Что общего у всех клеток одного организма

что общего у всех клеток живой природы?

Живая клетка является фундаментальной частицей структуры живого вещества. Она является простейшей системой, обладающей всем комплексом свойств живого, в том числе способностью переносить генетическую информацию. Клеточная теория была создана немецкими учеными Теодором Шванном и Матиасом Шлейденом. Ее основное положение состоит в утверждении, что все растительные и животные организмы состоят из клеток, сходных по своему строению. Исследования в области цитологии показали, что все клетки осуществляют обмен веществ, способны к саморегуляции и могут передавать наследственную информацию. Жизненный цикл любой клетки завершается или делением и продолжением жизни в обновленном виде, или гибелью. Вместе с тем выяснилось, что клетки весьма многообразны, они могут существовать как одноклеточные организмы или в составе многоклеточных. Срок жизни клеток может не превышать нескольких дней, а может совпадать со сроком жизни организма. Размеры клеток сильно колеблются: от 0,001 до 10 см. Клетки образуют ткани, несколько типов тканей – органы, группы органов, связанные с решением каких-либо общих задач называются системами организма. Клетки имеют сложную структуру. Она обособляется от внешней среды оболочкой, которая, будучи неплотной и рыхлой, обеспечивает взаимодействие клетки с внешним миром, обмен с ним веществом, энергией и информацией. Метаболизм клеток служит основой для другого их важнейшего свойства – сохранения стабильности, устойчивости условий внутренней среды клетки. Это свойство клеток, присущее всей живой системе, называют гомеостазом. Гомеостаз, то есть постоянство состава клетки, поддерживается метаболизмом, то есть обменом веществ. Обмен веществ – сложный, многоступенчатый процесс, включающий доставку в клетку исходных веществ, получение из них энергии и белков, выведение из клетки в окружающую среду выработанных полезных продуктов, энергии и отходов.

Клетка — структурная и функциональная единица организмов всех царств живой природы.

1. Клеточное строение организмов. Клетка — единица строения каждого организма. Одноклеточные организмы, их строение и жизнедеятельность. Многоклеточные организмы, возникновение в процессе эволюции клеток, разнообразных по форме, размерам и функциям. Взаимосвязь клеток в организме, образование тканей, органов.

2. Сходное строение клеток растений, животных, грибов и бактерий. Наличие плазматической мембраны, цитоплазмы, ядра или ядерного вещества, рибосом в клетках всех организмов, а также митохондрий, комплекса Гольджи в клетках растений, животных и грибов. Сходство в строении клеток организмов всех царств — доказательство их родства, единства органического мира.

4. Клетка — функциональная единица живого. Обмен веществ и превращение энергии — основа жизнедеятельности клетки и организма. Способы поступления веществ в клетку: фагоцитоз, пиноци-тоз, активный транспорт. Пластический обмен — синтез органических соединений из поступивших в клетку веществ с участием ферментов и использованием энергии. Энергетический обмен — окисление органических веществ клетки с участием ферментов и синтез молекул АТФ.

5. Деление клеток — основа их размножения, роста организма.

Источник

ГДЗ биология 5 класс Пасечник С бабочкой Дрофа 2020 Линейный курс Задание: 9 Организм – единое целое

Стр. 61. Вопросы в начале параграфа

№ 1. Что такое клетка?

Клеткой называют структурно-функциональную элементарную единицу строения и жизнедеятельности всех живых организмов на нашей планете, которая способна к обмену веществ, саморегуляции, самовоспроизведению и несет в себе гены.

№ 2. Каковы общие черты строения клетки?

Каждая клетка состоит из клеточной мембраны, ядра, цитоплазмы, органелл. Только при наличии этих компонентов и при условии их тесного взаимодействия друг с другом и с окружающей средой клетки могут нормально жить и функционировать.

№ 3. От чего зависят особенности строения клетки?

Особенности строения клетки зависят от органелл, из которых она состоит, а также от условий и функций, которые она выполняет. Форма клетки зависит от ее функционального приспособления, вязкости и поверхностного натяжения протоплазмы, механического воздействия прилегающих клеток.

