Страница:
В отличие от других пресмыкающихся, гаттерии активны при низких температурах (6–8 °C); прочие рептилии в таких условиях цепенеют от холода. Гаттерия получает сигнал о том, что наступает день и температура среды возрастает, через т. н. «третий», или теменной, глаз. Остатки этого органа существуют у всех наземных позвоночных, в т. ч. и у человека, но только у самых древних рептилий он не утратил своего первоначального значения. Детёныши гаттерии вылупляются в норе через 15 мес. после откладывания ею 8—15 яиц (самый долгий инкубационный период у пресмыкающихся) и растут очень медленно, достигая взрослого состояния к 20 годам. Продолжительность жизни более 120 лет, т. к. все процессы жизнедеятельности крайне замедлены при низких температурах. Истреблённая туземцами ради пищи на больших островах, а также преследуемая завезёнными домашними животными, древняя рептилия взята под строжайшую охрану и внесена в Красную книгу МСОП.
ГВЕРЕ?ЦЫ, то же, что колобусы.
ГВОЗДИ?КА, род растений сем. гвоздичных. Включает ок. 300 видов, дико произрастающих в Евразии и Северной Африке. Однолетние или многолетние корневищные растения, очень редко полукустарники. Стебель простой или ветвистый. Листья линейные. Цветки одиночные, либо собраны в кисть, метёлку или полузонтик на верхушке стеблей или ветвей, большей частью душистые. Лепестки розовые, сиреневые, реже белые, красные или желтовато-зеленоватые с бахромчатыми или зубчатыми краями. Многие виды гвоздики культивируют как декоративные. Выращивают их как однолетники (летники) или двулетники. Наиболее известны гвоздики: китайская, турецкая (двулетники), перистая, песчаная, пышная, травянка (летники), садовая, имеющая множество разновидностей, культивируемых и как летники (Шабо и др.), и как двулетники (Венская и др.). Размножают чаще семенами, реже отводками (турецкая гвоздика).
Гвоздики светолюбивы, засухоустойчивы, в большинстве зимостойки. Используются для срезки, посадки на клумбах, каменистых горках. В оранжереях и теплицах для срезки выращивают гвоздику ремонтантную оранжерейную, которую часто называют голландской.
ГЕВЕ?Я, род вечнозелёных деревьев сем. молочайных. Каучуконосы (каучук выделяют млечники, находящиеся в стволе дерева). Все 10 видов рода – обитатели южноамериканских тропических лесов. Наиболее ценный вид – гевея бразильская, растущая в бассейне р. Амазонка. Путём подсочки (надрез ствола) с одного дерева ежегодно получают от 3 до 7,5 кг каучука.
ГЕ?ККЕЛЬ(Haeckel) Эрнст (1834–1919), немецкий биолог. Опираясь на теорию Ч. Дарвина, развил учение об эволюции живой природы. Выдвинул предположение о существовании в древности промежуточной формы между обезьяной и человеком, что после нахождения остатков питекантропабыло научно подтверждено. Описал расычеловека. Разработал теорию происхождения многоклеточных организмов, сформулировал биогенетический закон.
ГЕККО?НОВЫЕ, семейство ящериц. Включает св. 900 видов. Обитают на всех континентах в тропических, субтропических и отчасти умеренных зонах. В России известны 2 вида: пискливый геккончик, встречающийся в низовьях Волги, и серый геккон – в Восточном Предкавказье. Большинство гекконов имеют дл. от 3,5 до 30 см. Туловище плотное, несколько приплюснутое; голова крупная, уплощённая; конечности короткие, хвост умеренной длины. Тело покрыто мягкой кожей со множеством мелких чешуек, иногда расположенных черепицеобразно. Огромные глаза с вертикальным зрачком, расширяющимся в темноте, защищены прозрачным сросшимся веком, как у змей. Цепкие пятипалые лапки с острыми коготками снизу покрыты мельчайшими, раздваивающимися роговыми пластинками, снабжёнными присосками, позволяющими гекконам легко передвигаться по вертикальным, в т. ч. очень гладким (напр., стекло) поверхностям. У некоторых видов такие пластинки имеются и на хвосте. Большинство гекконов способны в схватке с врагами отбрасывать хвост и даже часть кожи, то и другое быстро регенерирует (восстанавливается).
Обитают гекконы на деревьях, скалах и т. п., поселяются на стенах и потолках домов, пустынные виды, напр. азиатский сцинковый геккон и африканский намибийский геккон, роют норки в песке, а передвигаться по песчаной поверхности им помогают роговые зубчики на пальцах (у первого вида) и межпальцевые перепонки (у второго). Древесные и «стенные» гекконы, ведущие ночной образ жизни, имеют серо-бурую покровительственную окраску, полностью скрывающую их в полутьме. Среди них – самый крупный (дл. 36 см) южно-азиатский геккон токки и самые мелкие из пресмыкающихся – плоскохвостый геккон с о. Мадагаскар (дл. 1,6 см) и карликовый круглопалый геккон с о. Гаити (дл. 1,2 см). Дневные мадагаскарские гекконы рода фелзума, наоборот, ярко-зелёные, с пёстрыми пятнами на спине.
Почти все гекконы – яйцекладущие, кладки небольшие – 1–2 яйца в оболочках, затвердевающих на воздухе, но самка откладывает их в щели и другие пустоты многократно. Самцы охраняют территорию различными звуковыми сигналами – от писка до громкого кваканья.
Виды из рода эублефаров хорошо разводятся в неволе.
ГЕ?КСЛИ, Хаксли (Huxley) Томас-Генри (1825–1895), английский естествоиспытатель. Президент Лондонского королевского общества (1883–1885). Единомышленник Ч. Дарвина, активно пропагандировал его учение. Занимался сравнительно-анатомическими исследованиями. Доказал морфологиче-скую близость человека и высших приматов, птиц и пресмыкающихся, медуз и полипов. Упорядочил систематику беспозвоночных животных. Обосновал положение о единстве строения черепа позвоночных животных.
