Питання VІI Всеукраїнського турніру юних біологів (2008 рік)

1. Онкогенез Одне з визначень онкогенезу - аномальне розмноження клітин, які втрачають при цьому диференціацію і виходять з-під контролю регулюючих систем організму. Онкогенна трансформація одноклітинних організмів невідома, проте вельми поширена серед багатоклітинних організмів. Чи має онкогенез певний біологічний сенс і є важливою еволюційною подією, чи його можна розглядати як помилку природи під час виникнення і розвитку багатоклітинних організмів?

2. Штучні тканини Одна з найсучасніших технологій, пов'язаних зі штучними аналогами тканин людини, базується на створенні та імплантації в організм гідрогелей. Зокрема за цією методикою створено штучну роговицю людського ока та штучну шкіру. Один із підходів у межах цього напрямку - імплантація культивованих клітин людини сумісно з гідрогелями. Які обмеження, з точки зору принципів організації та функціонування тканин, мають з'явитися на цьому шляху?

3. Велетенські прокаріоти Середні розміри клітин бактерій знаходяться в діапазоні 1-2 мкм. Проте відомо, що клітини Epulopiscium fishelsoni - симбіотичного прокаріотичного мікроорганізму, який було знайдено в кишечнику риби-хірурга,- мають лінійні розміри 80 ? 600 мкм. Це, на перший погляд, суперечить деяким фундаментальним парадигмам щодо біологічних особливостей прокаріот, зв'язаних із розмірними характеристиками клітин. Запропонуйте пояснення того, яким чином цей вид та інші велетенські прокаріоти забезпечують свою життєдіяльність, "обходячи" відомі для прокаріот функціональні обмеження, пов'язані з розмірами клітин.

4. Голонасінні-довгожителі Вік секвої вічнозеленої може становити понад 2 тис. років, секвоядендрону, або мамонтова дерева, - до 3-4 тис. років. І це ще далеко не всі приклади дерев-довгожителів серед голонасінних. Яким чином цим деревам-довгожителям вдається зберігати свої меристематичні клітини живими протягом такого довгого часу?

5. Соціальні комахи Зі сторінок шкільного підручника ми дізнаємося, що до соціальних комах відносять представників лише двох рядів цього класу. Чому представникам цих двох рядів удалося стати "соціальними", а представникам інших - ні?

6. Вихід з криптобіозу Відомо, що лишайники здатні переносити відсутність вологи тривалий час - днями, місяцями, а інколи навіть роками. Проте за наявності навіть короткочасного "вологого" періоду вони стрімко відновлюють свою вегетацію. Які, на вашу думку, механізми забезпечують швидке поглинання води сухими лишайниками?

7. Термофільні білки Відомо, що чимало білків виконують свої функції у клітині завдяки певній третинній та четвертинній структурі, яка має властивість порушуватись за підвищення температури (явище денатурації білків). Водночас деякі організми розвиваються за температури, близької до температури кипіння води за нормальних умов. Як пояснити феномен функціонування білків у таких організмів за таких умов?

8. Метагенетика Сьогодні активно обговорюється проблема форм життя, що не культивуються (зокрема мікроорганізмів), які вегетують за низької температури (від -20 °С та нижче) в умовах вічної мерзлоти. Сформулюйте та обґрунтуйте гіпотезу, яка б пояснювала можливі механізми реалізації генетичної інформації за даних умов, у першу чергу - за такої температури.

9. Аномальна матриця Класична догма молекулярної біології стверджує, що із дволанцюгової молекули ДНК інформація або переписується на нову дволанцюгову ДНК (реплікується), або переписується на одноланцюгову матричну РНК (транскрибується), з якої далі транслюється у білок. Чому, на вашу думку, існують стратегії, за яких матрицею для синтезу нової геномної дволанцюгової ДНК виступає РНК?

10. Неотенія За А. Кестлером, неотенія - це відступ назад, для того, щоб стрибнути вперед. Існує гіпотеза, що людина - це неотенічна форма приматів. Доведіть чи спростуйте цю гіпотезу.

11. Бачити по-різному Різні тварини (включаючи людину) не однаково бачать різні кольори. Ця властивість закріплена генетично. Яке функціональне значення має різне сприйняття кольору різними видами тварин?

