Какой громкой бывает отрыжка?

— У моих родителей то же самое.

Могу себе представить. Но пора двигаться дальше. Белок, от которого зависит, будут ли волосы ребенка рыжими, называется рецептором меланокортина (MCR), а инструкция по его созданию хранится внутри гена меланокортин-1 (MCR1). Это понятно?

— Да. Пока все нормально.

Этот белок воздействует на другие белки, изменяет их форму и наделяет разными функциональными способностями. В частности, он превращает пигментный белок феомеланин, придающий волосам рыжий цвет, в эумеланин — пигмент, который делает волосы темными. Но не забывайте, что у каждого из генов есть две версии.

— «Мамина» и «папина», правильно?

Правильно. Так вот, если обе версии гена MCR1 содержат одни и те же стандартные инструкции, то волосы ребенка рыжими не будут. В этом случае его организм станет производить очень много белка MCR, а тот, в свою очередь, будет превращать «рыжий» феомеланин в «темный» эумеланин, что приведет к общему потемнению цвета волос. Мы называем эти стандартные версии доминантными, потому что они подавляют рецессивные версии с измененными инструкциями, в которых содержится что-то вроде орфографических ошибок. Поэтому даже если «папина» версия гена является стандартной (доминантной), а «мамина» содержит ошибку (рецессивная), то в распоряжении ребенка останется правильная инструкция по производству пигмента, делающего волосы темными. «Папина» версия возьмет верх и нейтрализует влияние ошибок в «маминой» версии. Это понятно?

— Да, наверное. Хотя у нас в семье ошибки обычно совершает папа, и тогда мама берет все в свои руки…

Ничего удивительного. Главное, чтобы вы уяснили идею.

— Но что если ошибки будут и в «маминой», и в «папиной» версиях?

Хороший вопрос. Если такое случится, то появятся две рецессивные версии и ни одной доминантной, чтобы исправить положение. В этом случае организм не сможет наладить производство белка MCR, и дело закончится тем, что «рыжего» белка феомеланина у него окажется слишком много, а «темного» эумеланина не будет совсем. Решить задачу предотвращения окраски волос в рыжий цвет не удастся, и он пополнит армию рыжих.

— Значит, даже если один из родителей блондин, а другой шатен…

…то ребенок все равно может оказаться рыжим. Все зависит от того, какие «мамины» и «папины» версии гена MCR1 он унаследует. Короче говоря, если оба родителя передадут ребенку рецессивные версии этого гена, его волосы будут рыжими. Когда один родитель шатен, а другой блондин, вероятность того, что это случится с каждым из их детей, составит примерно один к четырем. Остальные комбинации генов сделают человека блондином или шатеном, но не рыжим. Однако это всего лишь принципиальная схема. Но она может оказаться более сложной. Хотите, чтобы я объяснил?

— Нет уж, спасибо. С меня достаточно. Много генов, много разных возможностей. С этим все понятно. Но могут ли гены точно также контролировать другие характеристики, такие как рост или ум?

Отчасти да, только в формировании этих черт участвует еще больше генов, поэтому все сильно усложняется, и разброс результатов (таких как рост и IQ) оказывается еще более широким. К тому же, как я уже сказал вначале, эти черты зависят и от других факторов, например от питания и обучения, потому что они влияют на то, как успешно работают и взаимодействуют различные белки.

— Но если я захочу стать выше и умнее, смогу ли я изменить свои гены, чтобы добиться этой цели?

Пока еще нет, потому что мы слишком мало знаем о том, какие гены в этом участвуют и как они взаимодействуют. Кроме того, почти невозможно изменить один ген в каждой из миллиардов клеток вашего тела, когда вы уже наполовину выросли. И хотя когда-нибудь в будущем это может оказаться возможным, уже сегодня у нас есть намного более легкий способ добиться такого же результата.

— Какой?

Правильно питайтесь, прилежно учитесь и выжимайте все возможное из тех генов, что у вас уже есть.

— Но мои достались мне от брата, и они уже все рваные и протертые.