Стр. 66. Вопросы после параграфа

№ 1. Что представляют собой организмы? Какие они бывают по клеточному строению?

Организмы представляют собой живые тела, которые обладают совокупностью свойств (обмен веществ, способность к самовоспроизведению, сохранение наследственных признаков, самоподдерживание своего строения и организации), отличающих их от неживой материи.

По клеточному строению разделяют одноклеточные и многоклеточные организмы. Одноклеточные организмы состоят из одной клетки, а потому невидимы для нас. Чтобы их рассмотреть, нужно использовать специальный увеличительный прибор – микроскоп. К таким организмам относятся бактерии, а также некоторые виды растений, грибов и даже животных. Многоклеточные организмы состоят из двух и более клеток. Это все остальные живые организмы.

Также существуют организмы, которые имеют неклеточное строение. Представитель такого вида – вирусы. Их особенность в том, что все свойства живого организма (рост, питание, размножение и т.д.) они начинают проявлять только тогда, когда проникают в клетки другого живого организма.

№ 2. Назовите основные уровни организации многоклеточного организма.

В строении многоклеточного организма выделяют несколько уровней организации:

Системный (уровень систем органов);

№ 3. Что такое ткань?

Ткань – это совокупность клеток и межклеточного пространства, которые объединены между собой общим происхождением, строением и выполняемыми функциями.

№ 4. От чего зависит наличие различных органов у растений и животных?

Наличие различных органов у растений и животных зависит от того, в какой среде они обитают, чем питаются, какие способы для размножения используют.

Стр. 67. Подумайте

Какова причина разнообразия формы и размеров различных клеток, тканей, органов и систем органов в многоклеточном организме?

Основная причина разнообразия форм (округлая, цилиндрическая, дисковидная, призматическая, звездчатая и т.д.) и размеров (маленькие, большие) различных клеток заключается в функциях, которые они выполняют. Сами функции в клетке распределены между разными органоидами в ее составе – клеточным ядром, митохондриями и т.д.

Например, мышечная ткань состоит из клеток, которые могут менять свой размер, то есть, сокращаться. Соединительная ткань образована не только разными по форме клетками, но и большим количеством плотного или жидкого межклеточного вещества. Нервная ткань образована глиальными и нервными клетками. Эпителиальная ткань образована большим количеством плотно прилегающих друг к другу клеток и небольшого количества межклеточного вещества.

© 2021Copyright. Все права защищены. Правообладатель SIA Ksenokss.
Адрес: 1069, Курземес проспект 106/45, Рига, Латвия.
Тел.: +371 29-851-888 E-mail: [email protected]

Источник

Сходства и различия разных типов клеток

теория по биологии 🌿 цитология

Отличия прокариотической клетки от эукариотической

Прокариотические клетки являются более древними, чем эукариотические. Название говорит само за себя: «карио» —

Гамета — половая, или репродуктивная, клетка с гаплоидным набором хромосом.

Исходя из того, что

В случае неблагоприятных условий прокариотическая

По отношению к кислороду прокариоты тоже отличаются от эукариот: большинство прокариот – аэробы, то есть нуждаются в кислороде для процессов жизнедеятельности, а бактерии наоборот – анаэробы, то есть живут в средах без кислорода. Однако, это не означает, что не существует эукариот анаэробов и прокариот аэробов.

Строение прокариотической и эукариотической клеток

Сходства и различия животной клетки и клетки растений

И растительная клетка, и животная клетка относятся к эукариотическим.

У животных клеток нет

Читайте также:  Слиток металла имеет неоднородное строение потому что

У растений есть пластиды. Хлоропласты синтезируют органические вещества из неорганических (воды и углекислого газа) с поглощением солнечной энергии. Этот процесс называется фотосинтезом и является автотрофным типом питания. Животные поглощают готовые органические вещества, они гетеротрофы. Если обратиться к экологии, то растения – продуценты, а животные –

Чем старше растительная клетка – тем большего размера в ней

В качестве запасного вещества животные клетки используют гранулы

У животных клеток есть центриоли, а у растительных их нет. При делении у животной клетки образуется перетяжка, и она разделяется на две, а у растительной появляется перегородка.

