Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



«Квантик»


 
журнал для любознательных





Главная / Детские вопросы версия для печати
 

Кто появился раньше — курица или яйцо?


Кто появился раньше — курица или яйцо? Рисунок © Е.В.

Здравствуйте! Являюсь огромным поклонником Вашего сайта и науки как таковой, но меня удивляет, почему в списке детских вопросов до сей поры нет знаменитого вопроса — кто появился раньше, курица или яйцо? Уверен, мало кто из родителей сможет без труда понятно дать ответ. Жду с огромным нетерпением ваш вариант ответа.
Рис. 1. Простое решение сложной проблемы

Рис. 1. Простое решение сложной проблемы

Как ни странно, на этот знаменитый вопрос можно дать однозначный ответ — раньше появилось яйцо. Только это яйцо было совсем не куриное. Или, может быть, не совсем куриное.

Но сначала, чтобы ответ был понятнее, нужно разобраться в том, что же такое курица и что такое куриное яйцо. Казалось бы, что тут объяснять? Все это и так знают: яйца мама покупает в магазине, а курицу все дети видели на картинке или в зоопарке (а кое-кто и на воле, в деревне). Однако на самом деле вещи часто совсем не похожи на то, чем они кажутся, если на них просто посмотреть.

Рис. 2. Нужно внимательно присмотреться к яйцу, чтобы узнать, кто из него вылупится

Рис. 2. Нужно внимательно присмотреться к яйцу, чтобы узнать, кто из него вылупится. Фото с сайта stuff.co.nz

С яйцом тут надо быть особенно осторожным. Смотришь на него — вроде бы куриное... И вдруг — хлоп! А из него вылупляется крокодил (рис. 2). Тут может получиться опасная путаница, как в повести Булгакова «Роковые яйца» (по мне так это роман по всем главным диагностическим признакам, но тут литературоведам виднее).

А всё потому, что все яйца более-менее похожи. Не обязательно внешне: по внешнему виду можно спутать куриное яйцо с крокодильим, но никто, конечно, не спутает икринку лягушки или рыбы с куриным яйцом. Но по сути это одно и то же — оплодотворенные яйцеклетки.

Яйцеклетки по устройству в принципе похожи на обычные клетки. У них тоже есть ядро, цитоплазма и внешняя мембрана. Поверх нее почти всегда есть еще тонкая оболочка из белков. Но куриное яйцо гораздо крупнее обычной яйцеклетки и сложнее устроено. Диаметр обычной клетки — одна сотая или одна пятидесятая миллиметра. Диаметр яйцеклетки человека — около одной двадцатой миллиметра. Яйцеклетка лягушки — икринка — без оболочки имеет диаметр около одного миллиметра. Яйцеклетка курицы — это желток яйца. Ядра в ней не видно, потому что оно маленькое и прозрачное. А всё остальное, белок и скорлупа, — это сложно устроенные оболочки (рис. 3). Ими курица одевает свою яйцеклетку, чтобы защитить будущего цыпленка от высыхания, болезнетворных бактерий и прочих невзгод.

Кажется, некоторые люди до сих пор думают, что желток — это ядро яйцеклетки, белок — цитоплазма, а скорлупа — оболочка. Я как-то раз, лет пятнадцать назад, был свидетелем того, как это объяснял на уроке учитель биологии. В данном случае учитель был неправ! (Даже отчасти понятно, откуда ветер дует: геологи и географы злоупотребляют сравнением яйца с Землей: желток — ядро, белок — мантия, а скорлупа — земная кора.)

Рис. 3. Желток куриного яйца — это гигантская яйцеклетка

Рис. 3. Желток куриного яйца — это гигантская яйцеклетка. Зародышевый диск — ранний зародыш; в этой же области раньше находилось ядро

Как в ядре любой клетки, в ядре яйцеклетки содержится наследственная информация. Она записана на особых очень длинных молекулах (они называются ДНК). Что такое наследственная информация, в первом приближении можно объяснить даже тому, кто ничего не знает о молекулах. Это информация про то, как сделать из яйца курицу или человека. Информация записана буквами в одну строчку. Длина этой записи у курицы — примерно два с половиной миллиарда букв. Разных букв у всех организмов всего четыре. И из них составляются слова только из трех букв. Из таких слов состоят фразы (они называются гены). Фразы довольно длинные. В них может быть и сто слов, и тысяча. Каждая фраза, если клетка её прочтет, превращается в белок — сложную молекулу-машинку.