ГЕЛИОФИ?ТЫ(светолюбивые растения), растения, не выносящие длительного затенения. Произрастают в степях, полупустынях, на солнечных опушках леса, вдоль дорог и на других открытых местах.
ГЕЛЬМГО?ЛЬЦ(Helmholtz) Герман Людвиг Фердинанд (1821–1894), немецкий учёный, естествоиспытатель. В области биологии занимался вопросами биофизики, изучал нервную систему, анатомию и физиологию органов зрения и слуха. Обосновал природу цветового зрения, объяснил явления близорукости и дальнозоркости, разработал таблицу для подбора очков, построил модель уха и создал резонансную теорию слуха.
ГЕЛЬМИ?НТЫ, паразитические черви, возбудители болезней (гельминтозов) человека, животных и растений. У человека и животных паразитируют многие плоские и круглые (первичнополостные) черви: аскариды, цепни, нематодыи др. Они локализуются в пищеварительном тракте, печени, почках, лёгких, мышцах, крови и др. Гельминтов человека и животных называют глистами. На растениях паразитируют только нематоды, поражая корни, клубни, стебли и листья. Заражение животных происходит в основном при заглатывании яиц гельминтов с кормом и водой; растений – в результате активного проникновения личинок нематод в ткани корневой или стеблевой системы.
Человек заражается гельминтами при попадании их яиц в ротовую полость с грязных рук, овощей, фруктов (аскариды, власоглавы); при употреблении в пищу недостаточно проваренного или прожаренного мяса (свиной и бычий цепни), слабосолёной или копчёной рыбы (печёночная двуустка, широкий лентец), от собак ( эхинококк). Заражение некоторыми видами гельминтов происходит также через насекомых (комары) и ракообразных (крабы, раки), на которых паразитируют личинки червей. Заболевший гельминтозом теряет массу тела, у него нарушается пищеварение, развиваются анемия, аллергия. В зависимости от вида гельминтов поражаются печень (эхинококк, печёночная двуустка), лёгкие (эхинококк), мышцы (трихинеллы) и др. Лечение (дегельминтизация) проводится антигельминтными средствами, которые назначает врач. Профилактика заключается в соблюдении личной гигиены, тщательной кулинарной обработке пищи, дегельминтизации домашних собак.
Наука, изучающая гельминтов и вызываемые ими заболевания, – гельминтология (раздел паразитологии). Её основатель – К. И. Скрябин, описавший св. 200 неизвестных ранее видов гельминтов и разработавший способы профилактики и лечения гельминтозов.
ГЕМИКСЕРОФИ?ТЫ(полуксерофиты), растения сухих местообитаний, имеющие очень длинную корневую систему, доходящую до грунтовых вод, и отличающиеся поэтому интенсивной транспирацией, помогающей избежать перегрева тканей. По внешнему облику часто сходны с ксерофитами, но не выносят длительного завядания. Осмотическое давление в клетках высокое. К полуксерофитам относятся верблюжья колючка, люцерна жёлтая, шалфей, эвкалипт и др.
ГЕМОГЛОБИ?Н, красный дыхательный пигмент крови человека, позвоночных и некоторых беспозвоночных животных. Состоит из белка (глобина) и железопорфирина (гема). Осуществляет газообмен – переносит кислород от лёгких к тканям и углекислый газ от тканей к лёгким. У различных видов организмов имеет разное строение. В 100 мл крови человека в норме содержится 13–16 г гемоглобина. Многие заболевания крови – анемиивызваны уменьшением его количества или нарушением строения.
ГЕМОФИЛИ?Я, наследственная болезнь, характеризующаяся нарушением свёртывания крови. Передаётся по рецессивному типу наследственности, при котором болеют мужчины, а носительницами гемофильного гена являются женщины. Проявляется у мальчиков уже в раннем детском возрасте. При незначительных травмах (царапинах, порезах) возникают обильные кровотечения, возможно появление крови в моче. Наблюдаются кровоизлияния в органы брюшной полости, мышцы, подкожную клетчатку с образованием обширных припухлостей (гематом). Наиболее часто происходят кровоизлияния в полость суставов, особенно коленных и голеностопных, вследствие чего нарушается сгибание в поражённых суставах, мышцы ног слабеют, уменьшаются в объёме (атрофируются). Лечение больных гемофилией заключается в переливании антигемофильной плазмы, содержащей вещества свёртывания крови, отсутствующие у больного. Излившуюся в полости суставов и внутренние органы кровь удаляют, затем проводят физиотерапевтические процедуры. Детям, страдающим гемофилией, не следует заниматься физкультурой, бегать, прыгать, необходимо двигаться с большой осторожностью, хотя на протяжении жизни избежать ушибов и царапин невозможно. Если больному гемофилией предстоят операция, удаление зуба или любое травмирующее вмешательство, его следует подготовить, предварительно перелив ему плазму и криопреципитат (очищенный концентрат фактора свёртывания крови).
ГЕН, единица генетического материала; участок молекулы ДНК (у некоторых вирусов – РНК), определяющий (кодирующий) возможность развития какого-либо признака. Ген – функционально неделимая единица, т. е. один ген, как правило, отвечает за один элементарный признак. Таким признаком на молекулярном уровне может быть молекула белка или РНК, а на уровне организма, напр., цвет семян гороха или цвет глаз человека. Вместе с тем возможность реализации гена, его проявления в виде признака зависят от ряда факторов, прежде всего от взаимодействия с другими генами, образующими генотипиче-скую среду (см. Генотип).
