Культивируемая уже много тысячелетий, кукуруза не может одичать, она не способна выжить без помощи человека. Зерна кукурузы прочно прикреплены к стержню початка, который плотно прикрыт обертками. Даже если початок упадет на землю, зерна из него не высыпятся и не прорастут, – початок с зернами просто сгнивает. Аналога початку кукурузы, созданному многовековой селекцией человека, нет ни среди современных культурных, ни среди диких растений. Дикую кукурузу могли истребить завезенные из Старого Света пастбищные животные. Но еще вероятнее, что дикая кукуруза стала жертвой своего знаменитого потомка. Пыльца повсеместно выращиваемой культурной кукурузы попадала на рыльца пестиков дикой и опыляла ее. В результате на диком растении образовывались более плотные початки, семена из которых, как и у культурных форм, уже не могли распространяться самостоятельно. Так дикая кукуруза была просто поглощена своим культурным потомком.
3 балла
ЖИЗНЬ В БЕЗДНЕ
Если бы океаны и моря, занимающие более 70% поверхности нашей планеты, внезапно высохли, перед нами предстала бы величественная картина: огромные горные хребты, перемежающиеся долинами или узкими изрезанными впадинами глубиной в несколько километров. Дно этих ущелий покрыто вулканами, из которых изливается горячая лава, насыщенная сероводородом, метаном и расплавленными тяжелыми металлами – настоящая жидкая руда. Подводные вулканы, называемые черными курильщиками, возникают внезапно и живут недолго – годы или, самое большее, десятилетия. Затем вулкан затухает, а где-то неподалеку зарождается новый. Температура воды над свежими излияниями магмы составляет в среднем 388оС, а в отдельных черных курильщиках достигает 400оС. Вода вблизи вулканов почти пресная, очень кислая и насыщена сероводородом. Казалось бы, в таких условиях жизнь невозможна. Однако обнаруженные в 70-х гг. XX в. гидротермальные источники поразили ученых богатством жизни. Черные курильщики – воистину глубоководные оазисы, плотность и биомасса живых организмов в 1000–10 000 раз превосходит здесь то, что известно для таких глубин океана в других местах. Ошеломляющее впечатление на исследователей произвели сделанные с помощью погружаемых аппаратов фотографии, запечатлевшие скопления белых трубок до 2,5 м длиной с торчащими из них ярко-красными султанами щупалец. Оказалось, что эти гигантские трубки заселены огромными, ранее не известными ученым червями, которых назвали вестиментиферами (Vestimentifera).
Как питаются эти существа? Почему для питания им необходимы большие концентрации сероводорода? Составьте цепь превращений сероводорода. Опишите механизм питания, используя знания по биологии и химии. Какие процессы позволили вестиментиферам остаться в целом аэробными организмами?
Одна из характерных особенностей вестиментифер – тяж губчатой ткани, занимающий большую часть туловища. Эта ткань, названная трофосомой, служит вместилищем симбиотических бактерий, которые осуществляют синтез органических веществ за счет энергии окисления неорганических соединений. Такой процесс носит название хемосинтеза и, в отличие от фотосинтеза, не требует наличия света. Бактерии – симбионты вестиментифера окисляют сульфиды, ядовитые для тканей многоклеточных животных. Вообще микроорганизмы, способные окислять соединения серы, широко распространены в гидротермальных биотопах в зонах вулканической активности не только в океане, но и на суше.В первом приближении окисление сероводорода протекает в следующей последовательности:
H2S -> S0 -> SO32- -> SO42-. Сульфит из серы или непосредственно из сероводорода получается с помощью фермента сульфидоксидазы, а дальнейшее окисление сульфита до сульфата может осуществляться по универсальному пути переноса электронов в цепи цитохромов с образованием АТФ, а также путем образования сульфата и молекулы АДФ, из которой в дальнейшем получается одна молекула АТФ. Получаемая энергия используется для фиксации углекислоты, аналогично тому, как это происходит при фотосинтезе. Таким образом, для жизнедеятельности своих симбионтов и получения от них пищи вестиментиферы нуждаются в высоких концентрациях сероводорода. По своей экологии они являются характерными представителями хемобиоса – гетеротрофными организмами, ориентированными на использование органических веществ, полученных путем хемосинтеза. Но перейдя к питанию за счет хемоавтотрофных бактерий, вестиментиферы остались в целом аэробными организмами. В кислороде нуждаются и их основные симбионты.
10 баллов