Ксения Михеева
Практическая биология для школьников

Серия «Научпоп для начинающих»

© Ксения Михеева, текст, 2025

© skinorist, иллюстрации, 2025

© Оформление. ООО «Издательство «Эксмо», 2025

Предисловие

Вы когда-нибудь задумывались, почему естественные науки так называются? Ответ прост. Они изучают те предметы, объекты, явления и процессы, которые относятся к природе, связаны с реальными категориями, а не изобретены человеком, как, например, слово.

Биология – это наука о нас и о том, что вокруг. Она изучает такое сложное явление, как жизнь, во всём её многообразии и разнообразии. Биологию мы начинаем познавать с самого детства, когда обращаем внимание на ползущую по потолку муху; наблюдаем, как из семени появляется росток; задаёмся вопросом, что означают странные названия на упаковках…

Эта книга поможет вам взглянуть на привычные вещи с биологической точки зрения. Что-то окажется неожиданным, а о чём-то вы знали, но, возможно, просто не догадывались об этом.

Зачем нужны эти знания? Чем лучше мы понимаем то, что нас окружает, тем рациональнее используем время и возможности, с меньшей вероятностью можем стать жертвой мошенников. Биология помогает познать самого себя, свой организм, а в дальнейшем – больше заботиться о здоровье, прислушиваться к себе и потребностям тела и мозга. А если вам предстоит сдавать экзамен по биологии, то эта книга станет хорошим базисом: с полученными из неё знаниями будет легче осваивать школьную программу, понимать задания даже повышенного уровня сложности и справляться с ними.

Особенность этой книги в том, что повествование построено в виде экскурсии по… вашему дому. Мы пройдёмся по разным комнатам и помещениям, пристально посмотрим на то, что там есть, раскроем секреты привычных, на первый взгляд, предметов с точки зрения биологии. Не обделим своим вниманием различные закутки, балкон и подвал и даже выйдем во двор, пройдёмся по летнему саду. Обсудим природу вещей, внутренних структур, процессов, происходящих в организмах. Не всё увидим невооружённым взглядом, но сможем наблюдать эффект или результат.

Я попрошу вас включить воображение и представить, как мы вместе шагаем по помещениям, переходим от предмета к предмету, которые будем называть экспонатами. Но это будет не просто чтение: вы можете подключить интерактив и действительно брать в руки то, что вас окружает и что описывается в данный момент в книге. Можно пробежаться взглядом по составу на упаковке зефира или мыла, открыть холодильник и обследовать полки, посмотреть в окно на деревья рядом или найти паука с его паутиной. Порой я буду обращаться к вам с вопросами, иногда описывать сценки (и здесь можно представить, как экскурсовод в старом, но очень любимом вами музее вставляет плёнку диафильма в проектор), предлагать небольшие домашние исследования. Будет здорово, если время от времени вы действительно будете отвлекаться от чтения, чтобы на личном опыте проверить что-то описанное в тексте, провести собственный мини-эксперимент.

Ещё хочу отметить, что периодически наши темы будут уходить от чистой биологии, но это неизбежно. Ведь она изучает жизнь во всех её проявлениях: в организмах происходят биохимические реакции, работа ряда органов подчиняется физическим законам, животные и растения обитают в конкретных географических регионах и даже для математических закономерностей находится место… При этом для обозначения явлений и процессов мы используем слова – категории языка, при описании – литературные приёмы. Так что книга поможет лучше узнать не только биологию, но и связанные с ней дисциплины. Это и есть межпредметность.

Ну что же, вооружитесь любопытством, готовьте вопросы – наша экскурсия начинается.

Как построена книга и как её читать

Книга разделена на несколько частей – локаций, по которым будет проходить наша экскурсия. В каждой локации будем обсуждать предметы, явления, процессы, животных и растения, непосредственно связанные с конкретным помещением или местом.

Сведения и знания, полученные в одной локации, пригодятся в другой, так что не забывайте делать пометки или выписывать важное. При этом читать книгу не обязательно в прямом порядке: вы сможете начать с того места, которое больше интересует. Всё как в музее: там тоже есть рекомендованный маршрут, но посетитель волен ходить по залам так, как ему больше нравится.

Если вы готовитесь к экзамену и ищете конкретные темы или ответы на вопросы, пробегитесь взглядом по оглавлению: в книге много информации, кусочков текста, помогающих лучше понять сложные явления и справиться с заданиями повышенного уровня сложности, в том числе письменными.

Если вы родитель, который стремится найти ответы на многочисленные вопросы ребёнка, то книга станет отличным помощником в объяснении процессов и явлений. Просто ищите по названиям фрагментов текста или подарите книгу ребёнку, чтобы он сам мог найти интересующую информацию, узнать больше о биологии и, возможно, серьёзно увлечься ею.

