Точки над i, ч.1: Живой мир

Фрукты, овощи и ягоды

По не совсем понятным причинам споры о том, что является или не является ягодой, фруктом или овощем, бывают крайне ожесточенными. Многие люди обладают жесткой позицией в вопросах вроде «арбуз — это ягода, а не фрукт», «помидор — не овощ», «клубника — орех» и так далее. На самом деле, путаница возникает из-за смешения ботанической и бытовой (кулинарной) номенклатуры. С научной точки зрения, фрукт (лат. fructus) — это то же самое, что плод, то есть разросшаяся после оплодотворения часть цветка. Прежде всего туда входит завязь (то, из чего растет пестик), но иногда и дополнительные части цветка. Однако русскоязычные ботаники обычно используют термин «плод» — слово «фрукт» чаще употребляют в кулинарном смысле.

С точки зрения ботаники, существует много типов фруктов/плодов. К ним относятся, например, ягоды, орехи, бобы. Тип плода арбуза и огурца — тыквина. Плод томата — действительно ягода. Ситуация с клубникой немного сложнее: сама съедобная часть — это разросшееся цветоложе, которое обычно не считают частью плода. Собственно плодом является сложная семянка (не орех): это составной плод, то есть совокупность небольших сухих «орешков» (семянок) на поверхности сочной части.

Термин «овощ» вообще не имеет отношения к науке и потому не обладает четким определением.

Обычно овощами называют плоды или другие съедобные части растений (корнеплоды, клубни и так далее), не отличающиеся особой сладостью или кислотой. В этой бытовой номенклатуре граница между фруктами и овощами определяется, в общем, случайным образом. Поэтому томат, например, с точки зрения ботаники является плодом (фруктом) типа «ягода», а с точки зрения кулинарии — овощем.

Утки и селезни

Неожиданно часто встречаются сомнения относительно видовой принадлежности уток и селезней. На самом деле, в этом вопросе всё совершенно однозначно. Обычные «коричневые» утки и селезни «с зеленой головой» — это один вид. Различия во внешности — пример резко выраженного полового диморфизма между самцами и самками. Это явление широко распространено у животных, в том числе у птиц. Наиболее известный пример — павлины, самцы которых знамениты всем своей доведенной до абсурда красотой, а самки довольно невзрачны. «Селезень» — просто термин, обозначающий самца утки.

Рубка червей

Широко распространена идея о том, что дождевой червь, разрубленный пополам, превращается в двух червей — иными словами, каждая отрубленная часть регенерирует, восстанавливая недостающие сегменты тела. Некоторые идут дальше и приписывают такую удивительную способность к регенерации любым продолговатым безногим животным вплоть до угрей и даже змей. Во взрослой жизни интерес к червям обычно ослабевает, но детям вопрос о регенерируемости разрубленного червяка почему-то крайне важен.

Регенерация занимала натуралистов во все времена. В публикации 1892 года в мельчайших деталях описывалось восстановление хвоста дождевого червя после поперечного сечения. Читатель обратит внимание, что речь идет именно о восстановлении хвоста.

Действительно, дождевые черви, вопреки распространенному мнению, не умеют отращивать новую голову.

В целом такая способность тем более редка, чем сложнее организм. Если ваши части тела мало отличаются друг от друга (как, например, у кишечнополостных), то особой разницы, что именно восстанавливать, нет. Если передней частью вы думаете о Гегеле, а задней — испражняетесь, то отращивать одно из другого становится сложнее. Такое распределение функций у «сложных» животных не может появиться из ниоткуда. Оно должно закладываться постепенно и на самых ранних этапах развития, когда все ткани еще мало различаются — в сущности, на этих стадиях мы и внешне напоминаем червей.

Полная регенерация тела из любого участка нечасто встречается у животных с билатеральной симметрией (то есть таких животных, у которых есть оси «голова-хвост», «спина-брюхо» и «лево-право»). Разумеется, ни змеи, ни угри восстанавливаться таким образом не умеют. Даже у беспозвоночных это большая редкость — и всё-таки у самых примитивных представителей такая регенерация встречается. Самый известный пример — планарии, или плоские черви (несмотря на общий термин «червь», с точки зрения систематики планарии отличаются от дождевых червей примерно как морские звезды отличаются от нас). Возможно, именно из-за путаницы между «червями» происходит миф о «дроблении» дождевых червей.

Еще в XIX веке ученым удалось вырастить жизнеспособного плоского червя из 1/279-й части взрослой планарии. Учитывая скромные размеры подопытных животных и ограниченный по современным меркам лабораторный инвентарь, непонятно, что впечатляет больше: способность плоских червей регенерировать или способность ученых их нарезать.

Не стоит думать, что вопросы регенерации червей волнуют только детей и престарелых энтузиастов-зоологов. «Регенерационная» медицина, при которой органы и части тела будут восстанавливаться из стволовых клеток — мечта любого биолога и врача. Вполне возможно, что такой подход станет реальностью уже в ближайшие десятилетия. Но пока мы работаем над пониманием общих механизмов регенерации, общих для всех животных. Поэтому «рубка червей» актуальна и сегодня — статьи на эту тему регулярно публикуются в самых авторитетных научных журналах.

