулись с прогулки, набрали с собой «сувениров» со двора – нужно отнести их на балкон, где продолжим обсуждать растения и животных. Входная дверь и коридор…. Есть ли здесь что-то биологическое, заслуживающее нашего внимания? Давайте осмотримся, возможно, что-то здесь тоже притянет наш взор и захочется поговорить об этом подробнее.

Не все экспонаты в нашей коллекции приятные, но от этого их важность и интересность не становятся меньше. Сейчас поговорим как раз про один из таких. «Не целуй кошку/собаку/другого питомца!» (нужное подчеркнуть). Многие ли из нас слышали подобное от мамы, когда пытались приласкать домашнего любимца? Вполне возможно, что раньше вы думали, что это просто какая-то тираническая придирка, излишняя щепетильность, брезгливость, да и вообще, что мама в этом может понимать… На самом деле замечание более чем здравое, даже в том случае, если животное домашнее и не бывает на улице. Сейчас разберёмся почему.

Вот у нас стоит в коридоре множество обуви: какая-то выглядит вполне чистой и свежей, по какой-то не мешало бы пройтись щёткой, а какую-то вообще тщательно отмыть в тёплой воде. Даже если ботинки выглядят чистыми, они всё равно несут на себе огромное множество микроорганизмов, особенно если в них уже выходили на улицу. Кроме микроорганизмов на обуви могут быть микроскопические яйца паразитов: они столь малы, что невооружённым взглядом их не разглядеть, и даже лупа не всегда поможет. Кошечка трётся о ноги и собирает этих паразитов, а мы, целуя её, вполне можем их подхватить. Поэтому так важно соблюдать правила личной гигиены, а также устраивать профилактики глистов для домашних питомцев.

Кстати, по статистике у детей выводить паразитов гораздо сложнее, чем у взрослых. И дело не в каких-то особенностях строения организма или неразвитости иммунитета. Просто дети не очень охотно соблюдают правила личной гигиены, всё норовят попробовать и тянут в рот, поэтому происходит самозаражение.

Особенно распространены такие паразиты, как круглые черви, например, аскарида человеческая и острица. Подхватить их можно с грязными или плохо вымытыми овощами, фруктами, зеленью, от животных, от рук, которые не помыли вовремя. Ещё лет 100 назад почти каждый человек был заражён подобными червями, но с распространением знаний и понимания о важности соблюдения правил личной гигиены количество паразитов значительно снизилось.

«Правило трёх секунд». «Что упало у студента – то упало на газетку»… О чём это всё? Есть мнение, что что-то, упавшее на пол и пролежавшее на нём не более трёх секунд (по другим версиям – пяти), не опасно, так как за это время бактерии не успевают «набежать» на продукт. Особенно оно приглянулось студентам, которые зачастую не могут себе позволить разбрасываться едой, даже если она коснулась пола. Увы, это не правило, а всего лишь миф.

Конечно же, бактерии не ждут три секунды, чтобы потом жадно наброситься на упавшую пищу. Они просто вокруг: в воздухе, на полу, на других предметах. Поэтому вместе с пылинками и грязью приклеиваются к продукту. Если подуть на упавший кусочек, конечно, часть микроорганизмов слетит, но это будет меньшая часть. Кроме того, на полу могут быть не только живые потенциальные паразиты, но и их яйца, и разные покоящиеся стадии: споры, цисты.

Так что помните, что никакой форы микробы и прочие не дадут, и есть с пола точно не нужно.

Отвлечёмся от чего-то столь неприятного, как паразиты. С обувью мы часто приносим плоды разных растений, хотя далеко не всегда подозреваем об этом. Например, вспомните маленькие сухие летучки, которыми всё усыпают берёзы. Сначала у этих деревьев развиваются соцветия серёжки, которые созревают и распадаются на множество мельчайших элементов. Это плодики, которые называются орешками. Ветром они подхватываются и разносятся по округе, но только малая часть из них сможет прорасти и ещё меньше – стать взрослым деревом. Так что эти маленькие элементы не просто уличный мусор, а настоящие плоды, правда, есть их бесполезно и невкусно. В природе даже животные не жалуют такую пищу, так как слишком уж мало в ней питательных веществ.

Ещё на подошву нередко прилипают тополиные почки и чешуи от них. В городах это дерево очень распространено, часто используется для озеленения. Можно встретить несколько разных видов и даже гибриды. При распускании почки покрываются клейким и пахучим веществом, ветром они легко срываются с веток, подхватываются и усеивают всё вокруг.

Соцветия и плоды берёзы

«Тополиный пух, жара, июль…». Конечно, большинство тополей цветёт в мае и июне. Например, в Санкт-Петербурге уже с конца мая начинают разноситься облачка пуха – специальных волокон, которыми снабжены плоды для лучшего распространения. Так как он связан с плодами и семенами, образуется только у женских особей. Сам по себе пух тополя не считается аллергеном, но его опасность в том, что набирает в себя множество посторонних частиц: пыль, пыльцу других растений и прочее. Получается целое скопление раздражающих факторов и превращение из чего-то безвредного в мультиаллерген.

Вот мы и дошли до балкона. Для чего его используют? Для хранения вещей, как место отдыха, и, конечно, как цветник. Представим, что вокруг нас расположились стеллажи с большим количеством разнообразных горшков, больших и маленьких, с красивыми домашними растениями.

Мы не сразу заметили, но в углу нашего балкона притаился небольшой столик, на котором когда-то была рассада. Сейчас-то уже растения перекочевали в открытый грунт, но весной они активно развивались здесь, радуя своих хозяев здоровым ростом и ароматом помидоров. А для чего нужна рассада? Это такой способ убить время для тех, кто не может дождаться открытия дачного сезона? На самом деле в ряде случаев это единственная возможность получить хороший урожай.

Весна в местах с умеренным климатом не балует высокими температурами: в апреле, например, помидоры и баклажаны просто замёрзнут в открытом грунте, ведь это теплолюбивые растения. Хорошо, но почему бы тогда не посадить их позже, ближе к лету, когда уже установится тепло и внезапные заморозки не уничтожат весь будущий урожай? В таком случае они просто не успеют вырасти и дать плоды. У каждого растения есть срок вегетации, то есть период от появления ростка до плодоношения и созревания семян. У ряда сортов томатов и баклажанов он достигает 4–5 месяцев.

Получается, если посадить эти растения ранней весной, то они не смогут развиться и погибнут, так как температура слишком низкая. А если летом, то они не успеют дать урожай. Вот и приходится жителям умеренного климата сначала выращивать рассаду, а уж потом пересаживать овощи в открытый грунт.

Ещё тут в лотке прямо в воде стоят луковицы, уже пустившие свои зелёные перья, – побеги. Сейчас можем разглядеть длинные придаточные корни лука, которые он тянет всё ниже и ниже. Нужно ли пересадить его в землю? Необязательно, ведь в сочных внутренних чешуях лука содержится большое количество питательных веществ, которыми он снабжает новые побеги. Когда есть доступ к воде и свету, растение может фотосинтезировать, то есть создавать для себя питательные вещества, а значит, выживет. Эти проросшие луковицы можно в дальнейшем посадить, или же срезать сочные зелёные перья и использовать в пищу (кто за салат, а кто за яичницу с зелёным лучком?).

Посмотрите на одну из луковиц: если возьмёте её в руку и слегка нажмёте, почувствуете, что внутри уже очень много пустоты, будто побеги высасывают из неё жизнь. По сути так и есть: питательные вещества расходуются на рост и развитие. В дальнейшем может остаться одна шелуха, но зато луковица даст жизнь одному или нескольким новым растениям. Это называется вегетативным размножением, то есть бесполым размножением (в нём не участвуют половые клетки) при помощи части тела, органа. Клубни у картофеля, к слову, развиваются с той же целью. При этом потомство от такого размножения будет копией материнского растения, что позволяет сохранять хозяйственно ценные признаки, то есть важные для нас по каким-то причинам. Например, окраска цветов, размер плодов или видоизменённых корней и побегов, кисло-сладкий вкус, форма листьев и т. д.

Вот перед нами стоит фикус – хороший пример декоративного растения, который радует своими листьями, а не цветами. Но это не значит, что подобные растения не цветут вовсе.

У растений есть интересная особенность – чередование способов размножения. Они могут размножаться бесполым способом, например, вегетативно – частями тела (стеблем, листом, отростком побега, видоизменённым корнем и др.), а также способны к половому размножению, при котором происходит слияние мужских и женских половых клеток – гамет. Цветы нужны для полового размножения, в результате которого должны появиться плоды, содержащие семена с зародышем внутри (он и даст новое растение).

Но некоторые представители флоры предпочитают только один из способов размножения, а к другому переходят в случае крайней необходимости. Так, домашние фикусы размножаются преимущественно бесполым способом. Также редко цветут кактусы, алоэ и многие другие декоративные растения.

Однако не все растения могут образовывать цветы в принципе. Это особенность только большой группы, носящей название Покрытосеменные. Другие же не цветут никогда. Подробнее об этом поговорим уже в саду.

Составы – прекрасные, очень показательные экспонаты. Их интересно изучать, открывая для себя новые знания, которые в дальнейшем можно применить на практике. Итак, изучим состав удобрений и регуляторов роста для различных растений.

• Абсцизовая кислота – растительный гормон (фитогормон). Запускает период покоя и увеличивает его продолжительность, тормозит рост отдельных частей растения.

• Этилен – газообразный гормон, связанный с процессами старения, со стрессом. Способствует развитию проростка, созреванию плодов и семян, ускоряет процессы старения (именно про него мы говорили на кухне, обсуждая, как же можно «спелить» плоды).

• Цитокинины – фитогормоны, стимулирующие деление клеток. Дополнительно активируют приток питательных веществ к различным органам растения.

• Гиббереллины – вещества, контролирующие процессы роста побеговой системы. Прерывают период покоя семян, видоизменённых побегов и других частей растения, стимулируют цветение и прорастание пыльцы, которое предшествует формированию плодов.

• Ауксин – гормон роста. Усиливает процессы образования новых структур, развитие молодого растения.

• Янтарная кислота – органическое вещество, связанное с клетками почти всех живых организмов. Задействовано в химических реакциях, происходящих при дыхании, у растений участвует в образовании веществ – предшественников пигмента хлорофилла (зелёный, участвует в фотосинтезе).

Зная, как действуют те или иные вещества, можно подобрать подходящие удобрения и регуляторы роста в зависимости от наших целей. Например, для проростков и молодых растений можно использовать ауксин, а для взрослых растений в зимний период – абсцизовую кислоту.

Ещё пробежимся по неорганическим химическим элементам, также встречающимся на упаковках.

Однако важно помнить, что для растений, как и для любых организмов, опасен не только недостаток, но и переизбыток. Поэтому не нужно сразу «пичкать» свои цветы всеми доступными минеральными веществами. Важны правильные сочетания и концентрации, нужно учитывать вид и сорт растения, так как то, что полезно для одних, может быть губительно для других.

Наш балкон превратился в настоящую теплицу или оранжерею. Тем, кто любит заниматься выращиванием растений, не помешает повесить два плаката, иллюстрирующих Закон оптимума и Закон минимума. На уровне интуиции мы с ними хорошо знакомы, могли бы прийти к ним самостоятельно опытным путём и сформулировать. Но, увы, их открыли уже до нас, поэтому дать своё имя не получится (но никто не помешает нам это сделать в плакатах на своём балконе).

Закон оптимума гласит, что для любого организма есть определённые пределы положительного влияния фактора. Слишком мало и слишком много – плохо, а вот что-то среднее – в самый раз. Вот эта золотая середина – есть оптимум. Для каждого организма и фактора он будет своим. Приведу шуточный пример.

Так что и для растений, и для животных, и для самих себя подбирайте оптимальные значения для максимальной продуктивности.

Закон минимума гласит, что наибольшее влияние на организм оказывает тот фактор, который в данный момент времени находится в недостатке. При этом избыток одного не может восполнить нехватку другого. В общем-то тоже всё просто: если наблюдается дефицит в чём-либо, то он и будет максимально влиять. Ещё один шуточный пример.

«Бочка Либиха» иллюстрирует Закон минимума на примере незаменимых аминокислот в рационе человека

На кухне у Маши есть печенье и пряники, но нет шоколада. Когда девочке хочется сладкого, она может взять что-то к чаю. Но она не любит печенье и пряники, всё равно продолжает хотеть шоколадку и расстраивается, что её нет. Это портит настроение и самой Маше, и всем домочадцам, на которых она хмуро посматривает.

А если серьёзно, то понимание этого правила очень важно для успешного выращивания растений и разведения животных, а также для составления рациона питания.

Вспомним столовую: если в пище не хватает хотя бы одной из незаменимых аминокислот, это негативно отразится на организме, так как клетки не смогут производить нужные белки. И ситуацию не исправит то, что другие аминокислоты, в том числе прочие незаменимые, находятся в оптимальном количестве или даже в избытке.

Я обещала рассказать об эксперименте, с помощью которого можно проверить дыхание корня. Сейчас самое время это сделать.

Понадобится два отростка растения с корнями. Но учтите, что один из них завянет, так что берите сорняк, то, что не жалко. Оба растения должны быть примерно одинаковыми по возрасту и размеру. Поместим их в банки с водой равного объёма, а сверху нальём немного подсолнечного масла. Масло необходимо, чтобы кислород воздуха не растворялся в жидкости, если же этим условием пренебречь, опыт получится смазанным и не показательным. Далее в одну банку будем подавать воздух, накачивая его внутрь при помощи специальной груши, а вторую – оставим нетронутой. Через время увидим, что растение, получавшее кислород, продолжит жить, а второе – завянет. Результат доказывает, что корни тоже дышат, поэтому и важна аэрация почвы.

Понравилось ставить эксперименты? Для любознательных есть ещё один доступный для проведения в домашних условиях опыт. Даже целая серия по проращиванию семян.

Возьмите семена моркови или огурца, разделите на две части и положите их в блюдце на сырую салфетку или марлю. Дальше можно проверять влияние разных факторов на прорастание: ставить тарелочки в условия с разной температурой, влажностью, освещением, вымачивать в кипячёной или фильтрованной воде… Примечательно, что такие эксперименты просты в проведении, их можно ставить в большом количестве, на практике познавая особенности растений. Это хорошая подготовка к более серьёзным работам в дальнейшем, а также возможность определить оптимальные условия для выращивания определённых культур.

Обычно летом подкармливать птиц не нужно, так как они сами находят пропитание. Эта кормушка на балконе висит ещё с зимнего периода, когда синички и другие пернатые нуждались в дополнительном корме. Эти птицы оседлые, то есть не улетают на зиму в тёплые края, а остаются в своём постоянном месте обитания. Но во время холодов им трудно находить себе пропитание, при этом птицы нуждаются в большом количестве энергии для полёта и поддержания температуры тела, поэтому человек может помочь.

Синицы, которые часто прилетают на такие кормушки, – всеядные птицы. Они используют в пищу семена и плоды, а также насекомых, червей и других животных. Зимой их можно подкормить несолёным салом (жиром): они с удовольствием будут понемногу отщипывать от куска, которого может хватить очень надолго.

Родственница синицы – лазоревка – небольшая птичка с жёлто-синим окрасом. Понаблюдайте за её поведением на кормушке: если такая птичка-невеличка одна, то ведёт себя скромно, не проявляет агрессии; если же хотя бы две лазоревки собрались вместе, то это грозные малышки, которые могут распугать больших синиц, зябликов, воробьёв и других птиц, даже превосходящих их в размерах. Такую вот смелость в себе чувствуют.

Мы кратко осмотрели эти локации, узнали или вспомнили важные моменты, можно двигаться дальше. А что из полученной информации нужно забрать с собой в первую очередь?

Вокруг нас не только микроорганизмы, но и другие паразиты (в основном их яйца, цисты или споры). Они могут попадать к нам при несоблюдении правил личной гигиены, поэтому так важно мыть руки, ухаживать за животными и не целовать их, выбрасывать упавшую на пол еду и т. д.

При выращивании растений дома или в открытом грунте на улице важно правильно подбирать удобрения и регуляторы роста, не допускать недостатка или избытка веществ, так как у любого вида есть свой оптимум. Это относится также к животным и самому человеку, например, при составлении рациона питания.

Летом так и хочется выбраться на волю – загорать, гулять по парку, наслаждаться ароматами цветов. Предлагаю вспомнить счастливые дни в деревне или на даче и выйти в воображаемый сад или огород.

Вдохнём воздух полной грудью, ощутив его свежесть и сладость. С его потоком в наш нос проникает множество молекул запаха (вспомним всё связанное с этой темой, о чём говорили ранее). Здесь работает тот же принцип: рецепторы контактируют с химическими веществами, переводят раздражитель в нервный импульс, который по специальным нейронам поступает в кору головного мозга, где сигнал обрабатывается и возникает обонятельный образ. Получается, что создание нервного импульса – это своеобразная перекодировка информации в тот формат, который доступен для обработки нервной системой.

Возможно, вы обратили внимание на термин «раздражитель» и, вполне вероятно, удивились или даже немного поморщились. В жизни мы говорим про раздражение как про состояние, при котором злимся, испытываем недовольство, разочарование. А в биологии раздражимость – один из основных признаков живых организмов, отличающий нас от объектов неживой природы. Это свойство заключается в способности реагировать на различные стимулы внешней и внутренней среды. Раздражитель – любой стимул, действующий на организм, может быть как негативным, так и позитивным (как притягательные запахи сада).

А как вы думаете, зачем растениям запах? Иногда очень хочется ответить «для того, чтобы радовать нас». Но, конечно же, это не так. С помощью запаха растения привлекают опылителей, которые переносят пыльцу с одного цветка на другой, способствуя размножению. Приманивают насекомых (шмелей, пчёл, бабочек, мух, муравьёв и других), реже птиц и летучих мышей. Пищевые пристрастия человека и упомянутых животных сильно различаются. Так, мухам нравится гниющая органика, которая у нас вызывает отвращение. Но растениям нужно привлечь своих опылителей, заманить их именно теми ароматами, которые придутся по вкусу. Поэтому некоторые цветы пахнут совсем неприятно с точки зрения человека.

Возможно, вы слышали про раффлезию Арнольда? Она среди рекордсменов по размеру цветка, который может достигать 1 метра в диаметре, а ещё лепестки отличаются странной пятнистой окраской. Это растение имитирует гнилое мясо как своим внешним видом, так и запахом. Всё для того, чтобы привлечь своих опылителей – мух. Представьте, какой аромат разносится в тропиках, где обитает раффлезия. Но и в средней полосе России можно встретить растения со специфическим запахом, например, не очень приятно пахнут соцветия обычных боярышника и рябины.

Но почему же не все цветы пахнут? Потому что не все опыляются животными. Для переноса пыльцы они используют других агентов – ветер и воду, а также бывают самоопыляемыми. Ветроопыляемые растения очень распространены и хорошо нам знакомы: это берёза, дуб, пшеница и другие. Им нет нужды привлекать кого-то, поэтому экономят ресурсы, предпочитая более скромную окраску и отсутствие запаха. В таких цветах созревает много мелкой сухой пыльцы, которая легко поднимается ветром и переносится на дальние расстояния. Конечно, при этом очень много просто теряется, не достигая цели, именно поэтому вырабатываются пыльцевые зёрна в огромных количествах.

Почему же нельзя совместить привлекательный внешний вид с опылением не животными? Можно, и некоторым это удаётся. Однако яркость окраски достигается с помощью пигментов, которые необходимо синтезировать, запах – смесь химических веществ, и их тоже нужно создать. Для этого требуются ресурсы – энергия и молекулы. И зачем тратить их на бесполезные признаки, если гораздо рациональнее направить на что-то более выгодное. Например, выработку большого количества пыльцы. Конечно, растения не делают это осознанно, взвешивая все «за» и «против». Но подобное использование ресурсов позволило им выжить, значит, такая стратегия закрепилась естественным отбором, став частью эволюции.

