Текст книги "Детский университет. Исследователи объясняют загадки мира. Книга третья"

Улла Штойернагель, Ульрих Янссен
Детский университет. Исследователи объясняют загадки мира: кн. 3

Ulla Steuernagel, Ulrich Janßen

DIE KINDER-UNI

FORSCHER ERKLÄREN DIE RÄTSEL DER WELT

Книга третья

Иллюстрации

Клауса Энзиката

Перевод с немецкого

Екатерины Араловой, Александры Горбовой, Елены Леенсон

Ulrich Janßen / Ulla Steuernagel, «Die Kinder-Uni – 2. Semester. Forscher erklären die Rätsel der Welt», illustrated by Klaus Ensikat

© 2004 by Deutsche Verlags-Anstalt a division of Verlagsgruppe Random House GmbH, München, Germany.

© Аралова Е., перевод на русский язык «Почему мы видим сны?», 2019

© Горбова А., перевод на русский язык «Почему люди слышат?», «Почему людей нельзя клонировать?», «Почему греческие статуи голые», предисловие, приложение, 2019

© Комарова В., перевод на русский язык «Почему я – это я?», «Почему звезды не падают с неба?», 2019

© Леенсон Е., перевод на русский язык «Зачем растут растения?», «Почему взрослым можно больше, чем детям?», 2019

© Издание на русском языке, оформление. ООО «Издательский дом «Самокат», 2019

Предисловие

Детям нравятся динозавры, детям нравятся вулканы, детям нравятся шутки. И когда кто-нибудь приходит и рассказывает, почему динозавры вымерли, а вулканы извергают пламя, щедро приправляя все это шутками, шанс, что дети будут в восторге, довольно высок. А что, если речь пойдет о греческом искусстве, о скульптурах и вазах? Или о загадочном «я», над которым ломают головы философы? Или о строении растений? Разве это детям не слишком чуждо?

Вовсе нет! В Тюбингене сложные темы детей совершенно не отпугивают. В новом семестре Детского университета ребята на каждой лекции наводняли огромную аудиторию и с большим интересом слушали рассказы лекторов о греческом искусстве, человеческом «я» и опасностях клонирования. Так что выбора у нас не осталось: пришлось снова делать книгу. Тут надо признаться, что здесь мы подумали еще и о несчастных взрослых, которые на лекции Детского университета традиционно не допускаются. А книгу почитать могут. Если, конечно, дети разрешат.

Как и в первый раз, при написании этого тома нас очень поддерживали преподаватели Тюбингенского университета. Восемь лекций, прочитанных ими в рамках Детского университета в 2003 году, стали основой для восьми глав нашей книги. Кроме того, ученые всячески помогали нам и обращали внимание, если вдруг к нам в текст пытались закрасться ошибки.

Конечно, книга неизбежно существенно отличается от лекций. Большинство преподавателей Детского университета говорили не по бумажке, отвечали ребятам на вопросы, как только они возникали, и показывали множество картинок на экране. Воспроизвести все это в книге мы, понятно, не могли. Нам пришлось подойти к работе иначе: заново подготовить материалы, по-другому расставить акценты и дополнить информацию за счет собственных изысканий. В этом деле нас по мере сил поддерживали ученые, и мы очень благодарны им за отзывчивость и терпение.

Кроме того, мы хотим поблагодарить Тюбингенский университет Эберхарда и Карла, особенно ректора, профессора Эберхарда Шайха, проректора, профессора Барбару Шолькманн и главу отдела связей с общественностью Михаэля Зайферта. Это они вместе с нами решились на эксперимент по созданию Детского университета и таким образом сделали Тюбинген «родиной всех детских университетов мира».

Конечно, приглашая ребят на первую лекцию, мы и думать не думали, что наш тюбингенский проект положит начало настоящему триумфальному шествию детских университетов по стране и миру. Но всего через год после премьеры в Тюбингене уже три десятка немецких вузов распахнули двери своих аудиторий для студентов восьми-двенадцати лет, а многие другие собираются последовать их примеру в ближайшее время (более подробную информацию можно найти на сайте www.die-kider-uni.de). В Тюбингене, Берлине и Карлсруэ отдельные лекции Детского университета собирали до тысячи юных слушателей, а наша идея нашла сторонников и подражателей и в других странах – детские университеты есть уже в Италии, Австрии, Стокгольме, Швейцарии, России. Так что нынче тем вузам, где Детского университета до сих пор нет, приходится чуть ли не извиняться.