Гм… похоже вы говорите о джинсах, а не о генах.

— Ах да, я опять перепутал.

Наука и жизнь: разница между генами и джинсами

Гены

Сделаны из ДНК

Примерно 100 тысяч пар у каждого человека

«Синька» для производства белков

В испорченных версиях есть недостающие части

Достаются в наследство от родителей

Джинсы

Сделаны из толстой хлопковой ткани

У большинства людей всего две или три пары

Синие хлопчатобумажные штаны

В испорченных версиях есть дыры на коленях и на задней части

Родительские вы не оденете ни за что на свете

Климатический хаос

Глобальное потепление. Нам прожужжали о нем все уши. Дома, в школе, по телику, в интернете — все только о нем и твердят. Ледяные шапки тают… погода сошла с ума… люди и животные под угрозой. Куда ни глянь, повсюду его признаки.

Поэтому неудивительно, что многие из вас хотят узнать о нем как можно больше.

Неужели это действительно в нем виноваты мы? И что будет дальше? Что мы можем с этим поделать?

В мешанине поступающей со всех сторон информации немудрено запутаться. Даже слова, которые люди используют в дискуссиях на эту тему, имеют совершенно разную окраску. Одни пугают нас глобальным потеплением, другие осторожно говорят об изменении климата.

Несмотря на широкую популярность термина «глобальное потепление», следует отметить, что земной шар не нагревается равномерно, как тефтелька в микроволновке (а местами даже становится холоднее). Вот почему большинство ученых предпочитают вести речь об изменении климата. Этот термин точнее характеризует то, что происходит в действительности. Хотя в целом средняя температура земной поверхности повышается, в разных регионах эта тенденция проявляется неодинаково. Для нас главное — понять, как изменения климата сказываются на погодных условиях, на уровне океана и на всех формах жизни на Земле.

В связи с тем, что данная тема очень активно обсуждается в школах, ко мне постоянно обращаются ленивые мальчики (и девочки):

Вам пришел новый вопрос:

Имя: Чарли

Вопрос: Привет, Гленн. Каковы причины и последствия глобального потепления? Спасибо

Вам пришел новый вопрос:

Имя: Алина

Вопрос: Мне задали на дом сочинение о том, как спасти планету, но я понятия не имею, что писать. Вы можете мне помочь?

Так вот, Чарли, Алина и все те, кого интересует и беспокоит тема облаков, изменения климата и атмосферы (а также оценка за домашнее задание)… эта глава для вас.

Когда произойдет глобальное потепление?

Большинство ученых считают, что оно уже началось. Собственно говоря, оно происходит уже довольно долго. Просто методы, позволяющие его распознать, были разработаны совсем недавно.

— Оно уже идет? Что-то не чувствуется.

Дело в том, что процесс пока еще не зашел очень далеко. Атмосфера или, по крайней мере, та ее небольшая часть у поверхности Земли, где мы живем, за последние 100 лет нагрелась всего лишь на 0,8 °C. Это слишком мало, чтобы большинству из нас стало заметно. Попробуйте перевести термореле системы подогрева в доме на эту величину минут на десять или около того. Сможете вы почувствовать разницу? Скорее всего, нет. А это потепление произойдет очень быстро, всего за несколько минут. Подумайте о том, насколько труднее будет заметить потепление, если для того, чтобы поднять температуру в вашей комнате, ему потребуется целый век.

— Значит, только поэтому мы не можем его почувствовать?

Отчасти да. Но кроме того, мир нагревается неравномерно. В одних регионах температура поднялась больше, чем на 0,8 °C, а в других меньше. На некоторых континентах (например, кое-где в Антарктиде) за последние сто лет даже похолодало. К тому же температура повышается и понижается вместе со сменой времен года. А еще нужно вспомнить про сменяющие друг друга глобальные циклы взаимодействия океана и атмосферы, такие течения, как Эль-Ниньо и Лa-Нинья, которые регулярно вызывают в отдельных регионах мира необычно теплую, холодную, сырую или сухую погоду. Все это маскирует общий процесс медленного, неуклонного потепления. Только с помощью тщательных измерений, проводимых в течение многих лет, ученым вообще удалось его обнаружить.[8]

— Но если мы его практически не ощущаем, то в чем проблема? Я в том смысле, что один градус за каждые сто лет звучит не так уж страшно.

