Взламывая биологию

ФОТОТРОПИЗМ

Растения тянутся к свету, чтобы активизировать процесс фотосинтеза. Это называется фототропизмом. Гормон роста ауксин, чувствительный к свету, в основном концентрируется на теневой стороне растения. Клетки на теневой стороне быстро удлиняются, а на световой стороне в отсутствие ауксина не растут. В результате стебель наклоняется к солнцу. Если семя прорастает в тенистом месте, ауксин стимулирует рост клеток стебля, побег выпрямляется и быстро растет вверх, к свету.

Когда свет находится с одной стороны, ауксин, сконцентрированный в клетках на противоположной стороне стебля растения, стимулирует рост к свету.

Семя – это миниатюрная система жизнеобеспечения внутри прочной оболочки, защищающей зародыш и запас питательных веществ. Английский натуралист Чарлз Дарвин и его сын Фрэнсис одними из первых исследовали процесс прорастания в 1880-х гг.

Чтобы прорасти, семенам нужны тепло, влага и кислород. Если все это присутствует – как, например, в тропических лесах, – семена прорастают быстро. Если соблюдены не все условия, семя может пребывать «в спячке» в течение месяцев и даже лет. Это состояние удерживает семя от прорастания осенью: так его не убьют зимние холода. Некоторым семенам требуются особые условия, например низкие температуры или большое количество солнечного света. А иногда им необходимо пройти через кишечник животного, чтобы сошла семенная оболочка.

Если все условия соблюдены, появляется росток. Предварительно семя впитывет воду и набухает так, что наружняя оболочка лопается. Запас питательных веществ преобразуется в энергию для роста. Радикула закрепляется в почве. Почка (побег) тянется вверх, поднимая на себе семядоли. Корни молодого растения впитывают воду и минералы, а зеленые части начинают производить энергию при помощи фотосинтеза.

Модельные организмы

Модельные организмы – это виды, которые широко используются в лабораторных исследованиях, так как их легко разводить и содержать. На их примере изучают поведение животных и генетику.

Модельные организмы, а именно плодовые мушки, помогли Томасу Ханту Моргану совершить революционное открытие: установить, что признаки наследуются при помощи хромосом. В начале 1900-х гг. Морган в своей лаборатории в Колумбийском университете, получившей прозвище «комната мух», несколько лет кряду разводил в сосудах дрозофил Drosophila melanogaster. Они были выбраны для генетических исследований потому, что быстро размножаются и часто дают мутации, что позволяет исследовать генетику в действии. Морган разводил особей с разным цветом глаз и формой крыльев и искал различия в их хромосомах.

Как выбирают модельные организмы?

В качестве модельных организмов в исследованиях обычно используют дрожжи, бактерии, кресс-салат, круглых червей, плодовых мушек, мышей, крыс, рыбок данио, морских свинок и кроликов. А потому разговоры о подопытных кроликах имеют под собой твердую почву. Эти виды легко содержать в лабораториях, и они быстро размножаются, поэтому за короткий период можно изучить несколько поколений. Опыты на подобных видах помогли нам понять, как работает наследственность, как растут и делятся клетки, как живые существа запасают и используют энергию. На модельных организмах также тестируют лекарства и новые методы в медицине.

Генетические исследования часто проводят на плодовых мушках Drosophila, так как они часто демонстрируют мутации. Кроме того, хромосомы у этих мушек крупные, а потому их легко изучать.

Модельные нематоды, или круглые черви (Caenorhabditis elegans), используются в эмбриологии, например, в исследованиях развития тканей и роли в этом генов.

Успех модели