Феномен: Безопасные связи

Для многих живых существ способность продуцировать клейкие вещества является жизненно важной необходимостью. Способов использования природного клея не счесть. Некоторым он нужен, чтобы совершать головокружительные движения по отвесным стенам, кто-то не может обойтись без него на охоте, а для иных он – незаменимый строительный материал. Будь то липкий язык хамелеона, вязкий пчелиный прополис, тончайшая нить шелкопряда или «желудочный сок» росянки – в самых разных случаях природа изящно решила многочисленные проблемы за счет специально подобранного состава клея.

Среди тех, кто самым активным образом использует природный клей, – пауки. Их ловчие сети состоят в основном из фиброина – белка, выделяемого паутинными бородавками. Это сиропообразное вязкое вещество затвердевает на воздухе, превращаясь в прочную и нерастворимую в воде нить. Липкая паутина – прекрасное охотничье приспособление. Однако «паутинный» клей должен не только надежно удерживать добычу, но и не превратиться в ловушку для самого паука. Решение этой проблемы лежит на молекулярном уровне. Клей содержат лишь шелковинки, образующие спиральную нить паутины. Паук может безнаказанно бегать по радиальным нитям. Такая избирательная липкость паутины достигается за счет использования пауком различных типов паутинных желез, продуцирующих специальные виды нитей.

Паутину производят особые железы, расположенные в брюшной полости паука. Внутри желез шелк нитей содержится в жидкокристаллической форме, но, просачиваясь сквозь фильеры, жидкость превращается в прочный протеин фиброин. Липкие нити – основной материал, используемый при изготовлении паутины. Другие, не липкие виды шелка могут использоваться для радиальных паутинок, обматывания добычи или в качестве коконов.

Легко передвигаться по ловчей сети помогает пауку удивительное устройство его лап, которое представляет собой шедевр конструкторской мысли. На каждой паучьей ноге есть по два коготка, используемых при ходьбе, а между ними расположен третий, с четырьмя волосками и гребенчатыми зубцами по бокам. Когда надо схватиться за паутину, волоски откидываются назад и третий коготок захватывает шелковую нить. Сдвинув волоски вперед, паук может выпустить нить, независимо от того, липкая она или нет.

Клей собственного производства позволяет многим насекомым проявлять чудеса акробатики. Мухи и долгоносики способны с необычайной легкостью удерживаться на совершенно отвесных поверхностях и даже ходить «вверх ногами». Лапки этих насекомых снабжены щетиной, а заодно и когтями, которые очень удобны для передвижения по шершавой поверхности.

Долгоносик – насекомое-вредитель древесных и травянистых растений, таких как рододендроны и клубника. Все взрослые особи – самки. Они размножаются партеногенезом (бесполое размножение).

Каждый волосок на ноге мухи внутри пустой и заканчивается острием, как соломинка для коктейля, срезанная наискосок. Через эти волоски муха выделяет маслянистую жидкость, которая помогает им прилипать к поверхностям. Поскольку это очень слабая склейка, мухе, чтобы двинуть лапкой, достаточно просто поднять волоски. В контакте со стеной останутся только их заостренные кончики, что позволяет при необходимости немедленно оторваться от поверхности.

Способность слизней и улиток ползать по листьям и мокрым камням вниз головой не может не удивлять. Между тем подобные феноменальные качества эти моллюски приобрели, решив проблему контакта с гладкими и скользкими поверхностями за счет липкой слизи, выделяемой железами, расположенными на подошве ноги. Кроме того, поверхность подошвы покрыта мельчайшими волосками. Они приводятся в движение силой мускулов, когда моллюск ползет по болоту из слизи собственного производства. Слизни и улитки продуцируют так называемый полисахаридный клей. Его главное свойство – необыкновенная «липучесть». Оторвать улитку от камня довольно сложно, трудно и отмыть руки, запачканные ее слизью. Тем не менее сами эти создания легко скользят, контролируя при помощи мышц степень контакта волосков с поверхностью камня.

Иногда животным требуются гораздо более надежные соединения – бабочки, например, приклеивают к листьям растений яйца, некоторые виды стрижей строят гнезда из застывающих подъязычных выделений слюнных желез, осетровые крепят икру на придонных камнях. В подобных случаях применяются вещества, способные твердеть, создавая при этом прочное сцепление.

Феноменальных результатов в умении пользоваться клеящими составами добились улитки. Эти предусмотрительные хозяйки на зиму или в периоды засухи снабжают раковины своеобразной «дверью», которую сама улитка возводит из клейкого твердеющего протеина, содержащего известь. Отгородившись от внешнего мира достаточно твердой преградой, улитка пережидает неблагоприятные времена в раковине. Когда ситуация меняется, она попросту съедает ее и перестает жить затворницей.