Изучение строения, организации, принципов работы генов (или несколько шире – генетического материала) – центральная проблема генетики на всех этапах её развития. При этом представления о гене как о наследственном факторе, обладающем функцией, физической природой, способностью к изменчивости и другими свойствами, существенно изменялись и дополнялись. В 1865 г. Г. Мендель на основании своих опытов по гибридизации растений доказал существование дискретных наследственных «задатков», которые датский генетик В. Иогансен в 1909 г. назвал генами. Работы Менделя открыли возможность точного генетического (гибридологического) анализа наследственности и после их повторения в 1900 г. дали толчок необычайно быстрому становлению генетики. Уже в первой трети 20 в. было установлено, что гены линейно расположены в хромосомахклеточного ядра (см. Хромосомная теория наследственности), что они могут подвергаться естественным или вызываемым искусственно наследуемым изменениям – мутациями что при передаче их от родителей к потомкам происходит их перераспределение – рекомбинация. При этом оказалось, что ген как единица функции и ген как единица мутации и рекомбинации – не одно и то же. Так возникло представление о сложном строении гена, однако вопрос о его химической природе оставался нерешённым. Наконец, в 40-х гг. на микроорганизмах было показано, что веществом генов является дезоксирибонуклеиновая кислота(ДНК), а в 1953 г. создана её пространственная модель (т. н. двойная спираль), объяснявшая биологические функции этой гигантской молекулы её строением. Началось бурное развитие молекулярной биологии гена. Вскоре были раскрыты способы записи генетиче-ской информации ( генетический код) и механизм её передачи в процессах репликации, транскрипциии трансляции. Ещё в 40-х гг. была выдвинута концепция: «один ген – один фермент», согласно которой каждый ген определяет структуру какого-либо фермента (белка). Теперь это положение уточнялось: если белок состоит из нескольких полипептидных цепей, то каждая из них кодируется отдельным геном, т. е. более верна формула: «один ген – одна полипептидная цепь». В клетках существуют набор генов, специфичный для организмов одного биологического вида, и механизмы регуляции их активности. Благодаря этому происходит регулируемый синтез ферментов и других белков, обеспечивающих специализацию клеток и тканей в процессе развития организма из оплодотворённой яйцеклетки и поддерживающих характерный для вида тип обмена веществ.
В дальнейшем были исследованы особенности организации генетического материала у прокариот, эукариот и вирусов, а также у клеточных органоидов – митохондрий и хлоропластов, открыты т. н. мобильные гены, перемещающиеся по геному, расшифрована структура (нуклеотидная последовательность) геномов ряда организмов, в т. ч. человека. Разработка методов выделения, клонирования и гибридизации отдельных генов (участков ДНК) привела к появлению важной в практическом отношении генной инженерии, ряда направлений в биотехнологии. См. также Аллель, Геном, Хроматин.
ГЕНЕРАТИ?ВНЫЕ О?РГАНЫцветковых растений, органы (цветки и плоды), обеспечивающие функцию полового размножения. Вместе с вегетативными органамиотносятся к репродуктивным, обеспечивающим увеличение численности и расширение ареала вида.
ГЕНЕ?ТИКА, наука о наследственности и изменчивости живых организмов. Так как эти свойства присущи всем без исключения организмам, они представляют важнейшие характеристики жизни в целом, а генетика служит фундаментом всей биологии.
В течение тысячелетий при разведении домашних животных и культурных растений человек пользовался добытыми на основании опыта сведениями о передаче от поколения к поколению хозяйственно-полезных признаков. Однако первые научные представления о сущности явлений наследственности и изменчивости появились лишь во 2-й пол. 19 в. В 1865 г. Г. Мендельсообщил результаты своих опытов по скрещиванию сортов гороха и сформулировал закономерности наследования «зачатков» (позднее их назвали генами), определяющих альтернативные признаки. Эта работа была понята и оценена только в 1900 г., когда законы Менделя независимо друг от друга заново открыли трое учёных. С этого момента началось бурное развитие генетики, подготовленное достигнутыми в кон. 19 в. успехами цитологии (выяснение механизмов митозаи мейоза, гипотеза о роли клеточного ядра в наследственности, теоретические работы А. Вейсманаи др.). В первой трети 20 в. была выявлена роль мутацийв наследственной изменчивости, а также получены первые результаты по искусственному мутагенезу. Т.Х. Моргани его ученики создали хромосомную теорию наследственности. Плодотворно развивалась генетика и в нашей стране: Н.И. Вавиловоткрыл закон гомологических рядов в наследственной изменчивости, были выполнены выдающиеся работы по изучению сложного строения гена, установлена роль мутационного процесса в эволюции природных популяций, что позволило объединить закономерности генетики с дарвинизмом. Крупных успехов отечественные учёные достигли в частной генетике растений и животных. Вместе с тем неясным оставался один из самых принципиальных вопросов – вопрос о химической природе генетического материала – «вещества наследственности». Наконец, в 1944 г. экспериментально было доказано, что этим веществом у бактерий являются нуклеиновые кислоты, точнее – дезоксирибонуклеиновая кислота,или ДНК. Начавшееся с сер. 20 в. широкое применение в генетических исследованиях методов и идей химии, физики и математики привело к возникновению молекулярной генетики и, несколько шире, молекулярной биологии. Датой рождения последней обычно считают 1953 г., когда Дж. Уотсони Ф. Крик не только установили структуру ДНК (предложили модель т. н. двойной спирали), но и объяснили биологические функции этой гигантской молекулы (а значит, и свойства наследственности и изменчивости) её химическим строением.
Следующими достижениями стали установление принципов работы генетического кода(1961–1965), выяснение различных аспектов организации и функционирования генетического материала у разных групп организмов, создание генной инженерии. В самом начале 21 в. международная группа учёных завершила многолетнюю работу по расшифровке геномачеловека.
Генетика внесла огромный вклад в решение многих проблем сельского хозяйства, медицины, микробиологиче-ской и фармацевтической промышленности. Все шире её методы используются в криминалистике, палеонтологии, истории. Без учёта генетических закономерностей невозможно понимание фундаментальных свойств жизни, характера её эволюции на Земле. Таким образом, генетика остаётся одной из наиболее перспективных и быстро развивающихся отраслей биологии.
ГЕНЕТИ?ЧЕСКИЙ КОД, способ записи наследственной информации в молекулах нуклеиновых кислот в виде последовательности образующих эти кислоты нуклеотидов. Определённой последовательности нуклеотидов в ДНК и РНК соответствует определённая последовательность аминокислот в полипептидных цепях белков. Код принято записывать с помощью заглавных букв русского или латинского алфавита. Каждый нуклеотид обозначается буквой, с которой начинается название входящего в состав его молекулы азотистого основания: А (А) – аденин, Г (G) – гуанин, Ц (С) – цитозин, Т (Т) – тимин; в РНК вместо тимина урацил – У (U). Каждую аминокислоту кодирует комбинация из трёх нуклеотидов – триплет, или кодон. Кратко путь переноса генетической информации обобщён в т. н. центральной догме молекулярной биологии: ДНК ` РНК f белок.
