Вселенная внутри нас: что общего у камней, планет и людей - Нил Шубин

Обнаружение в лаборатории Бензера мутантных животных с нарушенным биологическим ритмом описано в статье: Konopka, R. J., and S. Benzer Clock Mutants of Drosophila melanogaster // PNAS 68 (1971): 2112–2116. Ген, ответственный за это нарушение, был клонирован и исследован в лабораториях Джеффри Холла (Jeffrey Hall; Университет им. Брандейса), Майкла Росбаша (Michael Rosbash; Университет им. Брандейса) и Майкла Янга (Michael Young; Институт им. Рокфеллера). Описанию мутантных организмов с нарушенным биологическим ритмом посвящено несколько статей, в том числе: Sun, Z. S., et al. RIGUI, a Putative Mammalian Ortholog of the Drosophila Period Gene // Cell 90 (1997): 1003–1011; Tei, H., et al. Circadian Oscillation of a Mammalian Homologue of the Drosophila Period Gene // Nature 389 (1997): 512–516; Young, M. W., and S. A. Kay Time Zones: A Comparative Genetics of Circadian Clocks // Nature Reviews Genetics 2 (2001): 702–715; Yu, W., and P. E. Hardin Circadian Oscillators of Drosophila and Mammals // Journal of Cell Science 119 (2006): 4793–4795; Hamilton, E. E., and S. A. Kay SnapShot: Circadian Clock Proteins // Cell 135 (2008); Lee, K., Loros, J. J., and J. C. Dunlap Interconnected Feedback Loops in the Neurospora Circadian System // Science 289 (2000): 107–110; Tauber, E., et al. Clock Gene Evolution and Functional Divergence // Journal of Biological Rhythms 19 (2004): 445–458; Bell-Pedersen, D., et al. Circadian Rhythms from Multiple Oscillators: Lessons from Diverse Organisms // Nature Reviews Genetics 6 (2005): 544–556.

Циркадные ритмы и их эволюция обсуждаются во многих превосходных научных обзорах и книгах. В качестве вступления рекомендую следующие статьи: Dunlap, J. Molecular Basis for Circadian Clocks // Cell 96 (1999): 271–290; Rosbash, M. Implications of Multiple Circadian Clock Origins // PLoS Biology 7 (2009): 17–25; Panda, S., Hogenesch, J. B. and S. A. Kay Circadian Rhythms from Flies to Human // Nature 417 (2002): 329–335.

Сходство механизмов сна у разных организмов подробно обсуждается в статьях: Cirelli, C. The Genetic and Molecular Regulation of Sleep: From Fruit Flies to Humans // Nature Reviews Neuroscience 10 (2009): 549–560; Panda, S., Hogenesch, J. B. and S. A. Kay Circadian Rhythms from Flies to Human // Nature 417 (2002): 329–335.

Об использовании раковин для определения длительности суток в разные геологические эпохи я прочел в статье: Zhenyu, Z., et al. The Periodic Growth Increments of Biological Shells and the Orbital Parameters of Earth — Moon System // Environmental Geology 51 (2006): 1271–1277. Об эволюции циркадных ритмов говорится в работе: Paranjpe, D. A., and V. K. Sharma Evolution of Temporal Order in Living Organisms // Journal of Circadian Rhythms 3 (2005): 7–17.

Общую информацию о медицине сна можно почерпнуть из книги:

Kryger, Meir H., Roth, Thomas, and William C. Dement Principles and Practice of Sleep Medicine. Philadelphia: Saunders, 2005. Также советую ознакомиться с коротким, но содержательным обзором о связи циркадных ритмов и клинических состояний: Barnard, A. R., and P. M. Nolan When Clocks Go Bad: Neurobehavioural Consequences of Disrupted Circadian Timing // PLoS Genetics 4 (2008).

Связь между репликацией ДНК, циркадным ритмом и раком обсуждается в статьях: Mitra, S. Does Evening Sun Increase the Risk of Skin Cancer? // PNAS 108, no. 47 (2011): 18857–18858; Gaddameedhi, S., et al. Control of Skin Cancer by the Circadian Rhythm // PNAS 108 (2011): 18790–18895; Sahar, S., and P. Sassone-Corsi Metabolism and Cancer: The Circadian Clock Connection // Nature Reviews Cancer 9 (2009): 886–896.

