Практическая биология для школьников - Ксения Михеева

К сложноцветным растениям также относят васильки, хризантемы, астры, календулу, мать-и-мачеху и многие другие.

Кстати, если вас давно интересовало, почему мать-и-мачеха так называется, но всё не доходили руки найти информацию, этот абзац посвящён вам. У этого растения есть интересная особенность: сначала формируются побеги с соцветиями и чешуйчатыми неразвитыми листьями, позднее – побеги с крупными прочными листьями. У последних нижняя сторона опушённая, тёплая, мягкая, как мама, а верхняя – голая, холодная, как мачеха.

Генетика в саду

Что же, наша экскурсия продолжается. Отвлечёмся от цветов и двинемся по нашему участку дальше, пристально рассматривая экспонаты и задавая вопросы, которые так давно волновали.

Какой огород без семян и того, что из них вырастает? Даже если мы активно не занимаемся посадками, всё равно периодически заглядываемся на пакетики с красивыми овощами или зеленью, рассматриваем упаковки, удивляемся названиям сортов (в самом деле, кто придумал, например, огурцы «Зятёк» и «Бабушкин внучок», морковь «Хрустишка-зайчишка»?). На этих самых пакетиках часто есть загадочная надпись F1. Что это значит? Здесь нам помогут знания о бройлерных цыплятах, полученные на кухне.

В генетике F1 – это гибриды первого поколения, то есть потомство от скрещивания двух специально подобранных родителей. Чтобы получить эффект гетерозиса, берут растения, максимально отличающиеся друг от друга, иногда даже представителей разных видов.

Тут уместно вспомнить про генетику и Грегора Менделя.

Генетика – наука о наследственности и изменчивости. То есть о способности организмов передавать признаки потомству (наследственность), приобретать новые свойства в течение жизни (изменчивость). Отцом науки считается как раз Грегор Мендель – чешско-австрийский монах, занимавшийся изучением наследственности и изменчивости у гороха. К сожалению, он так и не дожил до признания современниками своих заслуг: в середине 19 века на его исследования вообще почти не обратили внимания, задвинув «в ящик» на несколько десятков лет. Зато сейчас имя Менделя знает почти каждый школьник, а его опыты с горохом – обязательная тема учебника по биологии.

Так и представляется. Брюннское Общество естествоиспытателей. Мендель представляет свою «презентацию» по экспериментам с горохом, воодушевлённо рассказывает, излагает сформулированные законы, говорит о важности открытия… А в зале все спят. Что? Там всё про горох… Но что интересного может быть в горохе? Это же не про котиков.

– Мендель, постойте, это хм… весьма любопытно…, но каково практическое применение закономерностей?

– Я выяснил…

– Да-да, оставьте свои наработки, мы их отпечатаем. Следующий! *себе под нос* Горох! Ну надо же! Кому интересен горох? Чудак…

– Постойте, я бы хотел добавить…

– Кто там следующий? Смит, у вас же доклад по котикам? Выходите-выходите!

Странно, что даже ботаники не заинтересовались результатами опытов. Такая недальновидность на 40 лет отодвинула развитие новой науки, которой предстояло так взбудоражить общество. Признали законы Менделя только после их переоткрытия уже в начале 20 века.

А теперь серьёзно скажу несколько слов о самом учёном.

Биографическая справка. С детства Грегор Мендель проявлял интерес к живой природе и окружающему миру. Родился в простой крестьянской семье, что отразилось на образовании. Учился в деревенской школе, затем в гимназии и в философских классах. Несколько раз сдавал экзамены на звание преподавателя, но, иронично, заваливал биологию. Став монахом, продолжал самообучение, читал курсы лекций и занимался исследованиями наследственности.

Закономерности, открытые Менделем, работают у организмов, размножающихся половым путём. Конечно, бывают исключения, существуют и другие генетические законы, но базовые основы заложены именно исследованиями одного чешско-австрийского монаха.

При стандартном половом размножении организм наследует хромосомы от двух родителей, в них содержатся ДНК с разнообразными генами. За развитие признаков отвечает обычно пара генов, взаимодействие которых приводит к разным проявлениям (эту тему мы поднимали в ванной комнате, обсуждая форму волос). Мендель выяснил, что бывают доминантные и рецессивные вариации, аллели. Если доминантный аллель отвечает за жёлтую окраску, а рецессивный – за зелёную, то при их сочетании семена гороха всё равно будут жёлтыми, так как этот признак сильнее. Также его эксперименты показали, что по внешнему виду дети могут отличаться от обоих родителей, наследуя гены бабушек и дедушек. Например, от скрещивания двух жёлтых растений гороха можно получить не только жёлтое, но и зелёное потомство.

Вернёмся к экспонату, с которого началось это отступление. Поколение F1 – гетерозисные гибриды, превосходящие своих родителей по ряду признаков из-за сочетания разных аллелей. Так что подобная надпись на пачке семян обещает нам повышенный урожай. А теперь представим ситуацию: начинающий фермер посадил огурцы и через некоторое время собрал богатый урожай. Довольный, он решил извлечь часть семян, чтобы посеять их на следующий год. Он осуществил задуманное, но увидел, что во время роста часть растений чем-то заразилась, некоторые огурцы почему-то очень маленькие, а в целом урожай получился далеко не таким изобильным. В чём ошибка фермера?

В том, что он не знает законов генетики. Гетерозисные гибриды – потомки только первого поколения, полученные от скрещивания чистых линий. Так называют организмы, содержащие строго определённые гены, без лишних примесей, проверенные временем. Гетерозисные гибриды не чистые линии, поэтому от их скрещивания фермер получил разнообразное потомство: лишь небольшая часть растений унаследовала полезные свойства, делающие их такими выносливыми и богатыми на урожай, большая же часть получила сочетания генов, как у бабушек и дедушек. Получается, нужно всегда покупать семена с пометкой «F1»? Да, или самостоятельно выводить чистые линии для постоянного получения гетерозисного потомства.

Об общественных насекомых

Что-то мы застоялись на одном месте возле теплицы с огурцами, предлагаю размяться и пройтись по саду, погружаясь в воспоминания. Бывают такие прохладные летние вечера, от которых так и веет осенью и дождями. Вот в такое-то время и при такой погоде можно наткнуться на странное явление – застывшую, замершую пчелу на листочке дерева. Раздвигаем ветви черноплодной рябины, тянемся за гроздью тёмно-синих ягод и замираем, наткнувшись на это грозное насекомое, будто приклеившееся к листу. Что с ним произошло?

Нет, пчела не погибла. Просто похолодание застало насекомое в момент работы, заставив на время забыть все свои многочисленные обязанности. Дело в том, что насекомые, как и большинство животных, холоднокровные (пойкилотермные), то есть температура их тела напрямую зависит от температуры окружающей среды, они не способны поддерживать её на постоянном уровне. При наступлении неблагоприятных условий, например, понижении температуры воздуха, процессы обмена веществ в организме затормаживаются, насекомое переходит в состояние покоя, что выглядит как застывание. В этот момент мы не добьёмся реакции даже на прикосновение. Но при повышении температуры всё вернётся в норму, и пчела вновь приступит к своим обязанностям.

Пчёл часто называют