Журнал «Вокруг Света» №07 за 2008 год - Вокруг Света

Организм человека посылает клеткимакрофаги (желтые) убить личинку нематоды-нитчатки. Фото SPL/EAST NEWS

Митохондрия — измененная бактерия?

У паразитов, кстати, есть чему поучиться. Бактерии Agrobacterium, из-за которых на листьях растений возникают вздутия-галлы, освоили генную инженерию задолго до того, как она стала известна людям. Внедрившись в растительную клетку, бактерии впрыскивают в ее ядро плазмиду — молекулу ДНК, в которой содержится информация об опинах — веществах, не свойственных самому растению, но необходимых бактериям для размножения. Принимая эту матрицу за свою, растение начинает синтезировать по ней соединения, которые ему вредны, поскольку ведут к разрастанию галла. Это явление получило название горизонтального переноса генов: в отличие от обычного, когда наследственный материал передается от родительских особей к дочерним и гены циркулируют в пределах одного вида, здесь наблюдается перенос их от одного вида к другому. Технология, которую современные ученые используют для создания трансгенных растений, позаимствована у этого паразита: с помощью агробактерий и их плазмид биологам удалось встроить в геном картофеля ген бактерии, опасной для колорадского жука, и тем самым сделать картофель для вредителя несъедобным, внедрить в картофель ген, защищающий его от фитофторы, и многое другое.

Возможно, именно благодаря явлению паразитизма возникло и одно из самых совершенных творений природы — живая клетка. По современным представлениям такие функциональные части клеток, как митохондрии и хлоропласты — это не что иное, как видоизменившиеся бактерии, которые более трех миллиардов лет назад внедрились в протоклетку и обогатили ее новыми возможностями. Те бактерии, которые дали начало митохондриям, своего рода внутриклеточным энергетическим станциям, позволили клеткам-хозяевам существовать в среде, насыщенной кислородом, управлять процессом окисления, прежде для них разрушительным, и использовать образующуюся при этом энергию на собственное благо. Некоторые первичные клетки были заселены бактериями, способными к фотосинтезу, которые впоследствии превратились в хлоропласты. Так появились клетки с растительным типом обмена веществ. Есть предположение, что даже клеточное ядро возникло в результате вселения другого типа бактерии.

Так что паразитизм имеет не только отрицательные последствия, в какой-то степени, не будь его, не возникло бы все великолепное разнообразие живых организмов на нашей планете и не было бы нас с вами.

Елена Краснова

Звездные взаимоотношения

Одинокая звезда — что одинокий человек. Зато когда они объединяются в пары, их жизнь наполняется событиями. Обмениваясь веществом, звезды могут «омолаживаться», становиться переменными, порождать яркие рентгеновские источники. Некоторые двойные распадаются после феерического взрыва сверхновой. Но порой случаются куда более грандиозные катаклизмы, когда звезды сливаются в последнем смертельном объятии. Одиночкам такой финал недоступен. Рис. вверху SPL/EAST NEWS

Представьте себе красивую спиральную галактику. В ней около тысячи миллиардов звезд. Представьте вторую такую же. Теперь давайте столкнем их. Огромные звездные системы свободно проходят сквозь друг друга, лишь причудливо деформируясь под действием взаимного притяжения. Оказывается, звезды при этом не сталкиваются — слишком далеко друг от друга они расположены. Если сделать модель Галактики, представив Солнце шариком диаметром в один сантиметр, ближайшие звезды окажутся на расстоянии около 300 километров. Так что звезда в своей жизни очень одинока, если только судьба не подарила ей звезду-компаньонку.

Двойные звезды встречаются довольно часто. Причем с увеличением массы шансы звезды обрести соседку возрастают: среди звезд-тяжеловесов свыше половины имеют пару. Но даже среди маломассивных звезд около трети находится в составе двойных.

Как правило, звезды соединяются узами гравитации от рождения. Только в плотных скоплениях иногда случаются гравитационные захваты. Для этого нужно, чтобы сблизились сразу три звезды, и тогда при удачном стечении обстоятельств две из них станут обращаться вокруг друг друга по замкнутой орбите, а третья улетит прочь, унося избыток кинетической энергии. Или же две звезды должны очень тесно сблизиться, чтобы за счет колоссальных гравитационных приливов избавиться от излишка энергии и углового момента, мешающих им стать парой.