Приятного чтения!

Кухня

Для начала заглянем на кухню. Представьте, тёплое и солнечное летнее утро: лучики падают на лицо и согревают, заливают помещение ярким светом. В этот день вам никуда не нужно спешить, можно расслабиться, оглядеться вокруг и присмотреться к окружающему.

Чай или кофе?

Вы предпочитаете чай или кофе? Оба эти напитка невероятно ароматные. Потяните носом воздух: чувствуются древесные нотки, шоколад, карамель, корочка хлеба, только что вытащенного из печи… И ещё множество различных оттенков. Каждый вдох будто раскрывает новые грани запаха, возбуждает аппетит и подталкивает нас быстрее ощутить вкус любимого напитка.

Запах – это химические молекулы, которые перемещаются по воздуху, залетают в нос и взаимодействуют с обонятельными рецепторами. Рецепторы – специальные чувствительные структуры, задача которых воспринимать различные сигналы из окружающей среды и переводить их в нервные импульсы. Из чего складывается аромат чая? Классический горячий напиток получают путём заваривания листьев чайного куста (камелии китайской), в составе которых множество неорганических и органических веществ. В том числе, содержатся терпены, фенилпропаноиды и производные жирных кислот (не пугайтесь сложных названий), многие из которых относятся к летучим соединениям, придающим определённый запах.

Конкретный аромат – это букет из разных молекул, сочетающихся между собой. На запах чая влияют особенности обработки сырья, степень ферментации (биохимическая переработка, от которой также зависит, будет напиток зелёным или чёрным), условия хранения и другое. И, конечно, большую роль играют разные добавки: искусственные ароматизаторы или натуральные ингредиенты (лепестки цветов, ягоды, листья других растений и пр.). При попадании заварки в горячую воду вещества растворяются, а часть молекул поднимается в воздух и достигает наших обонятельных рецепторов.

С кофе примерно та же история. Его делают из специальных зёрен – семян, полученных из плодов кофейного дерева. Сырьё подвергается сушке, ферментации, обжариванию. Во время заготовки и приготовления происходит множество химических реакций, в результате чего возникают и высвобождаются летучие ароматические соединения – молекулы органических веществ. Подробное объяснение природы запаха оставлю химикам, но отмечу, что в его формировании участвует несколько сотен молекул, при этом по отдельности они обладают совершенно различными ароматами, которые, смешиваясь, превращаются в привычные нам.

Чашка чая или кофе может нам поведать ещё кое-что о восприятии химических молекул. Любители горячих обжигающих напитков смогут подтвердить, что их вкус очень слаб и малозаметен, но по мере остывания можно уловить какие-то новые ноты и грани, например, фруктовые или цветочные, а горечь кофе тем менее ощутима, чем выше его температура. Если же зажать нос или задержать дыхание перед тем, как сделать глоток, впечатления будут менее яркими. Как это объяснить?

Средняя температура в ротовой полости здорового человека – около 37 °C. Вкус многих блюд и напитков ощущается более насыщенным, если их температура близка к этому значению или чуть выше него. В таких условиях чувствительность рецепторов максимальная, но она снижается при контакте с горячим. Поэтому при остывании чая или кофе мы и можем наблюдать постепенное изменение: вкус сначала незаметен или слабозаметен, появляется или усиливается по мере остывания напитка. Последнее можно ощутить, даже чуть подержав жидкость во рту, так как она охлаждается естественным образом и под действием слюны. Если же сосочки языка повредились чрезмерно горячей пищей, чувствительность утратится на некоторое время, но потом вернётся, так как эти структуры обновляются.

На вкусовое ощущение влияет не только информация от сосочков языка и температурных рецепторов, но также от рецепторов давления и обоняния. Воздействие пищи на челюсть, зубы и жевательную мускулатуру даёт представление о твёрдости, а запах помогает сделать образ объёмнее и детальнее. Дело в том, что вкус и обоняние – разновидности химической чувствительности, хеморецепции – одной из древнейших способностей, помогающих получать информацию из внешнего мира и внутренней среды. В головном мозге центры обработки информации от этих органов находятся рядом и влияют на работу друг друга, поэтому вкус хуже ощущается без запаха и наоборот, а при наличии обоих ярко выраженных ощущений одно усиливает другое. Вспомните, как это бывает, когда болеешь и ешь что-то с заложенным носом. А иногда только по аромату будто чувствуешь вкус чего-то.

Итак, задействуем одновременно вкус и обоняние и следим за температурой – простые правила, которые помогут получить максимальное удовольствие от чая, кофе или еды.

