Дураки задают вопросы ученым

Аудиоверсия этой статьи:

Мы здесь неоднократно подчеркивали, что основная цель науки — отвечать на дурацкие вопросы человечества. Иногда, правда, ученые вынуждены подтверждать свою компетенцию веселыми фокусами вроде беспроводной связи, полета на Луну или лекарств от рака. Но все же понимают, что наука возникла не из любви к фокусам, и даже не из желания облагодетельствовать ближних, а из любопытства. Именно это, кстати, придает смысл деятельности научных популяризаторов; дары прогресса все нормально используют и без объяснений, даже инструкцию читать не обязательно. Но люди любознательны и нередко задают вопросы, начисто лишенные прикладного смысла, да еще и неуклюже сформулированные. К примеру, вот такие.

Вопрос 1. Цветы пахнут нечаянно или нарочно?

Этот вопрос следует понимать в духе известного анекдота, описывающего диалог на рынке:

— Как вам не стыдно торговать дохлой рыбой?!

— Она не дохлая, она спит.

— Но она же воняет!

— Мадам, а вы, когда спите, всегда себя контролируете?

Ну так вот: возможно, цветы тоже пахнут просто потому, что себя не контролируют? В конце концов, пахучие вещества цветка  — все как один летучие соединения; они будут пахнуть даже в том случае, если просто капнуть ими на тряпочку, никакая тряпочка их не удержит. Может, и цветок просто не в силах их удержать?

Ответ получила группа ученых под руководством Натальи Дударевой из Университета Пердью (Индиана). Нет, цветок пахнет нарочно! Согласно работе, опубликованной в Science, экспорт летучих веществ из клетки осуществляется путем активного транспорта, и на это цветок (петуния) затрачивает энергию. Если механизм транспорта заблокировать — что и сделали хитрые сотрудники Натальи, — вещества накапливаются в плазматической мембране и отравляют растение. Теперь, вдыхая аромат цветов, вы будете все время помнить, что это все делается не спонтанно и по вдохновению, как вы любите, а нарочито и напоказ. Надо надеяться, что это не испортит ваше настроение.

Вопрос 2. Почему яйцо яйцеобразной формы?

Наряду с вопросом о грушевидности груши, эта проблема достойна занять первые строки в списке загадок, не дающих заснуть безумцам. Но сейчас у науки есть на это ответ, и безумцы найдут его в наглядной презентации, подготовленной для них журналом Science. В основе лежит работа Мэри Стоддард, биолога-эволюциониста из Принстона. Она загрузила в компьютер фото полутора тысяч яиц от разных птичек, а потом предположила, что форму яйца можно задать всего двумя параметрами: давлением изнутри и сопротивлением мембраны. Компьютерная модель тут же это подтвердила, сгенерировав — в зависимости от этих двух параметров —– все разнообразие яичных форм. Раскрылась и главная загадка яйца — его остроконечность. Стоддард выяснила, что у нелетающих птиц яйца ближе к сферической форме, а чем более активно птичка покоряет небеса, тем более вытянуто яйцо. «Они просто экономят на размерах тела!» — догадалась Мэри. Действительно, при равном объеме вытянутое яйцо может протиснуться через меньшее отверстие в птичьем тазе, а значит, птичка будет у́же в бедрах и проворнее в воздухе. Одним словом, в яйце никакой тайны больше нет, все могут спать спокойно... Впрочем, нет — еще остались груши.

Вопрос 3. Почему дуб живет дольше, чем дедушка?

Этот вопрос можно замылить расплывчатыми рассуждениями о биологии старения, но в корне лежит очень простая штука, отболтаться от которой не получится. Смотрите: мы растем, наши клетки делятся и при делении накапливают ошибки в ДНК. Эти ошибки — «соматические мутации» — основная причина, к примеру, онкологических заболеваний. Дедушка, допустим, с момента развала СССР не рос, а только уменьшался; но дуб-то живет, говорят, до тысячи лет, все это время растет и вырастает здоровенный! И никакие ошибки в ДНК ему в этом не мешают, вот как это?!

Чтобы ответить на этот вопрос, генетики занялись 234-летним дубом, что растет на территории Лозаннского университета в Швейцарии (его еще называют «Наполеоновским»). Они расшифровали геном отдельных клеток из разных ветвей дуба, старых и молодых. Оказалось, что ошибок накопилось на удивление мало. То есть настолько мало, что на основе нынешних представлений это вообще невозможно объяснить.

У дедушки, как и у вас, есть клетки зародышевой линии: они находятся у него в тех местах, которыми он делал детей, и изолировались от остальных клеток тела довольно рано. Эти клетки прошли сравнительно мало делений, а в дальнейшем были застрахованы от накопления ошибок. Но у дуба отдельной «зародышевой линии» нет: клетки меристемы делятся столько раз, сколько надо, чтобы обеспечить рост растения (оттого-то дуб, как и яблоню, или, например, сорта ириса, можно так долго размножать вегетативно, минуя стадию образования семян). Но вот оказывается, что с этими клетками тоже не все так просто. По всей видимости, у растения существует некоторая группа стволовых клеток, у которых число делений строго дозировано. Запас этих клеток мудро и экономно рассчитан на весь долгий срок дубовой жизни, так что мутационной катастрофы не происходит. Это как если бы дедушка мог расходовать свои уже не нужные сперматозоиды на регенерацию пропитой печени или клеток мозга. Ну разве не удивительно?!

Чтобы разделить недоумение ученых и заодно узнать дополнительные подробности, рекомендуем ознакомиться с популярной статьей в Nature.

Вопрос 4. Почему слон бегает медленнее собаки?

Нет, ну правда: маленькие звери бегают медленнее больших, если мерить скорость не длиной тела, а по-обычному, километрами в час. Ну просто ножки у них маленькие. Однако начиная с какого-то предела закономерность дает сбой, как можно видеть вот на этой картинке.

Ученые соображения по этому поводу можно найти в недавней статье в  Nature Ecology & Evolution. Суть их в том, что быстро бежать слону мешает не механика, а биохимия. В его мышцах действительно больше «быстрых волокон», отвечающих за спринтерскую скорость. Однако эти волокна успевают израсходовать весь кислород задолго до того, как зверюга разгонится до своей теоретической максималки: примерно как если бы ваша машина ускорялась от нуля до сотни за шесть секунд, но полного бака хватало бы только на три. Таким образом, твари не большого и не малого размера, вроде человека, собаки или гепарда, действительно оказываются в лидерах. И гиганты — такие как слон или, к примеру, тираннозавр — ни за что их не догонят. И это к лучшему.

* * *

Если по прочтении этой заметки у читателей возникли другие идиотские вопросы, можно задать их автору. Автор передаст вопросы ученым и будет вместе с читателями ждать ответов. Но имейте в виду: научное исследование может занять годы. Главное — не забыть, что мы там у них когда-то спрашивали.