Пожалуй, умением создавать наиболее прочные соединения природа наделила морских животных. Тут они – бесспорные лидеры. И это неудивительно. Ведь клеящие вещества, которыми пользуются такие обитатели моря, как, например, рачки и мидии, должны застыть под водой, а потому их химический состав довольно сложен – в него входят несколько различных протеинов, отталкивающих воду и взаимодействующих в создании одного из самых сильных природных клеев. Мидии прикрепляются к подводным предметам при помощи биссуса – продукта особой железы, который по мере выделения очень быстро твердеет, образуя прочные шелковистые нити, обеспечивающие моллюску надежное сцепление с субстратом.

Досье: Элементарная вселенная

Идею организации в Европе объединенного института ядерных исследований впервые озвучил французский ученый Луи де Бройль в 1949 году на Европейской конференции по культуре, проходившей в Лозанне. Вот фрагмент его речи: «…Наше внимание сосредоточено на создании новой международной организации для проведения научно-исследовательских работ, выходящих за рамки национальных программ… Эта организация могла бы взять на себя решение таких задач, объем и сущность которых не под силу какому-либо одному национальному институту… Это начинание оправдает затраченные усилия… укрепит связи между учеными разных стран, расширит сотрудничество, упростит распространение результатов научных работ и информации в целом. Кроме того, создание научного центра явится символом объединения интеллектуальных сил Европы».

Спустя год на Генеральной конференции ЮНЕСКО Пьер Оже и Эдоардо Амальди при поддержке Изидора Раби убедили европейские государства приступить к работе. В результате Европейская организация по ядерным исследованиям (Conseil Europeen de la Recherche Nucleaire) появилась на свет уже в 1952 году. Но официальной датой ее создания считается 29 сентября 1954 года, когда все 12 стран-участниц ратифицировали договор. Сегодня их количество возросло до 20. Есть страны, такие как Россия, Китай, США и Япония, которые не являются членами ЦЕРН, хотя научные институты и промышленность этих стран принимают активное участие в создании ускорителей и детекторов, а также в проведении экспериментов и анализе полученных данных.

Руководящий совет организации состоит из представителей стран-участниц, по два – от каждой: один представляет правительство, другой – научное сообщество. Таким образом, совет имеет возможность соотносить пожелания ученых с финансовыми возможностями государств.

ЦЕРН размещается по обе стороны французско-швейцарской границы у подножия горного массива Юра, геологические и сейсмические условия которого являются наиболее подходящими для постройки столь огромных и точных сооружений, как ускорители элементарных частиц. Кроме того, расположение международной организации на территории двух стран как нельзя более соответствует демократическому духу ЦЕРН: открытости, сотрудничеству и солидарности в распространении знаний. В отличие от многих подобных национальных и интернациональных организаций как в России, так и в других странах эту ядерную «лабораторию» можно посетить с экскурсией без бюрократической волокиты и особых разрешений.

Сотрудничество ЦЕРН с Россией началось в 1960-х годах, когда европейские физики приехали под Серпухов, в поселок Протвино, чтобы принять участие в исследованиях на самом мощном (76GeV) по тем временам ускорителе. Холодная война 1950-х годов не располагала к доверию на международной арене. Но ученые – не политики: взаимный интерес к физике и желание понять друг друга помогли найти общий язык, завязалось не только тесное сотрудничество, но и крепкая дружба между учеными и даже их семьями. А когда в 1974 году в ЦЕРН построили ускоритель SPS мощностью 400 GeV, российские физики из многих научно-исследовательских институтов приняли участие в 20 проводимых на нем экспериментах. Часть этой программы продолжается и сегодня. В целом же сотрудничество с Россией, длящееся уже почти 40 лет, особенно окрепло за последние годы, когда руководство ЦЕРН приняло решение о строительстве нового сверхмощного ускорителя LHC.

Предназначение ЦЕРН – чистая наука, исследование фундаментальных вопросов Природы. Что такое вещество? Откуда оно появилось? Как оно объединяется в сложные объекты, такие как звезды, планеты и живые существа? Еще одна важная задача ЦЕРН – развитие технологий будущего: от материаловедения и электроснабжения до информатики и глобальных распределенных вычислений.

Сегодня микромир парадоксальным образом встретился с макромиром: свойства элементарных частиц стали определять судьбы Вселенной. Те эксперименты, которые планируются на Большом Адронном Коллайдере (LHC), должны вплотную приблизить нас к первым мгновениям жизни Вселенной. Ученые предполагают, что после Большого взрыва, породившего нашу Вселенную, стабильная материя, из которой все мы состоим, возникала не сразу, и некоторое время мир представлял собой некий конгломерат основных строительных кирпичиков – действительно элементарных частиц: электронов, мюонов, кварков, глюонов, нейтрино и гамма-квантов.