почему хрень, можешь объяснить? Это не ученые обсуждают? Не член корреспондент РАН? Не директор инстутута теоретической и экспериментальной биофизики РАН? Не с доктором физико-математических наук и зав кафедрой биофизики МГУ беседует?
Ты лучше знаешь как все устроено, чем биофизики?
Они трепятся ,если заявляют,что дарвин ошибался пусть докажут в чём именно ,я фактов с их стороны не видел .
22:46 18 Июль 2013
speculum
Старожил
сообщений 3216
1472
Почему у человека некоторые органы — парные (например, легкие, почки), а другие — в одном экземпляре?
Иллюстрация, показывающая различные типы симметрий, существующие на Земле. Демонстрируется в Музее естественной истории имени Филда в Чикаго, США. Здесь показаны и те виды симметрии, которые не были описаны в этой статье, поскольку не встречаются у человека (например, спиральная симметрия раковин моллюсков). Изображение с сайта en.wikipedia.org
Вначале попробуем ответить на вспомогательный вопрос: почему у человека некоторые части тела симметричны, а другие — нет?
Симметрия — базовое свойство большинства живых существ. Быть симметричным очень удобно. Подумайте сами: если у вас со всех сторон есть глаза, уши, носы, рты и конечности, то вы успеете вовремя почувствовать что-то подозрительное, с какой бы стороны оно ни подкрадывалось, и, в зависимости от того, какое оно, это подозрительное, — съесть его или, наоборот, от него удрать.
Самая безупречная, «самая симметричная» из всех симметрий — сферическая, когда у тела не отличаются верхняя, нижняя, правая, левая, передняя и задняя части, и оно совпадает само с собой при повороте вокруг центра симметрии на любой угол. Однако это возможно только в такой среде, которая сама идеально симметрична во всех направлениях и в которой со всех сторон на тело действуют одни и те же силы. Но на нашей земле подобной среды нет. Существует по крайней мере одна сила — сила тяжести, — которая действует только по одной оси (верх-низ) и не влияет на остальные (вперед-назад, вправо-влево). Она всё тянет вниз. И живым существам приходится к этому приспосабливаться.
Так возникает следующий тип симметрии — радиальная. У радиально-симметричных существ есть верхняя и нижняя части, но правой и левой, передней и задней нет. Они совпадают сами с собой при вращении только вокруг одной оси. К ним относятся, например, морские звезды и гидры. Эти создания малоподвижны и занимаются «тихой охотой» за проплывающей мимо живностью.
Актинии (морские анемоны) — пример радиально симметричных организмов. Рисунок из книги Эрнста Геккеля . Изображение с сайта en.wikipedia.org
Но если какое-то существо собирается вести активный образ жизни, гоняясь за жертвами и удирая от хищников, для него приобретает важность еще одно направление — передне-заднее. Та часть тела, которая находится впереди, когда животное двигается, становится более значимой. Сюда «переползают» все органы чувств, а заодно и нервные узлы, которые анализируют полученную от органов чувств информацию (у некоторых счастливчиков эти узлы потом превратятся в головной мозг). К тому же, спереди должен находиться рот, чтобы успеть ухватить настигнутую добычу. Всё это обычно располагается на отдельном участке тела — голове (у радиально-симметричных животных головы нет в принципе). Так возникает билатеральная (или двусторонняя) симметрия. У билатерально-симметричного существа отличаются верхняя и нижняя, передняя и задняя части, и только правая и левая идентичны и являются зеркальным отображением друг друга. Этот тип симметрии характерен для большинства животных, включая и человека.
Леонардо да Винчи показывает пример билатеральной симметрии. Изображение с сайта en.wikipedia.org
У некоторых животных, например у кольчатых червей, помимо билатеральной есть и еще одна симметрия — метамерная. Их тело (за исключением самой передней части) состоит из одинаковых члеников-метамеров, и если сдвигаться вдоль тела, червь сам с собой «совпадает». У более развитых животных, включая человека, сохраняется слабое «эхо» такой симметрии: в каком-то смысле, наши позвонки и рёбра тоже можно назвать метамерами.
Человеческие ребра имеют некоторые черты метамерной симметрии. First thoracic — первый грудной позвонок, first lumbar — первый поясничный. Изображение с сайта ru.wikipedia.org
Итак, почему у человека есть парные органы, мы разобрались. Теперь обсудим, откуда взялись непарные.