Вокруг цветков существует множество заблуждений, поэтому посвятим им ещё часть экскурсии. К тому же ими так приятно любоваться.

Цветок – генеративный орган растения, то есть связан с половым размножением. Самые главные его структуры – тычинки (мужские органы) и пестики (женские). Тычинка состоит из пыльника и тычиночной нити, а пестик – из рыльца (сверху), столбика и завязи (расширенная часть снизу). Также могут быть лепестки и чашелистики (маленькие листочки в основании цветка). Если они отсутствуют, развиваются защитные чешуйки.

Строение цветка

Внешний вид и запах цветка зависят, в первую очередь, от того, как именно они опыляются. И цветы бывают не только крупными и красивыми. Например, сложный колос пшеницы – соцветие. В него входит множество маленьких цветков, у которых нет лепестков, только защитные чешуи, ограждающие пестики и тычинки от неблагоприятных условий. Если присмотреться к ним в период цветения, можно увидеть интересные штучки, похожие на пушинки, пёрышки. Так выглядит опушённое рыльце пестика – приспособление для лучшего улавливания пыльцы. Оно увеличивает площадь, что очень помогает собирать пыльцевые зёрна, разносимые ветром.

Ещё хочется поговорить о том, что не всё, что мы называем цветком, на самом деле цветок. Иногда мы принимаем за него листья с необычной окраской или особым расположением. Например, у суккулента молодило или молочая красивейшего (пуансеттии). Вообще цветок характерен только для покрытосеменных растений, преобладающих на нашей планете, но не единственных. Так, у хвощей и плаунов – только спороносные колоски, у голосеменных – шишки. Папоротники тоже не цветут, хоть и существует красивая легенда о том, что раз в году, в особенную ночь, счастливчик сможет отыскать их цветок. С ботанической точки зрения это невозможно, ведь это группа споровых растений, у которых такой орган не формируется.

Но хотя бы подсолнечник и ромашка – цветы? Многие в этом ни секунды не сомневаются, а другие знают, что у этих растений формируются соцветия. То, что мы считаем лепестком ромашки, отрывая его при гадании «Любит – не любит», на самом деле самый настоящий цветок, просто несколько видоизменённый. Дело в том, что это тоже растения из семейства Сложноцветные (как лопух и одуванчик), которые выработали в эволюции интересное приспособление – скопление цветов, максимально привлекающее внимание опылителей. В центре и по краям у большинства видов находятся цветки с разными строением и функциями, например, у подсолнечника в центре фертильные цветы с пестиками и/или тычинками, из которых формируются плоды, а по краям – стерильные для защиты и привлечения насекомых.

К сложноцветным растениям также относят васильки, хризантемы, астры, календулу, мать-и-мачеху и многие другие.

Кстати, если вас давно интересовало, почему мать-и-мачеха так называется, но всё не доходили руки найти информацию, этот абзац посвящён вам. У этого растения есть интересная особенность: сначала формируются побеги с соцветиями и чешуйчатыми неразвитыми листьями, позднее – побеги с крупными прочными листьями. У последних нижняя сторона опушённая, тёплая, мягкая, как мама, а верхняя – голая, холодная, как мачеха.

Что же, наша экскурсия продолжается. Отвлечёмся от цветов и двинемся по нашему участку дальше, пристально рассматривая экспонаты и задавая вопросы, которые так давно волновали.

Какой огород без семян и того, что из них вырастает? Даже если мы активно не занимаемся посадками, всё равно периодически заглядываемся на пакетики с красивыми овощами или зеленью, рассматриваем упаковки, удивляемся названиям сортов (в самом деле, кто придумал, например, огурцы «Зятёк» и «Бабушкин внучок», морковь «Хрустишка-зайчишка»?). На этих самых пакетиках часто есть загадочная надпись F¹. Что это значит? Здесь нам помогут знания о бройлерных цыплятах, полученные на кухне.

В генетике F¹ – это гибриды первого поколения, то есть потомство от скрещивания двух специально подобранных родителей. Чтобы получить эффект гетерозиса, берут растения, максимально отличающиеся друг от друга, иногда даже представителей разных видов.

Тут уместно вспомнить про генетику и Грегора Менделя.

Генетика – наука о наследственности и изменчивости. То есть о способности организмов передавать признаки потомству (наследственность), приобретать новые свойства в течение жизни (изменчивость). Отцом науки считается как раз Грегор Мендель – чешско-австрийский монах, занимавшийся изучением наследственности и изменчивости у гороха. К сожалению, он так и не дожил до признания современниками своих заслуг: в середине 19 века на его исследования вообще почти не обратили внимания, задвинув «в ящик» на несколько десятков лет. Зато сейчас имя Менделя знает почти каждый школьник, а его опыты с горохом – обязательная тема учебника по биологии.

Так и представляется. Брюннское Общество естествоиспытателей. Мендель представляет свою «презентацию» по экспериментам с горохом, воодушевлённо рассказывает, излагает сформулированные законы, говорит о важности открытия… А в зале все спят. Что? Там всё про горох… Но что интересного может быть в горохе? Это же не про котиков.

– Мендель, постойте, это хм… весьма любопытно…, но каково практическое применение закономерностей?

– Я выяснил…

– Да-да, оставьте свои наработки, мы их отпечатаем. Следующий! *себе под нос* Горох! Ну надо же! Кому интересен горох? Чудак…

– Постойте, я бы хотел добавить…

– Кто там следующий? Смит, у вас же доклад по котикам? Выходите-выходите!

Странно, что даже ботаники не заинтересовались результатами опытов. Такая недальновидность на 40 лет отодвинула развитие новой науки, которой предстояло так взбудоражить общество. Признали законы Менделя только после их переоткрытия уже в начале 20 века.

А теперь серьёзно скажу несколько слов о самом учёном.

Биографическая справка. С детства Грегор Мендель проявлял интерес к живой природе и окружающему миру. Родился в простой крестьянской семье, что отразилось на образовании. Учился в деревенской школе, затем в гимназии и в философских классах. Несколько раз сдавал экзамены на звание преподавателя, но, иронично, заваливал биологию. Став монахом, продолжал самообучение, читал курсы лекций и занимался исследованиями наследственности.

Закономерности, открытые Менделем, работают у организмов, размножающихся половым путём. Конечно, бывают исключения, существуют и другие генетические законы, но базовые основы заложены именно исследованиями одного чешско-австрийского монаха.

При стандартном половом размножении организм наследует хромосомы от двух родителей, в них содержатся ДНК с разнообразными генами. За развитие признаков отвечает обычно пара генов, взаимодействие которых приводит к разным проявлениям (эту тему мы поднимали в ванной комнате, обсуждая форму волос). Мендель выяснил, что бывают доминантные и рецессивные вариации, аллели. Если доминантный аллель отвечает за жёлтую окраску, а рецессивный – за зелёную, то при их сочетании семена гороха всё равно будут жёлтыми, так как этот признак сильнее. Также его эксперименты показали, что по внешнему виду дети могут отличаться от обоих родителей, наследуя гены бабушек и дедушек. Например, от скрещивания двух жёлтых растений гороха можно получить не только жёлтое, но и зелёное потомство.

Вернёмся к экспонату, с которого началось это отступление. Поколение F₁ – гетерозисные гибриды, превосходящие своих родителей по ряду признаков из-за сочетания разных аллелей. Так что подобная надпись на пачке семян обещает нам повышенный урожай. А теперь представим ситуацию: начинающий фермер посадил огурцы и через некоторое время собрал богатый урожай. Довольный, он решил извлечь часть семян, чтобы посеять их на следующий год. Он осуществил задуманное, но увидел, что во время роста часть растений чем-то заразилась, некоторые огурцы почему-то очень маленькие, а в целом урожай получился далеко не таким изобильным. В чём ошибка фермера?

В том, что он не знает законов генетики. Гетерозисные гибриды – потомки только первого поколения, полученные от скрещивания чистых линий. Так называют организмы, содержащие строго определённые гены, без лишних примесей, проверенные временем. Гетерозисные гибриды не чистые линии, поэтому от их скрещивания фермер получил разнообразное потомство: лишь небольшая часть растений унаследовала полезные свойства, делающие их такими выносливыми и богатыми на урожай, большая же часть получила сочетания генов, как у бабушек и дедушек. Получается, нужно всегда покупать семена с пометкой «F₁»? Да, или самостоятельно выводить чистые линии для постоянного получения гетерозисного потомства.

Что-то мы застоялись на одном месте возле теплицы с огурцами, предлагаю размяться и пройтись по саду, погружаясь в воспоминания. Бывают такие прохладные летние вечера, от которых так и веет осенью и дождями. Вот в такое-то время и при такой погоде можно наткнуться на странное явление – застывшую, замершую пчелу на листочке дерева. Раздвигаем ветви черноплодной рябины, тянемся за гроздью тёмно-синих ягод и замираем, наткнувшись на это грозное насекомое, будто приклеившееся к листу. Что с ним произошло?

Нет, пчела не погибла. Просто похолодание застало насекомое в момент работы, заставив на время забыть все свои многочисленные обязанности. Дело в том, что насекомые, как и большинство животных, холоднокровные (пойкилотермные), то есть температура их тела напрямую зависит от температуры окружающей среды, они не способны поддерживать её на постоянном уровне. При наступлении неблагоприятных условий, например, понижении температуры воздуха, процессы обмена веществ в организме затормаживаются, насекомое переходит в состояние покоя, что выглядит как застывание. В этот момент мы не добьёмся реакции даже на прикосновение. Но при повышении температуры всё вернётся в норму, и пчела вновь приступит к своим обязанностям.

Пчёл часто называют тружениками, с ними сравнивают трудоголиков, людей, увлечённых своей работой, тех, кто в вечных хлопотах. Это сравнение справедливо. Медоносные пчёлы – общественные насекомые, живущие семьями со строгим укладом и внутренней иерархией. Их делят на три касты по рангу: матка, рабочие пчёлы и трутни. Первые две касты – всегда самки, последняя – самцы.

Задача матки – воспроизведение потомства, поэтому она откладывает яйца. Она получает усиленное питание в период роста и развития, а в дальнейшем превосходит других особей размерами. Рабочие пчёлы выполняют все прочие обязанности, не связанные с размножением, которые очень многочисленны. Чистят и чинят улей, ухаживают за личинками, собирают нектар и заготавливают мёд, кормят матку, защищают семью и т. д. Трутни отличаются от других каст не только полом, но и набором хромосом: он уменьшен вдвое, потому что не содержит копий. Так происходит потому, что появляются самцы путём партеногенеза – полового размножения, при котором зародыш развивается из неоплодотворённой яйцеклетки. У них только одна задача – оплодотворение матки, поэтому трутни живут недолго и занимают самую нижнюю ступень пчелиной иерархии.

Не менее интересны и другие общественные насекомые, например, муравьи и термиты. Как и у медоносных пчёл, у большинства видов муравьёв каста рабочих – это самки, выполняющие большинство обязанностей. Интересно, что эти насекомые могут выращивать грибы, принося в свои муравейники споры, а некоторые даже содержат «в рабстве» муравьёв других видов, воруя чужие личинки, выращивая их, а потом отправляя работать.

С муравьями ещё тесно связана тля – это маленькие, чаще всего, зелёные насекомые-вредители, которых можно часто увидеть на плодово-ягодных деревьях или розах. Они питаются соками растения, повреждают его и вызывают заболевания, сильно вредят культурам. Конечно, садоводы их не любят. Но при чём здесь муравьи и почему их появление на участке тоже совсем не приветствуется? С ними зелёные вредители вступают во взаимовыгодные отношения, одну из форм симбиоза. Муравьи защищают тлю от хищников, а взамен получают сладкое сахаристое вещество – падь, которую тля выделяет как побочный продукт. Падь они используют в пищу и для выкармливания личинок. Получается, муравьи как пастухи выгуливают своё стадо, следя за тем, чтобы всё было хорошо, а потом собирают «урожай».

Отдалённо похожи на муравьёв термиты – родственники тараканов. В доме место их обитания легко обнаружить по характерному запаху нафталина, ассоциирующемуся со старыми вещами и рождающему ностальгию по детству. Раньше нафталин продавали в хозяйственных магазинах, обычно в виде шариков, которые раскладывали на антресолях, в шкафах, на чердаке для отпугивания моли. Многим этот резкий запах знаком по дому бабушек и дедушек, которые использовали такие средства.

Термиты выделяют нафталин для защиты своих гнёзд от пришельцев и потенциальных врагов, например, муравьёв и круглых червей – нематод, а также от плесени и других грибков. Питаются различной растительной пищей, в том числе древесиной, поэтому относятся к очень неприятным вредителям, способным нанести существенный урон деревянным сооружениям. Интересно, что они не способны расщеплять клетчатку, как и многие другие животные, а ведь это для них главный источник питательных веществ. Как же решается эта проблема?

Напомню, что в нашей толстой кишке живёт множество микроорганизмов, некоторые из которых сбраживают клетчатку, помогая нам частично её перерабатывать. Подобные микробы есть и в организме термитов, точнее, у них всё устроено сложнее. В пищеварительной системе этих насекомых обитают микроскопические простейшие существа со жгутиками (хвостики, с помощью которых они двигаются), а уже внутри их клеток живут бактерии, расщепляющие целлюлозу. Получается своеобразная матрёшка: при этом все три группы организмов охотно поддерживают такие взаимоотношения, получают от них пользу.

Термиты живут колониями, делятся на касты с чёткой иерархией. Самую высшую ступень занимает царская пара – самка и самец, производящие потомство. При этом самка часто становится полностью неподвижной: её брюшко многократно увеличивается, а мышцы редуцируются, что просто не позволяет ей сдвигаться с места. Другие термиты кормят её и ухаживают за ней. Вторая ступень досталась рабочим, на «плечи» которых падает вся работа, в том числе грязная. Они должны заботиться о личинках, добывать пропитание, ухаживать за царской парой и т. д. Третья ступень занята солдатами – очень агрессивными представителями семьи, в обязанности которых входит защита термитника от посягательств. При этом у них не развиты органы зрения, поэтому они вслепую набрасываются на любого потенциального врага.

Деление на касты и иерархия у общественных насекомых заложены генетически. Подобное устройство семьи и распределение обязанностей повышают вероятность выживания потомства и сохранение вида.

За обсуждением общественных насекомых мы незаметно подошли к кустам шиповника и роз. Вы когда-нибудь задавались вопросом, зачем этим прекрасным растениям шипы и колючки? Это защита от поедания животными: натыкаясь на острые выросты, те быстро прекращают жевать побег.

Иногда такие приспособления служат и другой цели – помогают сохранять воду в растении, ограничивая испарение (транспирацию). Оно подобно потоотделению у человека: через специальные структуры – устьица – удаляется лишняя жидкость, унося с собой тепло. Это охлаждает. Но в условиях недостатка воды, например, в пустыне или саванне, чрезмерная транспирация грозит иссушением, поэтому её нужно сократить. Обычно жидкость испаряется с поверхности листьев: чем они крупнее, тем больше воды покинет клетки растения. Поэтому отличный выход – видоизменение, превращение листа в иголку, колючку. Такое происходит у хвойных растений, кактусов и других.

Колючки и шипы имеют разное происхождение: это могут быть видоизменённые листья, части побега или же вырост покровной ткани (эпидермы). Последнее как раз характерно для розы. Если внимательно осмотреть шипы, заметно, что они растут неупорядоченно, хаотично, в то время как, например, колючки кактуса отходят из строго определённых мест на побеге. У этих видоизменений разная анатомия, что влияет на внешний вид и расположение. Но и то, и другое прекрасно справляется с защитной функцией.

Возможно, родители или бабушки с дедушками когда-то говорили вам, что нельзя ломать деревья, потому что им «больно» и они «плачут». Конечно, у растений нет характерных для человека болевых рецепторов и слёзных желёз, но всё же они обладают чувствительностью и выделяют вещества при получении ран. Например, очень хорошо знакома нам природная смола. Что же это такое?

Это аморфное вещество, которое быстро застывает на воздухе. Но при высоких температурах размягчается, увлекая всё попадающееся на пути в свою липкую массу. Оно может быть удивительно прозрачным, как стекло, или же обладать оттенком, создающим впечатление заблудившегося в льдинке солнечного лучика.

Смола образуется в секреторных клетках, которые относят к выделительным тканям. После образования находится в специальных хранилищах или по смоляным ходам вытекает наружу.

Смолы выделяются у многих растений, но их состав очень различен. Могут содержать эфирные масла (и тогда имеют запах), различные спирты, эфиры и другое. Но, конечно, главная их составляющая – смоляные кислоты, в том числе уже знакомая нам янтарная.

Основные поставщики смол – хвойные деревья. И в этом кроется определённая опасность. Например, древесина сосны может выдать неприятный сюрприз, если, скажем, из нее построили баню. При высокой температуре смола начинает сочиться, быстро набирая тепло, может сильно обжечь. Так что в бане важно соблюдать осторожность, садясь на полку в парилке или прижимаясь к стенам.

Очень ценная особенность смолы – её способность сохраняться миллионы лет, превращаясь в очень красивый и ценный камень – янтарь. Он подарил палеонтологам массу материала для изучения, сохранив в себе древних членистоногих. Благодаря антимикробным свойствам попавшие в смолу насекомые или другие животные не подверглись гниению под действием бактерий и сохранились до наших дней почти в неизменном виде.

Близки к смолам камеди – смеси органических веществ, вытекающие из тканей растений при повреждении. Они тоже защищают раны от микроорганизмов, пыли и грязи. Камедь в виде больших отвердевших капель, похожих на наросты, можно увидеть на вишне и других плодово-ягодных деревьях. Её добавляют в качестве загустителя в различные продукты.

Продолжим экскурсию и осмотр экспонатов. Над нашими головами легко шумят листья, издавая приятный и расслабляющий звук. А в их тени так приятно постоять… Но мы прекрасно знаем, что это продлится недолго. Уже к концу лета появятся жёлтые листья, постепенно их количество будет увеличиваться, а осенью ветви останутся голыми, создавая новую эстетику и вдохновение для печальных стихов и песен. Итак, поговорим о листопаде. Определение здесь давать излишне, но значение и причины обсудить стоит.

Листопад – защитный механизм растений. Он позволяет сократить потери воды в зимний период, ведь почва промерзает, что не даёт корням в больших количествах получать влагу. Кроме того, испарение – потеря тепла, уходящего вместе с жидкостью, что в зимний период недопустимо. Так как транспирация происходит преимущественно с листьев, нужно на этот период от них избавиться. Ещё зимой на листве скапливался бы снег, появлялась наледь, что утяжеляло ветки и приводило к сломам и другим механическим повреждениям.

Но с листьями у растений связана ещё одна интересная задача. В течение лета внутри скапливаются вредные продукты обмена веществ, а также другие соединения, которые нужно удалять. У нас есть выделительная система, позволяющая избавляться от лишнего, но у растений подобной нет. Молекулы изолируются в специализированных хранилищах (например, смоляных ходах, млечниках) и собираются в клетках листьев. Сбрасывая последние, дерево избавляется от ненужных веществ. У хвойных растений листопада нет, иголки сохраняются более длительное время, а сменяются постепенно и не каждый год. Поэтому они сильнее страдают от вредных выбросов в атмосферу, от кислотных дождей.