Строение животной и растительной клеток

Сходства и различия животной клетки и клетки грибов

И животные клетки, и клетки гриба – эукариотические. У клетки гриба имеется

Клетки грибов имеют пищеварительные вакуоли, которые, как было сказано выше, у животных отсутствуют.

У грибов, как и у растений, нет центриолей, а у животных они есть, запасное вещество

В остальном клетки имеют одинаковое строение.

Соматические клетки позвоночных имеют диплоидный набор хромосом, поэтому вариант 3) выпадает.

Клетки животных не имеют

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Все представители царства Животные состоят из _________ (А) клеток. Наследственная информация в этих клетках заключена в _________ (Б), которые находятся в ядре. Постоянные клеточные структуры, выполняющие особые функции, называют _________ (В). Одни из них, например _________ (Г), участвуют в биологическом окислении и называются «энергетическими станциями» клетки.

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Все представители царства Животные состоят из эукариотических клеток. 3)

Наследственная информация в эукариотических клетках заключена в хромосомах, которые находятся в ядре. 5)

Органоид — постоянная клеточная структура, выполняющая особые функции. 7)

В биологическом окислении, то есть в дыхании, участвуют митохондрии. Именно они — «энергетические станции клеток». 4)

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

СХОДСТВО ГРИБОВ С РАСТЕНИЯМИ И ЖИВОТНЫМИ

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Клетки растений и грибов покрыты клеточной стенкой, которой нет в животных клетках. 2)

Хлоропласты — разновидность пластидов. У грибов их нет. 3)

В клетках животных и грибов питательные вещества запасаются в виде гликогена. 7)

В состав клеточной стенки грибов входит хитин. 8)

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Вставьте в текст «Отличие растительной клетки от животной» пропущенные термины из предложенного перечня, используя для этого цифровые обозначения. Запишите в текст цифры выбранных ответов, а затем получившуюся последовательность цифр (по тексту) впишите в приведённую ниже таблицу.

ОТЛИЧИЕ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ ОТ ЖИВОТНОЙ

Растительная клетка, в отличие от животной, имеет крупные ___________ (А), которые у старых клеток ___________(Б) и вытесняют ядро клетки из центра к её оболочке. В клеточном соке могут находиться ___________ (В), которые придают ей синюю, фиолетовую, малиновую окраску и др. Оболочка растительной клетки преимущественно состоит из ___________ (Г).

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Растительная клетка имеет крупные вакуоли с клеточным соком, которых нет в животных клетках. 2)

У старых клеток маленькие вакуоли сливаются в большую вакуоль. 5)

Какую-либо окраску могут придавать пигменты. 3)

Оболочка растительной клетки состоит из целлюлозы. 7)

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Первые клетки — прокариоты. 2)

Они не имеют оформленного ядра. 5)

Ядерная зона содержит кольцевую ДНК. 4)

Кольцевая ДНК имеется у бактерий. 7)

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

ОРГАНОИДЫ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ

В растительных клетках содержатся овальные тельца зелёного цвета — ___________ (А). Молекулы ___________ (Б) способны поглощать световую энергию. Растения, в отличие от организмов других царств, синтезируют ___________ (В) из неорганических соединений. Клеточная стенка растительной клетки преимущественно состоит из ___________ (Г). Она выполняет важные функции.

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Тельца зеленого цвета — хлоропласты. Это не хромопласты, потому что их цвет в диапазоне от желтого красного. Хлорофилл — вещество, а не органоид. 3)

Зато во второй пропуск подходит именно хлорофилл. 4)

Растения синтезируют глюкозу. 8)

Клеточная стенка состоит из целлюлозы. 6)

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Задание EB11594 Установите соответствие между царством живых организмов и признаками его представителей.

Растения способны к фотосинтезу, но не способны к хемосинтезу отличие от некоторых бактерий.