Для начала попробуем понять: что же является осью симметрии для самых простых, радиально симметричных, примитивных многоклеточных? Ответ простой: это пищеварительная система. Вокруг нее и выстраивается весь организм, и организован он так, чтобы каждая клеточка тела находилась близко к «кормушке» и получала достаточное количество питательных веществ. Представим себе : ее рот симметрично окружен щупальцами, которые загоняют туда добычу, а кишечная полость находится в самой середине организма и является осью, вокруг которой формируется всё остальное тело. Пищеварительная система у таких существ одна по определению, потому что «под нее» и выстраивается весь организм.
Постепенно животные усложнялись, и их пищеварительная система тоже становилась всё более совершенной. Кишечник удлинился, чтобы более эффективно переваривать пищу, и поэтому ему пришлось сложиться в несколько раз, чтобы поместиться в брюшной полости. Появились дополнительные органы — печень, желчный пузырь, поджелудочная железа, — которые расположились в организме асимметрично и «подвинули» некоторые другие органы (например, из-за того, что печень расположена справа, правая почка и правый яичник/яичко сдвинуты вниз относительно левого). У человека изо всей пищеварительной системы только рот, глотка, пищевод и анальное отверстие сохранили свое положение на плоскости симметрии организма. Но пищеварительная система и все ее органы так и остались у нас в единственном экземпляре.
Теперь посмотрим на кровеносную систему.
Если животное маленькое, у него нет проблемы с тем, чтобы питательные вещества дошли до каждой клеточки, — ведь все клетки находятся достаточно близко к пищеварительной системе. Но чем больше живое существо, тем острее для него возникает проблема доставки питания до «отдаленных провинций», находящихся на большом расстоянии от кишечника, на периферии тела. Появляется потребность в чём-то, что «кормило» бы эти участки, а кроме этого, соединяло всё тело воедино и позволяло далеко расположенным регионам «общаться» между собой (а у некоторых животных также разносило бы кислород от органов дыхания по всему телу). Так появляется кровеносная система.
Кровеносная система выстраивается вдоль пищеварительной, и поэтому состоит она, в самых примитивных случаях, всего лишь из двух главных сосудов — брюшного и спинного — и нескольких соединяющих их дополнительных. Если существо маленькое и слабоподвижное (как, например, ланцетник), то для того, чтобы кровь двигалась по сосудам, достаточно сокращения самих этих сосудов. Но относительно крупным существам, ведущим более активный образ жизни (например, рыбам), этого мало. Поэтому у них часть брюшного сосуда превращается в специальный мышечный орган, с силой толкающий кровь вперед, — сердце. Поскольку оно возникло на непарном сосуде, то и само оно «одинокое» и непарное. У рыб сердце симметрично само по себе и в теле располагается на плоскости симметрии. Но у наземных животных, в связи с появлением второго круга кровообращения, левая часть сердечной мышцы становится больше правой, и сердце сдвигается в левую сторону, теряя и симметричность своего положения, и свою собственную симметрию.
23:10 18 Июль 2013
speculum
Старожил
сообщений 3216
1473
У губок обнаружена генная сеть, которая могла бы управлять развитием глаз
25.06.13 | , , | (14)
Рис. 1. Пресноводная губка Ephydatia muelleri. Рисунок с сайта
Губки — по мнению многих ученых, самые примитивные многоклеточные животные. Тем не менее у них найдено два гена (они называются Pax и Six), которые участвуют у большинства других животных в развитии глаз. Конечно, у губок функции этих генов другие: они, например, контролируют дифференцировку жгутиковых клеток. Тем не менее исследование показало, что эти гены губки даже взаимодействуют между собой так же, как если бы они участвовали в развитии глаза какого-то более сложного животного. Это означает, что генные механизмы, обеспечивающие у животных развитие глаз, эволюционно возникли намного раньше, чем сами глаза.
Губки — пожалуй, самые простые многоклеточные животные. У них нет ни нервных клеток, ни мышц, ни рта, ни кишечника, ни сосудов. Любая взрослая губка — сидячий организм. Ее тело пронизано порами и каналами, через которые течет вода, а из воды отфильтровываются питательные частицы. До середины XVIII века губок вообще считали растениями. Только в 1765 году английский естествоиспытатель (), тщательно наблюдая за губками, показал, что они могут активно менять диаметр своих пор, и сделал вывод, что они — животные.
По современным представлениям, губки занимают самое основание эволюционного древа многоклеточных животных (рис. 2). Есть даже популярная гипотеза, что все другие животные именно от них и произошли (см.: Nielsen, 2008. ). Во всяком случае, эта группа — очень древняя. Первые губки появились более 630 миллионов лет назад, когда подавляющего большинства других многоклеточных животных еще не существовало (см.:, «Элементы», 09.02.2009).
