Вариант 11 класса

Вопрос № 1. Был проведён следующий эксперимент. Свежевылупившихся из куколок самцов дрозофил рассадили по двум ящикам. В одном из них также жили самки того же вида. В другом самок не было. Оказалось, что продолжительность жизни самцов в присутствии самок была в 2–3 раза короче. Предложите объяснения этому наблюдению. Какими экспериментами можно было бы проверить ваши гипотезы?

Вопрос № 2. В 1733 году писатель, сатирик и поэт Джонатан Свифт написал свою знаменитую "Рапсодию о поэзии", посвящённую литературным критикам. В ней он сослался на один биологический факт:

Натуралистами открыты
У паразитов паразиты,
И произвёл переполох
Тот факт, что блохи есть у блох.
И обнаружил микроскоп,
Что на клопе бывает клоп,
Питающийся паразитом,
На нём – другой, ad infinitum*.

Действительно, в природе встречается такое явление как супер- или гиперпаразитизм, когда многоклеточный паразит паразитирует на паразите (конечно, они при этом совсем не обязательно родичи: свифтовская "блоха на блохе" оказывается всё же поэтическим преувеличением). Такой гиперпаразитизм встречается в природе отнюдь не столь часто, как полагал Свифт. Очевидно, какие-то факторы мешают его бурному развитию. Так вот, какие сложности испытывает паразит второго порядка в связи со своим образом жизни? Как ему удаётся преодолевать эти сложности?
_______________
*) До бесконечности (лат.). Перевод С.Я. Маршака.

Вопрос № 3. Осваивая средства на благоустройство городского парка, мэрия заказала следующие работы:

(1) Замостить парковые дорожки и установить вдоль них электрические фонари;
(2) прочистить парк от разросшихся кустарников;
(3) вычистить от водорослей парковый пруд и сделать ему красивую "набережную" из вертикально стоящих брёвнышек;
(4) досыпать на лужайки свежей почвы с торфом;
(5) установить на главной аллее парка закусочные и музыкальную эстраду.

Как выполнение этих решений мэрии скажется на обитателях парка (животных и растениях)?

Вопрос № 4. Некоторые вирусы человека, такие как вирус герпеса, способны существовать в нервных клетках (нейронах). Как вы думаете, какие трудности может представлять для вируса герпеса такая ниша обитания, и какие приспособления могут помогать вирусам эти трудности обойти? А какие преимущества для вируса может давать обитание в нейронах?

Вопрос № 5. Видовое разнообразие бактерий в природе долгое время изучали методом культивирования, то есть выращивания бактерий из собранного материала в виде отдельных колоний на твёрдой питательной среде с последующей проверкой свойств этих колоний. Обычно стараются максимально приблизить условия культивации к тем, в которых были собраны образцы: например, бактерий из крови человека пытаются выращивать при температуре около 37 градусов, а из почвы – при 20–30 градусах.

С развитием молекулярной биологии появился и другой, "метагеномный" подход к анализу разнообразия геномов: из образца выделяют фрагменты ДНК и массово определяют их нуклеотидную последовательность. В настоящее время полностью определены геномы сотен видов бактерий, поэтому полученные последовательности ДНК можно сверить с уже известными. Если точного совпадения не находится, можно предположить существование нового вида и классифицировать его на основе частичного сходства с известными геномами.

Оказалось, что во многих образцах число видов бактерий, обнаруживаемых путём прямого анализа ДНК, в десятки раз превосходит то, что обнаруживается методом культивирования. Такие результаты поначалу удивляли некоторых микробиологов: "Мы успешно культивировали множество видов бактерий – значит, у нас были подобраны подходящие условия для обитателей таких образцов. Как же мы пропустили столько видов бактерий?" А чем, по-вашему, можно объяснить такое большое расхождение в числе видов, обнаруживаемых этими двумя способами?

Вопрос № 6. Генетический код устроен так, что почти все аминокислоты могут кодироваться более чем одним кодоном. Например, у цистеина два кодона – ТГТ и ТГЦ, а у серина и лейцина – по шесть. Это свойство называется вырожденностью генетического кода, а разные кодоны, кодирующие одну и ту же аминокислоту – синонимичными кодонами. Вырожденность кода можно использовать, чтобы изменять последовательность нуклеотидов гена, не меняя при этом ожидаемую последовательность аминокислот кодируемого этим геном белка. Например, можно сконструировать два варианта искусственного гена, которые будут отличаться только тем, что некоторые кодоны заменены на синонимичные, так что два варианта отличаются по последовательности нуклеотидов, но при этом кодируют одну и ту же последовательность аминокислот. Интересно, что если проверить работу таких вариантов в одинаковых клетках, то количество белка, синтезированное с каждого из них, может отличаться в несколько раз.

Предположите, почему выбор разных кодонов-синонимов может приводить к накоплению различных количеств одного и того же белкового продукта?
 

Вопрос № 7. Биохимик-любитель Егорий Алексеевич Свистунов опубликовал в своём блоге следующую запись:

"Я убедился в том, что эволюция идёт по заранее спланированному и продуманному плану. Это моё открытие началось с изучения одного из белков, регулирующих иммунную систему у млекопитающих. Для простоты, назовём его «белок Х». Белок Х сначала производится в виде длинного белка-предшественника. Затем этот предшественник должен быть разрезан в строго определённом месте. Это освобождает белок Х от неактивного «балласта» и делает белок Х полностью функциональным. Недавно я выделил некоторое количество белка Х из мышиных тканей и смешал этот препарат с одной из многочисленных бактериальных протеаз (ферментов, разрезающих белки). К моему удивлению, протеаза бактерии не просто разрéзала предшественника белка Х, но сделала это точно в том же месте, где этот белок режется в клетках млекопитающих! Получился функциональный белок Х. Но ведь у бактерий нет иммунной системы! Значит и умение правильно создавать белок Х им ни к чему. Очевидно, что эта способность существует у бактерий только затем, чтобы через много шагов эволюции использовать её для создания нашей иммунной системы. Т.е. при возникновении бактерий уже был план создания всех остальных живых существ. Я называю это открытие Теорией Разумного Предвосхищения и надеюсь вскоре увидеть её во всех учебниках биологии."

Однако теория Свистунова не получила признания в научном сообществе: было высказано множество альтернативных, более простых объяснений его наблюдениям. А какие альтернативные объяснения результатам этих экспериментов могли бы предложить вы?

© Жюри ШБО, 2017.