Источник: RealClearScience

Интригующие тайны жизни

Когда биологи собираются вместе, чтобы обсудить назойливые тайны в своей разнообразной области, в «комнате всегда появится слон»: как жизнь возникла из не-жизни? Но, по мнению известного исследователя рака Роберта Вайнберга, большинство биологов игнорируют слона или, по крайней мере, избегают его. «Происхождение жизни-это не то, над чем люди много работают, потому что оно слишком  далеко от разрешения.»

Вместо этого биологи переключают свое внимание на другие проблемы, «фрукты, которые висят немного ниже на дереве». Хотя эти вопросы могут не представлять экзистенциального интереса, они не менее увлекательны.

Вот шесть нерешенных проблем биологии.

Парадокс Планктона

Прекрасная ирония заключается в том, что самое маленькое существо находится в центре одной из самых больших загадок биологии. Планктон, микроскопические морские организмы, чрезвычайно разнообразны. Как ни странно, до дюжины видов могут сосуществовать в относительно небольших, однородных средах обитания, таких как озера. Это противоречит чрезвычайно успешному принципу конкурентного исключения, который гласит, что когда несколько видов соперничают за одни и те же ресурсы, один в конечном итоге приведет к вымиранию других.

Хатчинсон впервые заметил этот парадокс более пятидесяти лет назад. Сегодня одним из лучших объяснений его стойкости является то, что среды обитания планктона находятся в постоянном движении. Когда условия часто меняются, видам трудно адаптироваться и конкурировать с другими. Один месяц определенный вид может быть благоприятным, но следующий месяц может быть другим. В результате популяции видов примерно равны.

Почему титан стимулирует рост растений?

Ботаники заметили это еще в 1930-х годах: в малых дозах Титан благотворно влияет на метаболизм растений, стимулируя «содержание хлорофилла, активность ферментов и поглощение основных и второстепенных питательных веществ.» Почему сильный, блестящий переходный металл, обычно используемый в промышленности и аэрокосмической промышленности, помогает растениям, трудно понять. Одна группа ученых связывает усиление с эффектом гормезиса, при котором низкие дозы токсичного вещества вызывают благоприятные биологические реакции в организме. Как возникает гормезис все еще обсуждается, но предполагается, что низкие дозы токсинов могут активировать механизмы восстановления организма. Процесс ремонта фиксирует не только ущерб, причиненный токсином, но и любой незначительный ущерб, который уже присутствовал.

Почему у акулы-молота голова молотка?

Акула-молот-одно из самых узнаваемых и харизматичных животных в океане, но ученые до сих пор не на 100% уверены, почему у нее такая странная голова.

Одна гипотеза предполагает, что плоская, широкая головка обеспечивает больше места для электросенсорных пор. Эти поры улавливают электромагнитное излучение в воде, которое часто исходит от хищных животных, таких как скаты. Большее количество пор, вероятно, повысит сенсорные возможности акулы. Вторая гипотеза заключается в том, что эта форма головы позволяет более эффективно плавать и лучше подходит для маневрирования. Наконец, более широкая голова, кажется, дает акуле улучшенное зрение. Исследования показывают, что животные имеют 360-градусное зрение в вертикальной плоскости, а также огромное восприятие глубины.

Ответ на загадку, вероятно, представляет собой комбинацию всех идей.

Проблема головы членистоногих

Благодаря антеннам, жвалам, сложным глазам и челюстям голова членистоногих, несомненно, холоднее, чем голова человека. Его сложность и состав вызвали многочисленные спорные дебаты на протяжении многих лет, коллективно называемые «проблемой головы членистоногих».-

Биологи спорят о количестве сегментов, сходстве между различными видами, о том, являются ли определенные части головы на самом деле придатками, о генетике и о мешанине других эзотерических вопросов. Коллективные дебаты были названы «бесконечным спором», а влиятельный энтомолог Р. Е. Снодграсс однажды заметил:

«было бы очень плохо, если бы вопрос о сегментации головы когда-нибудь был окончательно решен; он так долго был такой плодородной почвой для теоретизирования, что специалисты по членистоногим потеряли бы его как поле для умственных упражнений.»

Какого черта Пластинчатые?

Простейшие из всех известных непаразитарных многоклеточных животных, Пластинчатые-это маленькие, плоские, трехслойные организмы примерно миллиметра в диаметре. Они содержат четыре типа клеток, а также наименьшее количество ДНК любого животного.

Впервые обнаруженные еще в 1880-х годах живущими на стеклянной стене аквариума в европейской обсерватории, в течение столетия они изучались исключительно учеными, держащими культуры в различных лабораториях по всему миру. Только в конце 20-го века ученые начали находить их в дикой природе. Известно, что существует два вида: Trichoplax adhaerens и Hoilungia hongkongensis.

Пластинчатые упоминаются как таксономическая tabula rasa, «чистый лист», потому что так мало известно о них. Что они едят? Сколько существует видов? Какова их экологическая значимость? Как именно они вписываются в иерархию жизни?

Вблизи экватора больше разнообразия. Почему?

Биологи давно заметили, что чем ближе к экватору, тем величественнее и разнообразнее становится жизнь.

«Почти все группы организмов, от фораминифер до лягушек, наиболее разнообразны в тропиках. И этот градиент имеет большие последствия»

, — написал Робб Данн в журнале Seed.

«В тропиках не только больше видов, но и больше потенциальных лекарств (и, наоборот, больше болезней), фруктов, культур и языков. Обнаруженный Гумбольдтом градиент разнообразия формирует человеческую жизнь-от экономики до благосостояния.»

Существует множество конкурирующих гипотез, объясняющих эту закономерность. В сущности, его приписывают случайности. Другой утверждает, что вокруг экватора поступает больше солнечной энергии, что позволяет увеличить видовое богатство. Третий указывает, что экваториальные тропики являются крупнейшим биомом, поэтому имеет смысл, что видов будет больше. Четвертый утверждает, что конкуренция, хищничество, мутуализм и паразитизм более распространены в тропиках, и эти взаимодействия приводят к большему видообразованию. В основном, когда виды смешиваются, они пытаются выделиться из толпы.