Задержимся ещё ненадолго у экспонатов в виде коробочек с заваркой. Что это за синий чай, опять какую-то химию придумали и людям подсовывают? Стоит признать, что дело действительно в химии, только в органической, естественной, то есть в веществах, которые есть в растениях и действительно отвечают за цвет.

Такие вещества называются пигментами. У организмов их очень много, даже у нас, например, меланин отвечает за цвет кожи, волос и радужки глаза. А растения содержат один из самых известных пигментов – хлорофилл (зелёный), чуть менее знакомые по названию каротиноиды (красные, оранжевые, жёлтые), ещё более незнакомые антоцианы (фиолетовые, синие, красные) и другие группы красящих веществ. Именно антоцианы отвечают за необычный цвет чая, в составе которого можно увидеть название растения клитория (анчан, клитория тройчатая). Из лепестков этого цветка получают синий порошок, используемый в качестве красителя, и делают чайный напиток.

Похожим образом обстоят дела с другими напитками необычного цвета. Изучите их состав, обратите внимание на интересные названия и поищите информацию в интернете. Если пигменты натуральные, то вы быстро найдёте подтверждение в сети. Помимо анчана их получают из экстракта куркумы, лепестков роз и гибискуса, свёклы и др. Если же цвет получают только за счёт искусственных красителей, это будет сразу понятно по составу.

Чай и кофе – очень хорошо, но, возможно, кому-то покажется их употребление неуместным в это время года. Например, лето и жара, зачем ещё и тёплые напитки пить? А вот в тех странах и городах, где высокие среднегодовые температуры и сухой климат, вряд ли зададут такой вопрос. Ведь люди здесь прекрасно знают, что после чашечки чая становится легче дышать, да и вообще жить в условиях жары.

Это связано с тем, что при употреблении тёплого питья температура внутри организма немного повышается, запускаются регуляторные механизмы, задача которых – вернуть всё в норму. В результате кровеносные сосуды расширяются, излучая больше тепла в окружающую среду, интенсивнее выделяется пот. На этот период уменьшается разница между температурой внутри организма и в окружающей среде, поэтому легче переносить жару. Правда, тёплые напитки помогают только в сухом климате, где пот быстро испаряется с поверхности тела. Во влажном воздухе механизм работает слабо, поэтому не принесёт облегчения (*тяжёлый вздох человека, проживающего в Санкт-Петербурге*).

Биология выпечки и йогурта

Проголодались? Я вот, кажется, да. Может, съесть круассанчик или пирожок с картошкой? А заодно обсудить биологию выпечки.

Для выпечки часто готовят или покупают дрожжевое тесто. Что это значит? Что в нём есть дрожжи. А вы помните, что они относятся к грибам? Дрожжи – микроскопические одноклеточные организмы, внутри которых происходят разные процессы жизнедеятельности. В холодильнике и на полке в магазине найдём прессованные или сухие дрожжи, которые, словно неживые, находятся в замершем, спящем состоянии – ждут подходящего момента. Этот момент наступит, когда окажутся в заготовке для теста, в тепле и с минимальным доступом кислорода (или совсем без него). Вот сейчас-то они и приступят к процессу брожения, который сделает наше тесто воздушным и пышным.

Брожение – процесс получения энергии в бескислородных условиях, то есть когда кислорода нет или недостаточно в среде, например воздухе. Именно поэтому тесто рекомендуется накрыть полотенцем или поставить в закрытый шкаф.

В тепле процесс пойдёт быстрее и эффективнее, так как ферменты положительно реагируют на температуру: чем она выше, тем активнее идёт брожение. Ферменты – это биологические катализаторы, специальные молекулы, ускоряющие реакции. Правда, по температуре есть некоторая оговорка: к увеличению скорости химических процессов повышение будет приводить только до определённого момента, потом показатель скорости замрёт на одном месте, а при дальнейшем повышении температуры – снизится. Подробнее об этом явлении поговорим позднее, а сейчас только отмечу, что брожение дрожжей в тесте максимально эффективно примерно при 26–27 °C (зависит от теста и культуры дрожжей).

Ещё для брожения дрожжам нужен сахар или другой источник углеводов, например крахмал муки. Они его окисляют и получают специальные молекулы АТФ, которыми расплачиваются за все прочие процессы жизнедеятельности. В ходе различных химических реакций, а здесь их достаточно много, выделяется углекислый газ. Он заполняет пространство между частицами теста и поднимает его, придавая ту самую пышность. Для дрожжей углекислый газ – просто побочный продукт (в общем-то как и для нас в процессе дыхания), но позволяющий получать такую прекрасную выпечку.

