27 марта 2013, 10:00

Долго ещё?

Долго ещё?

Есть вещество, которое называется пек. Это остатки от перегонки нефти или какого-нибудь дёгтя. Пек используется в дорожном строительстве и для производства толя и рубероида. Одним словом, не самое интересное вещество. Несмотря на то, что пек выглядит твёрдым, это аморфное вещество. Если поднапрячься, то можно вспомнить, что значит этот термин. В школьном курсе физики нам объясняли, что аморфное вещество принципиально отличается от твёрдого тем, что оно не имеет кристаллической решётки и потенциально способно к тому, чтобы течь. Но если пек течёт, значит, он может образовывать капли. Сколько же понадобится времени, чтобы сформировалась одна капля пека?

Жил в Австралии учёный по имени Томас Парнелл. Однажды он решил показать своим студентам, что аморфные вещества, которые только кажутся твёрдыми, могут течь. В 1927-ом году Парнелл взял воронку и заполнил её нагретыми кусками пека. Воронка была закрыта снизу, и пек за следующие три года заполнил её. В 1930-ом году заглушка с воронки была снята: эксперимент начался.

Первая капля пека упала в декабре 1938-го года. Затем капли падали с периодичностью около одного раза в десять лет. В конце восьмидесятых в помещении, где проводится эксперимент, был размещён кондиционер. Стабилизация температурного режима привела к удлинению времени формирования капель. Хотя сложно представить, что вещество, чья вязкость в миллиарды раз больше, чем вязкость воды, будет капать ещё медленней.

На данный момент хранителем эксперимента в университете Квинсленда (Австралия) является Джон Мэйнстоун. Инициатор эксперимента Томас Парнелл и его нынешний хранитель в 2005-ом году были награждены Шнобелевской премией. Если вы хотите увидеть этот динамичный опыт, то посетите страницу эксперимента на сайте университета. На ней есть краткая информация об эксперименте и его онлайн-трансляция из помещения музея. Увлекательное зрелище, надо сказать.

Второй эксперимент идёт не так долго, но от этого он не становится менее интересным. 24 февраля 1988 года в университете штата Мичиган группа учёных начала работу с 12 популяциями кишечной палочки. Эта бактерия является нормальным обитателем желудочно-кишечного тракта человека и часто используется в работах учёных.

Методика эксперимента такова. Бактерии были размещены в 50-миллилитровых колбах. На дне каждой колбы находилось 10 мл питательной среды, содержащей глюкозу и другие вещества. В течение суток культура бактерий инкубируется, и затем 0,1 мл «старой» культуры перемещается в 9,9 мл свежей питательной среды. Каждые 75 дней, что равняется приблизительно 500 сменам поколений кишечной палочки, образцы микроорганизмов замораживаются в глицерине, что даёт биологам возможность изучать их генотип. В эксперименте исследуется штамм, неспособный к половому размножению, таким образом, все возникшие изменения обусловлены исключительно мутациями.

В одной из популяций в какой-то момент резко возросла скорость мутаций. После тщательного исследования образцов учёные установили, что причиной этого стала, как ни парадоксально, тоже мутация. Изменение генотипа затронуло у бактерий систему защиты и восстановления ДНК, что открыло дорогу и для других мутаций. Похожие события произошли ещё в трёх популяциях бактерий.

Другая культура приобрела способность перерабатывать цитрат, находящийся в питательной среде, и получила преимущество в размножении перед прочими собратьями. Ценность этого эксперимента в том, что он показывает возможность эволюции.