Именно белки сокращают наши мышцы, переносят кислород от легких, укрепляют кости и хрящи, делают для нас всякие другие вещества. И от состава белков зависит цвет наших волос и глаз, форма носа и ушей, а во многом даже черты характера и интеллект. И вообще все наши признаки, в том числе и видовые различия между курицей, крокодилом и человеком.

На самом деле «строчка» в клетках курицы порезана на 78 отрезков. Эти отрезки называются хромосомы. Клетка умеет копировать информацию — изготавливать второй экземпляр каждой хромосомы. Потом каждый отрезок очень плотно наматывается на особые катушки из белков — чтобы их легче было делить. А после этого ядро и сама клетка могут поделиться пополам.

У курицы или человека тело состоит из сотен миллиардов клеток, и все они происходят от яйцеклетки. Причем куриные клетки очень похожи на человеческие. Глядя на курицу и человека, догадаться об этом непросто! И в ядре каждой клетки у курицы и человека есть информация о целом организме.

Кажется, что сто миллиардов клеток — это очень много. Но на самом деле яйцеклетка и ее потомки могут делиться быстро — допустим, раз в час. Тогда через десять часов клеток будет уже примерно 1000 (2×2×2×2×2×2×2×2×2×2 = 1024). Через двадцать часов — миллион. Через тридцать — миллиард. Еще 5–6 часов — и нужное число достигнуто! Так что клеткам особенно можно и не спешить. Ведь на самом деле цыпленок развивается за 21 день.

Правда, если взять одну клетку курицы с ядром и посадить в питательную среду, то целую курицу таким способом не получишь (хотя с растениями этот номер проходит). Обычно клетки животных помнят, «кем они работали» в целом организме (см. Как клетки понимают, что одни должны стать волосами, другие костями, третьи мозгами и т. п.? И из какого центра им подаются команды?) и сохраняют свои свойства при размножении вне организма. Чтобы получить из обычной клетки целое животное, нужно извлечь из нее ядро и поместить его внутрь яйцеклетки (а ядро яйцеклетки убрать или разрушить). Тогда можно получить целый организм.

С курами и крокодилами этого не делают — с их яйцеклетками трудно работать. А вот с лягушками, мышами и многими другими млекопитающими уже научились.

Значит, в цитоплазме яйцеклетки есть какие-то важные вещества, которые помогают так прочитать наследственную информацию, чтобы получить целый организм. Кроме того, две копии информации в яйцеклетках не совсем обычные. Одна копия в виде набора из 39 хромосом, то есть из 39 молекул ДНК, — от курицы. Вторую копию (тоже в виде набора из 39 хромосом) дает петух. Сперматозоид петуха сливается с яйцеклеткой, пока у нее еще нет скорлупы. Потом курица одевает яйцеклетку дополнительными оболочками, откладывает яйцо и начинает его насиживать. Ядро яйцеклетки удваивает все 78 хромосом, и по 78 хромосом попадает в каждую дочернюю клетку.

Яйцеклетки есть практически у всех животных и растений. А как обстоит дело у других организмов — одноклеточных? Одноклеточные организмы, такие как амёба, внешне очень сильно отличаются от людей и куриц. Но способ записи информации и деления клеток у них почти одинаковые. Информация о строении клетки амёбы содержится в единственном ядре. При размножении сначала делится ядро, а потом клетка, и получаются две новые амёбы. А яйцеклеток и сперматозоидов у амёбы нет.