Многие опасения сейчас совершенно развеялись: когда-то говорили, что это затея только для всезнаек, зубрил, профессорских детей и паинек, которые беспрекословно выполняют все указания своих честолюбивых родителей, или вообще исключительно для сверходаренных и не по годам развитых ребят. Но как только мы увидели, как запросто дети входят в аудитории со скейтом под мышкой, конспектируют лекцию про клонирование в блокноте с розовыми в цветочек страничками, толпятся перед занятия и после него у преподавательского стола, чтобы получить автограф и задать еще тысячу вопросов, – вся наша неуверенность тут же испарилась.

Детский университет – в этом сомневаться уже не приходится – интересен всем. А брюзгам и критиканам, привыкшим ругать молодежь, сетовать, что сейчас у детей одни компьютерные игрушки на уме, и повторять, что раньше все было гора-а-аздо лучше, придется попридержать язык.

И уже только поэтому можно с уверенностью сказать, что Детский университет придуман и существует не зря.

Улла Штойернагель

Ульрих Янссен

Зачем растут растения?

Знаем мы этих взрослых. Вечно они ахают и охают, восхищаясь растениями: «Ах, как красиво! Ох, какой аромат!» Что только взрослые нашли в этих растениях? Разве их сравнить с лего! И на вкус они, прямо сказать, так себе. Вот если бы на них росли леденцы, тогда дело другое! Но почему-то очень редко бывает одновременно и вкусно, и полезно.

Если серьезно, мы все, конечно, понимаем, что без растений – деревьев, кустов, овощей, фруктов, всей этой съедобной и сорной травы – и нас с вами не было бы. Нам нечем было бы дышать, нечего было бы есть, не во что было бы одеться. В общем, растения – штука полезная, с этим не поспоришь. Но мало кто знает, на что способны растения, насколько они умелы, изобретательны и какими невероятными свойствами обладают. И ведь они даже не задумываются над тем, как это все получается. К примеру, вообще не думают, как надо расти – они это просто умеют, и все.

Растения – странные существа. Возьми хотя бы самый обычный комнатный цветок: у него нет ни глаз, ни ушей, ни рта, зато множество «рук», а снизу – кривоватые «ноги», которыми он держится в земле. Говорят, что растения живые, но по ним и не скажешь.

Растение само не может перебраться на другое место: поднимать и переставлять горшок придется тебе. А что, если из горшков составить ворота, чтобы сыграть в футбол прямо в комнате? И вот уже мяч летит между фикусом и фиалкой. Го-о-о-о-ол! Но ни один цветок не повернется, чтобы проследить за мячом, даже листом не пошевелит, чтобы устроить овацию. В общем, футбол их ни чуточки не интересует. И взбучка, которую вот-вот получит «звезда футбола», тоже их не волнует: когда в комнату влетят разгневанные родители, растения и ухом не поведут. Разве могут живые существа быть столь безучастными? Быть такими непохожими на нас?

Для ученого, который занимается биологией развития, нет большой разницы между растением, бактерией, мухой и человеком. Профессор Герд Юргенс начинал с изучения бактерий и мух, а затем обратил внимание на один невзрачный, но очень удобный для исследования сорняк – резуховидку Таля (иначе его называют арабидопсис). Во время лекции о растениях в Детском университете все слушатели получили для изучения ее эмбрионы, напоминающие по форме арахис. Герд Юргенс консультировал нас, когда писалась эта статья.

Все же кое-что нам подсказывает, что растения и правда живые: они увеличиваются в размерах, становятся выше и крупнее, в общем, растут. Но и растут они не так, как люди. Если бы люди росли так же, как растения, то к концу жизни дорастали бы метров до семи в высоту. Но в том-то и дело, что мы растем не всю свою жизнь, а только в детстве и юности.

Впрочем, рост – не единственный признак, доказывающий, что растения живые. Они могут заболеть, засохнуть или, напротив, сгнить от избытка воды. Растение можно убить с помощью яда или сломав. А умереть может только живое существо.

Мы хорошо знаем, что птицы и звери могут очень громко шуметь. Но растения уж кем-кем, а болтунами никак не назовешь. И слава богу! Только представьте себе, что все деревья на Земле одновременно бы заговорили! Прощай тогда навеки, благословенная «лесная тишь»! Грохот стоял бы такой, что людям пришлось бы все время ходить в наушниках и переговариваться по рации. Так что, пожалуй, неплохо, что, кроме шелеста листвы на ветру, деревья не издают других звуков.