В особых случаях информация может переноситься от РНК к ДНК, но никогда не переносится от белка к генам.
Реализация генетической информации осуществляется в два этапа. В клеточном ядре на ДНК синтезируется информационная, или матричная, РНК ( транскрипция). При этом нуклеотидная последовательность ДНК «переписывается» (перекодируется) в нуклеотидную последовательность мРНК. Затем мРНК переходит в цитоплазму, прикрепляется к рибосоме, и на ней, как на матрице, синтезируется полипептидная цепь белка ( трансляция). Аминокислоты с помощью транспортной РНК присоединяются к строящейся цепи в последовательности, определяемой порядком нуклеотидов в мРНК.
Из четырёх «букв» можно составить 64 различных трёхбуквенных «слова» (кодона). Из 64 кодонов 61 кодирует определённые аминокислоты, а три отвечают за окончание синтеза полипептидной цепи. Так как на 20 аминокислот, входящих в состав белков, приходится 61 кодон, некоторые аминокислоты кодируются более чем одним кодоном (т. н. вырождённость кода). Такая избыточность повышает надёжность кода и всего механизма биосинтеза белка. Другое свойство кода – его специфичность (однозначность): один кодон кодирует только одну аминокислоту.
Кроме того, код не перекрывается – информация считывается в одном направлении последовательно, триплет за триплетом. Наиболее удивительное свойство кода – его универсальность: он одинаков у всех живых существ – от бактерий до человека (исключение составляет генетический код митохондрий). Учёные видят в этом подтверждение концепции о происхождении всех организмов от одного общего предка.
Расшифровка генетического кода, т. е. определение «смысла» каждого кодона и тех правил, по которым считывается генетическая информация, осуществлена в 1961–1965 гг. и считается одним из наиболее ярких достижений молекулярной биологии.
ГЕНЕ?ТЫ, род виверровых. Включает 9—10 видов. Дл. тела 42–58 см, масса 1–3 кг. Окрас светлый с тёмными пятнами, образующими на морде маску, а на спине – ремень. Хвост украшен поперечными чёрными и белыми кольцами. Когти полувтяжные. Активны генеты по ночам. Хорошо лазают по деревьям и охотятся как в кронах деревьев, так и на земле. Питаются мелкими млекопитающими, птицами, рыбой, насекомыми. Ведут одиночный образ жизни. В выводке 2–4 детёныша, они рождаются покрытыми шерстью, но слепыми и глухими. Воспитывает потомство только самка. Охотничьи навыки – врождённые. Территорию помечают запахом. Выделения запаховых желёз (мускус) используют в парфюмерной промышленности.
ГЕНИТА?ЛИИ, наружные половые органы.
ГЕ?ННАЯ ИНЖЕНЕ?РИЯ(генетическая инженерия), совокупность методов молекулярной генетики, направленных на искусственное создание новых, не встречающихся в природе сочетаний генов. Те или иные чужеродные для данного организма гены вводят в его клетки и встраивают в его геном с различными целями: для изучения строения и функций генетического аппарата, для эффективной наработки продукта данного гена (напр., гормона или антибиотика), для придания организму-хозяину каких-либо желаемых свойств (напр., для сельскохозяйственных растений и животных – большей продуктивности или большей устойчивости к инфекциям или паразитам), для замещения (компенсации) генов, дефекты которых вызывают наследственные заболевания, и др.
Генно-инженерная технология использует всё разнообразие сложных и тонких методов современной генетики, позволяющих работать с ничтожными количествами генетического материала. Основные этапы и операции генной инженерии включают: выделение из клеток ДНК, содержащей нужный ген; разрезание ДНК на мелкие фрагменты с помощью специальных ферментов; соединение фрагментов ДНК с т. н. векторами, обеспечивающими проникновение в клетку; клонирование (размножение) нужного гена; создание рекомбинантной (гибридной) ДНК из участков ДНК (генов) разного происхождения; введение (микроинъекция) генетического материала в культивируемые клетки организма-хозяина или в его яйцеклетку.
После того как в нач. 70-х гг. 20 в. был разработан метод получения рекомбинантных ДНК, чужеродные гены стали вводить в клетки бактерий, растений и животных. Такие организмы получили название трансгенных. Очень быстро генная инженерия нашла практическое применение как основа биотехнологии. Уже в 80-е гг. 20 в. с помощью бактериальных клеток, в которые вводили гены человека, ответственные за синтез гормонов инсулина и соматотропина и антивирусного белка интерферона, было налажено производство этих важных для медицины препаратов. В мощную индустрию превратилось получение и разведение используемых в сельском хозяйстве трансгенных растений и трансгенных животных.
Большинство учёных связывает с развитием генной инженерии решение таких сложных проблем, как обеспечение человечества продовольствием и энергией, успешную борьбу с болезнями и с загрязнением окружающей среды. Вместе с тем высказываются опасения, что ничем не ограниченные генетические эксперименты и широкое использование в пищу трансгенных организмов может привести к непредсказуемым последствиям и спорно с точки зрения традиционной морали и этики.
ГЕНО?М, характерный для каждого вида организмов гаплоидный (одинарный) набор хромосом; совокупность всех генов (всей ДНК), заключённых в гаплоидном наборе. Термин «геном» относят и к генетическому материалу бактерий (прокариот) и вирусов, представленному одной молекулой ДНК или РНК. В геном эукариот не включают ДНК митохондрийи других органоидов цитоплазмы.
