Я познаю мир. Биология

Двадцатый век был для человечества эпохой бурного развития науки и техники. Создавая новые приборы и механизмы, ученые частенько с величайшим изумлением обнаруживали, что заложенные в них принципы давным — давно используются живыми организмами. Создавалось впечатление, что во всём, буквально во всём природа опередила людей. Только с изобретением колеса ей не повезло. Но, как мы теперь знаем, дело вовсе не в недогадливости природы. Просто вращающийся орган невозможно снабжать кровью. Кроме того, нужно признать, что ученые всё же ошиблись. Природа изобрела и колесо. Точнее, вращающуюся ось — самую главную деталь колеса.

Многие микроорганизмы способны передвигаться. Одни из них ползают, другие плавают с помощью длинных жгутиков или коротеньких ресничек. При изучении микроорганизмов ученые заметили, что движения жгутиков напоминают движения рыбьего хвоста. Позже оказалось, что у некоторых микроорганизмов жгутики совершают вращательные движения, напоминающие работу корабельного винта. В этом вначале не увидели ничего удивительного. Взяв в руку веревку, можно заставить ее кончик совершать круговое движение, но при этом ни конец веревки, зажатый в руке, ни тем более сама рука вращаться вокруг своей оси не будут. Так ученые и объяснили увиденное, но действительность оказалась сложнее и удивительнее.

Лучше всего работа жгутиков изучена у сальмонелл — болезнетворных микроорганизмов, вызывающих у человека и животных брюшной тиф и другие желудочно — кишечные заболевания. Сальмонеллы — небольшие палочкообразные бактерии. На их теле может находиться до 20 жгутиков, из которых активно работают обычно 6–7.

Сальмонеллы при небольшом увеличении

Несмотря на свои микроскопические размеры, жгутики имеют достаточно сложное строение. Характерной особенностью их внешнего вида является «крючок», изгиб жгутика недалеко от места его прикрепления.

Самая важная часть жгутика — его основание. Оно находится в толще клеточной мембраны сальмонеллы, которая, как и все мембраны, состоит из наружного и внутреннего слоев.

У основания жгутика, извлеченного из мембраны, удается рассмотреть два надетых на него кольца. Когда жгутик находится на своем законном месте, одно из колец погружено в толщу внутреннего слоя мембраны, второе располагается снаружи от него. Чуть дальше на жгутик надета втулка. Ей полагается быть вмонтированной в наружный слой мембраны.

Строение жгутика: 1 — микротрубочки; 2 — «спица»; 3 — продольные тяжи.

Мотор, приводящий жгутик в движение, находится во внутреннем слое. Два кольца, находящиеся у основания жгутика, — это ротор, то есть вращающаяся деталь двигателя. Что заставляет ротор вращаться, выяснить пока не удалось.

Благодаря изгибу жгутика, его кончик совершает широкое вращательное движение. Он может двигаться по часовой стрелке или в обратном направлении, приостанавливать вращение и вновь возобновлять работу. Скорость его вращения не велика — 15 оборотов в минуту, но вполне достаточная, чтобы вызвать поступательное движение бактерии.

Выходит, колесо изобрела природа, опередив человечество не меньше чем на миллиард лет!

Секретные технологии

Секреты воды

О существовании тяжелой воды ученые узнали сравнительно недавно. Около 100 лет назад американский ученый Юри обнаружил, что, кроме обычного водорода, существует еще значительно более тяжелый водород, атомы которого в два раза тяжелее нормальных. Это так поразило ученых, что новому водороду присвоили название дейтерия, словно это был не водород, а совсем другое вещество.

Как известно, молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Когда в ее состав входят атомы тяжелого водорода, образуется тяжелая вода. Позже выяснилось, что существует еще более тяжелый водород, названный тритием, и два вида тяжелого кислорода. Из разных комбинаций атомов этих веществ и строятся молекулы воды. Поэтому любая вода представляет собой смесь 18 различных соединений, 17 из которых являются разновидностями тяжелой воды.

В нормальной воде примесь тяжелой ничтожно мала. Молекул с самым тяжелым кислородом встречается 1000 на миллион, а с дейтерием — 200 на миллион обычных молекул. Выделять тяжелую воду в чистом виде научились только перед Второй мировой войной.

Что же представляет собой тяжелая вода? Лучше всего изучена вода, содержащая дейтерий. По цвету, запаху, вкусу она ничем не отличается от обычной воды, но совершенно непригодна для живых, организмов. Вот как неожиданно воскресли народные сказки о живой и мертвой воде. Тяжелая вода в самом прямом смысле этого слова оказалась мертвой. Она неспособна поддерживать жизнь.