Кто знает, может быть, в будущем растения и станут разговорчивее. Вдруг им это зачем-то понадобится? Ведь в умении приспосабливаться им нет равных. Растения выдерживают всё: и сильный холод, и безумную жару, и засуху в течение многих недель, и даже жизнь под водой. Человеку в этом смысле далеко до растений. Он выработал только одну жизненную модель, способен жить только в одной среде обитания. У растений таких моделей множество, каждое растение наилучшим образом приспособлено к своей среде. Люди же, наоборот, приспосабливают окружающую среду к собственным желаниям и потребностям. Чтобы не было холодно, они строят дома, а то и вовсе отправляются зимовать в теплые страны.

Растения любят свежий воздух, но в своем умении приспосабливаться они дошли до того, что прекрасно себя чувствуют и в закрытых квартирах. Так что вполне может быть, что за пару миллионов лет любое растение сможет великолепно освоиться в любых условиях.

Есть такое слово – «оппортунист», то есть «приспособленец». Оппортунист – это беспринципный человек, способный на многое ради собственной выгоды. Поэтому среди людей обвинение в оппортунизме считается постыдным. Растения – совершенно бессовестные оппортунисты, но их с этим можно только поздравить. А заодно и нас с вами, ведь и мы от этого выигрываем вместе с растениями. Не обладай они такими умениями и такой изворотливостью, и у человечества не было бы шансов на жизнь.

Если у кого-то на окне засохнет и погибнет фикус, то его хозяину, наверное, будет стыдно, но ничего страшного с ним не произойдет. Однако если разом погибнут все растения на земле, тогда вместе с ними последний вздох испустит и все человечество.

Нужен ли мне персональный поставщик кислорода?

Растения вырабатывают кислород, без которого жизнь была бы невозможна. По крайней мере, жизнь человека. Если тебе уже доводилось нырять, то ты знаешь, что без воздуха под водой долго не продержишься. Какое счастье – вынырнуть и набрать полные легкие воздуха. Путем долгих тренировок и дыхательных упражнений можно научиться задерживать дыхание надолго. Но бесконечно продержаться без кислорода не сможет никто, история человечества закончилась бы очень скоро.

УСЛЫШАТЬ, КАК РАСТЕТ ТРАВА

Бамбук – рекордсмен среди растений по скорости роста. В день он может прибавить почти метр. И хотя бамбук может вырастать до 50 метров, это не дерево, а травянистое растение. Про бамбук можно сказать: «Я слышу, как растет трава», ведь при такой скорости роста его побеги шелестят и поскрипывают.

Если растения вырабатывают кислород, который необходим нам для жизни, то, может быть, нужно все время находиться рядом с каким-нибудь растением, в противном случае мы задохнемся? К счастью, это не так. Иначе людям пришлось бы постоянно таскать с собой горшок с растением. Мало того, небольшой комнатный цветок не в силах обеспечить кислородом даже одного человека. Для этого нужно большое дерево с кроной шириной в пять метров. Так что же, бросаем всё и усаживаемся отдыхать под деревьями? Вот была бы радость!

Увы, такой необходимости нет. Растения позаботились о том, чтобы на нашей планете можно было жить повсюду. За сотни миллионов лет они насытили атмосферу Земли большим количеством кислорода. И продолжают это делать сейчас – и огромные деревья, и маленькие водоросли. Благодаря атмосфере мы можем дышать даже там, где совсем нет растений. Но если человеку вздумается погулять по Луне, то кислород ему придется брать с собой с Земли – на Луне нет ни растений, ни планктона, ни воздуха.

Так значит, мы уже ответили на вопрос, зачем растут растения – чтобы люди могли дышать и получать достаточно еды (ведь люди используют в пищу растения и животных, которые, в свою очередь, питаются растениями)? Вот только самим растениям еще никто не объяснил, что они растут для нашего блага. Может быть, они просто не могут иначе, просто растут себе, и всё. А как это у них получается – вопрос, над которым на протяжении столетий ломают головы ученые. Конечно, небольшие неясности остаются до сих пор, но уже очень многое понятно, и каждый день приносит новые открытия.