Превосходят всех в наземных экосистемах, клетки делятся и митозом и мейозом, имеют пластиды — растения.

Клеточная стенка с целлюлозой — у растений, а у бактерий — из муреина.

У растений митохондрии точно есть.

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Задание EB10518 Установите соответствие между признаком и группой организмов

ПРИЗНАКИ ЦАРСТВА ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ

А) различные представители способны к фотосинтезу и хемосинтезу

Б) в наземных экосистемах превосходят все другие группы по биомассе

В) клетки делятся путем митоза и мейоза

Д) клеточные стенки обычно не содержат целлюлозы Е) лишены митохондрий

ГРУППА ОРГАНИЗМОВ ПРИЗНАК

Б) наличие митохондрий

Г) наличие аппарата Гольджи

Е) линейные хромосомы, состоящие из ДНК и белка

Вспомним строение прокариотической и эукариотической клеток. Чтобы освежить память прикрепляю схему.

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Рибосомы, митохондрии и ЭПС есть и растений, и у животных. А вот хлоропласты, целлюлозная клеточная стенка и вакуоли – только у растений.

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Рибосомы, митохондрии и ЭПС есть и растений, и у животных. А вот хлоропласты, целлюлозная клеточная стенка и вакуоли – только у растений.

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Про хитин уже упоминалось.

То, что клетка — эукариот, тоже вспомнили.

Гликоген, опять же, упоминался.

У всех клеток есть мембрана.

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

У грибов, как и у животных, в клеточной стенке есть хитин и в клетках запасается гликоген.

К фагоцитозу они не способны, у них ведь есть клеточная стенка, которая просто не даст поглощать твердые частицы.

Грибы — гетеротрофы, опять же как животные, поэтому ни фотосинтезом, ни хемосинтезом они не занимаются. Они питаются готовой органикой.

Рост грибов не ограничен, это их общая с растениями черта.

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Первый и второй пункт относятся просто ко всем живым организмам.

3 — только растения.

4 — только растения.

5 — как раз при помощи пластидов, а именно – хлорофилла.

6 — относится еще и к грибам.

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Люди относятся к Царству Животные, поэтому будем «примерять на себя». Автотрофы — производят органические вещества из неорганических. Гетеротрофы — питаются готовыми органическими веществами. Мы питаемся готовой органикой, значит, Животные — гетеротрофы. Вы видели бегающее дерево? А человека? Большинство Животных активно передвигаются. Раз мы не зеленые, то хлорофилла у нас нет, и хлоропластов тоже.

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Задание EB16141 Установите соответствие между видом клеток и его способностью к фагоцитозу.

ВИД КЛЕТОК СПОСОБНОСТЬ К ФАГОЦИТОЗУ

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

А Б В Г Д Е

Порассуждаем: кто способен к фагоцитозу. У растений и грибной клеточная стенка жесткая, она просто не способна образовывать впячивания, как мембрана животной клетки.

Амеба – одноклеточное животное, способное к фагоцитозу.

Лейкоциты – форменные элементы крови, которые борются за иммунитет путем фагоцитоза.

Хлорелла – одноклеточная водоросль. Растения не способны к фагоцитозу.

Инфузория – одноклеточное животное, к фагоцитозу способна.

Хламидомонада – одноклеточная водоросль. К фагоцитозу не способна.

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Задание EB22749 Установите соответствие между особенностями клеток их типами: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.

ОСОБЕННОСТЬ ТИП

А) клеточная стенка состоит из хитина

Б) может содержать хлоропласты

В) запасает углеводы в виде крахмала

Г) не способна к самостоятельному активному передвижению

Д) гетеротрофный тип питания

Е) синтезирует органические вещества из углекислого газа и воды

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

А Б В Г Д Е

Задание на сравнение растительной и грибной клетки — достаточно популярное, так что его полезно знать.

Итак, хитин. Хитиновый покров есть у членистоногих ракообразных, но есть ли он у растений? Клеточная стенка растения состоит из целлюлозы, уж слово «целлюлоза» встречается постоянно. Хитин входит в клеточную стенку грибов.