Для нас, может быть, и да. Но даже потепление на несколько градусов может повлиять на погоду, уровень мирового океана, живую природу, рост растений, распространение болезней и многое другое. Мы уже наблюдаем эти признаки. Может быть, через 300 или 400 лет наши потомки будут жить в мире, совсем непохожем на тот, которым мы наслаждаемся сегодня. И возможно, они не поблагодарят нас за это. Но есть новость похуже. Судя по всему, скорость потепления растет.

— Растет? И как сильно?

По некоторым оценкам за следующие сто лет атмосфера может нагреться на 5,8 °C. Это в семь раз больше, чем повышение температуры, которому мы стали свидетелями за последнее столетие.

— Ничего себе! Это звучит уже не так безобидно.

Да. Ничего хорошего это не сулит.

— Но будет ли оно и дальше набирать темпы, пока Земля не поджарится, или когда-нибудь остановится?

Трудно сказать. Земле уже приходилось так нагреваться. Глобальная температура повышается и понижается циклами, которые длятся тысячи лет, и за последние четыре миллиарда лет такое происходило неоднократно.[9] Судя по тому, что нам известно об этих временах, потепление может набирать скорость, замедляться или даже сменяться похолоданием. Все зависит от того, что происходит с ледяными шапками на полюсах, ледниками, океанами и атмосферой по мере их нагревания. Но, похоже, сейчас многое будет зависеть еще и от того, как мы поведем себя в этой ситуации. Если и дальше будем сжигать ископаемые виды топлива и ежегодно увеличивать выбросы парниковых газов в атмосферу, то тем самым ускорим процесс потепления. Но если мы сумеем ограничить или сократить вредные выбросы, то у нас появится шанс его затормозить. Проблема в том, что климат Земли — это чрезвычайно сложная вещь, и предсказать, как он изменится — особенно в будущем, — невероятно трудно. А поскольку у нас нет лишней планеты (и сотен лет), чтобы пойти по принятому в физике и химии пути проб и ошибок, то ученые лишены возможности провести необходимые эксперименты и посмотреть, что из этого получится.

— Но что тогда остается делать ученым? Ломать голову над проблемой до тех пор, пока не найдут ответ?

Им помогают модели.

— Вы хотите сказать, что они обращаются за советами к Кейт Мосс и Наоми Кэмпбелл?! Вот уж не думал, что они такие умные…

Вообще-то я имел в виду кое-что другое. Они строят модели и используют их для предсказаний.

— Типа маленьких пластмассовых копий нашей планеты, которые можно освещать мощными лампами, нагревать и все такое?

Типа того, только на продвинутом уровне. Они создают специальные компьютерные программы, загружают в них результаты реальных измерений, проведенных другими учеными, и получают модель Земли и ее климата в формате 3D. Они стараются использовать как можно больше сведений о температуре, содержании газов, солнечной радиации, толщине льда, облачном покрове, осадках и всяком таком, чтобы создать одну колоссальную программу «симулятор Земли». Затем они начинают экспериментировать: вводят различные переменные, скажем, количество двуокиси углерода (углекислого газа) в атмосфере, запускают симулятор и смотрят, как это повлияет на глобальную температуру через 50, 100 или 500 лет. Или могут повысить виртуальную температуру и посмотреть, как она будет воздействовать на полярные ледяные шапки, океанические течения, погодные условия, уровень моря и так далее.

— Получается, что одна команда ученых измеряет температуру и все такое прочее на всем земном шаре…

Совершенно верно.

— …и передает результаты измерений другой команде ученых, которые вводят их в компьютерные игры.