Подробнее о надгробных плитах из Индианы можно узнать из статьи: Kvale, E., et al. The Art, History, and Geoscience of Hindostan Whetstone Gravestones in Indiana // Journal of Geoscience Education 48 (2000): 337–342. О горных породах — ритмитах, из которых сделаны эти плиты, можно узнать из книги: Flemming, B. W., and A. Bartholom Tidal Signatures in Modern and Ancient Sediments. Oxford: Blackwell Science, 1995.

Открытие древнейших живых существ и жизнь Баргхорна описаны в биографической статье, опубликованной Академией наук США в сборнике: Biographical Memoirs, vol. 87. Washington, D. C.: National Academy Press, 2005.

Яркое описание открытия первых живых организмов было сделано одним из учеников Баргхорна, впоследствии также знаменитым ученым — Уильямом Шопфом: Schopf, J. William Cradle of Life. Princeton, N. J.: Princeton University Press, 2001. Также советую прекрасную книгу: Brasier, Martin Darwin’s Lost World: The Hidden History of Animal Life. Oxford: Oxford University Press, 2009. Опознать в окаменелостях ранние формы жизни достаточно сложно, и этот вопрос часто вызывает дискуссии, как между Шопфом и Брейзиром. Обзор этой темы и изложение мнения одной из сторон вы сможете найти в статье: Brasier, M. D., et al. Earth’s Oldest (c. 3.5Ga) Fossils and the «Early Eden Hypothesis»: Questioning the Evidence // Origins of Life and Evolution of the Biosphere 34 (2004): 257–260. В то время, когда была написана эта книга, самыми ранними формами жизни считались либо те, что описаны Шопфом в его книге, либо те, что найдены Брейзиром и описаны в статье: Wacey, D., et al. Microfossils of Sulphur-Metabolizing Cells in 3.4-Billion-Year-Old Rocks of Western Australia // Nature Geoscience (2011).

Рассуждения Галилея о размерах предметов и силе тяготения можно прочесть в переводе Стиллмана Дрейка с комментариями Стивена Джея Гулда, Альберта Эйнштейна и Дж. Л. Хейлброна: Dialogue Concerning the Two Chief World Systems: Ptolemaic and Copernican. New York: Modern Library, 2001.

Рассказ о Левенгуке взят из книги: Dobell, C., ed. Antony van Leeuwenhoek and His «Little Animals». New York: Dover, 1960. Описание микроскопов приводится в книге: Stong, Clair L. The «Scientific American» Book of Projects for the Amateur Scientist. New York: Simon & Schuster, 1960.

Роль водорослей в повышении концентрации кислорода в атмосфере обсуждается в книге: Knoll, Andrew Life on a Young Planet: The First Three Billion Years of Evolution on Earth. Princeton, N. J.: Princeton University Press, 2004. Значение кислорода для эволюции и истории жизни обсуждается в двух других полезных книгах: Nick, Lane Oxygen: The Molecule That Made the World. Oxford: Oxford University Press, 2003; Ward, Peter D. Out of Thin Air: Dinosaurs, Birds, and Earth’s Ancient Atmosphere. Washington, D. C.: Joseph Henry Press, 2006. Об изменении содержания кислорода в атмосфере в более поздние геологические эпохи можно узнать из статьи: Berner, R. A., et al. Phanerozoic Atmospheric Oxygen // Annual Review of Earth and Planetary Sciences 31 (2003): 105–134.

Теперь считается, что увеличение концентрации кислорода в атмосфере было не однократным событием, а результатом нескольких событий, происходивших на протяжении сотен миллионов лет. Вот некоторые статьи на эту тему: Kump, L. R. The Rise of Atmospheric Oxygen // Nature 451 (2007): 277–278; Bekker, A., et al. Dating the Rise of Atmospheric Oxygen // Nature 427 (2004): 117–120; Holland, H. The Oxygenation of the Atmosphere and Oceans // Philosophical Transactions of the Royal Society B 361 (2006): 903–915.