КЛЕТКИ – МЕЛЬЧАЙШИЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ ЧАСТИЧКИ В ОРГАНИЗМЕ

Большие группы клеток образуют ткани, а из тканей, в свою очередь, формируются органы. Органы есть не только у животных, но и у растений: это корни, листья, стебель, соцветие… Если рассматривать растение под сильным микроскопом, то можно увидеть, что клетки разных тканей сильно отличаются друг от друга.

Что приводит природу в движение?

Вечный вопрос о том, что появилось раньше, курица или яйцо, в несколько измененном виде актуален и для растений. Что было вначале – семечко или растение? Мы будем ходить все время по кругу, пытаясь дать точный ответ на этот вопрос. Представим, что мы наблюдаем за жизнью растения в ускоренной съемке. Вот семечко дало росток, который пробивается сквозь землю. Вот на ростке появился лист, затем другой, их становится все больше. Наконец возникают завязи цветов. Бутоны распускаются, вянут, лепестки цветов опадают, и вот уже на их месте плоды. Полностью созревшие плоды начинают портиться и, если это, например, яблоки, падают на землю и перегнивают, освобождая семена. И вот перед нами вновь семечко, которое прорастет при благоприятных условиях, и жизнь начинает новый круг. Смотреть на эту цепочку превращений крайне увлекательно. Как в старом немом кино, изображение то и дело мерцает – освещение меняется, день сменяется ночью. Не успели мы и глазом моргнуть, как росток буквально выстреливает из земли, и вот уже, как надувные шары, наливаются плоды. Еще любопытнее просматривать эту пленку в обратном направлении. Побег растения быстро уменьшается, пока совсем не уходит в землю. И если б можно было снимать под землей, мы бы увидели, как росток «прорастает» в обратном направлении через почву и вскоре совсем исчезает в семечке.

При таком ускоренном просмотре кинопленки в прямом и обратном направлении мы видим то, что в обычной жизни от нас ускользает, а именно – процесс роста. Конечно, всем известно, что организмы прибавляют в длину и в ширину. Но увидеть это невооруженным глазом не получается. О том, что кто-то вырос, обычно говорят задним числом, что-то вроде: «Ого, как ты вымахал!» Механизм роста у людей, животных и растений один и тот же – любой организм растет благодаря делению клеток.

КЛЕТКА ДЕЛИТСЯ, А МЫ ВЫЗДОРАВЛИВАЕМ

Деление клеток происходит не только в растущих организмах – оно не прекращается и у взрослых, благодаря чему людям удается справляться со многими неприятностями. Без деления клеток кожи не зажила бы ни одна ранка, без новых клеток крови человек бы не смог восстановиться после кровопотери.

Клетки очень маленькие, но устроены сложно. Внешняя оболочка клетки – мембрана, защищает ее; в центре клетки находится ядро, центр управления клетки, в котором хранится наследственная информация. Любой живой организм представляет собой мозаику из очень маленьких кусочков; эти кусочки и есть клетки, с самыми разнообразными задачами. Рост – это процесс умножения клеток: каждая клетка делится пополам. Вначале делится генетический материал, потом – ядро, и только после этого вся клетка разделяется посередине. Так образуются две новые клетки, которые постепенно достигают размера исходной. Обе клетки содержат одинаковую наследственную информацию и обладают одинаковыми свойствами.

ВНУТРЕННИЕ ЧАСЫ

Как растения узнают, какое сейчас время года и суток? С помощью внутренних часов. Конечно, суперточными эти часы не назовешь – они требуют ежедневной настройки на солнце. Вечером у многих растений листья складываются, а цветки закрываются. Но если бы жизненные ритмы растений зависели только от солнца, то искусственные освещение или затемнение могли бы сбить их с толку. А этого не происходит.

Вернемся к нашему семечку, но рассмотрим его теперь подробнее. Оно уже содержит в себе все, что потом будет присуще взрослому растению, но как бы в миниатюре. Внутри семени находится зародыш (его легко увидеть, например, в разрезанном семечке арахиса или фасоли). Семечки с зародышем внутри покидают родительское растение. Иногда им помогает в этом ветер, типичный пример – одуванчик. Каждое его семечко снабжено маленьким «парашютом», благодаря которому семечки разносятся ветром. Некоторые семена просто падают на землю, как в случае с созревшими яблоками. Другим приходится совершать полное опасностей и лишений путешествие через кишечник животного. Например, для маслины нужно, чтобы ее плод съела коза. Мякоть усвоится организмом, а косточка, целая и невредимая, через какое-то время окажется на земле, да еще и с порцией питательного удобрения – козьего навоза.