Звезды, родившиеся парой, вовсе не обязательно будут похожи, как близнецы. Масса, которая играет определяющую роль в судьбе светила, может сильно различаться у компонентов двойной. Звезды — довольно простые объекты. Обычно для звезды среднего возраста достаточно знать массу, чтобы определить все остальные параметры, например, светимость, размер, температуру. Скажем, при массе вполовину солнечной звезда окажется тусклым красным карликом. Однако на поздних этапах жизни цвет и светимость существенно меняются. Так что пара из звезд разных масс может порой выглядеть очень красиво. Например, у [?] (беты) Лебедя — Альбирео одна компонента системы оранжевая, а другая — голубая (хотя из-за индивидуальных особенностей восприятия некоторые наблюдатели называют иные цвета). Компоненты Альбирео хорошо видны в небольшой телескоп и даже в бинокль, благодаря чему она стала популярным объектом у любителей астрономии .

Впрочем, звезды, составляющие систему Альбирео, лишь на первый взгляд кажутся двойняшками, а при ближайшем рассмотрении оказываются тройняшками. Более яркая оранжевая звезда на самом деле сама является двойной, но заметно это лишь в крупные телескопы.

Существуют системы не только из трех, но и из четырех, пяти, шести и даже семи звезд. Правда, их компоненты все равно норовят разбиться на пары. Например, если посмотреть на яркую звезду [?] (эпсилон) Лиры в небольшой телескоп, мы увидим, что она двойная (некоторые могут видеть эту пару даже невооруженным глазом). Более мощный инструмент покажет, что каждая из звезд этой пары сама является парой. Наконец, детальные исследования говорят, что одна из четырех звезд является очень тесной двойной.

Такая бинарная пространственная организация не случайна. Она позволяет звездной системе жить долго. Даже если попробовать создать тройную звезду, в которой все светила находятся примерно на равном расстоянии от общего центра масс и «вытанцовывают» вокруг него по замысловатым траекториям, такой «танец» скоро прервется — одна из звезд будет навсегда выброшена из системы. Единственный надежный способ добиться устойчивости для системы высокой кратности (то есть состоящей из трех и более звезд) — это создать ее иерархической. Но тогда взаимодействовать и влиять на эволюцию своих ближайших соседей смогут не все звезды, а лишь те, что находятся в самом низу иерархии. Между остальными членами системы расстояния так велики, что заметного воздействия друг на друга они не оказывают и эволюционируют как одиночные звезды.

Краткая биография одиночной звезды

Жизненный путь одиночной звезды — это последовательная смена основного источника энергии. Сначала сжимающаяся протозвезда разогревается за счет выделения гравитационной энергии. Затем начинаются термоядерные реакции, в ходе которых водород превращается в гелий. В этом состоянии звезда проводит большую часть своей жизни. После исчерпания водорода в ядре звезды могут «гореть» и более тяжелые элементы вплоть до железа. Звезда при этом становится красным гигантом или сверхгигантом. В конце концов, потеряв оболочку, она в зависимости от начальной массы превращается в белый карлик, нейтронную звезду или черную дыру. Продолжительность жизни звезды также определяется массой: чем звезда массивнее, тем ярче она светит и тем быстрее сжигает запас своего топлива. В течение жизни масса одиночной звезды уменьшается за счет звездного ветра. Чем больше масса — тем сильнее ветер. У Солнца ветер слабый и потеря массы незначительна, а вот у массивных звезд «сдувается» заметная доля вещества. Увеличить массу для одинокой звезды невозможно.

Масса в массах Солнца

Срок жизни, лет

Что остается

0,1 ~1 триллион  Еще не успели

проэволюционировать 1  ~10 миллиардов Белый карлик 10  ~50 миллионов Нейтронная звезда 100  ~2 миллиона Черная дыра

Ты — мне, я — тебе

Для астрофизиков наибольший интерес представляют именно тесные двойные системы. Во-первых, взаимодействие может менять массу звезд — главный параметр, определяющий их свойства. Во-вторых, в процессе обмена массой могут возникать необычные яркие источники излучения, что делает жизнь светила разнообразнее и интереснее для изучения.