Размер генома, определяемый количеством ДНК (измеряется числом пар, образующих ДНК нуклеотидов, или в единицах массы), изменялся в ходе эволюции и различен у разных групп организмов. Геном бактерий состоит в среднем из 10 6пар нуклеотидов, грибов – из 10 7пар, геном большинства животных и многих растений – из 10 9нуклеотидных пар. У значительной части семенных растений, а также у саламандр и некоторых древних рыб он достигает размера в 10 10пар нуклеотидов. Геном человека включает примерно 3 млрд. (3·10 9) пар нуклеотидов. Хотя у более продвинутых групп геном обычно больше, чем у их эволюционных предшественников, прямого и однозначного соответствия между сложностью организма и размером генома нет.
ГВЕРЕ?ЦЫ, то же, что колобусы.
ГВОЗДИ?КА, род растений сем. гвоздичных. Включает ок. 300 видов, дико произрастающих в Евразии и Северной Африке. Однолетние или многолетние корневищные растения, очень редко полукустарники. Стебель простой или ветвистый. Листья линейные. Цветки одиночные, либо собраны в кисть, метёлку или полузонтик на верхушке стеблей или ветвей, большей частью душистые. Лепестки розовые, сиреневые, реже белые, красные или желтовато-зеленоватые с бахромчатыми или зубчатыми краями. Многие виды гвоздики культивируют как декоративные. Выращивают их как однолетники (летники) или двулетники. Наиболее известны гвоздики: китайская, турецкая (двулетники), перистая, песчаная, пышная, травянка (летники), садовая, имеющая множество разновидностей, культивируемых и как летники (Шабо и др.), и как двулетники (Венская и др.). Размножают чаще семенами, реже отводками (турецкая гвоздика).
Гвоздики светолюбивы, засухоустойчивы, в большинстве зимостойки. Используются для срезки, посадки на клумбах, каменистых горках. В оранжереях и теплицах для срезки выращивают гвоздику ремонтантную оранжерейную, которую часто называют голландской.
ГЕВЕ?Я, род вечнозелёных деревьев сем. молочайных. Каучуконосы (каучук выделяют млечники, находящиеся в стволе дерева). Все 10 видов рода – обитатели южноамериканских тропических лесов. Наиболее ценный вид – гевея бразильская, растущая в бассейне р. Амазонка. Путём подсочки (надрез ствола) с одного дерева ежегодно получают от 3 до 7,5 кг каучука.
ГЕ?ККЕЛЬ(Haeckel) Эрнст (1834–1919), немецкий биолог. Опираясь на теорию Ч. Дарвина, развил учение об эволюции живой природы. Выдвинул предположение о существовании в древности промежуточной формы между обезьяной и человеком, что после нахождения остатков питекантропабыло научно подтверждено. Описал расычеловека. Разработал теорию происхождения многоклеточных организмов, сформулировал биогенетический закон.
ГЕККО?НОВЫЕ, семейство ящериц. Включает св. 900 видов. Обитают на всех континентах в тропических, субтропических и отчасти умеренных зонах. В России известны 2 вида: пискливый геккончик, встречающийся в низовьях Волги, и серый геккон – в Восточном Предкавказье. Большинство гекконов имеют дл. от 3,5 до 30 см. Туловище плотное, несколько приплюснутое; голова крупная, уплощённая; конечности короткие, хвост умеренной длины. Тело покрыто мягкой кожей со множеством мелких чешуек, иногда расположенных черепицеобразно. Огромные глаза с вертикальным зрачком, расширяющимся в темноте, защищены прозрачным сросшимся веком, как у змей. Цепкие пятипалые лапки с острыми коготками снизу покрыты мельчайшими, раздваивающимися роговыми пластинками, снабжёнными присосками, позволяющими гекконам легко передвигаться по вертикальным, в т. ч. очень гладким (напр., стекло) поверхностям. У некоторых видов такие пластинки имеются и на хвосте. Большинство гекконов способны в схватке с врагами отбрасывать хвост и даже часть кожи, то и другое быстро регенерирует (восстанавливается).
Обитают гекконы на деревьях, скалах и т. п., поселяются на стенах и потолках домов, пустынные виды, напр. азиатский сцинковый геккон и африканский намибийский геккон, роют норки в песке, а передвигаться по песчаной поверхности им помогают роговые зубчики на пальцах (у первого вида) и межпальцевые перепонки (у второго). Древесные и «стенные» гекконы, ведущие ночной образ жизни, имеют серо-бурую покровительственную окраску, полностью скрывающую их в полутьме. Среди них – самый крупный (дл. 36 см) южно-азиатский геккон токки и самые мелкие из пресмыкающихся – плоскохвостый геккон с о. Мадагаскар (дл. 1,6 см) и карликовый круглопалый геккон с о. Гаити (дл. 1,2 см). Дневные мадагаскарские гекконы рода фелзума, наоборот, ярко-зелёные, с пёстрыми пятнами на спине.
Почти все гекконы – яйцекладущие, кладки небольшие – 1–2 яйца в оболочках, затвердевающих на воздухе, но самка откладывает их в щели и другие пустоты многократно. Самцы охраняют территорию различными звуковыми сигналами – от писка до громкого кваканья.
Виды из рода эублефаров хорошо разводятся в неволе.
ГЕ?КСЛИ, Хаксли (Huxley) Томас-Генри (1825–1895), английский естествоиспытатель. Президент Лондонского королевского общества (1883–1885). Единомышленник Ч. Дарвина, активно пропагандировал его учение. Занимался сравнительно-анатомическими исследованиями. Доказал морфологиче-скую близость человека и высших приматов, птиц и пресмыкающихся, медуз и полипов. Упорядочил систематику беспозвоночных животных. Обосновал положение о единстве строения черепа позвоночных животных.
ГЕЛИОФИ?ТЫ(светолюбивые растения), растения, не выносящие длительного затенения. Произрастают в степях, полупустынях, на солнечных опушках леса, вдоль дорог и на других открытых местах.
ГЕЛЬМГО?ЛЬЦ(Helmholtz) Герман Людвиг Фердинанд (1821–1894), немецкий учёный, естествоиспытатель. В области биологии занимался вопросами биофизики, изучал нервную систему, анатомию и физиологию органов зрения и слуха. Обосновал природу цветового зрения, объяснил явления близорукости и дальнозоркости, разработал таблицу для подбора очков, построил модель уха и создал резонансную теорию слуха.