Рис. 2. Эволюционное древо животных. Choanoflagellates — воротничковые жгутиконосцы, ближайшие одноклеточные родичи многоклеточных животных. Sponges — губки. Cnidarians — кишечнополостные. Bilaterians — двусторонне-симметричные животные. Metazoa — многоклеточные животные. Eumetazoa — настоящие многоклеточные животные, то есть все животные с нервной системой. Urmetazoa — гипотетическое первое многоклеточное животное, Ureumetazoa — гипотетическое первое настоящее многоклеточное, и Urbilateria — гипотетическое первое двусторонне-симметричное животное; немецкая приставка ur- означает «изначальный» или «исходный». Ветвь губок обведена пунктиром, потому что ее систематический статус до сих пор спорен. С сайта , с изменениями
Губки — один из первых природных «экспериментов» по созданию многоклеточности. Ясно, что в многоклеточном теле клетки приобретают новые свойства, которые одноклеточным просто не нужны. Во-первых, клетка должна уметь создавать контакты с другими клетками, во-вторых, она должна знать, как ей дифференцироваться (хоть губки и устроены относительно просто, но разных типов клеток у них не меньше пяти). Этим целям служат новые, характерные только для многоклеточных животных белки и гены. Таких белков и генов известны сотни. Изучая их на примере губок, можно многое узнать о том, как механизмы многоклеточности эволюционно возникали.
Группа ученых из Ричмондского университета () решила исследовать некоторые «гены многоклеточности» у пресноводной губки Ephydatia muelleri (рис. 1). В первую очередь их интересовала работа генов в ее индивидуальном развитии. Пресноводные губки обычно размножаются — покоящимися почками (рис. 3). Геммула представляет собой шаровидное скопление клеток, покрытое сложной оболочкой. Она образуется внутри тела губки; когда осенью губка погибает, геммула падает на дно и сохраняется до весны. Весной находящаяся внутри геммулы клеточная масса выползает наружу, прикрепляется и постепенно образует новую губку. Наблюдать за этим процессом можно и в лаборатории.
Рис. 3. Геммула и начало развития губки из нее. Спикулы — элементы минерального скелета губки, в данном случае укрепляющие оболочку геммулы. Спонгин — структурный белок, тоже участвующий в образовании скелета. Микропиле — отверстие в оболочке геммулы, через которое выползают клетки. Из книги: Рупперт Э., Фокс Э., Барнс Р. Зооология беспозвоночных: функциональные и эволюционные аспекты. М., 2008
Предметом исследования стали два гена, работа которых у более сложно устроенных животных связана с развитием органов чувств. Они называются Pax и Six. Эти гены достаточно хорошо известны генетикам; они, в частности, очень важны для развития глаз у всех, у кого глаза вообще есть (см. , «Элементы», 10.06.2013). Надо заметить, что иPax, и Six — это не единичные гены, а целые (семейством называется группа генов, эволюционно происходящих от одного гена-предка). Например, у млекопитающих есть девять Pax-генов и шесть Six-генов.
В отличие от большинства животных, у губок есть всего один ген Pax и один ген Six. Задачей исследователей было узнать, во-первых, в каких клетках эти гены проявляют активность, и во-вторых — взаимодействуют ли они между собой.
Выяснилось, что синтез продуктов генов Pax и Six начинается у губки очень рано — уже на стадии первоначального выползания клеток из геммулы. Клетки в этот момент, конечно, еще не дифференцированы. В дальнейшем активность этих генов наблюдается в нескольких разных типах клеток, в том числе в хоаноцитах (см. ) — жгутиковых клетках, выстилающих внутренние полости тела губки; видимо, гены Pax и Six важны для их дифференцировки. Если же эти гены искусственно «заглушить» (исследователи сделали это методом ), то нарушается развитие системы пронизывающих губку каналов.
Самый же интересный результат заключается в том, что если «заглушить» только ген Pax, то и уровень активности гена Six тоже падает. Значит, между этими генами в норме есть взаимодействие: продукт генаPax вызывает включение гена Six.