12. Біотехнологія та металургія Розглядаючи металургію в різних масштабах, можна виокремити такі проблеми, як дороге очищення і багатостадійність процесів. На сьогоднішнй день спостерігаються спроби частково розв'язати ці проблеми за допомогою біологічних об'єктів (наприклад використовувати асцидій як сировину та концентруючий агент під час отримання ванадію). Проте за подібних підходів сам об'єкт під час технологічного процесу знищується. Запропонуйте метод одержання металів за допомогою біологічних об'єктів, який залишав би організм живим після завершення технологічного циклу отримання металу.

13. Болюче питання У сенсорній фізіології існує поняття специфічного (адекватного) подразника. Наприклад, для зорового аналізатора адекватним подразником є електромагнітні коливання певної частоти. Водночас існує сенсорна система, для якої такого поняття не існує - больова, або ноцицептивна. Які чинники спричиняють виникнення больового відчуття?

14. Проблеми екології Господарська діяльність людини майже завжди призводить до забруднення навколишнього середовища, а також до небажаних змін у природних екосистемах та біосфері в цілому. Не дивно, що прогресивне людство переймається проблемами розробки та впровадження у практику "екологічно-дружніх технологій" (англ. environment-friendly technologies). Спираючись на аналіз успіхів та поразок на цьому шляху за останні 50 років, поясніть, у чому полягають головні проблеми, пов'язані з упровадженням подібних технологій?

15. Змістовна безглуздість Багато дій людей, на перший погляд, виглядають безглуздими як із біологічної, так і з соціокультурної точки зору. Наприклад, чимало Homo sapiens чухають потилицю, коли замислюються. Інший приклад: діти (а інколи й дорослі), висолоплюють язика, коли старанно щось роблять. Використовуючи інші відомі вам "позбавлені сенсу елементи поведінки" та спираючись на положення фізіології та етології, поясніть, із чим пов'язані такі дії?

16. В-хромосоми Відомо, що число хромосом та їх морфологія (каріотип) - це стала ознака виду або клітинних типів у межах виду. Проте описані випадки наявності в "деяких клітинах деяких організмів з деяких популяцій" додаткових, численних, необов'язкових для цього виду хромосом - так звані В-хромосом. Запропонуйте механізми походження таких хромосом та їх можливу роль в еволюції каріотипів.

17. Руді на межі вимирання Досить часто в пресі з'являються твердження на кшталт: "Руді зникнуть з лиця Землі до дві тисячі ...надцятого року". Як головний аргумент автори цих прогнозів наводять дані про те, що алель, який обумовлює рудий колір волосся, є рецесивним стосовно всіх інших алелів цього гена. На підставі засад авторів прогнозу зникнення рудих запропонуйте модель зовнішнього вигляду середнього Homo sapiens через 150-200 років та проаналізуйте обґрунтованість цієї моделі з точки зору генетики.

18. Судинний ендотелій Відповідно до однієї з точок зору, судинний ендотелій є функціональною залозою, яка опосередковує дію різних біологічно активних факторів. Спираючись на приклади реакцій організму, в яких бере участь судинний ендотелій та на сучасне поняття про залози внутрішньої секреції, обґрунтуйте свою позицію щодо наведеної вище точки зору.

19. Позиційна інформація Наприкінці 60-х років Льюїс Вольперт для пояснення механізмів диференціації клітин та регуляції органогенезу в процесі розвитку ембріону запропонував гіпотезу "позиційної інформації". Ця гіпотеза привернула увагу інших дослідників після того, як Френсіс Крік зробив розрахунки параметрів, за якими ця гіпотеза могла б бути працездатною. У якому стані, на вашу думку, перебуває зараз гіпотеза позиційної інформацї, з огляду на сучасні уявлення щодо механізмів регуляції ембріогенезу та міжклітинних взаємодій?

20. Шукаємо йєті Йєті, снігова людина, алмаст - цими та іншими іменами називають загадкову людиноподібну істоту, яку спостерігали в різних куточках світу. Проте неспростовних доказів її існування немає й досі. Запропонуйте власний спосіб відшукування таких доказів.