ГЕЛЬМИ?НТЫ, паразитические черви, возбудители болезней (гельминтозов) человека, животных и растений. У человека и животных паразитируют многие плоские и круглые (первичнополостные) черви: аскариды, цепни, нематодыи др. Они локализуются в пищеварительном тракте, печени, почках, лёгких, мышцах, крови и др. Гельминтов человека и животных называют глистами. На растениях паразитируют только нематоды, поражая корни, клубни, стебли и листья. Заражение животных происходит в основном при заглатывании яиц гельминтов с кормом и водой; растений – в результате активного проникновения личинок нематод в ткани корневой или стеблевой системы.
Человек заражается гельминтами при попадании их яиц в ротовую полость с грязных рук, овощей, фруктов (аскариды, власоглавы); при употреблении в пищу недостаточно проваренного или прожаренного мяса (свиной и бычий цепни), слабосолёной или копчёной рыбы (печёночная двуустка, широкий лентец), от собак ( эхинококк). Заражение некоторыми видами гельминтов происходит также через насекомых (комары) и ракообразных (крабы, раки), на которых паразитируют личинки червей. Заболевший гельминтозом теряет массу тела, у него нарушается пищеварение, развиваются анемия, аллергия. В зависимости от вида гельминтов поражаются печень (эхинококк, печёночная двуустка), лёгкие (эхинококк), мышцы (трихинеллы) и др. Лечение (дегельминтизация) проводится антигельминтными средствами, которые назначает врач. Профилактика заключается в соблюдении личной гигиены, тщательной кулинарной обработке пищи, дегельминтизации домашних собак.
Наука, изучающая гельминтов и вызываемые ими заболевания, – гельминтология (раздел паразитологии). Её основатель – К. И. Скрябин, описавший св. 200 неизвестных ранее видов гельминтов и разработавший способы профилактики и лечения гельминтозов.
ГЕМИКСЕРОФИ?ТЫ(полуксерофиты), растения сухих местообитаний, имеющие очень длинную корневую систему, доходящую до грунтовых вод, и отличающиеся поэтому интенсивной транспирацией, помогающей избежать перегрева тканей. По внешнему облику часто сходны с ксерофитами, но не выносят длительного завядания. Осмотическое давление в клетках высокое. К полуксерофитам относятся верблюжья колючка, люцерна жёлтая, шалфей, эвкалипт и др.
ГЕМОГЛОБИ?Н, красный дыхательный пигмент крови человека, позвоночных и некоторых беспозвоночных животных. Состоит из белка (глобина) и железопорфирина (гема). Осуществляет газообмен – переносит кислород от лёгких к тканям и углекислый газ от тканей к лёгким. У различных видов организмов имеет разное строение. В 100 мл крови человека в норме содержится 13–16 г гемоглобина. Многие заболевания крови – анемиивызваны уменьшением его количества или нарушением строения.
ГЕМОФИЛИ?Я, наследственная болезнь, характеризующаяся нарушением свёртывания крови. Передаётся по рецессивному типу наследственности, при котором болеют мужчины, а носительницами гемофильного гена являются женщины. Проявляется у мальчиков уже в раннем детском возрасте. При незначительных травмах (царапинах, порезах) возникают обильные кровотечения, возможно появление крови в моче. Наблюдаются кровоизлияния в органы брюшной полости, мышцы, подкожную клетчатку с образованием обширных припухлостей (гематом). Наиболее часто происходят кровоизлияния в полость суставов, особенно коленных и голеностопных, вследствие чего нарушается сгибание в поражённых суставах, мышцы ног слабеют, уменьшаются в объёме (атрофируются). Лечение больных гемофилией заключается в переливании антигемофильной плазмы, содержащей вещества свёртывания крови, отсутствующие у больного. Излившуюся в полости суставов и внутренние органы кровь удаляют, затем проводят физиотерапевтические процедуры. Детям, страдающим гемофилией, не следует заниматься физкультурой, бегать, прыгать, необходимо двигаться с большой осторожностью, хотя на протяжении жизни избежать ушибов и царапин невозможно. Если больному гемофилией предстоят операция, удаление зуба или любое травмирующее вмешательство, его следует подготовить, предварительно перелив ему плазму и криопреципитат (очищенный концентрат фактора свёртывания крови).
ГЕН, единица генетического материала; участок молекулы ДНК (у некоторых вирусов – РНК), определяющий (кодирующий) возможность развития какого-либо признака. Ген – функционально неделимая единица, т. е. один ген, как правило, отвечает за один элементарный признак. Таким признаком на молекулярном уровне может быть молекула белка или РНК, а на уровне организма, напр., цвет семян гороха или цвет глаз человека. Вместе с тем возможность реализации гена, его проявления в виде признака зависят от ряда факторов, прежде всего от взаимодействия с другими генами, образующими генотипиче-скую среду (см. Генотип).