Хлоропласты. Про них все знают с начальной школы. Зеленый цвет дают именно они. Относится к растениям.

Углеводы в виде крахмала. Должен быть известен картофельный крахмал. Его добывают из клубней картофеля, они являются частью подземного побега или, грубо говоря, корня. Клубни — видоизмененное корневище. Относится к растениям.

Активное передвижение клетки, что-то странное, казалось бы. Не стоит забывать об одноклеточных водорослях, которые как раз-таки способны к активному передвижению, для чего у них есть различные жгутики и реснички.

Про фотосинтез как раз-таки и говорится в последнем пункте.

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Первое, на что следует обратить внимание — наличие крупной центральной вакуоли — ее нет. Целлюлозной оболочки тоже. Перед нами животная клетка. Значит, второй вариант нам подходит, он характерен для растительной клетки. Животная клетка — эукариот, то есть имеет четко оформленное ядро, значит, 4 вариант — лишний.

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Однозначно — хлоропласты, необходимые для фотосинтеза.

Далее по списку клеточная стенка, которая так же характерна только для растений, состоит она из целлюлозы.

Митохондрии, аппарат Гольджи, рибосомы — органоиды, необходимые для жизнедеятельности и растительной, и животной клетки.

А вот большая вакуоль с клеточным соком, в котором растворены ферменты для внутриклеточного пищеварения, есть только у растений. У животных для пищеварения в клетках есть лизосомы.

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Источник

masterok

Мастерок.жж.рф

Хочу все знать

Те, кто мало знаком с биологией, генетикой интересуются, как клетки организма «понимают», что одни должны стать волосами, другие костями, третьи мозгами и т. п.? Органы образуются последовательно, некоторые продолжают формироваться на протяжении всей жизни, как-то должна подаваться команда «начать формирование» и «завершить формирование». И если эти команды будут формироваться не из единого центра — возникнет хаос.

А где тогда этот центр?

Этот вопрос — совсем не детский. Это на самом деле не один, а несколько вопросов, и они затрагивают все самые главные проблемы, решением которых занимается большая, очень сложная и быстро развивающаяся наука — биология развития. Хорошо и подробно ответить на эти вопросы в нескольких словах просто невозможно. Ответы на них содержатся в больших и толстых книгах и в тысячах научных статей. Многое в этой науке до сих пор остается неясным, и новые открытия совершаются чуть ли не каждый день.

Но некоторые общие принципы можно попытаться объяснить.

Начнем с «единого центра», без которого «возникнет хаос». Удивительно, но это не так. Множество делящихся клеток может вести себя вполне осмысленно и формировать сложные структуры, даже если у них нет единого управляющего центра. Такие процессы называют «самоорганизацией». К сожалению, человеческий разум так устроен, что ему ужасно трудно понять подобные процессы. Когда мы сталкиваемся с примерами самоорганизации, нам всегда это кажется каким-то необъяснимым чудом. Например, как из беспорядочно движущихся молекул водяного пара образуются красивые ледяные узоры на стекле или снежинки? Где хранится «программа создания снежинки» или ее «чертеж»? Чертежа нет нигде, а вот программа — существует, это те физические свойства молекулы воды, от которых зависит образование ледяных кристаллов.

Но вернемся к комочку клеток — крошечному зародышу, который образовался из яйцеклетки в результате нескольких первых делений. Каждая клетка зародыша имеет один и тот же геном (набор генов). Геном определяет все свойства клетки, это ее «программа поведения». Программа у всех клеток зародыша одинаковая. Однако вскоре клетки начинают вести себя по-разному: одни превращаются в клетки кожи, другие — в клетки кишечника, и так далее. Это происходит благодаря тому, что клетки обмениваются информацией — посылают друг другу химические сигналы и меняют свое поведение в зависимости от того, какие сигналы они получили от соседей. Сигналы могут быть и физическими: клетки могут «чувствовать» своих соседей, куда они ее тянут или толкают. Кроме того, кое-какие сигналы приходят и из внешнего мира. Например, клетки зародышей у растений чувствуют земное притяжение и принимают его в расчет, когда решают, как им себя вести. Например, те клетки, у которых клетки-соседи есть только сверху, начинают превращаться в корень, а те, у которых соседи только снизу, — в стебель. Наконец, яйцеклетка может с самого начала иметь простенькую «разметку»: один ее полюс может отличаться от другого по концентрации каких-нибудь веществ.