Для растения имеет значение не только сам листопад, но и формирующийся опад. Листовая подстилка создаёт прослойку, удерживающую тепло, что не даёт почве промерзать, а также постепенно перегнивает, образуя массу неорганических веществ, доступных для дальнейшего использования растениями. Так что полностью убирать опад не рекомендуется. Оставляйте под своими деревьями хотя бы небольшое количество листьев, можно чуть засыпать их землёй, чтобы быстрее перепревали. Это станет отличным удобрением на будущее. Правда, тут всё же есть исключение: если на участке сделан газон, то с него убирать листья нужно, чтобы не пришлось восстанавливать его в дальнейшем.

Со значением листопада разобрались. Но как растения понимают, что уже пора? Часто первым делом отвечают «изменение температуры». Ответ неправильный. Представим небольшую историю, чтобы понять почему.

Если бы живые организмы ориентировались на что-то столь переменчивое как погода, в мире наступил полный хаос.

Представьте, прекрасное бабье лето, так тепло, что хоть снова доставай купальник и иди на речку. Вовсю светит солнце, ещё можно ходить на работу и учёбу в лёгкой одежде. Деревья и птицы расслабились и не ждут подвоха: зачем думать о суровой зиме с её холодами, когда на дворе такая чудесная тёплая погода?

Но не проходит и недели, как всё резко меняется. Солнце спряталось за тяжёлыми свинцовыми тучами и больше не радует своим теплом, капли дождя барабанят по крышам и куполам зонтиков, выливая на головы незадачливых существ месячную норму осадков. Птицы в спешке начинают готовиться к миграции, доделывают последние дела, прежде чем покинуть свои гнёзда. Деревья стараются убить хлорофилл и придать листьям нужную окраску.

Через пару дней снова вылезает умытое солнце, согревая всех и каждого и как бы говоря: «Ну, чего вы всполошились? Оставайтесь в своих гнёздах, не меняйте цвет листьев, сейчас снова будет тепло и хорошо». И птицы, растения, зимоспящие животные и все остальные живые существа верят обманчивым обещаниям и остаются всё в той же поре, пока внезапные октябрьские заморозки не приводят их в чувство.

Для меня это чуть ли не картина апокалипсиса. Вечное ожидание непонятно чего, сидишь как на иголках, думая, уже пора меняться к зиме или ещё подождать? То достаёшь, то опять убираешь в шкаф зимнюю одежду…

Для растений и животных подобное было бы равно смерти. Поэтому в течение своей эволюции они выработали реакцию на более надёжный стимул – длину светового дня.

Погода может быть очень переменчивой, балуя нас плюсовой погодой в январе и забрасывая снегом на 7 мая, а вот количество световых часов в сутках в определённое время года почти неизменно. Уменьшается длина светового дня в течение лета, и деревья постепенно готовятся к листопаду и зимнему покою, птицы «собирают чемоданы» для миграции, другие животные делают запасы на зиму и готовятся к спячке.

Итак, сигнал для наступления листопада, миграции и т. д. – длина светового дня. Такое явление называется фотопериодизмом. Для организмов информативно как уменьшение, так и увеличение длины светового дня.

Фотопериодизм также объясняет, почему меняется цвет листьев. Когда света становится меньше, хлоропласты начинают постепенно отмирать, на первый план выходят другие пигменты – каротиноиды, придающие красную, оранжевую и жёлтую окраску. Расцветка каждого листика зависит от сочетания пигментов.

Интересно, что листопад не всегда приготовление к зиме. Например, в засушливых регионах растения сбрасывают листву на лето, чтобы избежать высыхания. Этот сезон года в пустынных районах – самый сложный: температура высокая, а влаги не хватает. В таких условиях испарение должно идти активно, поэтому листья сбрасываются, чтобы уменьшить его. Другое приспособление к жаркому климату – колючки, про которые мы уже упоминали.

Пройдёмте дальше, вооон к тому пню, заросшему травой. Когда-то на этом месте стояло большое дерево, которое спилили, но так и не удосужились выкорчевать остатки. И хорошо, так как мы сейчас сможем осмотреть и обсудить этот экспонат.

Дятлы собираются искать жучков

Мы уже не раз говорили про древесину и другие ткани растений, теперь на них посмотрим. На спиле дерева можно разглядеть несколько слоёв, пойдём снаружи внутрь: вот остатки кожицы — первичной тонкой покровной ткани, которая уже отмирает; пробка – вторичная покровная ткань из мёртвых клеток; луб – проводящие органику ткани + механические волокна; камбий – образовательная ткань, благодаря которой происходит рост в толщину; древесина – проводящие неорганику ткани + механические волокна; сердцевина, запасающая вещества. Каждый год камбий даёт прирост новых древесины и луба, формирует годичные кольца.

Годичные кольца – кольца древесины, клетки которой отличаются по размерам. У деревьев, произрастающих в регионах с хорошо заметной сменой сезонов года, весной прирастает толстое кольцо, а осенью – тонкое. Догадаетесь, почему так? Подсказка кроется в функции древесины. Весной распускаются почки, формируются листья – по растению идёт много воды, ведь она активно испаряется. А осенью температура окружающей среды уменьшается, испарение снижается, поэтому клеткам не нужно проводить большое количество жидкости. То есть два кольца, толстое и тонкое, – один год жизни дерева. Сможете посчитать на досуге, сколько лет прожило то или иное растение.

На толщину древесины влияют не только сезонные изменения, но и конкретные условия произрастания. Если одна часть освещена лучше другой, то с солнечной стороны слой будет больше, так как здесь испарение активнее, а ток воды больше.

По спилам можно судить об условиях развития и произрастания, получать данные о климате в данной местности. То есть это отличный материал для метеорологов, позволяющий больше узнать о погоде в прошлом, судить о произошедших изменениях, делать прогнозы на будущее.

Кстати, у деревьев тропиков годичные кольца не выражены, так как в течение всего года здесь почти одинаковый температурный и водный режимы. Древесина нарастает равномерно, без явных отличий в толщине слоёв.

Прежде чем мы перейдём к следующему экспонату, ещё хочу обратить ваше внимание на молоденькие побеги, вырастающие из пня. Иногда это проросшие семена, нашедшие себе место в гниющей древесине, но иногда, если корень живой, это отростки спиленного дерева. У растений есть спящие почки – специальные структуры, которые проявляют активность только в определённых условиях, которые для каждого вида отличаются. Нередко сигналом для «пробуждения» служит повреждение структур дерева или спиливание.

Мы уже много говорили про плод, но ни разу не дали определение этому органу. Кажется, тут всё просто, всем всё и так понятно. Но давайте всё же попробуем рассказать, что такое плод растения, тем, кто этого ещё не знает. Та часть, которую едим? Нет, ведь не все плоды съедобны и не только они используются в пищу (вспоминаем картофель, капусту, свёклу и пр.). Что-то сочное с семенами? Первая часть ошибочна, так как есть и сухие, а вот вторая часть такого определения верна. Структура, имеющая определённое строение и функции? Слишком обще, но в целом верно.

Итак, плод – генеративный орган растения, как и цветок. Развивается из завязи пестика, содержит семена. Обычно при его формировании опадают лепестки, чашелистики и тычинки, а также засыхает и отваливается столбик пестика. Из стенки завязи формируется стенка плода – околоплодник, а из специальной структуры внутри – семязачатка – образуется семя.

Внутри плода часто можно выделить три слоя: внешний, средний и внутренний. Наиболее хорошо они различимы у сочных односемянных плодов (персика, сливы, вишни и др.): кожица, мякоть и косточка. Количество семян в плоде зависит от количества семязачатков, а также от того, сколько половых клеток участвовало в оплодотворении. Например, если внутри завязи один семязачаток, то будет одно семя, но оно не сформируется, если не было слияния половых клеток. Иногда плоды формируются без оплодотворения, при этом не содержат семян, а, следовательно, не могут дать новое растение.

Плоды различаются не только по количеству семян, но и по характеристике околоплодника, который бывает сухим и сочным. Существует несколько классификаций, в основу которых положены разные признаки, в том числе происхождение, ведь в формировании этого органа помимо завязи пестика иногда участвуют другие структуры цветка.

Пройдёмся по основным, классическим, типам плодов. На хорошо знакомых нам плодово-ягодных деревьях: вишне, сливе, абрикосе, – развиваются костянки. Это односемянные сочные плоды с косточкой внутри. Косточка очень прочная, так как состоит из специальных механических структур – склереид. Она нужна, чтобы защищать семя от переваривания в пищеварительном тракте животных.

На кустах и кустарниках: крыжовника, смородины, черники, брусники, клюквы, – найдём ягоды. Такие плоды тоже сочные, но многосемянные, с достаточно тонкой оболочкой. Помним, что у картофеля, томатов, перца, баклажанов тоже ягоды (только у картофеля ядовитые).

Ежевика и малина формируют многокостянки. Вспомните эти маленькие семечки, которые в варенье или джеме хрустят на зубах. Каждая маленькая частичка, ячейка – отдельный плодик, маленькая костянка.

Земляника и её культурная форма – клубника образуют многоорешек (также земляничина, или фрага). Это интересный тип плода, в формировании которого участвует не только завязь пестика, но и другие части цветка, например цветоложе. Зёрнышки на земляничке – и есть плоды, похожие на маленькие орешки, что и даёт название.

Тыквина характерна для тыкв, а также арбузов, дынь, кабачков, огурцов. Такой плод схож с ягодой (о чём многие слышали в детстве), но отличается некоторыми структурными элементами, например более толстой кожурой.

Ещё вспомним про семянки и зерновки. Семянки – плоды подсолнечника, мать-и-мачехи, одуванчика и других сложноцветных, а зерновка – злаковых (рожь, овёс, пшеница, ячмень и др.). Они односемянные и сухие, но при этом богаты различными питательными веществами: маслами, белками, углеводами.

Между растениями и грибами существуют тесные взаимосвязи: иногда положительные и выгодные для обоих, иногда полезные только для одной стороны и вредные – для другой. Во дворе мы рассматривали трутовик – паразита, способного вызвать гниение дерева. А какие ещё грибы связаны с растениями?

Микориза – ассоциация корня растения и мицелия (тела) гриба. В такие взаимоотношения вступают как деревья, так и травянистые формы. Иногда это взаимовыгодное сожительство, при котором каждый из организмов получает пользу, иногда – близкое к паразитизму, когда гриб угнетает растение. Далее подробнее поговорим про первый вариант.

Растения – фотосинтезирующие организмы, создающие большое количество органики. У шляпочных грибов очень разветвлённое тело – мицелий, или грибница. Растение делится органическими веществами, например углеводами, а гриб добывает воду и минеральные соли. Также гриб может снабжать своего симбионта некоторыми витаминами, помогать в усвоении химических элементов, связывать разные растения, то есть обеспечивать своеобразную коммуникацию между ними.

Микориза может затрагивать в основном внешние ткани корня и распространяться по межклетникам (эктотрофная), а может формироваться внутри клеток корня, в которых начинают разрастаться гифы гриба (эндотрофная). Возможны и переходные, смешанные, варианты.

Большинство растений, как травянистых, так и древесных, формирует микоризу. Для ряда видов это обязательное условие нормального роста и развития. При выращивании растений и грибов необходимо учитывать, требуется ли им формирование микоризы. Нередки случаи, когда после пересадки разрушается симбиоз, что приводит к нежизнеспособности растений.

А как, используя знания о микоризе, можно объяснить выращивание трюфеля в искусственных дубовых рощах?

Кроме трутовиков существуют и другие паразитические грибы, очень хорошо знакомые тем, кто занимается выращиванием различных культур.

Головнёвые грибы – паразиты преимущественно злаковых растений, возбудители головни. Приводят к уничтожению соцветий, семян, изнутри заполняя структуры своими спорами. Внешне поражённые колосья выглядят обугленными. Для человека гриб и его споры ядовиты.

Ещё один паразит злаков – спорынья. Поражает колосья, не давая развиваться зерновке и, соответственно, уничтожая урожай. Формирует рожки, торчащие из злака и содержащие ткани гриба. Спорынья вызывает отравления, чем опасна для человека. Некоторые исследователи связывают с вспышками развития этого гриба исторические периоды наиболее активной «охоты на ведьм». В пользу такого взгляда свидетельствует то, что токсин влияет на нервную систему, вызывая различные психозы и конвульсии, которые и могли приниматься за «происки колдуний».

К счастью, с головнёвыми грибами и спорыньёй мы встречаемся крайне редко, так как борьба с ними идёт весьма успешно. А вот другие паразиты гораздо чаще посещают наш сад. Это мучнисторосяные, ржавчинные грибы и фитофтора. Они поражают стебли, листья и плоды многих культурных растений. Например, на органах развиваются бурые или серые пятна. В результате нарушаются фотосинтез и питание растения, угнетается его рост. Грибковые заболевания снижают урожайность и могут приводить к гибели культур.

Важно вовремя отреагировать на изменения, происходящие с растениями. Нужно осматривать стебли и листья, фиксировать потемнения, появление поражённых участков. Для борьбы с разными грибковыми паразитами применяют различные химические вещества, чаще всего медь.

Мы продвигаемся по саду дальше, осматриваемся в поисках интересных экспонатов, а солнце тем временем золотит нашу кожу. Перенесём внимание на свой организм, активно реагирующий на ультрафиолетовое излучение.

Внутри клеток эпидермиса вырабатывается важное вещество – меланин – пигмент, защищающий организм от ультрафиолета. Чем дольше человек находится на солнце, тем больше этого вещества выработается. Однако тут важно помнить о нескольких вещах.

УФ-излучение, исходящее от Солнца, опасно для организма человека, так как способно провоцировать различные аномальные изменения в коже, вызывать рак. Эпидермис неспроста выделяет меланин, служащий барьером. Но такая защита ограничена, а против солнечных ожогов бесполезна. Так что нужно загорать в меру, пользоваться специальными средствами и стараться не находиться под прямыми лучами в часы максимальной активности (период с 11 до 15 часов).

Но почему же люди так по-разному загорают? Кто-то сгорает за считаные минуты, кто-то сильно краснеет, а кто-то за то же время на том же солнце приобретает красивый и ровный золотистый загар. Всему виной генетика. Выработка меланина зависит от определённого сочетания генов, а также их количества. Существует интересное явление – полимерия (поли = много), при которой на один признак влияет несколько участков ДНК. Именно так наследуется цвет кожи: чем больше нужных генов получено, тем темнее оттенок. Если же их нет совсем, развивается альбинизм – расстройство, при котором не вырабатывается меланин, а кожа и волосы белые. При этом у чернокожих людей может родиться светлокожий ребёнок и даже альбинос, а у обладателей среднего оттенка возможно появление малыша с более тёмной кожей.

Генетика предопределяет не только цвет, но и чувствительность кожи, скорость и интенсивность её реакции на УФ-излучение. Получается большое разнообразие сочетаний признаков, поэтому люди так по-разному реагируют на солнце.

Хорошо, с этим разобрались. Но почему даже у одного человека могут загорать не все участки тела: шрам же вот не темнеет. Вряд ли там какие-то другие гены. Верно, но дело и не в них. Шрамы возникают после повреждения кожи, при этом затрагивается более глубокий слой – дерма. В отличие от эпидермиса она не способна к регенерации (восстановлению) за счёт образования новых клеток, поэтому возникают отличающиеся ткани.

Здесь так и подмывает спросить: знаешь откуда у меня эти шрамы?.. А дальше дать ответ, который совсем не будет страшным.

Эпидермис и дерма состоят из разных тканей: первый образован эпителиальной, вторая – соединительной. При повреждении глубоких слоёв кожи начинается усиленная выработка белка коллагена, отвечающего за прочность (помним, что он также входит в состав костей и зубов). Молекул образуется так много, что они формируют бугорок, выступающий за пределы верхнего слоя, чем объясняется шероховатость шрама. А волокна коллагена придают ему жёсткость, отличающую от окружающих тканей. При этом место повреждения больше не загорает, так как за выработку меланина отвечают клетки эпидермиса, заменённые здесь на структуры соединительной ткани.

Вновь посмотрим на то, что окружает нас в саду. Вот мимо пролетела стрекоза, блестящая в лучах солнца. Это красивые насекомые, напоминающие бабочек. Возможно, именно поэтому им часто приписывают свойства последних. Бабочки питаются преимущественно нектаром цветов, иногда вообще ничего не едят (почему они так делают, расскажу чуть позже), а вот стрекозы – опасные хищники. Конечно, не для человека, а, например, для комаров, причём как для личинок, так и для взрослых.

В строении и особенностях стрекоз очень многое связано с хищничеством. У них отлично развито зрение, так как в глазах огромное количество фасеток (до 27 тысяч) и они отличаются большими размерами относительно головы, дополнительно есть простые глазки. В крыльях много жилок, образующих сложную сеть, – это трахеи – органы дыхания насекомых. Во время полёта тратится много энергии, для производства которой необходим кислород, приносимый трахеями. Тело стрекозы устроено так, что она может взлетать из любого положения и достаточно быстро. Это очень помогает в охоте на летающих насекомых. И факт напоследок, чётко говорящий, что стрекозы – хищники: они настолько суровы, что, попав в ловчую сеть паука, способны съесть паука.

А что же с бабочками? Их в нашем саду тоже хватает. Вот мимо пролетала крапивница, вдалеке мелькнула капустница, а рядом приземлилась лимонница. Если повезёт, сможем увидеть павлиний глаз или даже аполлона. Да, интересные создания, привлекающие внимание.

Бабочки (Чешуекрылые) – самый красивый отряд среди насекомых. И, кстати, один из самых многочисленных. Отличительная черта представителей – крупные крылья с разнообразной яркой окраской. Это обеспечивает почти всем представителям всенародную любовь.

Крылья бабочек состоят из чешуй – видоизменённых волосков. Крыльев всегда 2 пары, хотя наш глаз не всегда способен это различить. Сверху покрыты пыльцой, которая содержит пигменты и светопреломляющие элементы. В первом случае узор достаточно постоянен, во втором – зависит от солнечных лучей. Сочетание этих веществ и элементов рождает затейливые картинки, придаёт металлический блеск и отлив.

Бабочки питаются нектаром цветов, фруктов и других органов. Чтобы добыть его, используют специальный ротовой аппарат – хоботок. Он работает как вакуумный насос, высасывая соки из растения. Существует прямая зависимость между длиной хоботка и видом цветов, на которых питается бабочка. Однако не всё так мило, как кажется на первый взгляд. Эти насекомые нуждаются в минеральных веществах, поэтому питаются не только на клумбах, но и на помойках, скоплениях органических отходов. Существуют и хищные бабочки, а также те, которые во взрослом возрасте не питаются совсем. «Диеты» связаны с тем, что такие насекомые живут недолго (примерно 5–10 дней), питательные вещества получают из запасов, накопленных на стадии гусеницы. Единственная задача при таком коротком сроке жизни – оставить потомство.

А некоторые и вовсе отказались от красоты во имя практичности: их крылья замаскированы под окружающие предметы или же вообще невзрачны. К последним относятся моли. Однако не спешите прятать шубы при их упоминании. Большинство молей – вегетарианцы, живут в лесах и никого не трогают (конечно, кроме растений). Шерстью питаются только некоторые виды, например платяная моль, и не взрослые особи, а личинки – гусеницы.

Следующий экспонат – чудесный газон в нашем саду. Настоящий ковёр из разных растений, среди которых легко узнаем клевер. Давайте рассмотрим его внимательнее. Возможно, нам повезёт обнаружить четырёхлистник.

Для листьев клевера характерна тройчатость, то есть пластинка состоит из трёх отдельных частей, у некоторых видов – из пяти. А вот четырёхлистность не свойственна для этого растения в обычных условиях. Однако встречаются мутации, с частотой примерно 1 растение на 10 000, приводящие к формированию такой особенности.