Современная биология развития отлично знакома с явлением генных сетей (, сокращенно GRN; см., например: Levine, Davidson, 2005. ). Генная сеть — это схема взаимодействий между генами, которые через свои продукты или усиливают, или ослабляют активность друг друга. Ее можно изобразить графически, обозначив взаимодействия просто стрелочками. Одна из таких генных сетей управляет у многоклеточных животных развитием глаз. У разных животных она выглядит по-разному, но вот влияние продуктов генов Pax на включение геновSix входит в нее непременно: такие «стрелочки» есть, например, и у мухи-дрозофилы, и у человека (рис. 4). Получается, что у губок найдены не только отдельные гены, которые обеспечивают у более сложно устроенных животных развитие глаз, но даже и фрагмент генной сети, в этом участвующей.
Рис. 4. Генная сеть, управляющая развитием глаза у человека. Cочетания букв обозначают гены, черные острые стрелки — активирующие воздействия, красные тупые стрелки — тормозящие. В правой частисхемы мы видим, что один из генов Pax (в данном случае Pax6) активирует один из генов Six (в данном случае Six3). Из статьи: Gregory-Evans et al. // Progress in Retinal and Eye Research. March 2013. V. 33. P. 40–66
Почему эти наблюдения так важны? Десять-пятнадцать лет назад биологи были буквально потрясены открытием генов, которые управляют развитием глаз у всех зрячих животных. Самая важная часть этого утверждения — «у всех». Например, ген Pax6 запускает развитие глаз и у мухи-дрозофилы, и у человека. Но ведь камерные глаза позвоночных совершенно не похожи на фасеточные глаза насекомых! Даже светочувствительные клетки устроены там по-разному. Неужели они все-таки имеют общее происхождение? В самом начале XXI века многие биологи стали считать именно так, рассуждая прямолинейно: раз глаза насекомых и позвоночных контролируются одними и теми же генами, значит, всё это унаследовано от общего предка, у которого глаза уже были. Вообразить такого общего предка, правда, было довольно трудно, но некоторым это удавалось (рис. 5).
Рис. 5. Гипотеза сложного предка двусторонне-симметричных животных. На схеме изображено гипотетическое древнейшее двусторонне-симметричное животное (Urbilateria), от которого происходят первичноротое (Protostome) и вторичноротое (Deuterostome); к ветви первичноротых относятся, в частности, насекомые, к ветви вторичноротых — позвоночные. Древнейшее двусторонне-симметричное животное изображено уже имеющим сегментацию, сложную нервную систему, усики и крупные глаза. Из статьи: E. M. De Robertis. // PNAS. October 28, 2008. V. 105. P. 16411–16412
Наличие у губок генетического пути Pax/Six является сильнейшим доводом против этой гипотезы. У губок нет нервной системы и, по всем данным, никогда не было. Соответственно, глаз у них тоже быть не может. Открытие у губок генов Pax и Six равносильно доказательству, что первоначально эти гены служили не для контроля развития глаз, а для чего-то другого. Причем теперь мы видим, что «для чего-то другого» могли служить не только отдельные гены, но и куски генных сетей.
Что касается глаз насекомых и позвоночных, то они, видимо, все-таки не имеют общего происхождения (разве что на уровне одноклеточных фоторецепторов). Иное дело, что для развития сложных глаз были в разных случаях использованы одни и те же древние гены. В современной литературе такой тип сходства между органами называют глубокой гомологией (; см. также: Shubin et al., 2009. ). Если же воспользоваться более традиционной терминологией, можно сказать, что в случае с эволюцией глаз мы, скорее всего, видим типичный — независимое возникновение сходных органов на общей наследственной основе. Благодаря губкам эта наследственная основа теперь точно известна.
23:17 18 Июль 2013
coal
Старожил
сообщений 7133
1474
Они трепятся ,если заявляют,что дарвин ошибался пусть докажут в чём именно ,я фактов с их стороны не видел .
вот глупый доктор наук, а вместе с ним академик РАН, а вместе с ними покойный нобелевский лауреат Гинзбург.
Так и побежали доказывать спекулуму )))
Тут ведь дело какое - если у тебя уровня знаний не хватает, чтобы судить о чем-то - как тебе доказать-то можно что-то
23:19 18 Июль 2013
coal
Старожил
сообщений 7133
1475
speculum
в общем, я раньше думал, что ты опираешься на науку и ученых. Но теперь вижу, что ты опираешься только на свое желание видеть мир таким, каким хочешь видеть. Неважно, что это необъективно, противоречиво и немного по-детски.
23:31 18 Июль 2013
speculum
Старожил
сообщений 3216
1476
coal пишет:
speculum
в общем, я раньше думал, что ты опираешься на науку и ученых. Но теперь вижу, что ты опираешься только на свое желание видеть мир таким, каким хочешь видеть. Неважно, что это необъективно, противоречиво и немного по-детски.