Так и есть. Только это очень сложные игры, и в них играют на самых мощных в мире компьютерах. И хотелось бы надеяться, что в результате проводимых исследований мы узнаем больше о том, что произойдет с реальным миром.

— А каким обычно оказывается «конец игры»?

Честно говоря, не очень хорошим. В сущности, отсюда и взялись те довольно жуткие предсказания (скорость потепления возрастает, уровень океана повышается), которыми нас потчуют средства массовой информации. Правда, далеко не все воспринимают эти результаты серьезно.

— Почему?

Кое-кто утверждает, что с помощью моделирования невозможно точно отобразить то, что произойдет в реальном мире. Это действительно так, но, с другой стороны, модели помогают строить самые правдоподобные предположения о том, что случится в будущем. Лично я считаю это достаточно веским основанием для того, чтобы остановиться и обратить на них внимание. Потому что, если мы плохо сыграем в эту игру в реальной жизни…

— …тогда нас действительно ждет «конец игры»?

Вот именно. И у нас не будет возможности сыграть в нее снова. В нашем распоряжении всего одна планета и только один шанс с ней поиграть. Так что нам нужно постараться сыграть как можно лучше…

Откуда мы знаем, что Земля нагревается?

Об этом позволяют судить результаты измерений температуры, проводимых на суше, в морях и атмосфере, а также другие методы исследований, которые помогают сравнить сегодняшний климат с климатическими условиями в далеком прошлом.

— Мне казалось, что ученые все еще не уверены в том, идет потепление или нет. Во всяком случае, так говорили по телевизору…

По телевидению и в новостях о глобальном потеплении говорят много разного, и все это легко может привести нас в замешательство. Но справедливости ради следует отметить, что почти все ученые-климатологи согласны считать нагревание атмосферы Земли реальным фактом. Просто есть много других вещей, в которых они до сих пор не уверены.

— Например?

Например, как далеко это зайдет, в частности, насколько сильным будет потепление и как долго оно продлится. Кроме того, мы все еще не способны точно сказать, какими именно будут последствия потепления, и не можем предложить самый лучший способ решения проблемы. Все это невероятно сложные вопросы. Ученые выдвинули несколько хороших теорий и гипотез, но предъявить неоспоримые доказательства своей правоты никому из них пока не удалось. Поэтому нам приходится в какой-то степени полагаться на правдоподобные догадки. Даже самую простую задачу — доказать сам факт потепления — решить не так-то легко.

— Но почему? Ведь это должно быть совсем просто, да? Либо Земля становится теплее, либо нет.

Правильно. Но если вы захотите это доказать, то вам нужно будет измерить ее температуру. А попросить Землю сказать «А-а-а» и вставить ей в рот градусник невозможно.

— Да, но градусники не всегда вставляют в рот. Иногда их ставят подмышку.

А разве у Земли есть подмышки?

— Эээ… нет. Вроде бы нет. Но куда в таком случае можно поставить градусник?

Хороший вопрос. Но ответ на него есть. Нужно взять множество градусников (в данном случае лучше сказать термометров) и поставить их везде, где только можно, а затем вычислить среднее значение результатов измерений, чтобы получить представление о реальной температуре. На суше можно помещать термометры в специальные будки, где они защищены от солнечного света и измеряют только температуру окружающего воздуха. В море можно опускать термометры в воду и таким способом проводить измерения на любых глубинах. В атмосфере можно применять радиозонды (воздушные шары, несущие термометры и другие датчики), способные измерять температуру в ее различных слоях.

Измерения можно проводить даже в космосе, с помощью спутников. Специальные метеорологические спутники оснащены микроволновыми детекторами для измерения энергии, выделяемой различными газами в атмосферу, и климатологи (ученые, которые занимаются изучением климата и его изменений) могут использовать эти данные в математических расчетах атмосферных температур. Аналогичные приборы можно использовать для измерения температуры поверхности земли и воды. Но показания одного или нескольких приборов не позволяют определить температуру всей атмосферы в целом. В разных местах Земли есть так называемые горячие и холодные зоны, а различные атмосферные явления заставляют постоянно перемещаться массы теплого и холодного воздуха. Поэтому климатологи, чтобы получить точную цифру, собирают все полученные данные и с помощью сложных вычислений находят среднее значение.