Как семена узнают, куда им расти?

Если семя попало на влажную рыхлую землю, то первое, что оно сделает, перед тем как прорасти, – как следует напьется. Семена вообще очень много пьют. Если растения на две трети состоят из воды, то в семенах ее от силы пятая часть. Поэтому им требуется много влаги. Напитавшись водой, зародыш под кожицей семени набухает и пускает ростки. Кожица лопается, как слишком тесное платье. Через трещинки с одной стороны пробивается корешок, а с другой – почка, которая станет стеблем. Росток с почкой чуть изогнут книзу, чтобы защитить сложенные в ней листочки.

ДОЛГОИГРАЮЩИЕ СЕМЕНА

Семена крайне жизнеспособны. Даже если пакетик с семенами провалялся без дела несколько лет, из этих семян вполне можно вырастить красивые цветы. Самому старому семени, которое удалось прорастить, было 1300 лет. Самые большие семена дает сейшельская пальма. Ее орехи достигают полуметра в диаметре и весят до 20 кг. Созревают эти орехи в течение десяти лет.

После того как росток, который позднее станет стеблем, пробился сквозь кожицу семени, он устремляется к свету. Путь, который ему придется проделать в темноте, не должен быть слишком длинным, иначе у молодого побега не хватит на него сил, ведь до сих пор он питался только теми запасами, которые были заложены в семени. И хотя росток в земле знает о свете не больше, чем младенец в утробе матери, он все равно тянется к свету. Ему помогает ориентироваться что-то вроде инстинкта. Каждое растение с самого начала знает, в какую сторону расти, чтобы попасть к свету, и как добыть питательные вещества в почве. Каждое растение различает свет и темноту. Поэтому стебель быстро тянется вверх. И лишь когда бледный тоненький стебелек пробьет почву, он распустит листочки и приобретет насыщенный зеленый цвет.

Сегодня мы уже уверены в том, что растения могут «видеть», ведь они безошибочно определяют, где верх, а где низ. Чаще всего им приходится расти очень неудобно, вверх, то есть вопреки силе тяжести. Но даже самые нежные цветы мужественно сопротивляются притяжению Земли.

Это очень просто проверить на любом комнатном растении. Нужно всего лишь положить горшок набок. Теперь стебель растет не вверх, а вбок. Но вскоре он изогнется и снова возьмет вертикальный курс. Как это у него получается? Внутри стебля проходит множество трубочек и канальцев, по которым циркулируют необходимые для жизни растения вещества. По одним они поднимаются от корней вверх, к листьям, по другим – опускаются вниз. Но в лежащем на боку растении вещества будут перемещаться вправо и влево. Одно из них – ростовое вещество, которое отвечает в том числе и за направление роста. Оно опускается к корням, накапливается, а затем как фонтан бьет наверх. Если растение лежит на боку, то в нижней части стебля ростового вещества окажется больше. А там, где его больше, и рост будет более интенсивным. Это видно уже по самому изгибу – с его нижней стороны стеблю нужно пройти большее расстояние. В конце концов равновесие восстановится, и стебель вновь станет расти прямо вверх. Неужели после этого у кого-то поднимется рука опять крутить горшок и мучить растение?

ЗРЯЧИЕ РАСТЕНИЯ

Для тех, кто не верит, что растения могут «видеть», проведем эксперимент. Возьмем горшок с молодым побегом и поставим его в темную комнату. Рядом с ним зажжем свечу. Через некоторое время росток изогнется в сторону света. Но если прикрыть растение темным колпачком, то есть закрыть его верхушку, то оно не будет обращать внимания на свет и продолжит расти строго вверх. В этом случае растение просто не «увидит» света от свечи, поскольку его «глаза» находятся на самой верхушке побега.

Ученые долгое время не знали, что в растениях столько всего происходит. Они наблюдали за ростовым веществом – ауксином. Напрямую его увидеть невозможно, и они использовали обходной путь: окрашивали ауксин в синий цвет, а потом следили за перемещением синего пятна. Теперь мы знаем, что ауксин – это небольшая молекула, которая производится в листьях растения, а затем, благодаря малюсеньким насосам, передвигается от клетки к клетке. И сам ауксин, и направление его движения определяют внешний вид растения: будут ли у него зубчатые листья, как у клена, перистые, как у ясеня, или в форме сердца, как у липы.