Программа поведения у всех клеток изначально одна и та же, но она может быть довольно сложной и состоять из нескольких отдельных наборов правил. То, какой из наборов правил данная клетка будет выполнять, зависит от получаемых клеткой сигналов. Каждое отдельное «правило» выглядит примерно так: «если выполняются такие-то условия, сделай такое-то действие». Основные действия, которые делают клетки, — это включение или выключение определенных генов. Включение или выключение гена меняет свойства клетки, и она начинает по-другому себя вести, по-другому реагировать на сигналы.

Как же получается, что клетки, имеющие одинаковую программу поведения и находящиеся, казалось бы, в одинаковых условиях, всё-таки ведут себя по-разному? Дело в том, что клетки зародыша на самом деле находятся в разных условиях — это просто само собой так происходит в процессе деления клеток. Кто-то оказался внутри, кто-то снаружи, кто-то снизу, кто-то сверху, в ком-то концентрация вещества А высокая (потому что данная клетка сформировалась из той части яйцеклетки, где этого вещества было много), а в ком-то вещества А мало.

Еще у клеток может быть «счетчик делений», который сообщает им, сколько раз яйцеклетка уже поделилась. Этот счетчик тоже химический: в яйцеклетке изначально были определенные вещества, запас которых не пополняется во время развития зародыша, и по тому, сколько в клетке осталось этих веществ, можно понять, сколько делений прошло с момента начала развития.

Программа поведения клетки может содержать, например, такие команды:

«Если ты снаружи,
и если концентрация вещества А в тебе такая-то (находится в таких-то пределах),
и если концентрация вещества Б вокруг тебя равна нулю,
и если с момента начала развития прошло уже 10 делений,
то начни выделять вещество Б».

К чему приведет выполнение такой команды? Оно приведет к тому, что на поверхности зародыша в определенный момент (после десяти делений) появится одна-единственная клетка, выделяющая вещество Б. Она будет расположена на строго определенном расстоянии от одного из полюсов зародыша, потому что в нашем примере вещество А служило для изначальной разметки яйцеклетки. Следовательно, по концентрации вещества А клетка может определить, на каком расстоянии от полюсов зародыша она находится. Почему такая клетка, выделяющая вещество Б, будет только одна? А потому, что была инструкция: «Если концентрация вещества Б вокруг тебя равна нулю». Как только первая клетка, в которой выполнятся поставленные условия, начнет выделять вещество Б, концентрация этого вещества перестанет быть равна нулю, и поэтому другие клетки не начнут его выделять.

А что будет, если мы уберем из программы инструкцию «Если концентрация вещества Б вокруг тебя равна нулю»? Тогда вещество Б начнет выделяться не одной-единственной клеткой, а целой полоской клеток, опоясывающей зародыш на определенном расстоянии от полюсов. Ширина пояска и его положение (ближе или дальше от того полюса, где концентрация А максимальна) будут зависеть от того, какие концентрации вещества А указаны в инструкции «Если концентрация вещества А в тебе такая-то».

Теперь наш зародыш размечен уже гораздо сложнее и интереснее, чем раньше. У него есть «передняя часть», в которой много А, а концентрация Б растет спереди назад; у него есть центральный поясок, где максимальна концентрация Б; и у него есть задняя часть, где мало А и где концентрация Б убывает спереди назад. Наш зародыш подразделился на резко отграниченные друг от друга части, в которых клетки находятся в разных условиях и поэтому будут выполнять разные подпрограммы своей исходной общей программы.