Крокодилы и аллигаторы

Знатоки любят блеснуть знанием различий между крокодилами и аллигаторами. На самом деле, и «обычные» крокодилы, и аллигаторы, и даже кайманы с гавиалами — это крокодилы. В биологической систематике существует отряд Крокодилы, к которому все они относятся. Различиями в форме морды и строении челюсти аллигаторов отличают не от крокодилов в целом, а от подсемейства Настоящие крокодилы.

Жизнь насекомых

Насекомые — диковатые существа.

Достаточно посмотреть на муху под увеличением, чтобы убедиться: она представляет собой смесь пришельца, киборга и мотоцикла и питается исключительно звездами Голливуда.

Всё ее тело — включая лицо и лапы — покрыто твердой оболочкой, как доспехами. Она смотрит на мир через составные полусферические глаза, имеющие угол обзора почти в 360 градусов. Она имеет реакцию, исчисляемую миллисекундами, и летает на скоростях, в пересчете на человеческие масштабы исчисляемые сотнями и даже тысячами километров в час.

Нам очень сложно представить такое существование. Поэтому вопросы в духе «а пьют ли жуки воду?» или «а дышат ли комары?» всегда занимали пытливые умы. Воду взрослые насекомые обычно пьют, хотя и очень мало — они потрясающе приспособлены к засушливым условиям вплоть до того, что умеют выводить мочу в виде кристаллов.

С дыханием у насекомых всё не так хорошо. Их дыхательная система отделена от кровеносной и представляет собой, грубо говоря, систему вентиляционных труб, пронизывающих всё тело животного. Эти трубы — трахеи и трахеолы — открываются наружу специальными окошками в экзоскелете. Проблема состоит в том, что насекомым приходится довольствоваться простой диффузией воздуха из окружающей среды.

Максимум, что они сумели изобрести, — это что-то вроде вентиляторов на входе в трахеи, что, хоть и улучшает проникновение воздуха в глубь тела, всё равно работает гораздо менее эффективно, чем легкие.

Любопытно, что это накладывает довольно жесткие ограничения на размер насекомых. Один из любимых преподавателями вопросов на экзамене по зоологии беспозвоночных — это почему в современном мире не существует насекомых, подобных гигантским стрекозам.

Те существовали около 300 млн лет назад и имели полуметровый охват крыльев. Считается, что их существование было возможно из-за большего содержания кислорода в атмосфере того времени. Сегодняшнего количества кислорода просто не хватило бы на диффузию по всему огромному телу насекомого.

Но самый животрепещущий вопрос, касающихся насекомых, — это их сон. Спят ли мухи? И если да, то есть ли в этом процессе что-то знакомое человеку, или он отличается от нашего сна так же, как «сон» компьютеров и телефонов? Вопрос настолько принципиальный, что научное сообщество обрушило на него всю свою мощь. Если вы считали, что подковать блоху — это высший пилотаж, то вашему вниманию предлагается электроэнцефалограмма, снятая у спящей дрозофилы. В своем исследовании австралийские ученые показали, что мухи не только спят, но и имеют разные фазы сна — как и мы сами. Эти фазы различаются глубиной и чередуются в течение ночи, причем время «глубокого сна» увеличивается, если мухи сильно устают. Вообще говоря, мушиный сон настолько напоминает наш, что ученые вовсю обсуждают использование дрозофил в качестве модели для изучения психиатрических отклонений, для которых характерно нарушение сна.

Эволюция — только теория

Особо прогрессивные любители околобиологической ерунды часто спорят на тему реальности эволюции. В таких дискуссиях регулярно используется довод «эволюция — это только теория». Дело в том, что в бытовом смысле под словом «теория» обычно подразумевают то, что ученые называют гипотезой. Под последней понимают предложенное — и пока не проверенное экспериментально — объяснение какого-то аспекта реальности. В научном же смысле «теория» означает обоснованное и целостное объяснение этого аспекта, которое выводится на основании воспроизводимых экспериментальных данных.

Теорию в принципе не «доказывают». Она создается, чтобы объяснить все имеющиеся данные, и может быть опровергнута, если появятся данные, которые противоречат теории — в таком случае может быть сформулирована другая теория, объясняющая одновременно и старые, и новые наблюдения.

Теория эволюции является теорией ровно в той же степени, что и, например, теория гравитации.

Принципиально тот факт, что всю историю человечества подброшенные вверх камни падали на землю, не исключает того, что однажды подбросив камень, вы запустите его в межпланетный дрейф в сторону Сатурна.

Если это произойдет, ученым придется пересмотреть уравнения Ньютона и Эйнштейна. На теорию эволюции это, кстати, никак не повлияет.

Как спариваются дикобразы

Размножение ежей и дикобразов — безоговорочно главный вопрос, волнующий школьников на уроках биологии. К счастью, в современном мире за ответом далеко ходить не надо. Как спариваются дикобразы? С трудом.