В плодородных областях Восточной Азии распаханы почти все долины, а дикая природа сохранилась практически лишь в горах. Основной культурой в этих долинах является рис, злак с очень сложной агротехникой: его сажают рассадой прямо в неглубокую воду, а через несколько недель эту воду с полей убирают. Рисовые поля поэтому разделены на небольшие участки, которые представляют собой мелководные «бассейны» (отсюда иероглиф для рисового поля: 田). К этим полям подведена сложная система орошения. А чтобы легко слить воду, поля делают выше уровня остальной почвы. В последнее столетие, кроме риса, в этих долинах распространилась культура пшеницы, у которой агротехника гораздо проще, а поля большие и вровень с почвой. Какие последствия для дикой природы несёт замена риса на пшеницу? Постарайтесь придумать побольше вариантов.

В наше время, после нескольких впечатляющих примеров крайне негативного воздействия видов-вселенцев на экосистемы мест, в которые они попали (кстати, вы можете назвать пару таких примеров? Кроме кроликов в Австралии, пожалуйста!), общественное мнение и соответствующие службы склонны считать любого пришельца злом, подлежащим искоренению, на что могут тратиться большие силы и средства. Но ведь известны и такие случаи, когда виды-вселенцы не оказывали заметного вредного воздействия на местные экосистемы. На какие факторы следует обратить внимание, прогнозируя, представляет ли угрозу вновь обнаруженный вселившийся вид?

Наличие митохондрий — общее свойство всех эукариот. Митохондрии произошли от бактерий, родственных одному из разделов грам-негативных бактерий. В процессе эволюции многие гены, которые кодируют белки, нужные для постройки и работы митохондрий, перешли из митохондриальной ДНК в ядро эукариотической клетки-«хозяина», а в митохондриях остались сильно уменьшенные в размерах геномы. У многих эукариот, таких как одноклеточные метамонады и некоторыe амёбы, и сами митохондрии сильно уменьшились в связи с анаэробным образом жизни. Однако, за редчайшими исключениями, митохондрии не исчезают совсем, и даже самые уменьшенные митохондрии в анаэробах всё равно содержат геном, кодирующий горстку генов. Как вы считаете, какие факторы способствуют сохранению митохондрий, и какие — сохранению части митохондриальных генов в геноме самих митохондрий, а не в виде ядерных генов?

Ботаник Свистунов изучал явление, которое он называл феноменом листовой мимикрии: когда листья съедобных растений подражают формой листьям других видов, которые несъедобны или неприятны на вкус для местной фауны (во всяком случае, так полагал Свистунов). Свои исследования ботаник проводил в джунглях на примере одной из лиан. Он собрал образцы листьев этой лианы из разных мест, а заодно и образцы двух видов несъедобных растений, рядом с которыми эта лиана произрастала. Количественный анализ формы листьев лианы показал, что эта форма различается у образцов, собранных в разных местах: в среднем, она больше напоминала форму листьев у ближайших несъедобных растений. Свистунов предположил, что лиана способна регулировать форму своих листьев в зависимости от того, какие листья у её соседей. Сначала он подумал, что лиана определяет какой у неё сосед и, следовательно, какие ей нужны листья, вытягивая жидкость из другого растения. Однако оказалось, что сходство листьев встречалось даже тогда, когда между лианой и её несъедобным соседом не было непосредственного физического контакта. Тогда Свистунов решил, что у лианы есть некий аналог зрения, так что она «видит» листья соседей и соответственно выбирает форму своих листьев. Однако коллеги отнеслись скептически к теории «растительного зрения»: по их мнению, наблюдениям Свистунова можно найти немало альтернативных объяснений. А, а какие альтернативные объяснения могли бы привести вы?