Скорее всего, представление о том, что четырёхлистник приносит удачу, основано как раз на том, что найти его не так-то легко. А если ты смог, то тебе повезло. Конечно, научного обоснования это не имеет, но можно попробовать найти такой листочек и оставить в качестве сувенира. Редкость всё же.

В поисках клевера случайно задели рукой какое-то задиристое растение, притаившееся на краю полянки, рядом с кустами крыжовника. Ощущение жгучей боли, покалывание и зуд, покрасневшая кожа и волдырики… Да, мы наткнулись на крапиву. Чем это растение так жалит?

Примерно так выглядит жгучий волосок крапивы под микроскопом

Стебли и листья крапивы полностью покрыты мелкими волосками, которые так и называются, жгучие. Они легко входят в кожу и обламываются там, в результате чего кислота и соединения кремния попадают в наш организм, вызывая дискомфорт и боль. Также эти вещества приводят к раздражению, появлению волдыриков (прыщиков), покраснению и зуду, у некоторых – к аллергическим проявлениям.

Невооружённым взглядом хорошо разглядеть такие волоски сложно. Но они прекрасно видны в микроскоп даже с небольшим увеличением (ещё одна причина для любознательных приобрести его). Там видно, что это длинные структуры, похожие на стеклянные трубки с острыми концами или сосульки. Их хрупкость объясняет, почему они так легко ломаются, выпуская своё жгучее оружие, даже при лёгком воздействии.

Крапива двудомная – распространённый и знакомый многим вид, который мы и встречаем в своём огороде или дворе. Ожоги от неё не опасны для здоровья, хотя и дискомфортны. Но растение примечательно не только своей жгучестью. Его используют для приготовления салатов и супов, а также в фармакологии. Из крапивы получают волокно, которое применимо для создания грубых тканей, а также мочалок.

В дальнем углу нашего сада растёт несколько подсолнечников, которые мы часто называем просто подсолнухами. Мы уже узнали, что соцветие этого растение – корзинка, а плод – семянка. Но остался ещё один волнующий многих вопрос. Как так получается, что подсолнечник всегда поворачивается к солнцу?

Возможно, сейчас вы вспомните понятие «фотопериодизм», о котором говорили ранее, объясняющее сезонные изменения в жизни растений и животных. Но нет, дело не в нём, хотя полезно вспомнить, что «фото» означает свет. Здесь роль играет другая реакция – положительный фототропизм – ростовое движение по направлению к свету.

При неравномерном освещении внутри растения происходит перераспределение фитогормонов, в частности ауксина (гормона роста).

С освещённой стороны гормона меньше, с затенённой – больше. В результате клетки с теневой стороны быстрее удлиняются, их масса возрастает, что приводит к перевесу. Цветонос изгибается и поворачивает соцветие к солнцу.

Этот пример показывает нам, что многие реакции в жизни растений связаны с химическими веществами. Да, у этих организмов нет привычных нам рецепторов и органов чувств, но в процессе эволюции они выработали другие способы реагировать на происходящее вокруг.

Изучать это очень интересно, и тем занятнее, чем больше отличий от своих реакций можно найти.

Перейдём к следующему экспонату. На самых высоких ветках уже поспевает вишня – скоро собирать. Только нужно сделать это быстро, иначе кое-кто нас опередит. Полакомиться плодами любят дрозды, скворцы, а также воробьи, синицы, иногда вороны и сороки.

Современные птицы почти полностью игнорируют чучело, продолжая варварски объедать деревья и кусты. Так происходит потому, что пернатые быстро адаптируются и понимают, что объект неподвижен и вреда не принесёт. Для их отпугивания понадобится что-то посерьёзнее, желательно двигающееся и способное потрясти ветку, на которой притаилась птица.

Пройдёмся напоследок между рядами грядок с красивыми подрастающими овощами. Вот растёт морковка, качая своей ботвой, здесь – аппетитная зелень, а дальше – кабачки, которые потом будут активно раздаваться всем родственникам, друзьям и даже просто прохожим. Но, подождите, кажется между растениями затесались сорняки? Стоит чуть расслабиться, как они тут же развиваются, а чуть дашь им воли и не выдернешь вовремя, так норовят вытеснить культуры и занять всю территорию. Почему растения, которые мы выращиваем, часто такие слабенькие и требуют много внимания, тогда как сорные – активно растут, даже если с ними борешься? Причин несколько.

Сорные растения более устойчивы к негативным факторам (недостатку влаги, холодам и т. д.), нежели культурные, так как они адаптированы к жизни в определённых условиях, в которых существуют уже длительное время. Часто овощи, которые мы выращиваем, происходят из других географических регионов, привыкли к более мягкому климату, требуют соблюдения режима температуры, влажности и т. п. А вот у сорняков такой проблемы не возникает, они не требуют дополнительных источников энергии, то есть внесения в почву удобрений, не нуждаются в прополке. Кроме того, они обычно быстрее растут, то есть отличаются укороченным вегетационным периодом: пока культуры только-только набирают силы, «аборигены» уже вовсю цветут и разбрасывают семена.

Ещё одна причина связана с тем, что культурные растения возникают в результате искусственного отбора, селекции, поэтому могут обладать признаками, которые полезны человеку, но мешают им самим при выживании. Например, есть бессемянные сорта цитрусовых. Их приятнее есть, удобнее перерабатывать, получая сок, и использовать в кулинарии. Но отсутствие семян = невозможность полового размножения, которое важно для нормального развития вида. При слиянии половых клеток – яйцеклетки и спермия (то же самое, что сперматозоид, но без жгутика) – объединяются гены двух родительских растений, то есть возникают новые комбинации. Чем больше разных сочетаний, тем выше вероятность выживания вида, а бессемянные формы лишаются этого преимущества. Ещё пример – кукуруза и сложность отделения зерновок от початка. В природе такая особенность только вредит, так как усложняет распространение и размножение, а для людей это полезно, ведь так большая часть урожая сохраняется. Сорняки же никто не селекционирует, на них действует только естественный отбор, поэтому набор их признаков максимально полезен для выживания в конкретных условиях.

Получается, что культурные растения слабее сами по себе, часто растут не там, где возникли и привыкли обитать, поэтому их конкурентоспособность низкая и они не могут противостоять натиску более развитых сорняков, чувствующих себя «в своей тарелке» на грядке.

Биографическая справка. Николай Иванович Вавилов – отечественный учёный (генетик, ботаник, химик, географ) и селекционер. Занимался изучением происхождения различных культур и открыл несколько центров, откуда происходит основная масса возделываемых растений. В дальнейшем центры были уточнены и расширены, но Вавилов заложил основы. Также он обосновал учение об иммунитете растений, внёс огромный вклад в понимание биологического вида, сформулировал закон гомологических рядов в наследственной изменчивости, который до сих пор успешно применяется в селекции. Под руководством Вавилова создана крупнейшая коллекция семян.

Николай Иванович Вавилов был арестован по ложному доносу, сначала приговорён к расстрелу, который потом заменили тюремным сроком. Умер в заключении от общего истощения. Гонение на генетиков и отрицание генетики вошло в историю как «Лысенковщина», жертвами репрессий стали и другие выдающиеся советские учёные. Впоследствии Н. И. Вавилов и другие репрессированные генетики были реабилитированы. Из-за «Лысенковщины» развитие генетики как науки в СССР было отброшено на несколько десятилетий.

Один из злостных сорняков, который трудно удалить, – хвощ. Его появление – знак, что почва закислилась, а также, что предстоит нешуточная борьба. Узнать его легко: летом растение образует небольшую ёлочку, твёрдую на ощупь, от ствола которой по кругу расходятся зелёные веточки (похожи на палочки).

Хвощовые включают в себя только одну современную группу и небольшое количество видов.

Несмотря на немногочисленность, в России растение достаточно широко распространено.

Стебель хвощей состоит из элементов – члеников, или метамеров, листья мелкие чешуйчатые, они малозаметны и почти утрачивают способность к фотосинтезу, поэтому эту функцию берёт на себя побег. Ветвление и листорасположение мутовчатое, то есть из одной точки (узла) лучиками расходится несколько элементов. Под землёй развивается видоизменённый побег – корневище с отрастающими от него придаточными корнями. Именно из-за него от хвощей так сложно избавиться: нужно удалять корневище полностью, в противном случае его фрагменты, оставшиеся в земле, дадут новые растения. У некоторых видов могут формироваться небольшие клубни, которые раньше даже использовали в пищу.

Хвощи размножаются половым путём, а также вегетативно и спорами, которые образуются на верхушке побега в шишке (стробиле, или спороносном колоске). Из спор вырастает особое небольшое поколение в виде зелёной пластинки, где развиваются половые клетки и происходит оплодотворение (такое поколение называется гаметофитом, так как образует гаметы).

Из-за того, что листья пропитываются кремнезёмом, а в состав растения входят яды, оно практически не употребляется животными в пищу. Хвощи предпочитают кислые почвы, поэтому их можно использовать в качестве индикатора.

Если увидели хвощи на своём участке, помните, что просто выдернуть их не получится. Постарайтесь удалить все части корневища, чтобы надолго избавиться от сорняка.

Перед выходом из сада ещё раз осмотримся вокруг: аккуратный газон, красивые и разнообразные цветы, овощные грядки, плодово-ягодные деревья. Всё выглядит ухоженным, во всём чувствуется рука человека. А как и почему мы это чувствуем? И что будет, если эта рука человека перестанет заботиться о саде?

Экосистемы, созданные человеком, – искусственные экосистемы, или агроэкосистемы. В отличие от естественных они менее устойчивы по ряду причин. Во-первых, здесь очень мало видов различных организмов, поэтому пищевые связи слабые. Мы ведь стремимся избавиться от сорняков и вредителей, не позволяем посторонним животным проживать на участке. А чем меньше видов в экосистеме, тем проще она распадается: если исчезает какой-то из видов, пищевые цепи и сети нарушаются, ведь восполнить недостаток пищи нечем.

Во-вторых, мы выращиваем растения для себя, поэтому собираем урожай, то есть изымаем его из круговорота веществ. В естественной экосистеме мёртвая органика постепенно перегнивает, превращается в минеральные элементы под воздействием специализированных бактерий и грибов, а дальше может снова использоваться организмами. В агроэкосистемах такого не происходит, так как человек не может позволить, чтобы урожай был съеден или сгнил. Из-за этого круговорот получается незамкнутым, несбалансированным. Из почвы извлекается больше веществ, чем в неё возвращается естественным путём, что приводит к необходимости использования удобрений.

В-третьих, мы уже поговорили о том, почему сорные растения вытесняют культурные. Так что, как только человек перестанет заботиться о своём саде или огороде, его тут же захватят «аборигенные» растения.

Вот так и получается, что созданные нами экосистемы смогут существовать только при поддержке. А как только мы перестанем заботиться о территории, природа тут же возьмёт своё и станет формировать естественное устойчивое сообщество.

Пока возвращаемся обратно в дом осматривать оставшиеся локации, немного порассуждаем. Мы уже так много говорили про бактерий, то и дело отмечали их полезные функции. Теперь представим, что было бы, если бы эти организмы вдруг полностью исчезли? Однозначно, не стало бы заболеваний, которые они вызывают. Но «плохих» бактерий гораздо меньше, чем «хороших». Что станет с природой без них? Начнём с малого.

Человеку и другим млекопитающим станет намного сложнее справляться с функцией пищеварения, что приведёт к заболеваниям или даже летальному исходу. Ведь в нашей толстой кишке обитает большое количество этих микроорганизмов, помогающих расщеплять клетчатку (целлюлозу) и выполняющих другие задачи. А для животных, питающихся только растениями, последствия будут более быстрыми и серьёзными, ведь они не смогут извлекать питательные вещества из пищи без симбионтов.

Бобовые растения пострадают. Именно симбиотические клубеньковые бактерии снабжают их соединениями азота, необходимыми для синтеза белков, нуклеиновых кислот, АТФ. Это затронет и другие организмы, вступающие в симбиозы с бактериями. И можно забыть навсегда о чайном грибе и лишайниках.

Возникнет огромное скопление, нагромождение мёртвой органики, трупов. Утилизацией занимаются бактерии-сапротрофы, например гниения, возвращая соединения обратно в круговорот. Это происходит за счёт химических реакций, приводящих к разрушению сложных органических молекул до простых минеральных веществ. Частично процесс разложения всё же будет происходить за счёт грибов со схожими способностями, но одни они не справятся.

Постепенно погибнут все живые организмы. Всем нужен азот для строительства важных молекул тела. Но связывать его, то есть поглощать в чистом виде и переводить в соединения, могут только азотфиксирующие бактерии, так как содержат необходимый для этого фермент. Без них запасы достаточно быстро исчерпаются, и организмы не смогут синтезировать новую азотсодержащую органику.

В общем-то, картина выходит безрадостной. Так что не спешите даже мысленно избавляться от каких-либо организмов. В природе, в экосистемах всё взаимосвязано, каждый играет определённую роль, которую, с высокой вероятностью, больше никто на себя взять не сможет.

Пришло время обобщать полученные знания и собирать сувениры.

Запомним, что цветы приобретают заметность и запах для привлечения опылителей, при этом издаваемый ими аромат может быть весьма неприятным для человека, потому что направлен на других животных, например мух. Не всё, что мы считаем цветком, цветок. Этот орган, так же, как и плод, есть только у группы Покрытосеменные.

Растения чувствуют и активно реагируют на то, что происходит вокруг, просто иначе, чем животные. Они – ценный источник знаний, например, о климате (срезы деревьев) и организмах прошлых геологических эпох (застывшие в смоле животные). Сорняки сильнее культурных растений, которые без нашего вмешательства будут вытеснены. А агроэкосистемы могут существовать только с поддержкой человека.

Бактерии – полезные организмы, жизнь на планете без них станет невозможной. И вообще все организмы взаимосвязаны, вступают в различные взаимоотношения, обеспечивая равновесие в природных сообществах (экосистемах).

В вашем доме есть подвал? Если нет, давайте немного пофантазируем и представим, как спускаемся по скрипучим тёмным ступенькам в небольшое помещение со слабо мерцающей лампочкой (почти как в фильме ужасов). Света здесь мало, поэтому у нас с собой большой и мощный фонарь. Включаем его, направляем на стену, противоположную двери… В круге света оказываются полки, заставленные всевозможными соленьями и домашними консервами.

Эх, как было бы славно прихватить с собой баночку малосольных бабулиных огурцов и её фирменное малиновое варенье… Но мы только подробнее осмотрим экспонаты и разберёмся в их биологии.

Знаете ли вы, зачем наши предки когда-то придумали многочисленные способы консервации? Возможно, вам захочется сказать, «потому что вкусно». Это так, но главная причина была совсем не в том, чтобы улучшить вкус продуктов, а в том, чтобы увеличить срок их хранения. Да-да, снова говорим о микроорганизмах, вспоминаем брожение и Пастера.

Главная проблема, с которой сталкивались наши предки, – гниение пищи. Мы прекрасно знаем, что у любого продукта есть срок годности, по истечении которого он портится и становится непригодным для еды: иногда просто невкусным, а иногда токсичным (ядовитым) для организма. Гниение – это разложение органических веществ до их неорганических составляющих, при этом выделяются различные газы, такие как аммиак и сероводород. Вызывается этот процесс бактериями с одноимённым названием – гниения, или гнилостными. В природе это очень важный процесс, так как микроорганизмы разрушают молекулы, участвуют в естественном процессе утилизации мёртвой органики. Но то, что хорошо для природы, не всегда хорошо для человека. И с нашей точки зрения, бактерии гниения – настоящие вредители, которые портят продукты питания, заставляя нас постоянно думать, как бы продлить жизнь пищи, если мы не собираемся есть её прямо сейчас.

Мы помним, что холодильники появились относительно недавно, а до этого момента пищу просто хранили в прохладных условиях, например, в подвалах или погребах. Но не всегда получалось поддерживать здесь нужную температуру, для запасов могло не хватать места, да и в длительную поездку такие продукты взять бы не получилось. Консервация же позволила прибавить много месяцев к сроку годности мяса, овощей, фруктов и ягод.

Отличный способ избавиться от бактерий – засолка. В больших концентрациях соль негативно сказывается на организмах, и здесь опять вспоминаем закон осмоса. Так как жидкость стремится туда, где концентрация вещества больше, в солёном растворе она устремится из клетки бактерии в окружающую среду. Это приведёт к обезвоживанию и гибели микроорганизма. Так что соль – самый древний и вполне естественный консервант, который и в наши дни прекрасно справляется со своей задачей. К тому же придаёт огурчикам и другим овощам новый интересный вкус и делает их прекрасно сочетающимися с варёной картошечкой.

Вспомните вкус квашеной капусты: он очень характерный, кислый и немного терпкий. Таким его делают молочнокислые бактерии, которые, попадая в кадку с овощем, начинают сбраживать сахара, а выделяемая ими молочная кислота уничтожает гнилостные микроорганизмы.

Когда речь заходит о способах продления жизни продуктов, сразу вспоминаю сказки и мультфильмы о животных, делающих запасы.

Перед глазами такая картинка: мышка в норке развешивает на ниточках грибы и кусочки яблок. То есть засушивает их. Возможно, ваши бабушки делали так же или ставили ломтики в печь, духовку, а потом угощали самыми вкусными сушёными антоновскими яблоками. Как же это помогает уничтожить микроорганизмы и продлить срок годности?

Сушка – это обезвоживание, то есть удаление лишней жидкости из клеток. Без воды жизнедеятельность организмов прекращается или сильно замедляется, что и приводит к подавлению активности бактерий гниения и грибков. К подобному эффекту приводит и заморозка: образуются кристаллики льда, останавливаются процессы, осуществляемые микроорганизмами. Однако здесь важно помнить, что бактерии формируют споры, очень устойчивые к различным негативным воздействиям. В дальнейшем, при улучшении условий, споры превращаются в активные формы и могут приступить к порче пищи. Поэтому даже для сушёных и замороженных продуктов нужно соблюдать условия хранения и рекомендации по срокам использования.

А что по поводу варенья, как работает эта консервация? Микробов убивает высокая температура, при которой варят такое лакомство. Кроме того, большая концентрация сахара работает так же, как и высокое содержание соли: вода начинает активно выходить из клеток, что приводит к гибели микроорганизмов. Однако это не касается плесени, споры которой могут развиваться на такой вкусной и питательной среде в том случае, если банка не стерилизовалась или хранилась какое-то время открытой.

Не всё то ягода, что мы называем ягодой… С орехами та же история. Перед нами на полочках лежат запасы орехов, но в ботанике не все эти плоды действительно относятся к такому типу.

Орех – тип плода, сухой, с толстой защитной кожурой и одним семенем внутри. В нём много питательных веществ, в том числе жиров, за что мы и любим этот продукт. Но то, что мы едим у миндаля, не плод. Вспомните абрикос: внутри него находится косточка, расколов которую, можно достать семечко. Вот именно эта часть плода – миндальный орех. Мякоть плода культурного миндаля обыкновенного сухая и несъедобная, а у диких деревьев семена содержат много токсинов.

Кедровые орешки – семена, и даже не кедра, а сосны сибирской кедровой. Они развиваются в шишках голосеменного растения, а у представителей этой группы, как мы помним, не бывает плодов, так как они характерны только для покрытосеменных.

Арахис – боб. Да-да, это родственник гороха, фасоли, бобов и других растений этого семейства. Такой плод развивается под землёй, поэтому ещё называется земляным орехом.

А что орех на самом деле? Лесной, также известный под названиями «фундук», «лещина». А вот близкий к ореху, но всё же отличающийся плод грецкого ореха, строго говоря, не относится к орехам (что весьма иронично). У этого растения развивается ореховидная костянка, или перинарий. Как и у костянки внутри есть косточка (само ядро в скорлупе), но снаружи находится сухой околоплодник. Перинарий – это ещё плод фисташки, кокоса с жидким запасом питательных веществ внутри (эндоспермом).