Изучение строения, организации, принципов работы генов (или несколько шире – генетического материала) – центральная проблема генетики на всех этапах её развития. При этом представления о гене как о наследственном факторе, обладающем функцией, физической природой, способностью к изменчивости и другими свойствами, существенно изменялись и дополнялись. В 1865 г. Г. Мендель на основании своих опытов по гибридизации растений доказал существование дискретных наследственных «задатков», которые датский генетик В. Иогансен в 1909 г. назвал генами. Работы Менделя открыли возможность точного генетического (гибридологического) анализа наследственности и после их повторения в 1900 г. дали толчок необычайно быстрому становлению генетики. Уже в первой трети 20 в. было установлено, что гены линейно расположены в хромосомахклеточного ядра (см. Хромосомная теория наследственности), что они могут подвергаться естественным или вызываемым искусственно наследуемым изменениям – мутациями что при передаче их от родителей к потомкам происходит их перераспределение – рекомбинация. При этом оказалось, что ген как единица функции и ген как единица мутации и рекомбинации – не одно и то же. Так возникло представление о сложном строении гена, однако вопрос о его химической природе оставался нерешённым. Наконец, в 40-х гг. на микроорганизмах было показано, что веществом генов является дезоксирибонуклеиновая кислота(ДНК), а в 1953 г. создана её пространственная модель (т. н. двойная спираль), объяснявшая биологические функции этой гигантской молекулы её строением. Началось бурное развитие молекулярной биологии гена. Вскоре были раскрыты способы записи генетиче-ской информации ( генетический код) и механизм её передачи в процессах репликации, транскрипциии трансляции. Ещё в 40-х гг. была выдвинута концепция: «один ген – один фермент», согласно которой каждый ген определяет структуру какого-либо фермента (белка). Теперь это положение уточнялось: если белок состоит из нескольких полипептидных цепей, то каждая из них кодируется отдельным геном, т. е. более верна формула: «один ген – одна полипептидная цепь». В клетках существуют набор генов, специфичный для организмов одного биологического вида, и механизмы регуляции их активности. Благодаря этому происходит регулируемый синтез ферментов и других белков, обеспечивающих специализацию клеток и тканей в процессе развития организма из оплодотворённой яйцеклетки и поддерживающих характерный для вида тип обмена веществ.
В дальнейшем были исследованы особенности организации генетического материала у прокариот, эукариот и вирусов, а также у клеточных органоидов – митохондрий и хлоропластов, открыты т. н. мобильные гены, перемещающиеся по геному, расшифрована структура (нуклеотидная последовательность) геномов ряда организмов, в т. ч. человека. Разработка методов выделения, клонирования и гибридизации отдельных генов (участков ДНК) привела к появлению важной в практическом отношении генной инженерии, ряда направлений в биотехнологии. См. также Аллель, Геном, Хроматин.
ГЕНЕРАТИ?ВНЫЕ О?РГАНЫцветковых растений, органы (цветки и плоды), обеспечивающие функцию полового размножения. Вместе с вегетативными органамиотносятся к репродуктивным, обеспечивающим увеличение численности и расширение ареала вида.
ГЕНЕ?ТИКА, наука о наследственности и изменчивости живых организмов. Так как эти свойства присущи всем без исключения организмам, они представляют важнейшие характеристики жизни в целом, а генетика служит фундаментом всей биологии.
В течение тысячелетий при разведении домашних животных и культурных растений человек пользовался добытыми на основании опыта сведениями о передаче от поколения к поколению хозяйственно-полезных признаков. Однако первые научные представления о сущности явлений наследственности и изменчивости появились лишь во 2-й пол. 19 в. В 1865 г. Г. Мендельсообщил результаты своих опытов по скрещиванию сортов гороха и сформулировал закономерности наследования «зачатков» (позднее их назвали генами), определяющих альтернативные признаки. Эта работа была понята и оценена только в 1900 г., когда законы Менделя независимо друг от друга заново открыли трое учёных. С этого момента началось бурное развитие генетики, подготовленное достигнутыми в кон. 19 в. успехами цитологии (выяснение механизмов митозаи мейоза, гипотеза о роли клеточного ядра в наследственности, теоретические работы А. Вейсманаи др.). В первой трети 20 в. была выявлена роль мутацийв наследственной изменчивости, а также получены первые результаты по искусственному мутагенезу. Т.Х. Моргани его ученики создали хромосомную теорию наследственности. Плодотворно развивалась генетика и в нашей стране: Н.И. Вавиловоткрыл закон гомологических рядов в наследственной изменчивости, были выполнены выдающиеся работы по изучению сложного строения гена, установлена роль мутационного процесса в эволюции природных популяций, что позволило объединить закономерности генетики с дарвинизмом. Крупных успехов отечественные учёные достигли в частной генетике растений и животных. Вместе с тем неясным оставался один из самых принципиальных вопросов – вопрос о химической природе генетического материала – «вещества наследственности». Наконец, в 1944 г. экспериментально было доказано, что этим веществом у бактерий являются нуклеиновые кислоты, точнее – дезоксирибонуклеиновая кислота,или ДНК. Начавшееся с сер. 20 в. широкое применение в генетических исследованиях методов и идей химии, физики и математики привело к возникновению молекулярной генетики и, несколько шире, молекулярной биологии. Датой рождения последней обычно считают 1953 г., когда Дж. Уотсони Ф. Крик не только установили структуру ДНК (предложили модель т. н. двойной спирали), но и объяснили биологические функции этой гигантской молекулы (а значит, и свойства наследственности и изменчивости) её химическим строением.
Следующими достижениями стали установление принципов работы генетического кода(1961–1965), выяснение различных аспектов организации и функционирования генетического материала у разных групп организмов, создание генной инженерии. В самом начале 21 в. международная группа учёных завершила многолетнюю работу по расшифровке геномачеловека.
Генетика внесла огромный вклад в решение многих проблем сельского хозяйства, медицины, микробиологиче-ской и фармацевтической промышленности. Все шире её методы используются в криминалистике, палеонтологии, истории. Без учёта генетических закономерностей невозможно понимание фундаментальных свойств жизни, характера её эволюции на Земле. Таким образом, генетика остаётся одной из наиболее перспективных и быстро развивающихся отраслей биологии.
ГЕНЕТИ?ЧЕСКИЙ КОД, способ записи наследственной информации в молекулах нуклеиновых кислот в виде последовательности образующих эти кислоты нуклеотидов. Определённой последовательности нуклеотидов в ДНК и РНК соответствует определённая последовательность аминокислот в полипептидных цепях белков. Код принято записывать с помощью заглавных букв русского или латинского алфавита. Каждый нуклеотид обозначается буквой, с которой начинается название входящего в состав его молекулы азотистого основания: А (А) – аденин, Г (G) – гуанин, Ц (С) – цитозин, Т (Т) – тимин; в РНК вместо тимина урацил – У (U). Каждую аминокислоту кодирует комбинация из трёх нуклеотидов – триплет, или кодон. Кратко путь переноса генетической информации обобщён в т. н. центральной догме молекулярной биологии: ДНК ` РНК f белок.
В особых случаях информация может переноситься от РНК к ДНК, но никогда не переносится от белка к генам.