— Хорошо. Допустим, эти измерения показывают, что сейчас в нашем мире тепло. Но откуда мы знаем, что его температура растет?

Во-первых, многие из этих измерений проводятся уже больше пятидесяти лет, и даже за такой короткий срок удалось выявить увеличение средней температуры в разных слоях атмосферы. А во-вторых, существуют другие методы, позволяющие рассчитать, какими были температуры в прошлом — даже миллионы лет назад.

— Но как нам удается узнать даже это?

Мы используем вещественные доказательства, полученные из разных источников. А затем сопоставляем их и смотрим, согласуются ли они друг с другом.

— То есть действуем, как полицейские детективы?

Да, очень похоже. Мы собираем сохранившиеся следы давних событий и анализируем их в надежде раскрыть тайну. Только в этом случае тайна не связана с преступлением. Нам нужно узнать подлинную историю атмосферы и климата Земли.

— А откуда берутся эти доказательства?

Одним источником доказательств служит живая природа. Наверное, вы слышали, что если сосчитать кольца на стволе спиленного дерева, можно определить, сколько ему было лет. Кроме того, эти кольца могут рассказать специалисту, насколько дерево выросло за каждый прожитый им год, что позволит судить о том, какой в том году была погода и может быть даже определить, как много двуокиси углерода содержалось в атмосфере (потому что на рост деревьев и растений влияют оба фактора). У некоторых животных, таких как кораллы, моллюски и рыбы, тоже есть нечто похожее на годичные кольца, что позволяет использовать их останки (даже окаменелые) для изучения особенностей древнего климата.

Другие доказательства предоставляют горные породы, изучение которых позволяет определить, где проходили границы ледяных шапок планеты миллионы лет назад и насколько теплым (или холодным) был климат Земли в определенные периоды ее истории. А сохранившийся до наших дней древний лед — особенно в ледниковом щите Антарктиды — может послужить источником особо ценной информации.

— Какого рода?

Толстый материковый лед формируется в течение тысячелетий из тонких слоев выпадающего каждый год снега, который со временем превращается в твердый, как камень, лед. Каждый из этих слоев хранит в себе сохранившиеся пузырьки атмосферного воздуха. С помощью буровых установок климатологи добираются до этих слоев, поднимают на поверхность длинные цилиндрики льда (их называют кернами) и анализируют пузырьки, чтобы узнать, каким был газовый состав атмосферы в определенные периоды времени. В совокупности с остальными данными эти сведения позволяют нам еще точнее определить, насколько тепло было тогда на планете.

Как видите, вещественных доказательств, или следов, более чем достаточно. Нам нужно только научиться читать эти следы. А суть истории, которую они нам рассказывают, вполне понятна — в прошлом Земля уже не раз переживала периоды потепления и охлаждения атмосферы, но сейчас атмосфера нагревается очень сильно и очень быстро.

— Тогда почему мы не пытаемся сделать все возможное, чтобы это остановить?

Несмотря на то что у нас есть довольно хорошее объяснение причин потепления, мы все же не можем быть абсолютно уверены в своей правоте. И эта неуверенность позволяет всем, кому не лень, вести бурные дискуссии о том, что мы можем с этим поделать (если хоть что-нибудь можем).

— Но ведь мы знаем, что Земля нагревается…

Да.

— …и уверены в том, что это плохо…

Да.

— Значит, нам обязательно нужно что-то делать.

Совершенно верно. И мы делаем. Мы пытаемся узнать о проблеме как можно больше и составляем планы прекращения (или сокращения) производства некоторых вещей, которые, как нам кажется, могут быть виновниками потепления.

— Но будет ли этого достаточно?

Хороший вопрос. Надо надеяться на лучшее. Или засучить рукава и взяться за дело…