Это про тебя ,ты факты предоставь ,а не болтовню .
1:33 19 Июль 2013
Pivovan
Старожил
сообщений 7938
1477
coal пишет:
speculum
в общем, я раньше думал, что ты опираешься на науку и ученых. Но теперь вижу, что ты опираешься только на свое желание видеть мир таким, каким хочешь видеть. Неважно, что это необъективно, противоречиво и немного по-детски.
не представляю, как у тебя хватает сил вести разговор с “пустотой”…
2:45 19 Июль 2013
speculum
Старожил
сообщений 3216
1478
Pivovan пишет:
coal пишет:
speculum
в общем, я раньше думал, что ты опираешься на науку и ученых. Но теперь вижу, что ты опираешься только на свое желание видеть мир таким, каким хочешь видеть. Неважно, что это необъективно, противоречиво и немного по-детски.
не представляю, как у тебя хватает сил вести разговор с “пустотой”…
Пустоты не существует
3:03 19 Июль 2013
speculum
Старожил
сообщений 3216
1479
4:28 19 Июль 2013
Lena_DIIIEM
Старожил
сообщений 3133
1480
вот, к примеру, рррраз и все согласились со спукуломом….интересно, а дальше как он будет себя вести? что писать?…отрицать то нечего и некого
9:44 19 Июль 2013
Pivovan
Старожил
сообщений 7938
1481
Спекулум, ты сам смотришь то что предлагаешь другим? этот фильм для соседней ветки, разговор идет о религии и религиозных чувствах, но не об ЕВОЛЮЦИИ
12:08 19 Июль 2013
Axe
Участник
сообщений 224
1482
Весь спор между эволюционистом и креационистом мог закончиться если бы убрали слово “бог” а вместо него использовали слово “задумка”. Всем уже понятно что молекула Днк это пошаговая инструкция по репродукции - аналитическая конструкция. И если не было живого существа которое задумало эту днк, то какая вам к чёрту разница был ли это первородный бульон или седобородый бог, если можно вполне сойтись на том что это была субстанция обладающая всем для того чтобы создать “задумку”? иными словами разум.
Просто весь спор давно уже перешел на каките-то странные рельсы ущемлённых амбиций, где эволюционистам в детсве баушка запрешала дрочить а то бог накажет, креаценисты - заваливали тест на IQ в школе в отличие от свободно мыслящих атеистов..каг-то так
12:15 19 Июль 2013
Deep_Thought
Старожил
сообщений 5595
1483
speculum пишет:
coal пишет:
speculum
почему хрень, можешь объяснить? Это не ученые обсуждают? Не член корреспондент РАН? Не директор инстутута теоретической и экспериментальной биофизики РАН? Не с доктором физико-математических наук и зав кафедрой биофизики МГУ беседует?
Ты лучше знаешь как все устроено, чем биофизики?
Они трепятся ,если заявляют,что дарвин ошибался пусть докажут в чём именно ,я фактов с их стороны не видел .
Фактом является существование сознания, которое теорией Дарвина никак не объяснишь. И не надо говорить что материя его породила. Бездушная материя может комбинироваться как угодно, на выходе будет всегда только бездушная материя. Наблюдателя, который пишет на этом форуме, никогда не возникло бы если б сознание не существовало изначально
12:30 19 Июль 2013
Axe
Участник
сообщений 224
1484
Deep_Thought пишет:
Бездушная материя может комбинироваться как угодно, на выходе будет всегда только бездушная материя.
В дырочку!
У програмистов чуть ли ни самое первое правило гласило: каков запрос, таков ответ
12:39 19 Июль 2013
speculum
Старожил
сообщений 3216
1485
Pivovan пишет:
Спекулум, ты сам смотришь то что предлагаешь другим? этот фильм для соседней ветки, разговор идет о религии и религиозных чувствах, но не об ЕВОЛЮЦИИ
Ты и такие как ты в эту ветку скидывали всё подряд ,почему я не могу?
Поиск 
Форумы
Тема закрыта
,ты факты предоставь ,а не болтовню .
Иллюстрация, показывающая различные типы симметрий, существующие на Земле. Демонстрируется в Музее естественной истории имени Филда в Чикаго, США. Здесь показаны и те виды симметрии, которые не были описаны в этой статье, поскольку не встречаются у человека (например, спиральная симметрия раковин моллюсков). Изображение с сайта en.wikipedia.org