Реализация генетической информации осуществляется в два этапа. В клеточном ядре на ДНК синтезируется информационная, или матричная, РНК ( транскрипция). При этом нуклеотидная последовательность ДНК «переписывается» (перекодируется) в нуклеотидную последовательность мРНК. Затем мРНК переходит в цитоплазму, прикрепляется к рибосоме, и на ней, как на матрице, синтезируется полипептидная цепь белка ( трансляция). Аминокислоты с помощью транспортной РНК присоединяются к строящейся цепи в последовательности, определяемой порядком нуклеотидов в мРНК.
Из четырёх «букв» можно составить 64 различных трёхбуквенных «слова» (кодона). Из 64 кодонов 61 кодирует определённые аминокислоты, а три отвечают за окончание синтеза полипептидной цепи. Так как на 20 аминокислот, входящих в состав белков, приходится 61 кодон, некоторые аминокислоты кодируются более чем одним кодоном (т. н. вырождённость кода). Такая избыточность повышает надёжность кода и всего механизма биосинтеза белка. Другое свойство кода – его специфичность (однозначность): один кодон кодирует только одну аминокислоту.
Кроме того, код не перекрывается – информация считывается в одном направлении последовательно, триплет за триплетом. Наиболее удивительное свойство кода – его универсальность: он одинаков у всех живых существ – от бактерий до человека (исключение составляет генетический код митохондрий). Учёные видят в этом подтверждение концепции о происхождении всех организмов от одного общего предка.
Расшифровка генетического кода, т. е. определение «смысла» каждого кодона и тех правил, по которым считывается генетическая информация, осуществлена в 1961–1965 гг. и считается одним из наиболее ярких достижений молекулярной биологии.
ГЕНЕ?ТЫ, род виверровых. Включает 9—10 видов. Дл. тела 42–58 см, масса 1–3 кг. Окрас светлый с тёмными пятнами, образующими на морде маску, а на спине – ремень. Хвост украшен поперечными чёрными и белыми кольцами. Когти полувтяжные. Активны генеты по ночам. Хорошо лазают по деревьям и охотятся как в кронах деревьев, так и на земле. Питаются мелкими млекопитающими, птицами, рыбой, насекомыми. Ведут одиночный образ жизни. В выводке 2–4 детёныша, они рождаются покрытыми шерстью, но слепыми и глухими. Воспитывает потомство только самка. Охотничьи навыки – врождённые. Территорию помечают запахом. Выделения запаховых желёз (мускус) используют в парфюмерной промышленности.
ГЕНИТА?ЛИИ, наружные половые органы.
ГЕ?ННАЯ ИНЖЕНЕ?РИЯ(генетическая инженерия), совокупность методов молекулярной генетики, направленных на искусственное создание новых, не встречающихся в природе сочетаний генов. Те или иные чужеродные для данного организма гены вводят в его клетки и встраивают в его геном с различными целями: для изучения строения и функций генетического аппарата, для эффективной наработки продукта данного гена (напр., гормона или антибиотика), для придания организму-хозяину каких-либо желаемых свойств (напр., для сельскохозяйственных растений и животных – большей продуктивности или большей устойчивости к инфекциям или паразитам), для замещения (компенсации) генов, дефекты которых вызывают наследственные заболевания, и др.
Генно-инженерная технология использует всё разнообразие сложных и тонких методов современной генетики, позволяющих работать с ничтожными количествами генетического материала. Основные этапы и операции генной инженерии включают: выделение из клеток ДНК, содержащей нужный ген; разрезание ДНК на мелкие фрагменты с помощью специальных ферментов; соединение фрагментов ДНК с т. н. векторами, обеспечивающими проникновение в клетку; клонирование (размножение) нужного гена; создание рекомбинантной (гибридной) ДНК из участков ДНК (генов) разного происхождения; введение (микроинъекция) генетического материала в культивируемые клетки организма-хозяина или в его яйцеклетку.
После того как в нач. 70-х гг. 20 в. был разработан метод получения рекомбинантных ДНК, чужеродные гены стали вводить в клетки бактерий, растений и животных. Такие организмы получили название трансгенных. Очень быстро генная инженерия нашла практическое применение как основа биотехнологии. Уже в 80-е гг. 20 в. с помощью бактериальных клеток, в которые вводили гены человека, ответственные за синтез гормонов инсулина и соматотропина и антивирусного белка интерферона, было налажено производство этих важных для медицины препаратов. В мощную индустрию превратилось получение и разведение используемых в сельском хозяйстве трансгенных растений и трансгенных животных.
Большинство учёных связывает с развитием генной инженерии решение таких сложных проблем, как обеспечение человечества продовольствием и энергией, успешную борьбу с болезнями и с загрязнением окружающей среды. Вместе с тем высказываются опасения, что ничем не ограниченные генетические эксперименты и широкое использование в пищу трансгенных организмов может привести к непредсказуемым последствиям и спорно с точки зрения традиционной морали и этики.
ГЕНО?М, характерный для каждого вида организмов гаплоидный (одинарный) набор хромосом; совокупность всех генов (всей ДНК), заключённых в гаплоидном наборе. Термин «геном» относят и к генетическому материалу бактерий (прокариот) и вирусов, представленному одной молекулой ДНК или РНК. В геном эукариот не включают ДНК митохондрийи других органоидов цитоплазмы.
Размер генома, определяемый количеством ДНК (измеряется числом пар, образующих ДНК нуклеотидов, или в единицах массы), изменялся в ходе эволюции и различен у разных групп организмов. Геном бактерий состоит в среднем из 10 6пар нуклеотидов, грибов – из 10 7пар, геном большинства животных и многих растений – из 10 9нуклеотидных пар. У значительной части семенных растений, а также у саламандр и некоторых древних рыб он достигает размера в 10 10пар нуклеотидов. Геном человека включает примерно 3 млрд. (3·10 9) пар нуклеотидов. Хотя у более продвинутых групп геном обычно больше, чем у их эволюционных предшественников, прямого и однозначного соответствия между сложностью организма и размером генома нет.