Такие факты часто кажутся нам необычными и удивительными. Иногда что-то настолько поражает, что кажется, весь мир перевернулся с ног на голову и больше никогда не будет прежним. На самом деле в обычной жизни такие факты не очень-то и важны. Ведь есть ботанические названия, а есть жизненные, те, что мы используем в повседневности. Так что понятия «фрукты», «овощи», «ягоды», «орехи» никто не отменяет. Просто теперь мы знаем, что в ботанике всё несколько сложнее и не совсем так, как мы привыкли.

Подвалы часто ассоциируются с сыростью, а это отличная среда для развития плесени и других грибков. Мы уже немного говорили про такие организмы, но сейчас узнаем о них чуть больше.

Плесень – сборное название для большой группы грибов. С нашей точки зрения, они вредители, так как вызывают порчу продуктов и различных вещей, например книг, приводят к повреждению помещений. В природе же выполняют роль редуцентов, то есть организмов, разрушающих мёртвую органику до неорганических веществ (наряду с бактериями). Однако некоторые виды вызывают заболевания у человека и других животных, поэтому считаются паразитами. К таким относятся, например, представители рода Аспергилл, чёрной плесени. Споры, попадая в дыхательные пути, развиваются, формируя в лёгких плотное тело. Наибольшую опасность представляет для людей с патологиями дыхательной системы, проблемами с иммунитетом.

Другие виды плесени тоже могут приводить к различным патологиям, вызывать аллергию, уничтожать запасы. Например, поражают семена, приводя к гибели зародыша и, следовательно, потере всхожести. Чтобы подобного не происходило, нужно следить за уровнем влажности, проветривать помещение, проводить санитарные профилактические обработки.

Темно и мрачно, сыро, беспросветно… Брр… Пожалуй, подвал не самое приятное место и способен вызвать страх. Будем пробираться к выходу. А пока идём, попробуйте вспомнить, какие физиологические реакции возникают в организме в состоянии страха.

Дыхание и пульс учащаются, а сердце бьётся так, будто готово выпрыгнуть из грудной клетки и убежать «куда глаза глядят», кожа бледнеет, зрачки расширяются, во рту пересыхает так, что трудно вымолвить хоть слово.

Всё это происходит, так как подключилась симпатическая нервная система – та самая, которая отвечает за реакции организма во время повышенных энергозатрат. У каждой описанной реакции есть физиологическое обоснование.

Учащение сердечных сокращений и пульса происходит из-за сужения кровеносных сосудов: кровь быстрее движется по организму, за меньшее время проходит все структуры и возвращается в сердце. Дыхание учащается по этой же причине: возрастает уровень потребления кислорода, необходимо усилить вентиляцию лёгких и снабдить мышцы и другие органы этим газом. Кожа бледнеет из-за сужения кровеносных сосудов: кровь оказывается дальше от эпидермиса.

Зрачки расширяются, чтобы получить как можно больше информации из окружающей среды. Зрачок – отверстие в радужной (цветной) оболочке, изменение его диаметра влияет на количество света, проходящего внутрь глазного яблока: чем больше света проходит, тем отчётливее и детальнее будет картинка, что полезно в случае опасности. С этой особенностью связана пословица «У страха глаза велики». Переносное значение данного выражения заключается в том, что в состоянии страха человек способен увидеть то, чего нет на самом деле: воображение рисует самые разные фантастические картины, многократно преувеличивая то, что было в действительности. Но, как мы видим, тут есть и чёткая физиологическая основа.

Пересыхание во рту, ощущение комка в горле связаны с тем, что под влиянием симпатического отдела нервной системы тормозится выработка слюны.

Вообще под влиянием симпатики работа пищеварительной системы угнетается, что вполне объяснимо. Чтобы лучше это понять, давайте представим ситуацию.

Реалистичная ситуация? Возможно, такое поведение могло бы чуть сбить с толку преследователя, но от этого оно не становится оправданным ни с точки зрения логики, ни с точки зрения биологии. В случае опасности о еде человек не думает, а все ресурсы направлены на более важную в данный момент задачу.

Получается, что симпатическая нервная система мобилизует организм, помогая справиться с реальной или потенциальной опасностью. Очень полезная реакция, выработанная эволюционно. Кстати, в момент работы этой системы происходит выброс глюкозы, то есть повышается концентрация сахара в крови. Это может отражаться, например, на медицинских анализах, если кто-то до ужаса, панически, боится сдавать кровь из пальца или вены.

Ну, что же, наша экскурсия по подвалу завершена, давайте выбираться наружу. Снова поднимаемся по ступенькам, толкаем дверь и… будто слепнем от потока света, бьющего в глаза. Такое случается каждый раз, когда из тёмного помещения мы выходим на яркий свет. А причина заключается в особенностях работы нашего глаза.

В сетчатке глаза есть палочки и колбочки – фоторецепторы, световые, отвечающие за генерацию нервного импульса на основе информации из окружающей среды. Благодаря им свет перекодируется в ток, способный распространяться по нейронам и доходить до головного мозга, где происходит обработка информации и создание образа объекта. Палочки работают в сумерках, при недостатке освещения, колбочки – при большом количестве света. Чтобы переключиться с одних на другие, необходимо время. Это мы и наблюдаем, когда резко меняются условия освещения и на мгновение мы теряем способность видеть.

Иногда работа палочек ухудшается, что приводит к заболеванию, при котором человек утрачивает сумеречное зрение, то есть при недостатке света как будто слепнет. Называется куриной слепотой (можно вспомнить фрагмент про витамины в блокадном Ленинграде). Это наследственное заболевание, передающееся от родителей, также подобное состояние может возникать при нехватке каротина или витамина А, так как он непосредственно связан со зрением и возбуждением палочек. В последнем случае исправить ситуацию возможно путём употребления витамина А в чистом виде или продуктов, которые содержат каротин.

Мы получили заряд адреналина, заставили свою симпатическую нервную систему поработать, а заодно узнали о ней побольше. Вспомнили об особенностях консервации и разных способах сохранения продуктов в течение более длительного времени. Запомним, что не нужно использовать консервы в пищу, если они вздутые, в нарушенной упаковке и вообще вызывают сомнения.

Плесень – вредитель, от которого желательно избавляться, а некоторые виды способны вызывать заболевания, поэтому с ними нужно быть аккуратными.

В наших глазах два типа фоторецепторов – палочки и колбочки. Первые отвечают за зрение при недостатке света, вторые – при его достаточном количестве.

Тёмный и немного пугающий подвал позади. Пришло время расслабиться и посидеть в уютной гостиной, наполненной разными интересными предметами.

Первым делом взгляд притягивает стенка, где выставлены сувениры и памятные вещицы. Обратили внимание на раковину, которая там лежит? Давайте возьмём её в руки и рассмотрим детальнее: спирально-закрученная, на ощупь шершавая снаружи и удивительно гладкая внутри. Приложим к уху: вот он, шум моря, который многие слушали в детстве… Но, возможно, у вас возникали сомнения относительно того, что это за звук на самом деле?

Конечно, в действительно мы слышим не шум моря, а различные звуки окружающей среды. Вибрации собираются раковиной, отражаются от её стенок и улавливаются нашим слуховым аппаратом. Такой же эффект мы получим даже от обычной стеклянной банки. Правда, думать, что в раковине шум моря, и вспоминать счастливые дни, проведённые на побережье, гораздо приятнее. Но ведь ничто не мешает нам знать биологическую правду, но включать фантазию, когда этого очень хочется.

А знаете, кому эта раковина принадлежала? Это укрытие моллюска рапаны. Интересно, что рапаны – хищники, питаются двустворчатыми моллюсками, такими, как мидии и устрицы, нанося вред фермам, где их выращивают. Пусть их мягкое тело и беззащитный облик не вводят вас в заблуждение. При помощи своей хорошо развитой мускулистой ноги, то есть с развитыми мышцами, рапаны открывают раковины своих жертв и съедают притаившихся там моллюсков.

Пустая раковина рапаны

Но давайте вновь проведём пальцем во внутренней поверхности раковины рапаны: гладко, скользко и прохладно. Это перламутровый слой, вещества которого выделяются клетками тела моллюсков, точнее клетками их мантии – специальной кожной складки. Эту часть раковины используют для изготовления украшений и различных красивых сувениров, а у многих моллюсков она способна рождать жемчужины.

В детстве для меня было откровением, что красивый жемчуг создают моллюски. Признавайтесь, кто, как и я, мечтал найти в море ракушку с огромной и дорогущей жемчужиной?

К образованию жемчужин способны различные водные моллюски: многие двустворчатые и некоторые головоногие. Для них это защитная реакция, ведь всё начинается с попадания песчинки или другого инородного тела. То есть миф о том, что жемчуг получается из песка, вовсе не миф.

Инородное тело попадает в пространство между мантией и раковиной моллюска. Постепенно оно начинает обволакиваться слоями перламутра концентрическими кругами, что и приводит к появлению драгоценного камня. Главное вещество жемчуга – арагонит (карбонат кальция), однако возможны и другие варианты. Например, было установлено, что у вымерших белемнитов (головоногие моллюски) в состав жемчужин входил кальцит.

Иногда песчинка или что-то иное может попасть и внутрь тела, под мантию. Так тоже может появиться жемчужина, но только в том случае, если внутри окажутся и клетки эпителия, продуцирующие вещества раковины.

Форма натуральных жемчужин бывает очень различной, но чем она правильнее, тем выше ценность. В современности существуют целые жемчужные фермы, специализирующиеся на создании искусственного жемчуга.

Ракушка «со звуком моря» не единственный биологический сувенир. Предлагаю внимательно осмотреть полочки и найти ещё несколько. Первым делом взгляд упал на кораллы, рассмотрим их.

Коралловые полипы – представители кишечнополостных животных. Да-да, не все знают, что это совсем не водоросли, а, пусть и примитивные, но всё же животные, дальние родственники медуз. Сейчас вы можете удивиться ещё больше: кораллы – хищники, питаются различными мелкими животными или микроскопическими организмами. Как же можно быть хищником, если всегда сидишь на одном месте, у тебя нет рук, с помощью которых можно ухватить добычу? Коралловые полипы смогли к этому приспособиться.

Как и у всех представителей кишечнополостных, у них есть стрекательные клетки, или нематоциты. Это такое специальное «оружие», в котором содержится нить с шипиком на конце: она выбрасывается при раздражении, вонзается в тело жертвы (или врага) и заносит в ранку яд с парализующими свойствами. Потом законная добыча подтягивается к ротовому отверстию. Ещё кораллы живут колонией, то есть большим скоплением организмов, объединённых одним известковым скелетом и общей кишечной полостью. Последнее означает, что пища, полученная одним, распределяется на всех, чтобы никто не оказался обделённым. Такой вот биологический коммунизм.

Так что помните, что безобидные на вид кораллы могут ужалить, поэтому «сердить» их не стоит. Но опасны ли сувениры из скелетов этих организмов? Уже нет, так как клетки погибают и не могут реагировать на различные раздражители.

Следующее, за что цепляется взгляд, – ваза с сухоцветами и гербарий. Эти части растений сохраняют свою красоту на длительное время, при этом в них уже не происходят процессы жизнедеятельности, в том числе и фотосинтез, так как клетки обезвожены. По этой же причине не происходят и процессы гниения.

Со временем засушенные растения выцветают, теряю форму, становятся ветхими, но при правильном хранении надолго сохранят свой внешний вид. Например, в научных гербариях растения хранятся столетиями, а при необходимости извлекаются из специальных ящиков и изучаются. Только представьте, растения, собранные коллекционерами несколько веков назад, и сейчас помогают науке, например, можно изучать их ДНК и белки, определять родственные связи и уточнять систематическое положение (то есть то, в какую группу должен относиться тот или иной вид). Однако даже с сухоцветами нужно быть осторожным, так как они всё ещё способны вызывать аллергию.

Последней рассмотрим небольшую окаменелость – аммонита. Это древний вымерший головоногий моллюск. У таких была спирально закрученная раковина. Обитали аммониты преимущественно в толще морей, о чём свидетельствует строение их раковины. Так, внутри находятся отсеки – воздушные камеры. Когда они наполнялись газом, плотность тела уменьшалась, и моллюск всплывал. При вытеснении газа плотность увеличивалась и животное погружалось в толщу воды. Подобный механизм можно наблюдать у наутилуса – единственного современного головоногого моллюска со спирально закрученной раковиной.

Шкафчик, где темно и не жарко, – отличное место для домашней аптечки, о содержимом которой и будем говорить дальше. Что у нас здесь: обезболивающие препараты, антибиотики (надеюсь, они приобретены по рецепту), пробиотики, перекись водорода и ещё куча всего. Эти экспонаты квартиры точно заслуживают внимания.

Откуда же обезболивающая таблетка знает, что обезболивать? На самом деле она не знает. Обезболивающие препараты действуют по-хитрому и со своей работой справляются благодаря «смекалке». Одни из них ищут специальные вещества, тесно связанные с восприятием боли, например простагландины. Такие молекулы очень коварны и многократно усиливают чувствительность болевых рецепторов, делают так, что нервные окончания быстрее принимают сигналы и сильнее на них реагируют. Препарат тормозит выработку простагландинов и этим уменьшает боль или убирает её совсем, если она изначально была слабой.

Другие препараты работают ещё хитрее. Они просто блокируют передачу нервных импульсов о боли в головной мозг. То есть воздействие совсем никуда не уходит и даже не уменьшается, но мозг перестаёт получать о нём сигналы, поэтому мы не чувствуем. Вот так одна таблетка может стать обезболивающей, даже не взаимодействуя с самой болью или её источником.

Кстати, знали ли вы, что существуют люди, лишённые болевой чувствительности? Возможно, в этот момент вы подумали «о, счастливцы!», но на самом деле это совершенно не так. Дело в том, что боль – защитный механизм, который говорит о том, что в организме что-то не в порядке, или наглядно показывает, что не нужно что-либо делать. Например, сигнализирует о повреждении структур при порезах, переломах, ожогах, предупреждает, что опасно прикусывать язык, падать с деревьев и пр. Если этот механизм не работает, то человек не знает, когда нужно остановиться, и не подозревает, что в теле поселилась болезнь. А в результате упускает возможность вовремя остановиться и не причинить себе вреда или же обратиться за медицинской помощью. Поэтому люди с такой проблемой вынуждены быть очень аккуратными в повседневной жизни, следить за своим состоянием и даже целостностью кожи, костей и т. д., постоянно наблюдаться у врача.

Ещё хочу отметить одну интересную особенность нашего мозга, которую вы наверняка подмечали. Представим ситуацию: девушка на кухне крошит овощи на салат, вместе с ней готовит мама, с которой они увлечённо обсуждают одну общую знакомую. В их разговоре много шуток, иногда даже проскальзывает насмешка, тема весьма интересна обеим. Салат готов, можно накрывать на стол. И тут наша девушка замечает кровь, идущую из небольшого пореза на пальце. Откуда она? Как так вышло, ведь девушка ничего не заметила, никакой боли не было? Просто мозг в этот момент был так сосредоточен на сплетне, что не фиксировал другие поступающие сигналы, менее значимые. Порез несильный, никакой опасности нет, значит, эту информацию можно проигнорировать. Так что увлечённость – тоже в какой-то мере обезболивающее средство.

Когда фармацевт требует рецепт на антибиотик, он не вредничает и не показывает свою власть. Эти препараты действительно нужно принимать только по назначению и правильно. А почему должно быть именно так, расскажет небольшая история. Итак, поехали!

Супербактерия, или История о том, почему для антибиотиков нужен рецепт

– Кокус! Кооокус! Надо отступать! Нас почти не осталось!

– Нужно продержаться ещё немного, Бацилус, скоро, скоро…

– Что скоро, Кокус? Видимо, эта отрава уже вошла в твою клетку, ты говоришь ерунду.

– Нет, Бацилус, нет. Ещё совсем немного, поверь, я знаю, о чём говорю.

Бацилус обречённо покачал головой. Ему казалось, что всё давно кончено. Из миллионов бактерий осталось всего несколько сотен, их плотные ряды таяли под действием антибиотика, как снег под весенним солнцем.

Он оглянулся вокруг, посмотрел на горы мёртвых бактериальных клеток. Всё кончено.

И вдруг слева от него раздался крик Кокуса «Выпускайте Кракена!!!»

Сзади послышался ужасающий вой, казалось, весь организм заражённого человека содрогнулся под мощью Кракена.

Супербактерия

Огромный, зелёный, злой. Он встал перед оставшимися в живых бактериями, мужественно принимая на себя удары антибиотиков. Казалось, он одет в броню или держит перед собой щит: антибактериальные вещества просто отскакивали в стороны, как стекло, рассыпаясь на мелкие осколки. Ни один химикат не достигал цели.

Бацилус ощутил, как изнутри его наполняет какая-то лёгкость. Это было счастье. Помощь пришла! Бактерии и дальше будут жить в этом организме.

Он почувствовал лёгкий тычок – это Кокус передавал ему ген резистентности, полученный от Кракена. Бацилус тут же вобрал его в себя и включил в ДНК. Чудо! Подобно тому как действовало зелье силы на галлов, ген резистентности сделал Бацилуса невосприимчивым к антибиотикам. Он стал почти таким же огромным как Кракен и смело вышел вперёд, чтобы завершить начатое.

Осада длилась много дней. В бактерий бесконечно летели снаряды из разных антибиотиков и даже противовирусных средств, но микроорганизмы были уже неуязвимы.

Наконец всё закончилось, шквал химического огня прекратился. Бактерии ликовали: они смогли, они выжили. И кругом только и слышалось: «Да здравствует Кракен! Да здравствует супербактерия!»

Не будем спешить радоваться, ведь для нас финал этой истории плохой. Супербактерия – это бактерия, не восприимчивая (резистентная) ко многим или даже практически всем антибиотикам. Подобная устойчивость формируется постепенно, при восприятии бактерией небольших доз препаратов. Именно поэтому опасно бесконтрольно принимать антибиотики, а продаются они по рецепту. Также необходимо соблюдать рекомендации по дозе и продолжительности приёма.

Кроме того, бактерии способны передавать друг другу гены, в том числе ген резистентности. Благодаря чему очень быстро в популяции распространяется полезный признак и целый штамм может перестать реагировать на лекарственные препараты. Интересно, что происходит передача не только при размножении, но и при обмене генами, например, при встрече двух бактерий одна другой может сделать «подарок» в виде небольшой ДНК с полезным признаком.

Теперь хочу обратить ваше внимание на одно важное в биологии и медицине имя – Александр Флеминг. Ведь именно этот человек открыл антибиотики, причём сделал это абсолютно случайно.

Биографическая справка. Александр Флеминг – британский микробиолог. Он работал с различными микроорганизмами, в частности патогенными бактериями, вызывающими различные заболевания. В обычной жизни он был несколько небрежен, а в его лаборатории не было идеальной чистоты и порядка. И именно это стало причиной одного из наиболее крупных и значимых событий в медицине.

Флеминг выращивал бактерии на питательных средах и однажды уехал в отпуск, оставив в своём кабинете несколько чашек Петри с растущими на агар-агаре микроорганизмами. После возращения учёный обнаружил, что на одной из чашек развелась плесень, при этом колония бактерий, обитающая здесь раньше, погибла. Так и началось исследование антибактериального вещества, названного пенициллином. За это открытие Александр Флеминг получил Нобелевскую премию. А дальнейшее выделение пенициллина и разработка лекарственных препаратов позволили спасти множество жизней.

