Оглавление
Сергей Ястребов. От атомов к древу: Введение в современную науку о жизни
Предисловие
Благодарности
Часть I. Химия жизни
1. Углерод
Кратко про атомы
Химические связи
Элементы жизни
Сверхновые и жизнь
Космическая эволюция
Самый главный атом
Углеводороды
Спирты
От эфиров до углеводов
Мир кислот
Кислоты versus основания
Углеродный шовинизм
2. Вода
Водородная связь
Любовь и ненависть воды
Талассогены
3. Белки
Полимеры
Альфа, бета, гамма…
Пептидная связь
Разнообразие и единство
“Кирпичики”, из которых состоит жизнь
Аминокислоты и связи
Связи и уровни
На заре жизни… и раньше
Функции белков
Ферменты
“Белковая Вселенная”
4. Cимметрия
Хиральность
Стереоизомеры и жизнь
Этот правый, левый мир
Загадка левого вращения
Ползи, ползи, улитка
5. Липиды и мембраны
Детергенты
Жиры
Фосфолипиды
Знакомство с мембраной
Знакомство с мембраной (продолжение)
Пенорожденная
У корней древа жизни
6. Углеводы
Вновь о правом и левом
О пятиугольниках и шестиугольниках
Краткий обзор сахаров
Дисахариды
Полисахариды
Клеточные стенки и судьба Земли
Мир, окрашенный по Граму
7. Нуклеотиды
По ту сторону рассвета
Нуклеозиды
Знакомство с нуклеотидами
8. Нуклеиновые кислоты
Две кислоты
Первый этап: открытие
Второй этап: рутина
Третий этап: споры
Четвертый этап: эксперименты
Пятый этап: двойная спираль
И снова две кислоты
Часть II. Механизм жизни
9. Генетическая информация
Отступление об основателях
Атомы наследственности
Генетический код
Откуда берутся белки
Что делают гены
Центральная догма
Центральная догма (дополнение)
Кодаза и код
Экспрессия
Репликация
10. Эукариотная клетка
ЭПС и ядро
Вакуоли и цитоскелет
Фагоцитоз
Рождение чудовища
Симбиогенез
“Первичный фагоцит”
“Кунинский сценарий”
Споры вокруг митохондрий
Предок, вывернутый наизнанку
Дела генетические
Интроны и ядро
Фундамент многоклеточности
11. Энергия
Две валюты
АТФ и полифосфат
АТФ и прочие молекулы
Протоны и энергия
Великая протонная альтернатива
Третий резерв
Мембраны и транспорт
Окислительно-восстановительные реакции
Источники углерода
Формы жизни
Три закона биоэнергетики
Загадка дыхания
От глюкозы до пирувата
Цикл лимонной кислоты
Дыхательная цепь
Зубчатые колеса
Поэма начала
12. Вирусы
Генетические стратегии
Живые или нет?
Две великие империи
Полиднавирусы
Вирусы и эволюция
Часть III. Древо жизни
13. Земля и жизнь
Возникновение жизни
Arbor vitae
14. Рождение системы
Ветви и домены
Асгард
Ядерная интерлюдия
“Обозначились смутные контуры”
Вклад Кавалье-Смита
15. Мир эукариот
Excavata
Rhizaria
“Chromalveolata”
Plantae
Amoebozoa
Opisthokonta
Новые горизонты
Unikonta и Bikonta
Древо и взрыв
“Микроцарства”
Многоклеточность
Подвижные в подвижном
Часть IV. История жизни
16. Криптозой
Логика случая
Первая жизнь
Обоюдоострый меч О2
Эпохи жизни
“Скучный миллиард лет” и его конец
“Земля-снежок”: пролог
“Земля-снежок”: основное действие
Необычный мир венда
17. Фанерозой
“Большой взрыв жизни”
А был ли взрыв?
Причины взрыва
Пришествие хищника
Первопроходцы суши
Леса и насекомые
Парк пермского периода
Пять великих рубежей
Пермский кризис
Пустынная планета
Триасовое возрождение
От клетки к социуму
Муравьиными тропами
Эусоциальный мозг
Люди и селениты
Космическая рулетка
Заключение
Избранная литература
Отрывок из книги
Как говорил известный биохимик сэр Фредерик Гоулэнд Хопкинс, жизнь – это такая штука, которая происходит (life is a thing that happens){1}. Другими словами, жизнь – это процесс, иногда быстрый, а иногда очень медленный. Пример быстрого жизненного процесса – синтез и распад молекул, снабжающих клетку энергией: время их существования измеряется секундами. Пример медленного процесса – крупные эволюционные изменения, которые иногда растягиваются на миллиарды лет. Область знаний, охватывающая сразу все эти явления, может со стороны показаться необъятной, как пасть древнего бога смерти, одна губа которого достает до неба, а другая – до земли{2}. Отчасти так оно и есть. Биология – очень многоликая наука, к тому же еще и бурно развивающаяся прямо у нас на глазах (чтобы оценить это, достаточно в любой момент просмотреть, например, раздел научных новостей сайта “Элементы”). Неудивительно, что она сейчас многим интересна.
Зададимся следующим вопросом: какую вводную информацию надо сообщить разумному и заинтересованному, но совершенно несведущему в биологии человеку, чтобы он начал более-менее разбираться в этой науке и мог понимать значение свежих биологических открытий?
.....
“Как выглядят разумные существа иных миров? Прямо не скажу, подумай сам, научись мыслить. Прежде всего они должны иметь органы для усвоения аммиака, не правда ли? Какое устройство сделает это лучше, чем скрипла? Разве они не должны перемещаться в среде в меру упругой, в меру теплой, как наша? Должны, а? Вот видишь! А как это делать, если не хожнями? Аналогично будут формироваться и органы чувств – зрявни, клуствицы и скрябы…”
Что ж, не будем уподобляться косному мудрецу с огненной планеты. Включим воображение. В мысленных экспериментах на роль химической основы жизни не раз предлагались вместо углерода другие элементы, способные создавать цепочки атомов, – кремний (Si), бор (B) или азот (N). Однако бор и азот имеют валентность 3, а не 4, и это уже ограничивает разнообразие соединений, которые из них можно получить. При этом бора во Вселенной чрезвычайно мало, а длинные цепочки атомов азота образуются только при огромных давлениях, какие могут существовать разве что в глубинах планет-гигантов. В условиях, более-менее напоминающих земные, самым вероятным кандидатом на роль заменителя углерода остается кремний. Он имеет подходящую валентность 4, образует соединения, подобные углеводородам, и может реагировать с кислородом. Но есть несколько причин, по которым углерод при прочих равных условиях все же больше подходит на роль химической основы жизни.
.....