У широкой публики весьма распространено мнение, что у медоносных пчёл Apis mellifera в улье всё организовано строго «монархически», и матка определяет все аспекты жизни пчелиной семьи. Однако в реальности всё, как всегда, гораздо сложнее. Например, у пчёл очень интересным образом принимается решение о выборе места для новой колонии. Если во время роения какая-то из рабочих особей замечает подходящее место, то по возвращении домой она исполняет «танец», указывая сородичам на его расположение. Другие особи могут последовать её указаниям и слетать к предлагаемому месту. Если им выбор понравился, они тоже присоединяются к танцу. Как правило, особями одного роя одновременно рассматривается несколько альтернативных мест переселения. Это выглядит как соревнование между несколькими «танцами». В конце концов, место, за которое «танцует» больше всего особей, выбирается для основания новой колонии. Как вы думаете, какие преимущества и недостатки есть у такого коллективного выбора? Не проще ли, чтобы какая-то одна пчела (скажем, всё та же матка) решила, куда всем лететь?

Аспирантка Белкина изучала функции белков первина и вторина, которые были схожи по своей структуре. Белкина подозревала, что эти белки важны в раке. Она проанализировала 100 образцов опухолей, собранных у пациентов с поздней стадией рака кожи. 30 из этих образцов несли мутации в гене первина. Мутации эти повышали активность белка первина. Мутаций в гене вторина обнаружено не было. Белкина предположила, что первин, но не вторин, является протоонкогеном (геном, мутации в котором приводят к раку).

Для проверки своей гипотезы Белкина использовала клеточную линию КЛ1, которая была получена из человеческих кератиноцитов (клеток кожного эпителия). Методами генной инженерии она сконструировала варианты КЛ1, которые производили гиперактивные формы первина или вторина. Оказалось, что у обоих вариантов наблюдались практически одинаковые признаки онкогенной трансформации: в отличие от исходной КЛ1, они образовывали быстрорастущие многослойные культуры в лабораторных условиях, а при введении в иммунодефицитных мышей за несколько дней образовывали заметные опухоли.

Белкина удивилась: «Если оба белка одинаково способны вызывать онкогенную трансформацию КЛ1, почему только один из них вовлечен в этот процесс в реальных раках кожи?»

Какие возможные объяснения могли бы предложить Белкиной вы?

Комар Aedes albopictus, переносчик нескольких опасных вирусных лихорадок, происходит из Азии, но за последние 40 лет распространился и на другие континенты. В тёплом климате из яиц, отложенных комарами, быстро выводятся новые личинки, а затем и взрослые формы, так что за один год успевает вырасти несколько комариных поколений. В более умеренном климате, где есть холодный сезон, наряду с обычными яйцами откладываются и особые зимующие яйца. Учёные давно предполагали, что способность комаров производить зимующие яйца, или способность яиц зимовать, как-то контролируется условиями окружающей среды. Чтобы проверить влияние на зимовку одного такого условия, а именно длины светового дня, был поставлен следующий эксперимент. Весь опыт повторялся дважды — один раз в 2008, а другой в 2018 годах. Комаров ловили в 10−12 точках, распределённых по всей длине побережья Японии, а также ещё в 10−12 точках, распределённых вдоль восточного берега США (заметим, что оба набора комариных популяций лежат в одном и том же интервале северных широт — от 25 до 40 градусов). В лаборатории все 40 популяций (10 точек отлова x 2 страны x 2 разных года) держали при искусственном освещении с разной длиной светового дня, и замечали, при какой длине дня больше половины всех отложенных яиц относятся к зимующему типу. Результаты изображены на графике:

Очевидны следующие три главные закономерности (проверьте их на графике!):

1. В обеих странах и в оба года чем выше широты, в которых были собраны комары, тем больше длина дня, при котором яйца переходят в режим зимовки.
2. В 2018 году доля яиц зимующего типа достигает половины при более длинном световом дне, чем в 2008 году. Это наблюдается в обеих странах.
3. И в 2008, и в 201 м годах, комары из Японии переходят к зимовке при более длинном световом дне, чем комары из США.

Какими биологическими причинами вы могли бы объяснить каждое из этих трёх наблюдений?