Как и подобает столь важному явлению, как увеличение содержания кислорода в атмосфере, этот вопрос является дискуссионным. Приведенная в данной книге гипотеза о причинах увеличения содержания кислорода обсуждается в статье: Kump, L. R., and M. E. Barley Increased Subaerial Volcanism and the Rise of Atmospheric Oxygen 2.5 Billion Years Ago // Nature 448 (2007): 1033–1037.

История о том, как Дарлингтон и Барбур бросали лягушек, была частью фольклора Музея сравнительной зоологии в период моего обучения в университете 80-х годах. Эта история, а также случай с крокодилом приводятся в воспоминаниях о Филипе Дарлингтоне, написанных его коллегой по Гарварду Э. О. Уилсоном: Biographical Memoirs, vol. 60. Washington, D. C.: National Academy Press, 1991.

Эссе Дж. Б. С. Холдейна (Haldane, J. B. S. On Being the Right Size) было напечатано в 1926 году. Его можно прочитать на сайте: http:// www.physlink.com/Education/essay_haldane.cfm.

Изучением связи между размерами тела и другими биологическими функциями занимается раздел науки, называемый аллометрией. Литература по этой теме достаточно обширна, но несколько обзоров позволят быстро продвинуться в освоении данного вопроса. Кроме работы Холдейна советую ознакомиться со статьей Стивена Джея Гулда, которую он написал, будучи еще студентом. Даже спустя сорок лет эта работа не потеряла значения: Gould, Stephen Jay Allometry and Size in Ontogeny and Phylogeny // Biological Reviews of the Cambridge Philosophical Society 41 (1966): 587–638. История вопроса изложена в статье: Gayon, J. History of the Concept of Allometry // American Zoologist 40 (2000): 748–758. См. также хорошую книгу с многочисленными ссылками: Calder, William A. Size, Function, and Life History. Mineola, N. Y.: Dover, 1996. Известный биолог Джон Боннер написал выдающийся труд о значении размера тела, предназначенный для широкого круга читателей: Bonner, John Tyler Why Size Matters: From Bacteria to Blue Whales. Rev. ed. Princeton, N. J.: Princeton University Press, 2011.

Сложность передвижения в воде для мелких существ описана в статье: Purcell, E. M. Life at Low Reynolds Number // American Journal of Physics 45 (1977): 3–11. Размышления Вента о влиянии размера нашего тела на способности отражены в статье: Went, F. W. The Size of Man // American Scientist 56 (1968): 400–413.

Идеи Престона Клауда изложены им для широкой аудитории: Cloud, Preston Cosmos, Earth, and Man: A Short History of the Universe. New Haven, Conn.: Yale University Press, 1980. В биографии Клауда, изданной Национальной академией наук США, описана его научная деятельность и упоминаются приведенные мною случаи из его жизни: Biographical Memoirs, vol. 67. Washington, D. C.: National Academy Press, 1995.

Общий обзор с большим количеством ссылок о факторах, определяющих размер тела у дрозофил: Oldham, S., et al. Genetic Control of Size in Drosophila // Philosophical Transactions of the Royal Society B 355 (2000): 945–952.

О генах, контролирующих размер тела, и об их сходстве у дрозофил и людей см.: Dong, J., et al. Elucidation of a Universal Size-Control Mechanism in Drosophila and Mammals // Cell 130 (2007): 1120–1133.

Негативная сторона больших размеров тела, особенно у обитателей богатой кислородом среды, подчеркивается в статьях: Zeng, Q., and Hong, W. The Emerging Role of the Hippo Pathway in Cell Contact Inhibition, Organ Size Control, and Cancer Development in Mammals // Cancer Cell 13 (2008): 188–192; Pan, D. The Hippo Signaling Pathway in Development and Cancer // Developmental Cell 19, no. 4 (2010): 491–505; Badouel, C. Garg, A. and H. McNeill Herding Hippos: Regulating Growth in Flies and Man // Current Opinion in Cell Biology 21, no. 6 (2009): 837–843.