Мы подразделили зародыш на передний, средний и задний отделы. Они могут стать, например, головой, туловищем и хвостом. Но хотелось бы еще понять, где у него будет спина, а где живот. Как это сделать? А очень просто, мы уже это проходили. Нужна инструкция, приводящая к появлению только одной клетки или маленькой группы клеток, выделяющих какое-нибудь вещество (например, В) на любом «боку» зародыша, где-нибудь посередине между головой и хвостом. И пусть это вещество В запустит программу роста красивого зеленого спинного гребня там, где его много, и программу формирования мягкого розового животика там, где его мало.

Когда зародыш уже так хорошо и подробно «размечен», каждая группа клеток может без труда определить, где она находится, и активизировать заготовленную на этот случай подпрограмму (набор правил поведения).

В ходе развития зародыша действительно то тут, то там появляются особые «управляющие центры» — группы клеток, выделяющие то или иное вещество, которое служит для других клеток сигналом и влияет на их поведение. Но при этом все клетки по-прежнему ведут себя в строгом соответствии с изначальной генетической программой, которая у всех одна и та же. Управляющие центры возникают сами, путем самоорганизации, никто их нарочно туда не вставляет. И никакого «единого централизованного руководства», тем более осмысленного, разумного, для этого не требуется.

В развитии настоящих животных всё сложнее, чем в нашем воображаемом примере, но, как ни странно, ненамного. Например, у большинства животных для «продольной разметки» зародыша используется около десятка сигнальных веществ (в нашем примере мы обошлись двумя — А и Б). За производство этих веществ отвечает особая группа генов — так называемые «хокс-гены». А для разделения зародыша на ткани (нервную, мышечную, эпителиальную и т. д.) используется еще три десятка других сигнальных веществ — они называются микроРНК. Но это — только самые главные регуляторы развития, а есть еще очень много вспомогательных, и ученые пока еще не выяснили все их свойства и функции.

Сигнальные вещества, управляющие поведением клеток зародыша, очень могущественны. Например, если отрезать головастику хвост и капнуть на рану одно из этих веществ, то вместо нового хвоста у головастика вырастет пучок маленьких ножек. Такие жестокие эксперименты проводились в начале XX века. Потом за дело взялись генетики, которые научились менять работу генов в отдельных частях зародыша. В том числе и тех генов, которые производят вещества — регуляторы развития. Одно из самых интересных открытий генетиков состоит в том, что гены, управляющие развитием, оказались очень похожими у всех животных. Их даже можно пересаживать от одного животного к другому, и они будут работать. Например, если взять мышиный ген, который включает подпрограмму образования глаза у мыши, и заставить его работать в зачатке ноги у мухи, то на мушиной ноге начинает формироваться глаз. Правда, не мышиный глаз, а мушиный.

Итак, мы поняли, что в геноме нет «чертежа» взрослого организма, а есть только программа поведения отдельной клетки. Взрослый организм «самоорганизуется» просто за счет того, что каждая клетка строго следует одной и той же программе поведения. Математики говорят, что закодировать в геноме чертеж взрослого животного было бы намного сложнее, чем такую программу. Эта программа, как ни странно, сама по себе гораздо проще, чем получающийся в результате организм. А еще, если бы наше развитие шло не путем самоорганизации на основе программы, а по чертежу, нам было бы гораздо труднее эволюционировать.

Лет сто назад, когда ученые еще не знали законов развития эмбриона, многое в эволюции казалось им непонятным. Например, некоторые ученые удивлялись, как могут в процессе эволюции удлиниться все четыре ноги одновременно — ведь для этого, рассуждали они, нужно, чтобы мутации одновременно изменили длину сразу всех четырех ног! Действительно, если бы в геноме был записан чертеж взрослого организма, то потребовалось бы внести в этот чертеж целых четыре поправки, чтобы увеличить длину четырех ног. Теперь-то мы знаем, что развитие идет по программе, в которую достаточно внести всего одно изменение, чтобы длина всех четырех конечностей изменилась, причем изменилась одинаково.

Источник

Читайте также:  Сочинение на тему что такое взаимопомощь
Строй-портал