Важно отметить, что в Советском Союзе пенициллин впервые получила в 1942 году Зинаида Виссарионовна Ермольева – микробиолог и эпидемиолог. Она активно участвовала в создании антибиотика и запуске его промышленного производства, что было жизненно необходимо в условиях Великой Отечественной войны.

Оказывается, плесневые грибы вырабатывают вещества, уничтожающие бактерий. Это и есть антибиотики. Во многих препаратах такого типа в составе значится пенициллин, получивший своё название по грибу, в котором и был найден, то есть в хорошо знакомой нам сизой плесени (серо-зелёной). Сейчас это вещество получают химическим путём в лабораториях, но первые лекарства создавались на основе настоящих пенициллов.

Антибиотики действуют на разные группы бактерий и отличаются разнообразным механизмом действия. Например, могут разрушать клеточную стенку бактерий (напомню, что это такая плотная оболочка, покрывающая клетку снаружи) и приводить к гибели микроорганизма. Другие варианты действия: подавление процессов жизнедеятельности, например, выработки энергии (процессов энергетического обмена), образования молекул ДНК и белков, размножения.

Мне кажется, я угадываю ваш следующий вопрос: если антибиотики так действуют на клетки бактерий, то почему не действуют подобным образом на наши? Причина в химическом составе и разнице строения. Клетки животных, к царству которых относится и человек, лишены клеточной стенки. Снаружи находятся лишь пластичная мембрана и хвостики из углеводов – своеобразные антенны, улавливающие разные сигналы из окружающего пространства (гликокаликс). А раз нет клеточной стенки, то и разрушить её невозможно – наши клетки в безопасности. Если же препарат действует через подавление отдельных процессов обмена веществ и жизнедеятельности, то влияет на определённые молекулы, присутствующие у бактерий, но отсутствующие у нас. Более того, на растения и грибы такие лекарства тоже не повлияют.

Это всё возможно благодаря тому, что бактерии – представители группы живых организмов, которая называется «прокариоты», то есть доядерные, безъядерные. В их клетках отсутствует ядерная оболочка, защищающая генетический материал. А вот животные, грибы и растения – представители группы эукариот, то есть ядерных, у которых ядерная оболочка имеется. Клетки про- и эукариот во многом схожи, но имеют немало различий, что и позволяет использовать антибиотики против одних без вреда для других.

А убивают ли антибиотики вирусы? Нет, на эту группу они тоже не действуют. Тут всё ещё интереснее, ведь вирусы – это неклеточные формы жизни, то есть у них вообще нет клетки. Они состоят только из химических веществ, нуклеиновых кислот и белков, против которых антибиотики бессильны. Это значит, что грипп или коронавирус ими не вылечить. Но почему же тогда врачи иногда назначают препараты против бактерий при вирусных заболеваниях? Если это настоящий грамотный доктор, понимающий, что он делает, то рецепт на подобные лекарства он даёт для того, чтобы вылечить примешавшуюся бактериальную инфекцию. Ведь в период болезни иммунитет ослаблен, что приводит к низкой сопротивляемости прочим патогенам. При этом назначаются и другие препараты, которые уже работают против основного заболевания.

Вирусы – весьма любопытные экспонаты, заслушивающие ещё немного внимания на нашей экскурсии. Зачем они нас заражают? Мне часто приходится слышать этот вопрос, а ещё говорить детям, что вирусы не плохие и не хорошие, это просто такие существа, «живущие» только за счёт других. Их жизнедеятельность проявляется в способности к самокопированию (по сути размножению), наследственности и изменчивости. Это паразиты, проявляющие себя только в чужой клетке, а за её пределами, в окружающей среде, они напоминают кристаллы, тела неживой природы. В клетке хозяина вирусы получают ресурсы и инструменты – молекулы и части клетки – для того, чтобы собрать себе подобных. У них нет мышления, поэтому, проникая в наше тело, не стремятся навредить, просто не умеют по-другому. Так уж сработала их эволюция.

Отвечу на последний вопрос относительно вирусов и перейдём к следующему экспонату. Есть ли от них хоть какая-то польза? Кажется, что только вредят, приводят к болезням, вызывают эпидемии и даже пандемии… Оказывается, что польза есть даже от таких существ, как вирусы. Они поражают клетки не только человека, но и любых других живых организмов: в каждой группе существуют свои вирусы, приспособленные паразитировать в конкретных организмах. Например, бактериофаги проникают в бактерии: здесь они самокопируются, многократно увеличивая численность, а при выходе из клетки хозяина вызывают её гибель. Получается, что такие вирусы способны уничтожать бактерии, благодаря чему их используют в качестве лечения соответствующих заболеваний.

Итак, откладываем антибиотики: мы уже так много узнали о них. И посмотрим на лежащие рядом с ними препараты – пробиотики. А это что такое? Это капсулы с огромным количеством живых микроорганизмов, которые ждут, когда их заселят в организм человека. Мы бы уверенно могли сказать, что они «хорошие», так как помогают пищеварительной системе справляться со своими задачами (здесь уместно вспомнить «живой йогурт», а, может, даже съесть или выпить его). Особенно они важны после приёма антибиотиков.

Антибиотики действуют против любых бактерий, у которых есть, скажем так, «клеймо» или «чёрная метка» в виде определённых молекул. Это и патогенные микроорганизмы, и те, которые мирно живут в кишечнике, помогая сбраживать клетчатку. И те, и другие становятся жертвой лекарства. Но нормальная кишечная микрофлора очень важна для правильного пищеварения, поэтому её нужно восстановить, в чём и помогают пробиотики. Микроорганизмы в них заключены в специальную оболочку, которая постепенно растворяется в ЖКТ, поэтому попадают в кишечник, где заселяются и приступают к своим обязанностям (подобно кишечной палочке, устроившейся работать на «Перерабатывающий завод»).

Ещё один интересный экспонат в аптечке – перекись водорода (пероксид водорода, H²O²). Используется как антисептик для обработки поверхностей и небольших ран. Это химическое вещество может обезвреживать ряд бактерий и грибков. Возможно, вы видели, что происходит при обработке ранки перекисью: образуется пузырящаяся пена. Так происходит из-за выделяющегося кислорода, который и обезвреживает микроорганизмы, окисляя их клетки. Проведём небольшой опыт, чтобы больше узнать об этой реакции.

Нам понадобится два маленьких кусочка картофеля одинакового размера, 3-процентный раствор пероксида водорода и два прозрачных стакана. Один кусочек оставим сырым, второй – сварим и остудим. Нальём перекись в стаканы, немного, но достаточно для того, чтобы полностью покрыть ломтики картошки. Далее поместим в них кусочки. В стакане с сырым картофелем будем наблюдать бурное выделение пузырьков. Это и есть кислород, который выходит из перекиси при её разрушении. В стакане с варёным кусочком реакции не будет – пузырьки не выделяются.

Пероксид водорода – токсичное для организма вещество, влияющее на целостность клеток и процессы обмена веществ. Живые существа научились защищаться от него при помощи специального фермента – каталазы, а также использовать пероксид водорода для полезных реакций с участием пероксидазы. Эти ферменты соединяются с молекулой пероксида водорода, частично или полностью разрушая её до воды и кислорода, выделение последнего мы и наблюдаем в первом стакане. Ту же реакцию можно получить с кусочком сырого мяса или гриба.

При варке под действием высоких температур каталаза и пероксидаза подвергаются разрушению и теряют свою активность, то есть происходит денатурация (вспомним рассказ про куриное яйцо). При этом реакция не происходит и выделения пузырьков кислорода мы не видим.

Ещё важно помнить, что перекись водорода разлагается естественным образом на свету и теряет свою активность. Поэтому храните этот препарат только в тёмном месте.

Из-за прямохождения наш позвоночник приобретает S-образную форму с 4 изгибами: два лордоза (выпуклость вперёд) и два кифоза (выпуклость назад). Эта особенность формируется в первый год жизни, когда ребёнок только учится ходить, и помогает выдерживать нагрузку, которая возникает при прямохождении. Стопа приобретает свод, который также формируется в процессе обучения ходьбе. Это природный амортизатор, позволяющий гасить вибрации и сотрясения, которые возникают при вертикальном перемещении.

Изгибы позвоночника человека

Вы наверняка выдели все эти шутки, касающиеся 30-летия и болей в спине. Шутки-шутками, но эта проблема знакома действительно многим.

Как однажды сказал мне врач: «Это расплата за прямохождение». Да, такой способ передвижения, вертикально на двух ногах, даёт большую нагрузку на наш позвоночник. А ещё сидячий образ жизни, отсутствие полезной физической активности и другие причины. Поэтому в домашней аптечке часто есть разогревающие, снимающие воспаление и другие подобные средства. Например, на основе пчелиного или змеиного яда.

Слово «яд» сразу ассоциируется с опасностью, что совершенно правильно. Но почему же тогда его добавляют в различные мази и гели, да ещё и рекламируют?

Яды, или токсичные вещества, – это обширная группа биологически активных веществ разной природы. Если говорить кратко и упрощённо, то их опасность заключается в том, что молекулы схожи по структуре с нормальными веществами, присутствующими в организме, благодаря чему могут связываться с ферментами или рецепторами. В результате нормальная химическая реакция не протекает, так как заблокирована молекулой токсина. Противоядия, антидоты, помогают утилизировать опасное биологически активное вещество и запустить нормальное протекание обменных процессов.

При умеренном воздействии на кожу яд оказывает местное обезболивающее и противовоспалительное действие, а также антибактериальный эффект. Раздражая рецепторы, приводит к лучшему кровоснабжению обработанного места, восстанавливая нормальное функционирование. Однако у таких средств есть противопоказания, которые обязательно нужно узнать перед применением, также токсины могут вызывать аллергические реакции.

Что же ещё можно обнаружить в обычном наборе домашней аптечки? Возможно, у вас есть варианты? Кто-то сказал «антигистаминные»? Это верный ответ!

Антигистаминные препараты помогают справиться с симптомами аллергии.

Здесь предлагаю обсудить, как и почему подобные проявления возникают, как лекарства их подавляют.

Для начала вспомним про иммунитет. Это защитная реакция нашего организма на различные антигены, способные нанести вред: вирусы, бактерии, микроскопические одноклеточные существа и их токсины – продукты жизнедеятельности.

Иммунитет не даёт заболеванию развиваться или постепенно подавляет его. Однако иногда организм реагирует очень бурно на простые стимулы, не несущие опасности, такие как цветочная пыльца, частицы пыли, шерсть животных и другое. Тогда мы говорим об аллергии – чрезмерной чувствительности.

Чтобы лучше понять эту тему, немного углубимся в работу иммунитета. За него отвечают специальные клетки крови – лейкоциты, у которых много разновидностей. Когда в организм попадает антиген, они распознают его, обезвреживают и запоминают. Иммунная память помогает в дальнейшем быстро справляться со схожими угрозами.

Часто реакцию вызывают чужеродные белки, так как они видоспецифичны, то есть различимы для каждого отдельного вида и могут легко узнаваться лейкоцитами. Подобный защитный ответ вызывают и различные аллергены: иммунные клетки фиксируют их и начинают активно уничтожать всеми возможными способами, при этом могут повреждать и ткани собственного организма. Проявляется чрезмерная защитная реакция следующими симптомами: чихание, длительный продолжительный насморк, раздражение на коже, реакции со стороны желудочно-кишечного тракта и др.

Почему отдельные вещества вызывают столь бурную реакцию у некоторых людей, пока до конца не ясно. Существует несколько гипотез, проводятся исследования и наблюдения. Возможно, в скором времени мы получим ответ и сможем справиться с беспокоящими многих симптомами, а пока всем заинтересованным рекомендую больше узнать об иммунитете и принципах его работы.

Мы же вернёмся к нашему экспонату – антигистаминным препаратам.

Они работают через блокирование рецепторов – чувствительных структур организма на гистамин. Это вещество обуславливает многие иммунные реакции. Если же рецепторы не свяжутся с гистамином, симптомы не проявятся, чем и объясняется действие указанных препаратов. Полностью аллергию они не подавляют, но убирают её неприятные проявления, помогая человеку оставаться в форме.

Любознательным рекомендую заглядывать в инструкции к медицинским препаратам и внимательно знакомиться с разделами «фармакологическое действие», «фармакодинамика». Здесь описан механизм действия: если вы уже неплохо разбираетесь в теме, то лучше поймёте, что и как делает в организме лекарство; если же как раз изучаете темы, то с привязкой к практике сможете узнать новую информацию. Разберём некоторые примеры действия.

«Ингибирование синтеза бактериальной клеточной стенки…». На первый взгляд как-то много сложных слов, в действительности же механизм понятный. Ингибитор – это подавляющее вещество, сводящее реакцию на нет, этакий антагонист фермента. То есть такой препарат останавливает синтез клеточной стенки бактерии, содержащей углевод – муреин (пептидогликан). Получается, антибиотик приводит к тому, что эта часть клетки не образуется и не восстанавливается, в результате чего микроорганизм теряет защиту и способность к размножению, уничтожается.

«Ингибитор обратной транскрипции». Так, тут тоже что-то подавляется. Можно предположить, что это какой-то важный процесс жизнедеятельности паразита, что будет абсолютно верным. Такой препарат действует против вирусов, которые в качестве главной молекулы, содержащей генетическую информацию, несут РНК. Напомню, что у всех остальных организмов, а также у другой части вирусов наследственная программа хранится в молекуле ДНК.

Для размножения (самокопирования) вирусу нужно попасть в клетку, а далее встроить свою ДНК в ДНК хозяина. После этого вирусный фрагмент начнёт считываться специализированными ферментами, запустится биосинтез белка. То есть паразит использует ресурсы и структуры чужой клетки, чтобы создавать свои копии. У РНК-вирусов возникает проблема на втором этапе: чтобы встроить ДНК, нужно её получить, ведь исходно у них эта молекула отсутствует. Поэтому происходит обратная транскрипция – синтез молекулы ДНК на основе РНК. Препарат блокирует этот процесс, перекрывая вирусу доступ к основным ресурсам клетки-хозяина. В итоге паразит остаётся в клетке, но не может ей навредить, а также не образуются новые вирусные частицы, способные заражать организм дальше.

Каждый лекарственный препарат основан на разных эффектах действующего вещества: чем лучше это прописано в инструкции, тем лучше изучено. Если же этот раздел отсутствует или описан размыто, возможно, вы столкнулись с гомеопатией.

Мы обсудили несколько препаратов домашней аптечки и, к счастью, не нашли там гомеопатии. Такие препараты легко отличить по описанию фармакодинамики и действующего вещества. Про первый раздел мы уже поговорили, а во втором – будут указаны цифры с большими степенями. Это означает, что действующее вещество было многократно разбавлено: его разводили так интенсивно, что осталась всего лишь одна десятимиллионная доля (или даже меньше). То есть действующего вещества там просто нет, нечему справляться с бактериями или другими причинами заболеваний.

В лучшем случае гомеопатия действует как эффект плацебо, то есть работает только через веру человека в пользу лекарства. В худшем – приводит к летальному исходу, так как опасное заболевание без должного лечения продолжает развиваться и усугубляться. На что точно подействует гомеопатия, так это на кошелёк, значительно его облегчив. Так что будьте аккуратнее с такими препаратами.

Порой в гостиной можно не только услышать самые разнообразные разговоры, но и увидеть весьма неожиданные вещи. Вот рядом с аптечкой брошюрка про сахарный диабет. Откуда она взялась? А! Наверное, из поликлиники случайно принесли вместе с результатами анализов, а выкинуть так руки и не дошли. Что же, она попалась нам очень кстати, есть что обсудить.

Сахарный диабет – заболевание, связанное со сбоем в работе поджелудочной железы. Она вырабатывает важный гормон – инсулин, одна из задач которого – воздействовать на клетки организма таким образом, чтобы они стали восприимчивыми к молекулам глюкозы и забрали её внутрь из крови. Патология возникает по двум основным причинам: инсулин не вырабатывается из-за неактивности специализированных участков железы или рецепторы тела перестают реагировать на него, оставляя клетки закрытыми для глюкозы. Этим объясняется, почему при высоком содержании сахара в крови в организме его не хватает. В таких случаях человеку необходимо получить дозу инсулина и съесть что-то сладкое.

Откуда же берётся инсулин, который используют люди с сахарным диабетом? Раньше его получали от животных, например свиней, очищали и изготавливали препарат. Но аминокислотный состав чужого инсулина отличается от аминокислотного состава молекул человека, поэтому такой гормон не мог помочь всем – у ряда пациентов наблюдалась непереносимость. Решить эту проблему помогла биотехнология.

Существует интересный метод – рекомбинантных ДНК, то есть ДНК, в которых присутствуют разные гены, принадлежащие более чем одному организму. Для получения чистого инсулина, химически близкого к человеческому, взяли специально выращенных бактерий. В их ДНК внедряли гены, связанные с синтезом инсулина, и стимулировали их «включение», то есть активность. На питательной среде бактерии синтезировали предшественник инсулина или его компоненты.

В современности используют преимущественно инсулин, полученный от генетически изменённых микроорганизмов (обычно культуры кишечной палочки или дрожжей). После синтеза его очищают, проводят различную обработку. Так получается препарат, эффективно помогающий людям с сахарным диабетом.

И это не единственное подобное использование бактерий в фармакологии. С их помощью методами биотехнологии получают и другие гормоны (например, соматотропин — гормон роста), витамины, различные белковые молекулы.

Закончим с обсуждением экспонатов, выставленных на стенке и в шкафу, и присядем на диванчик, чтобы немного отдохнуть.

Современная гостиная представляется непременно с большим плоским телевизором, на котором вся семья так любит вечерами смотреть кино. Когда-то рядом с телевизорами стояли коробки с кассетами, потом с дисками, иногда фильмы хранили на флешках, а теперь просто включают на киноплатформах. Конечно, это технический, а совсем не биологический прогресс. Но вот в фильмах можно найти массу вещей, связанных с этой наукой. В чём-то мы обнаружим ошибки, а некоторые вещи, пусть в развлекательном формате, показаны вполне близкими к реальности. Поэтому наш следующий экспонат «Биологическая фильмотека».

В этом мультфильме показаны не только понятные нам отношения родителей и детей, но и экологические связи, существующие в живой природе. Это взаимовыгодное сожительство, форма симбиоза между рыбой-клоуном и актинией.

Рассматривая сувениры, упоминали про кишечнополостных и их стрекательные клетки. Актиния – как раз представитель этих животных. Как же тогда рыбкам удаётся не стать жертвами стрекательных клеток актинии? Можно сказать, что они делают «прививку».

Для защиты и нападения актинии, как представители коралловых полипов, используют стрекательные клетки. Один из видов таких клеток содержит яд, поражающий потенциального врага или жертву. Для срабатывания стрекательной клетки нужны механические и химические стимулы, к последним могут относиться вещества, находящиеся в слизи рыб.

Большинство рыб-клоунов восприимчиво к яду актинии. Как же тогда им удаётся безнаказанно сновать туда-сюда между щупалец этого стрекающего? Весьма вероятно, дело в толстом слое слизи, покрывающем тело рыбки, и веществах, которые здесь содержатся. Они либо подавляют срабатывание нематоциты, либо не содержат раздражающих веществ, в результате чего отсутствует химический механизм срабатывания (вопрос на стадии изучения).

Интересно, что многие виды рыб-клоунов могут жить только в одном виде актинии. А перед этим «знакомятся» со своим будущим компаньоном: сначала касаются щупалец, что может приводить к получению некой дозы яда и выработке защитных веществ. Это очень похоже на введение ослабленного возбудителя заболевания, что вызывает формирование иммунитета, то есть на прививку, которую рыбка делает, прежде чем поселиться в новом домике, смертельно опасном для других, но уже не для неё.