Но у многих одноклеточных организмов тоже есть яйцеклетки. «Яйца» эти внешне не очень похожи на куриные. И ведут они себя по-другому. После слияния со сперматозоидом они быстро делятся несколько раз, а потом образовавшиеся клетки разбегаются по своим делам. Так ведут себя, например, яйца одноклеточной зеленой водоросли-хламидомонады (рис. 4).

Рис. 4. Из яйца хламидомонады (8) выходит несколько клеток со жгутиками

Рис. 4. Из яйца хламидомонады (8) выходит несколько клеток со жгутиками

Когда-то на Земле жили только одноклеточные организмы. Значит, от каких-то из них произошли многоклеточные животные. Ученые точно не знают, где и когда жили одноклеточные, которые стали нашими предками. Вероятно, жили они на мелководье морей, а предполагаемые сроки — примерно от миллиарда до 700 миллионов лет назад. Но что удивительно — некоторые гены в их яйцах уже были почти точно такие же, как у курицы. Это известно наверняка, потому что такие гены вообще почти одинаковые у всех организмов из клеток с ядром. (Подумайте сами, за что такие гены могут отвечать.) Таким образом, «прото-прото-куриные» яйца существовали за миллиард лет до куриц.

А потом у какого-то нашего далекого предка клетки со жгутиками, образующиеся при делении яйца, перестали разбегаться. Они оставались склеенными. Можно сказать, что это был первый «цыпленок» — будущее животное. Что предположительно происходило дальше — желающие родители могут почитать вот в этой научной статье. Постепенно в таких яйцах менялись гены — какие-то терялись, какие-то удваивались, некоторые новые появлялись (как это происходит, мы разберем в другой раз). Из таких яиц выходили существа, всё больше похожие на куриц. Из яиц (икринок) начали выходить рыбы. Потом, примерно 400 миллионов лет назад, некоторые рыбы научились дышать воздухом и ходить по дну на коротких лапах. А немножко позже некоторые из них начали выползать на сушу. Постепенно они превратились в земноводных, похожих на тритонов. Яйца (икринки) они еще очень долго откладывали в воде. Наконец появились пресмыкающиеся. Они «научились» одевать яйца скорлупой и откладывать их на суше (к ним относятся и крокодилы — кстати, наиболее близкие родственники птиц из числа современных рептилий).

У пресмыкающихся так устроены ноги, что им трудно долго бегать. А уметь быстро и долго бежать бывает, конечно, очень полезно. И нашлись такие пресмыкающиеся, которые «научились» это делать. Но для этого им пришлось встать на задние лапы. Так появились динозавры.

Тут уже до птиц было совсем недалеко. Все динозавры откладывали яйца, и некоторые их насиживали. Некоторые из динозавров, видимо, вообще были очень умными, могли опекать и воспитывать своих «цыплят». Они были почти такие же умные, как куры (а куры — вопреки распространенному о них мнению — очень умные и хитрые птицы). И наконец, у некоторых таких динозавров чуть-чуть поменялись гены, и чешуя на их теле постепенно превратилась в перья. А сами динозавры (точнее, некоторые из них) вовсе не вымерли — они превратились в птиц.

Таким образом, первое настоящее яйцо животных появилось, вероятно, больше 700 миллионов лет назад, а может, и больше миллиарда. Первые яйца динозавров, уже очень похожие на куриные, появились около 225 миллионов лет назад. А первые куры — более-менее близкие родственники современных кур — появились всего 90 миллионов лет назад. Вот насколько яйцо старше! А то, что первые яйца были не куриные, — так про это в вопросе и не спрашивается...

Ответил: Сергей Глаголев


Комментарии (19)

Другие вопросы:


Куда исчезли снегири?


Почему утята ходят гуськом?


Почему березы белые?


Почему от сладкого болят поврежденные зубы?


Какой толщины нервы у китов?


Почему одни слова в языке заменяются другими?


Почему черепахи долго живут?


Почему, когда зажмуришь глаза, видятся разные узоры?


Почему перелетные птицы возвращаются весной обратно?


Почему, когда майонез долго лежит на воздухе, он становится прозрачным?

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия