Спиральные образования

Спиральные образования, которыми изобилуют живые организмы, от простейшего вируса до частей человеческого тела, с помощью генетического кода почти всегда получают точную информацию о том, в какую сторону им закручиваться. Более того, носителем генетического кода служат гигантские молекулы нуклеиновой кислоты, которые всегда закручены по правовинтовой спирали. С тех пор, как появились первые работы Л. Полинга, посвященные спиральному строению молекул протеина, все большее число фактов говорит о том, что существующие в природе гигантские протеиновые молекулы имеют «остов», закрученный по правовинтовой спирали. У молекул нуклеиновой кислоты и протеина такой остов представляет собой цепочку, состоящую из ассиметричных элементов – отрезков спиралей, закрученный в одну и ту же сторону. После прохождения каждого такого элемента вся цепь совершает очередной полный оборот вокруг оси. Нечто подобное мы испытываем, поднимаясь по ступеням винтовой лестницы.

У животных, обладающих двусторонней симметрией, более крупные спиральные образования обычно встречаются попарно – по одному с каждой стороны тела животного. Каждая из двух спиралей, образующих пару, переходит в другую при зеркальном отражении. Эффектными примерами этого могут быть рога баранов, козлов, антилоп и др. млекопитающих (рис. 6). У человека ушная улитка имеет форму конической спирали: в правом ухе – правовинтовую, в левом – левовинтовую. Любопытным исключением является зуб нарвала – небольшого кита, который обитает в водах северных морей. Это необычное животное появляется на свет с двумя верхними зубами. У самки оба зуба скрыты в челюсти. У самца правый зуб так же скрыт в челюсти, зато левый зуб начинает расти вперед, и торчит изо рта, словно копье. Размер его достигает почти 3 метров, т. е. превышает половину длины животного от кончика носа до кончика хвоста. Весь зуб обвит спиральными бороздками, закручивающимися против часовой стрелки от основания зуба до его конца (рис. 7). Казалось бы, в тех редких случаях, когда оба зуба превращаются в бивни, желобки на правом зубе должны были бы закручиваться по часовой стрелке. В действительности же спираль на правом зубе тоже оказывается левовинтовой. Мнение зоологов по поводу причин этого явления расходятся. Д’Арси Томпсон на страницах книги «Рост и форма» отстаивает свою теорию, согласно которой кит, плавая в воде, все время делает еле заметное винтовое движение вправо. Из-за огромной массы бивня у его основания должен создаваться противодействующий вращательный момент, который и закручивает бивень против часовой стрелки.

Если в строении любых растений и животных встречается непарная спираль, то у каждого вида она обычно бывает лишь одного, характерного именно для данного вида направления. Человеческая пуповина состоит из одной вены и двух артерий, образующих тройную спираль, которая всегда закручена влево. Самыми удивительными примерами являются раковины улиток и других моллюсков, свернутые в коническую спираль. Далеко не всегда можно говорить о том, в какую сторону закручена раковина. Например, плоскую раковину наутилуса можно, подобно спиральной туманности, рассечь пополам на две совершенно одинаковые части: правую и левую. Однако существуют тысячи красивейших раковин, образующих либо левую, либо правую спираль (рис. 8). У одних моллюсков раковины бывают закручены только вправо, у других – только влево. Некоторые виды моллюсков в одной местности всегда закручивают свою раковину влево, в других – вправо. Изредка попадающиеся «уродцы», закрученные в обратную сторону, очень высоко ценятся коллекционерами.

В штатах Небраска и Вайоминг находятся очень странные спиральные окаменелости, известные под названием «чертов штопор». Эти огромные спирали, достигающие почти 2-метровой высоты, бывают закручены и вправо, и влево. В течение десятилетий не прекращались споры геологов об их происхождении. Одни считают, что это окаменевшие древние растения, другие – что это спиральные норы, прорытые предками современных бобров. В конце концов, восторжествовала «бобровая теория», потому что в некоторых штопорах обнаружились бобровые останки.

В мире растений спирали встречаются на каждом шагу: в строении соцветий шишек, листьев, цветов, усиков и даже в самом расположении листьев и ветвей вокруг ствола дерева. Число витков спирали, которое необходимо сделать, чтобы перейти от нижнего листа к ближайшему верхнему, равно одному из чисел широко известного ряда Фибоначчи: 1, 2, 3, 5, 8, 13,… Это явление в ботанике имеет название «филлотаксиса»; его неожиданной связи с числами Фибоначчи посвящена обширная литература.

Стебли вьющихся растений обычно закручиваются по правой спирали, однако многие разновидности лазящих растений сосуществуют парами, причем стебли растений-партнеров закручиваются в противоположных направлениях. Жимолость, например, всегда закручивается по левой спирали, а вьюнок – по правой.

Направление спирали – понятие весьма условное и целиком зависящее от того, какую спираль мы условимся называть правой, а какую левой.

Рис. 6                                                        Рис. 7

Рис. 8

III. Заключение

С незапамятных времен пытливая мысль человека искала ответ на вопрос: может ли человек достичь того же, чего достигла живая природа? Сможет ли он, например, научиться летать по воздуху, как птицы, или плавать под водой, как рыбы? Сначала человек мог только мечтать об этом; он создавал сказки о волшебном ковре-самолете или о подводных царствах, где могут жить люди. Конечно, все это были чудесные вымыслы о нереальном, но страстно желаемом. Однако здесь не было одно пустое фантазирование: в каждой такой мечте-фантазии заключалась определенная, целенаправленная идея – научиться делать то, что сделала уже природа применительно к другим живым существам. Если природа это сделала, значит, в принципе это возможно и надо только найти ключ к решению задачи, чтобы научиться делать то, что мы видим в природе.

IV. Список использованной литературы:

1) Научно-популярный журнал физико-математический журнал «Квант»

2) К. Шмидт-Нильсен «Как работает организм животного»

3) Г. Иваницкий «Мир глазами биофизика»

4) И. Б. Литинецкий «Бионика»

5) Научно-популярный журнал «Наука и жизнь»