Здесь тоже можно почерпнуть нечто интересное и уже нам знакомое – симбиоз муравьёв и тли. В этом мультфильме он тонко обыгран: у царицы (матки) на руках почти всегда сидит тля на манер комнатной миниатюрной собачки. Забавная отсылка к тому, что маленькие зелёные насекомые действительно для муравьёв как домашние животные или скот.

Но это не единственная интересность мультфильма. Почему-то саранча пугала муравьёв кузнечиком, угрожая спустить его с цепи. Что же опасного в этих насекомых, зелёненьких, «совсем как огуречик»? Кузнечики – всеядные животные, питаются как растениями, так и другими насекомыми, не прочь полакомиться муравьями, так что представляют для последних реальную угрозу.

Ещё одним из героев был палочник Слим, которого часто использовали в качестве реквизита. Интересно, что это можно объяснить не только схожестью с палочкой, но и тем, что в природе многие виды этих насекомых относительно медлительны из-за невысокой интенсивности обмена веществ. В случае опасности большинство палочников просто застывает, хотя некоторые могут выделять пахучий секрет или отбрасывать конечности.

По этому мультфильму хочу отметить три момента. Для начала, конечно же, отношения Пумбы и Тимона. Создатели «Короля Льва» были недалеки от истины. В природе бородавочники вступают в взаимовыгодные отношения с мангустами, которые очищают их шерсть от паразитов, получая тем самым питание. Но Тимон из мультика – сурикат. Перепутали животных? Возможно. Однако сейчас появляются сведения о «дружбе» бородавочников и с этими представителями тоже. Однозначных подтверждений или опровержений пока нет, ждём наблюдений и научных статей.

Интересно были показаны и отношения львов и гиен, которые в природе нередко связаны комменсализмом. В таких парах одни организмы извлекают выгоду, другие же не получают ни вреда, ни пользы. Гиены доедают добычу, оставленную львами, поэтому им не нужно охотиться самостоятельно. Львы же не возвращаются к брошенному, поэтому для них такие взаимоотношения нейтральны. Кстати, вариант комменсализма мы уже встречали во дворе – квартирантство эпифитов.

И последнее, что хочется отметить. Отец Симбы Муфаса рассказывал о круговороте жизни. По сути это круговорот веществ, в котором участвуют все живые организмы. Растения создают органику, начиная пищевые цепи, в которых передаются молекулы (биомасса) и энергия. Животные занимают несколько звеньев цепей, поедая растительную пищу или друг друга. Мёртвые останки разлагают бактерии и грибы, вновь высвобождая минеральные вещества, возвращая их в круговорот.

Наша экскурсия стремительно подходит к концу. В гостиной осталось осмотреть всего один экспонат, а потом пройдём в последнюю локацию.

Аквариум занимает добрую часть гостиной, споря с телевизором за внимание. Наблюдать за рыбками так умиротворяюще… Они неспешно плавают, открывая и закрывая рот и двигая плавниками. Давайте узнаем об этих животных и их особенностях побольше.

Рыбы – первичноводные животные, то есть всегда обитавшие в воде и не покидающие эту среду. Дышат жабрами, которые состоят из тонких лепестков, густо оплетённых кровеносными капиллярами: благодаря этому газообмен между кровью и водой эффективен, а кислород быстрее переходит в организм. При этом кровь и вода двигаются в противоположных направлениях, то есть противотоком. Это тоже повышает эффективность газообмена.

У костных рыб, которых обычно и содержат в домашних аквариумах, поверх жабр есть жаберные крышки, кроме того, они постоянно открывают и закрывают рот. Совместное действие ротовой полости и жаберных крышек создаёт непрерывный ток воды, омывающей жабры. Но у хрящевых рыб, например акул, жабры не прикрыты, а просто открываются наружу щелями. Из-за этого многие виды должны находиться в постоянном движении, даже во время сна и приёма пищи. Только так у них обеспечивается постоянное омывание жабр и газообмен, в противном случае акула просто задохнётся.

Мы знаем, что тело рыб покрыто чешуёй, и можем легко её разглядеть. У костных она расположена черепицеобразно, то есть слои налегают друг на друга. Образована костным веществом. У некоторых видов по чешуе можно узнать возраст рыбы (примерно так же, как по годичным кольцам у растений): два разных кольца, толстое и тонкое, – один год жизни. Тело хрящевых рыб, включая акул, тоже покрыто чешуёй, но другого происхождения. Она формируется подобно зубам, состоит из дентина, покрытого эмалевидным слоем, и отличается остротой. Получается, что наши зубы и чешуя акулы – это гомологичные органы, так как имеют схожее происхождение.

Давайте ещё немного понаблюдаем и будем двигаться дальше. А если остаются вопросы, задайте мне их индивидуально.

Здесь мы познакомились с двумя группами биологических экспонатов – различными препаратами и сувенирами. Запомним, что антибиотики помогают только против бактерий и требуют правильного использования, в противном случае можно «воспитать» супербактерию. Ещё стоит всегда внимательно знакомиться с инструкцией к лекарственному препарату, читать о его действии.

Многие сувениры с наших полок имеют биологическую природу, часто это животные, растения или какие-то их части. А в фильмах и мультфильмах нередко можно найти интересные биологические сведения, но они, конечно, требуют проверки и уточнения.

Вот мы добрались до спальни – последнего зала нашей экскурсии. Окинем взглядом это помещение, не пропустим ни одной детали. Стоят ли здесь комнатные растения? Если да, то сколько их? Если ответ от трёх больших растений, то следующий рассказ точно для вас. Если вы планируете завести в своей спальне столько растений или просто считаете это неплохой идеей, тоже обязательно ознакомьтесь.

Растения прекрасны: она радуют наш взор листвой и цветением, могут выделять в воздух полезные фитонциды и другие летучие соединения, уничтожающие микробов, выделяют кислород. Что из этого миф, а что – правда? Давайте разбираться.

В клетках этих представителей живого мира происходит фотосинтез, в результате которого они поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Так у растений происходит питание, ведь они автотрофы (с др. греч., где αὐτός – «сам» и τροφή – «пища»), то есть организмы, способные самостоятельно создавать органические вещества, например углеводы, из неорганических. А в качестве побочного продукта, того, который сейчас не нужен организму и подлежит удалению, выделяют кислород.

Всё это правда, однако многие не знают или забывают, что у растений помимо фотосинтеза идёт ещё один процесс – дыхание (вспомним эксперимент с корнем). Как и мы, они поглощают из окружающей среды кислород, который используют для получения энергии, и выделяют углекислый газ. На свету фотосинтез и дыхание происходят у растения одновременно и параллельно, а вот в темноте возможно только второе. Получается, что ночью наши зелёные друзья вместе с нами расходуют кислород в комнате: чем их больше, тем, соответственно, больше этого газа они поглотят. Если помещение не проветривается, света недостаточно, это может приводить к головокружению, головным болям, плохому самочувствию. Конечно, при появлении подобных симптомов не нужно сразу во всём винить растения, но стоит задуматься о переселении парочки горшков в другую комнату или о лучшем проветривании.

Растения в комнате очищают, оздоравливают воздух, обогащают его различными полезными веществами, помогая справляться с болезнями. В некоторой степени это миф, так как в действительности их вклад невелик. Всё дело в скорости и объёме поглощения вредных примесей: за сутки одно горшечное растение среднего размера способно улавливать в десятки раз меньше углекислого газа, чем суммарно выдыхает человек. А ведь к этому может добавляться то, что выделяется при сгорании, например, во время работы газовой плиты, если речь идёт о кухне. Аналогично и с вредными примесями. Обычное проветривание справится гораздо эффективнее, чем несколько крупных комнатных растений. Даже если заставить всю комнату цветами, это не поможет, только увеличится влажность и кислорода ночью станет ещё меньше. Однако растения всё же хорошо адсорбируют на листьях пыль из воздуха, способствуя его очищению (только не забываем, что сами растения тоже нужно мыть).

Так что растения в доме стоит заводить для эстетического удовольствия и приятного запаха, ведь они действительно положительно влияют на настроение. А оздоровить воздух помогут регулярные проветривания и влажная уборка.

Альбинизм – заболевание, при котором нарушается образование пигмента, что приводит к полностью или частично белой окраске. Осмотрите растения в комнате. Полностью белых вы не найдёте, но можете увидеть вариегатные, или пёстролистные.

Почему не существует полностью белых растений? На самом деле иногда они появляются, но не живут долго. В их клетках отсутствует пигмент хлорофилл, необходимый для процессов фотосинтеза: он запускает целый ряд химических реакций, в ходе которых образуются энергия и вещества, необходимые для производства органики. Получается, нет хлорофилла = нет фотосинтеза = нет питания. Сначала такие растения берут вещества из запаса семени, а после его исчерпания вынуждены голодать, что и приводит к быстрой смерти и отсутствию таких представителей в природе. Подкормка удобрениями в этом случае бесполезна, так как получаемые из почвы неорганические вещества растения также направляют в реакции фотосинтеза, которые у альбиносов отсутствуют, а органику они поглощать не способны.

У сортов с вариегатными листьями (пёстролистностью) хлорофилл сохраняется. В части клеток он синтезируется, а в части нет, что делает окраску неравномерной, приводит к появлению пятен разного цвета. Подобные растения могут существовать нормально, но нуждаются в большем количестве света, так как у них меньше участков с хлорофиллом и улавливание фотонов затруднено. При недостаточном освещении иногда возвращается нормальная зелёная окраска. Последнее особенно стоит учитывать тем, кто выращивает или хотел бы редкие вариегатные растения.

На подоконнике в спальне порой можно увидеть ещё один интересный растительный экспонат – венерину мухоловку, непентес, росянку или жирянку (а иногда и все вместе). Это плотоядные растения, способные питаться животными.

Как же так, ведь чуть ранее я сказала, что цветы не могут поглощать органику? Действительно, для многих это недоступно. Такая особенность появилась эволюционно у небольшой группы в ответ на обитание в условиях недостатка важных элементов, например азота. Но даже плотоядные берут органику не из почвы, а из организмов животных.

Чаще всего плотоядные цветы съедают различных насекомых, но в природе крупные представители могут питаться даже ящерицами и некрупными млекопитающими, например мышами. Для привлечения добычи растения используют сладкий и ароматный нектар. Привлечённое им животное попадает прямиком в ловушку – видоизменённые листья. Это могут быть кувшинчики как у непентеса, капканы как у венериной мухоловки или просто клейкие образования как у росянки и жирянки.

Рассмотрим чуть подробнее венерину мухоловку. Её ловушка снабжена чувствительными волосками, реагирующими на движения насекомого. Когда муха или кто-то другой неоднократно задевает их, ловушка срабатывает и захлопывается. Внутрь начинают выделяться ферменты, постепенно расщепляющие добычу.

Венерина мухоловка

Из тела животного плотоядные растения извлекают некоторые элементы и используют их в процессах жизнедеятельности. Они продолжают фотосинтезировать и остаются автотрофами. Такие растения можно содержать дома, только помните, что нельзя их подкармливать «человеческой» едой (сыром, кусочками мяса и т. п.). В сезон насекомых растение справится самостоятельно, а зиму переживёт благодаря запасам. Если же насильно давать ему куски, они загниют, что может привести к гибели цветка.

Завершим обсуждение растений маленьким опытом. Капните небольшое количество воды на широкий лист растения. Влага не впитывается, а отталкивается и собирается в капли. Так происходит потому, что на поверхности находится тонкий слой из воскоподобного вещества – кутикула. Это защитное образование, которое помогает растениям сокращать транспирацию (удерживать воду внутри своих клеток), задерживать пыль, грязь, микроорганизмы, которые могут проникать извне. В очень жарких и очень холодных условиях слой кутикулы максимально толстый. В первом случае это защита от потери влаги, во втором – от холода, ведь вода, испаряясь, уносит с собой тепло, которое в условиях какой-нибудь тундры абсолютно нельзя терять.

Это показывает, что большинство растений не поглощает воду листьями, поэтому поливается почва, чтобы корни могли её всасывать.

Теперь обратим внимание на постель. Вы замечали, как, засыпая, человек нередко высовывает ноги из-под одеяла? За состояния сна и бодрствования отвечает такой отдел головного мозга, как промежуточный мозг: в преддверии ночи он запускает целую цепочку механизмов и реакций в нашем организме. В этот момент тело активно излучает тепло, поэтому крупные поверхности, такие как стопы, нуждаются в проветривании: мы чувствуем, как температура возрастает, поэтому раскутываем ноги. А вот примерно в середине ночи тепло заканчивается, так как во время сна все процессы жизнедеятельности были замедленны, мы замерзаем и натягиваем одеяло чуть ли не до ушей.

Кстати, организм расходует энергию даже во сне. Сердце, мозг и другие органы функционируют даже тогда, когда мы этого не осознаём. Менее активно, но они всё же потребляют ресурсы в виде молекул АТФ – главной энергетической валюты наших клеток. Напомню, что количество энергии, которое затрачивается организмом в состоянии покоя, называется основным обменом. Так что все мемы про «я очень занят на клеточном уровне» вполне правдивы и применимы также к состоянию сна.

Есть ли у вас какие-то предсонные ритуалы, то есть действия, которые совершаете, прежде чем уютно устроиться на подушке и закрыть глаза? Попробую угадать… Листаете ленту в социальных сетях или проверяете почту? Если угадала, то для вас может быть актуальна проблема бессонницы. Дело в том, что наши внутренние биоритмы подстроены под изменения окружающей среды: длительное время наши далёкие предки вставали с рассветом и засыпали с наступлением темноты. И только относительно недавно цивилизация подарила нам благо в виде света: естественная смена дня и ночи перестала иметь прежнее значение, так как стало возможным выполнять какие-то задачи даже после заката. Однако, перефразируя знаменитую пословицу, что написано эволюцией, не вырубишь цивилизацией. Наш организм продолжает реагировать на свет, поддерживая бодрствование или запуская состояние сна.

А эти ваши гормоны, они сейчас с нами в одной комнате? Да, гормоны прямо сейчас с нами, внутри нас. Помним, это биологически активные вещества, которые могут приводить к определённым изменениям в организме даже в небольшой концентрации. У них много различных эффектов и влияний на организм: одно вещество может воздействовать почти на все системы органов, при этом вызывая неодинаковые реакции в разных структурах.

Мелатонин и серотонин – суточные гормоны, то есть вырабатываются в зависимости от времени суток. Мелатонин – ночной, серотонин – дневной. При этом последний известен также как гормон радости из-за своего влияния на настроение. В реальности его влияние опосредованно, но действительно связано с эмоциональным фоном.

Но вернёмся к суточным ритмам. Выработка мелатонина начинается в преддверии сна, что усиливает перестройку организма и настраивает его на отдых. Длительное восприятие белого света, которое расценивается мозгом как дневное время, тормозит выработку этого гормона, не давая погрузиться в сон. Это вновь возвращает нас к вопросам гигиены и напоминает, что хотя бы за полчаса до ночного отдыха гаджеты нужно откладывать.

Физиология сна очень сложна, а его значение для организма ещё не до конца изучено. Про него уже написано множество книг и можно написать ещё больше, так что раскрытие секретов царства Морфея – не задача нашей экскурсии на этих страницах. Но некоторые интересные моменты стоят упоминания.

Сон состоит из нескольких фаз и стадий: если совсем кратко, можно выделить медленную и быструю. В медленной фазе организм максимально расслабляется, погружается в глубокое состояние покоя, при этом снижаются частоты дыхания и пульса, мышечная активность. В быстрой фазе мышцы расслаблены, но наблюдаются движения глазных яблок под веками, мозг активен почти так же, как в состоянии бодрствования, учащаются дыхание и пульс. При этом сновидения появляются в обе фазы, но то, что мы видим во время быстрого сна, с большей вероятностью запомнится.

В этих фазах и кроется секрет того, что порой мы встаём бодрые как огурчики, а иногда ставим 10 будильников через каждые 5–10 минут и всё никак не можем проснуться. Честно говоря, я ненавижу просыпаться рано… Будильник звенит, откладываю его на 10 минут, которые проходят чересчур быстро, снова откладываю на 10 минут… И так может длиться целый час. А потом суматошные сборы и горькое сожаление о том, что целый час валялась в постели и не успела позавтракать и/или нанести макияж. Так вот, это значит, что будильник прозвенел аккурат в фазу медленного сна, а организм всеми силами противится такому вмешательству. Если попасть в фазу быстрого сна, особенно под её конец, то мы быстро и безболезненно перейдём в состояние бодрствования.

Как было бы здорово, подгадывать эту фазу быстрого сна, чтобы всегда легко просыпаться… Это возможно: каждый цикл сна длится примерно 1,5 часа, к концу подобного цикла как раз наступает быстрый сон. Так что можно прибавлять к тому времени, в которое засыпаете, несколько циклов по 1,5 часа. А ещё существуют умные будильники, работа которых тоже настроена на ваши биологические ритмы. Правда, в случае такого подгадывания вполне возможно придётся просыпаться каждый раз чуть раньше или чуть позже, чем вы рассчитывали.

Порой мы просыпаемся ночью, потом долго лежим, наблюдая за полосками света, пробивающегося из-за штор, или встаём, чтобы посетить уборную. В полной темноте мы, конечно же, ничего не увидим (к слову, к этому не способны и другие животные, включая сов), так как для формирования изображения глазу нужно хоть немного света: картинки, получаемые мозгом, – это отражённые фотоны, долетевшие до сетчатки. Здесь расположено множество фоторецепторов (зрительных, световых), которые приходят в возбуждённое состояние при контакте со световыми волнами и создают нервные импульсы.

В сумерках, когда спальню освещает лишь тусклый свет уличного фонаря или заливает слабое лунное сияние, в нашем глазу работают палочки. Это специальные фоторецепторы, предназначенные для видения в условиях низкого освещения: они очень чувствительны и «довольствуются» малым. С их помощью мы получаем информацию об окружающих предметах и пространстве: можем разглядеть очертания, понять, где что находится. Этого достаточно, чтобы не натыкаться на мебель и беспрепятственно дойти до выключателя или двери, но недостаточно, чтобы разглядеть детали или различить цвета. Такое видение называется сумеречным зрением (мы упоминали про него, выходя из подвала). В дневное время в глазу работают преимущественно другие фоторецепторы – колбочки, которые дают более точную информацию, различают цвета и оттенки.

Лёжа в постели на боку, можно заметить одну интересную особенность нашего зрения. Представьте, что вы недавно проснулись, постепенно приходите в себя после глубокого сна, лениво наблюдая за тем, что происходит вокруг. Перед вашими глазами кусочек одеяла, так как натягивали его до самого подбородка. Если сосредоточиться на этом уголке, можно наблюдать забавную смену картинки: вы то будете видеть одеяло и не видеть то, что за ним, то будете фиксировать только очертания этого кусочка, а сам он будто станет прозрачным, таким, что через него можно разглядеть часть кровати или комнаты. Это не магия вне Хогвартса, всё легко объяснить через работу нашего органа зрения.

Чтобы сформировалась картинка, свет проходит через выпуклую наружную часть глаза – роговицу, зрачок, биологическую линзу – хрусталик, желеобразное стекловидное тело внутри глазного яблока и наконец попадает на сетчатку. Здесь информация о свете превращается в нервный импульс, который по специальным зрительным нервам поступает в головной мозг и обрабатывается в затылочной доле, где находится зрительная зона. Здесь наконец-то сформируется изображение, которые мы не только увидим глазом, но и осознаем мозгом. При этом оба глаза получают информацию об окружении, а эта информация немного отличается. Задача головного мозга – объединить две картинки воедино, чтобы получилось цельное объёмное изображение. Такая особенность называется бинокулярным зрением.

При определённых условиях информация от правого и левого глаза отличается сильнее: например, уголок одеяла попадает в поле зрения одного глаза и не попадает в поле зрения другого. Поэтому мы видим и не видим его одновременно: стремясь объединить картинки, мозг переключается то на одно, то на другое, что и делает одеяло «прозрачным». Если же мы сосредоточим внимание на предмете в поле зрения, то сможем разглядеть его лучше, без эффекта прозрачности. Кстати, из-за того, что мозг подобным образом обрабатывает информацию, мы обычно не видим свой нос, хотя должны: он будто стирается инструментом фоторедактора, чтобы не мешать рассматривать по-настоящему важные вещи. А нос мы и так видим всегда, в этой информации нет ничего нового, поэтому мозг её просто убирает.

Особенности обработки зрительной информации мозгом приводят к множеству интересных эффектов. Например, видим с задержкой, то есть немного в прошлом, на что влияют и особенности строения сетчатки глаза. Помните, к чему это приводит? Муха оказывается гораздо проворнее нас, так как у неё картина мира создаётся совершенно иначе. Ещё из-за работы мозга возникают различные зрительные иллюзии, наглядно показывающие, насколько субъективно то, что мы видим. Добавлю, что на итоговую картинку влияет и личный опыт, а также фокус внимания и другие параметры. Цвета каждый человек видит немного по-своему, что может порой приводить к жарким и даже ожесточённым спорам по поводу цвета платья или ещё чего-то.

А сейчас нам предстоит включить воображение, постарайтесь как можно ярче представить эту картинку, проникнетесь обстановкой и деталями. Думаю, сделать это будет несложно, ведь каждый из нас хотя бы раз сталкивался с подобным.

Ситуация, которая произошла одним ранним утром во время сна

Известно, что мозг просыпается раньше остального организма. И усердно работает, сортируя информацию, полученную за день, анализируя события, придумывая решения. Так было и этим утром.

– Уф, мои биологические часы показывают половину шестого утра. Просыпаться в 8. Ещё есть время спокойно доделать работу. Сегодня во что бы то ни стало необходимо допонять ту тему, которую весь день упорно учили.

Мозг кинул беглый взгляд на табло управления. Там слабым красным светом мигала кнопка «Мочевой пузырь».

– Опять не даёт работать… Ничего, потерпит. Человека будить ради этого не буду.

Свет стал ярче. Но мозг по-прежнему не обращал внимания на кнопку. Вдруг послышалось слабое «Пип-пип-пиииип».

– Сказал, нет! – Мозг набрал номер Мочевого пузыря. – Чего тебе? Нет! Потерпишь. Всего-то 3 часа ещё.

Звук стал громче и поглотил тяжёлый вздох Мозга. Он пытался отвлечься от неприятных ощущений и вновь погрузиться в работу. Однако Мочевой пузырь не отставал. Вскоре комната наполнилась пронзительными визжащими звуками сирены. «ВИУ-ВИУ-ВИУУУУУУ!»

– Чтоб тебя! – взбесился Мозг. Но делать было нечего. Пришлось поднимать человека.

Через пару минут Мочевой пузырь успокоился. Мозг расслабился. Шесть утра. Можно ещё сделать много всего. Человек снова начинает засыпать.

– Итак, транскрипция – это…

Но Мозгу не удалось закончить определение. Табло управления взорвалось от сигналов: «Е-ды, Е-ды», – трещал Желудок. «Дышать! Хотим больше О²!» – вопили Лёгкие. «Я бы ещё раз сходил…» – робко говорил Мочевой пузырь.

Мозг тяжко вздохнул. Пора просыпаться. Видимо, разбор темы придётся оставить на следующую ночь.

Ужасно знакомая ситуация, я уверена, для многих. Мы помним, что в состоянии сна организм всё равно работает и тратит энергию. Почки тоже продолжают работать, профильтровывая кровь и создавая мочу, которая скапливается в мочевом пузыре. Его стенки растягиваются, рецепторы фиксируют это и создают нервные импульсы, направляющиеся в мозг. Желание сходить в туалет становится очень настойчивым, что мешает дальнейшему сну, особенно если мозг зафиксировал это в момент фазы быстрого сна. Увы, рекомендаций здесь нет… Придётся подниматься из тёплой и уютной постели.

Утро – прекрасная пора: солнце поднимается, чтобы осветить и согреть всё и вся своими лучами, раскрываются бутоны, блестит на листьях прозрачная роса, просыпаются животные, чтобы приступить к своим биологическим обязанностям. Однако далеко не для всех и не всегда это время суток столь прекрасно. Особенно если не хватило времени на отдых, а будильник застал нас в фазе медленного сна, да ещё и в самой глубокой стадии. Проснувшись при таких обстоятельствах, человек не сразу понимает, где он и что происходит: звонок воспринимается как часть сновидения или странный шум непонятной природы, окружающие предметы выглядят малознакомыми, нет ни малейшего представления, что нужно делать дальше. Подобное ещё называется сонным опьянением.

В таком состоянии может происходить ряд забавных ситуаций. Немного придя в себя, человек встаёт и идёт в уборную, слегла пошатываясь. Пытается нащупать на стене выключатель, но рука упорно натыкается на пустое пространство, а желаемый свет так и не загорается. Попытки могут быть долгими, очень долгими… Особенно, если в реальности выключатель находится на другой высоте. Правда, в этом случае ошибка поиска связана не только с тем, что человек ещё не проснулся, но также и с тем, что когда-то выключатель находился в другом месте.

Вспомним про условные рефлексы, ведь именно они лежат в основе привычки. Долгое время человек из нашего примера пользовался выключателем в определённом месте, даже не задумываясь: рука уже автоматически тянулась сюда, повинуясь столь же автоматическим импульсам от мозга. После ремонта выключатель перенесли: сначала человек немного путался, но потом привык к изменениям – рука перестала тянуться к прежнему месту и «выучила» новое положение. Но в ситуации, когда мозг ещё не отошёл от глубокого сна, работают более привычные реакции, те формы поведения, которые были характерны долгое время. Поэтому наш всё ещё сонный человек просто в силу старого, не до конца исчезнувшего, условного рефлекса, который сейчас максимально ярко проявил себя, пытался найти выключатель там, где его уже нет.

Следующий наш экспонат – маленький, но жутко надоедливый комар, который своим тоненьким писком не даёт нормально спать, выбешивает и заставляет чувствовать себя гостем в собственной спальне. Будто это его территория, на которую мы посмели позариться. Узнаем о враге больше.

Пищащий над ухом комар

Действительно ли пьют кровь только самки? Да, а вот самцы по сути вегетарианцы: питаются, например, цветочным нектаром. Даже при желании они не могут укусить, так как их ротовой аппарат для этого не приспособлен. А зачем самки пьют кровь? Им нужны ресурсы, чтобы оставить потомство: вещества из нашего организма идут на формирование комариных яиц и их созревание.

Комары – паразиты, но внешние, то есть просто время от времени нападают на хозяина, а не живут в его организме. Такая форма называется эктопаразитизмом. Точно такая же у блох, клопов, пиявок и некоторых других.

Вспомните, сколько обычно крыльев у насекомых. Скорее всего, в вашей памяти возникли двукрылые и четырёхкрылые представители. Комары относятся к первой группе. При этом два других крыла у них видоизменились в жужжальца, вибрация которых при полёте создаёт характерный звук летящего насекомого. Быстрые движения крыльями дополнительно создают писк, так сильно раздражающий, особенно ночью.

Иногда в доме можно увидеть огромных комаров, пугающих своим внешним видом. Многим сразу становится неуютно и страшно, хочется, чтобы насекомое не летало рядом и просто исчезло куда-то, или чтобы кто-то пришёл и спас от этого монстра… Таких комаров некоторые называют малярийными. На самом же деле они к малярии никакого отношения не имеют. Это комары-долгоножки, которые даже не относятся к кровососущим. В комнате они появляются случайно, привлечённые светом и открытым окном, но питаются исключительно нектаром. Живут недолго, в среднем 1–2 недели. Так что при встрече с таким комаром стоит найти в себе силы для преодоления страха и выпустить бедолагу на улицу.

Спальня связана не только со сном, но и, увы, с недомоганием, потому что именно в постели мы остаёмся, если плохо себя чувствуем.

Ранее мы рассматривали экспонаты домашней аптечки, сейчас же сосредоточимся на ощущениях и состояниях.

Почему при болезни повышается температура? Так наш организм пытается уничтожить возбудителя патологии: это универсальный способ избавиться от паразита, проникшего в организм. В первое время жар вполне естественен, но нельзя допускать длительного и очень сильного подъёма температуры. Здесь стоит вспомнить о денатурации белков, которая происходит и в нашем теле.

А почему температура может не сработать? Если паразит прячется внутри клеток, как например делают вирусы, воздействовать на него сложно. Организм не может допустить уничтожения собственных структур, во всяком случае массового, поэтому балансирует на определённых значениях. Паразит становится почти недосягаем для естественного иммунитета, и требуется помощь для уничтожения возбудителя. Тогда и подключаются лекарства.

Нередкое явление при болезни – озноб. Это ощущение холода, возникающее при сужении кровеносных сосудов. Стараясь справиться с инфекцией, организм увеличивает теплопродукцию и уменьшает теплоотдачу. К коже поступает меньше крови, и она быстрее охлаждается. Постепенно при выравнивании температуры тела ощущение озноба проходит.

Частый симптом при простуде или другом недомогании – слабость. Она возникает по нескольким причинам. Первая – интоксикация, то есть попадание в кровоток токсинов возбудителя заболевания. Вторая – усиленная работа органов, направленная на борьбу с инфекцией, что приводит к большим энергозатратам. Третья – нехватка витаминов, макро- и микроэлементов, сна. Слабость может сохраняться и некоторое время после выздоровления, однако затянувшееся состояние уже нельзя считать нормальным. Поэтому обязательно нужно обратиться к врачу, если симптом долго беспокоит.

Чтобы переключиться с темы болезней, поиграем в небольшую игру: осмотрите внимательно место, где спите. Подумайте, что здесь связано с живыми организмами, биологией. Нет, не нужно сразу думать о паразитах и лихорадочно перетряхивать постель в поисках гипотетических клопов и блох. Речь идёт о самом спальном месте, о том, что на нём. Вспомните, из чего это может состоять, какие биологические объекты могли послужить основой. Составьте список своих вариантов, а потом сверьте с информацией далее.

Итак, готовы? В списке могло фигурировать следующее. Конечно, древесина, ведь корпус кровати, части дивана преимущественно делают из такого материала. Снова вспоминаем ткани растений, по которым движутся вода и минеральные соли. Ещё постельное бельё, ведь в основе тканей растительные волокна: хлопок, лён, бамбук и другие. Животные тоже приложили «лапки», точнее перья: подушки набивают лебяжьим пухом, гусиным пером. В качестве наполнителя может быть и шерсть млекопитающих: овец, верблюдов и др.

Отдельного внимания заслуживает шёлк. Натуральный материал стоит очень дорого, и неспроста. Нити шёлка создают насекомые тутовые шелкопряды: из них они плетут коконы, в которых гусеница постепенно превращается в бабочку. Этот материал отличается гладкостью и прочностью, приятен на ощупь и красив. Однако ткань не выдерживает высоких температур, может терять цвет и качества при длительном воздействии света и в целом требует сложного ухода.

А что биологического вам удалось обнаружить?

Наблюдали когда-нибудь такую ситуацию? Зевнёт кто-то один, а за ним по цепочке и все остальные, хотя несколько секунд назад совсем не испытывали такого желания или потребности. Эта интересная реакция давно не даёт покоя учёным. Почему и зачем мы так делаем?

Ответ, весьма вероятно, кроется в эволюции. Млекопитающие животные, особенно приматы, достаточно быстро научаются чему-либо, наблюдая за другими представителями своего вида или теми, кто похож на них. Чем точнее получится повторить действие, тем быстрее оно закрепится и окажется полезным в жизни организма. При этом подключаются «зеркальные» нейроны – нервные клетки, отвечающие за повторение реакции. Но почему это так хорошо проявляется именно на зевках? Отличный вопрос, который пока не нашёл однозначного ответа. Возможно, что кто-либо из юных посетителей нашей экскурсии сможет сделать это открытие.

Наша экскурсия почти завершена. Она была наполнена впечатлениями, новыми знаниями, вопросами и ответами… Полученная информация ещё будет укладываться в голове, как и все сведения и навыки, которые мы получаем в течение дня.

Перед нашим воображением экспонат-сценка, представим, что старенький проектор показывает нам плёночный диафильм. Вот мама подтыкает одеяло на кровати ребёнка, наклоняется, чтобы поцеловать его. Но малыш не хочет засыпать, просит сказку. Мама присаживается на постель и заводит рассказ.

Почему детям, и не только, так нравится слушать истории перед сном, причём обычно те, которые и так слышали много-много раз? Например, моя старшая сестра так любила «Доктора Айболита» Корнея Чуковского, что мама до сих пор помнит его наизусть. Объяснение можно найти в психологии: мозгу требуется разгрузиться перед тем, как он перейдёт в состояние сна. За день мы переживаем множество эмоций, испытываем впечатления, узнаём новое, получаем навыки и опыт. А у детей всё ещё интенсивнее в силу меньшего возраста и багажа знаний. Всё это нужно упорядочить, включить в картину мира, которую формирует мозг. Желательно, чтобы перед тем, как приступит к этой нелёгкой задаче, он успокоился при помощи чего-то привычного, лёгкого и беззаботного, предсказуемого.

Замечали, что дети могут поправлять родителя даже в мелочах, если он ушёл в чём-то от первоначальной версии или заменил какое-то слово? Это тоже показывает необходимость в привычности. Проще говоря, наша психика защищает себя, как бы говорит: «было так много всего нового, на сегодня хватит, дай мне что-то привычное, чтобы успокоиться». Для этого и нужны сказки и истории. Кстати, с этой же целью многие читают лёгкую литературу – ни к чему не обязывающие романы, детективы, даже хорроры. В одном случае всё предсказуемо и хорошо, в другом – волнительно и страшно, но страшно у кого-то другого, а не у самого человека, что несмотря на острые эмоции всё равно даёт ощущение защищённости.

Но вернёмся именно к сказкам. Да-да, в них тоже хватает биологии, на которой мы и сосредоточимся. И здесь уже не будет ничего нового, только повторение и обобщение, чтобы полученная за время экскурсии информация уложилась.

«Была у зайца избушка лубяная, а у лисы – ледяная». Что такое лубяная избушка? На кухне мы говорили про посуду, созданную из растений: вспомните корзинки из лыка. Это как раз луб молодой липы или ивы, то есть комплекс тканей дерева, выполняющих проводящую и механическую функции. По их клеткам передвигаются органические вещества, те самые, которые вырабатываются в процессе фотосинтеза. Избушка зайца из сказки могла быть полностью создана из этого материала, ведь животное маленькое и не требует большого и очень прочного жилья. А ещё, возможно, его жилплощадь из другого материала была просто отделана лубом снаружи.

А что такое репка, вы уже догадались? Ответ легко найти, если вспомнить биологию борща. Как морковь и свёкла, это видоизменённый корень – корнеплод. Видимо, дедка очень активно удобрял свои грядки и получил весьма питательный овощ (не исключено, что он знал про свойства разных регуляторов роста и прочих веществ и грамотно их сочетал).

Сказка про «Вершки и корешки» («Мужик и медведь») наглядно показывает, как важно разбираться в ботанике и понимать, какие части у каких растений съедобны. Если бы медведь был подкован в этом вопросе, мужику не удалось бы его обмануть, скормив ботву репы и корни ржи.

Вспомним «Машу и Медведя». Нет, я сейчас не про гиперактивную девочку, наводящую ужас на весь лес, а про русскую народную сказку. Маше удалось сбежать от Медведя благодаря своей смекалке, а также коробу, в котором её несли вместе с пирожками. На Руси такие делали из луба или бересты – уже знакомых нам растительных тканей.

А вот в сказке «Дикие лебеди» сестра шила для своих братьев рубахи из крапивы. Мы упоминали, что из этого растения можно получать волокно, пригодное для грубых тканей.

Вот такой экскурс в сказки и небольшое повторение у нас получились. Здорово, если по ходу нашей экскурсии или сейчас вы вспоминали и другие произведения, в которых встречаются биологические факты. Вы сможете их замечать и в дальнейшем, объясняя себе и знакомым значение того или другого термина, например, такого, как луб, отыскивая закономерности и причинно-следственные связи.

Нам осталось собрать знания и сувениры из последней локации. Растения тоже дышат, а в сумме производят не так уж много кислорода, чтобы было целесообразно заполнять ими комнату ради этого. Выращивать их стоит для эстетики и приятных запахов.

Сон – важная физиологическая реакция, связанная со многими структурами в организме. Чтобы отдых был полноценным, а наступление утра не стало шоком, стоит соблюдать важные правила, например, не «сидеть в телефоне» перед сном, а также разгрузить мозг чем-то лёгким и привычным, дарящим ощущение покоя и защищённости.

Спасибо, что вместе со мной прошлись по всем локациям и изучили то, что вас окружает. Если вы узнали что-то новое, извлекли пользу для себя, задумались, то книга выполнила своё предназначение.

Возможно, после прочтения у вас появились ещё вопросы и хотелось бы получить на них ответ. Если это так, я очень рада! Ведь это означает, что вы не остались равнодушными, заинтересовались прекрасной наукой биологией и захотели узнать ещё больше. Вопросы вы можете задать мне на электронную почту kseniya-mix@yandex.ru с пометкой «Вопрос по биологии», а также в сообществе ВКонтакте Увлекательная биология с Михеевой Ксенией.

До новых встреч!

Спасибо моим родителям, Светлане и Александру Михеевым, за то, что всегда поощряли стремление к знаниям и учили идти к своей цели, поддерживали во всех решениях и начинаниях.

Спасибо Святославу Пости-Нилову за вычитку текста, советы и рекомендации, долгие, иногда очень долгие, обсуждения отдельных фрагментов или фраз, в результате которых текст становился логичнее и завершённее.

Выражаю огромную благодарность своим редакторам, которые вели меня по этому пути, помогли прийти к результату. И художнику Анне Рыжачкиной за воплощение идей в жизнь.

И, конечно, благодарю своих учеников, чьи вопросы и общение с которыми помогли в создании этой книги, побудили написать её, натолкнули на те или иные мысли.

Несмотря на огромную важность йода для здоровья, нужно иметь в виду, что чрезмерное употребление этого микроэлемента может оказать негативное влияние на здоровье. Водоросли крайне полезны в качестве продукта, придающего разнообразие рациону и обогащающего его дефицитными нутриентами, но при этом водоросли не следует употреблять длительное время в качестве основной ежедневной пищи. (прим. научного редактора)

В некоторых случаях антибактериальные компоненты мыла могут быть даже вредны для кожи человека (например, они могут вызвать аллергические реакции или погубить полезную микрофлору). Поэтому в рядовых, будничных ситуациях рекомендуется использовать обычное, а не антибактериальное мыло. Использование антибактериального мыла может быть оправдано лишь в очень редких случаях (например, перед операциями в клиниках или людьми с иммунодефицитами, но только по рекомендации врача). (прим. научного редактора)

Онтогенез – индивидуальное развитие организма (прим. автора).

Для сравнения: ухо человека воспринимает звуковые колебания с максимальной частотой до 20 кГц (прим. автора).

Генотип – совокупность генов, аллелей одного организма.

Антикодон – функциональная часть тРНК из трёх нуклеотидов. Кодон – кодирующая последовательность из трёх нуклеотидов, в данном случае на иРНК (прим. автора).

Куриная слепота – расстройство зрения, при котором снижается чувствительность глаза в ночное время, при недостаточном освещении (прим. автора).