Давайте обобщим: заготовка для теста + дрожжи + тепло + мало кислорода = брожение = румяные круассаны, пирожки и прочие аппетитные изделия.

А как же хлеб? Для его приготовления также издавна применяют дрожжи, что можно назвать первой биотехнологией. Многим кажется, что биотехнология – это что-то, непременно связанное с лабораторией, с вмешательством человека в естественный ход событий и, конечно, современное. На самом деле это любое применение живого организма и процесса, происходящего в его клетках, в промышленности, например, для получения какого-либо продукта. А что же с выпечкой? Используем живой организм (дрожжи) и процесс в его клетках (брожение) для производства хлеба. То есть типичная биотехнология, пришедшая от далёких предков, ещё даже не придумавших такого слова.

Кстати, ещё один интересный продукт брожения – йогурт. Только для его приготовления нужны уже не дрожжи, а бактерии, молочнокислые. Условия для протекания почти такие же: микроорганизмы, тепло, молочный сахар (лактоза) и малое количество кислорода. Основной продукт – молочная кислота, которая превращает молоко в нечто новое. Так что надпись «живой йогурт» на упаковке имеет смысл, ведь внутри миллионы бактерий, создавшие эту вкуснятину. Правда, проходя через пищеварительную систему, большая их часть падёт жертвой различных соков нашего организма… Но об этом чуть позднее.

На йогурте можно найти и другие заслуживающие внимания надписи. Например, что значит «термостатный»? Это приготовленный в термостате – специальном устройстве, где можно задавать и поддерживать нужную температуру. Мы ведь уже упоминали, что для брожения нужно тепло, а подобное оборудование не только его создаёт, но и сохраняет неизменным. От этого бактериям максимально комфортно работается, а в итоговый продукт не будут попадать посторонние микроорганизмы (если всё сделано правильно).

Ещё одно, на мой взгляд, красивое и немного загадочное слово «перистальтика» можно встретить в рекламе. Перистальтика, или моторика – волнообразные движения стенок ряда внутренних органов, в том числе, органов желудочно-кишечного тракта, на которых и остановимся. Дело в том, что в строении стенок пищевода, желудка и кишечника хорошо выражена мышечная ткань (в основном гладкая), которая попеременно сокращается и расслабляется: чем активнее это происходит, тем лучше пища продвигается по организму, перемешивается с разными пищеварительными соками и переваривается. То, что мы едим, активно влияет на перистальтику.

Молочнокислые бактерии и продукты их жизнедеятельности положительно влияют на моторику кишечника, действуя на его стенки, повышая эффективность переваривания пищи. Также перистальтику усиливают пищевые волокна, содержащиеся в добавках и дополнительных ингредиентах йогурта: в камедях, злаках и др.

Однако не все йогурты действительно улучшают перистальтику кишечника. Положительный эффект принесут только продукты с высоким содержанием живых микроорганизмов, относительно коротким сроком годности, минимумом консервантов и сахара. Дело в том, что многие бактерии не смогут выжить в желудке с его соляной кислотой и сильными разрушающими ферментами. А большой срок годности йогурта, если он ещё и хранится при комнатной температуре, указывает на то, что микроорганизмы внутри уже не активны. Так что надпись «улучшает перистальтику кишечника» – часто просто рекламный ход.

Возвращаясь к брожению, отмечу, что с его помощью получают и другие хорошо известные нам продукты: сыр, соевый соус, квас, яблочный уксус…

Вездесущие микроорганизмы

В выпечке грибы, в йогурте бактерии… Что же это получается, везде вокруг нас какие-то микроорганизмы? Впечатлительным лучше этот ответ пропустить. Да, вокруг нас и даже в нас самих полно самых разных крошечных живых существ: одни помогают нам, другие наносят вред, третьи просто рядом, но не оказывают влияния. Поэтому полезно понимать, кто нам друг, а кто – враг, чтобы наилучшим образом использовать это для своей выгоды или максимально хорошо защищаться. По ходу экскурсии мы периодически будем возвращаться к этой теме.

Но раз эти микроорганизмы такие вездесущие, как же уберечь от них продукты? Для этого существует очень много способов, которые наши предки изобретали на протяжении своего развития и формирования цивилизации. Кстати, холодильники появились лишь относительно недавно, официально в 1899 году, а до этого времени приходилось что-то придумывать.

Особенно людям хотелось увеличить срок годности молока: свеженадоенное, оно очень быстро превращается в простоквашу (передаём привет молочнокислым бактериям с их брожением). Один из способов был предложен Луи Пастером и в дальнейшем получил название «пастеризация».

Биографическая справка. Луи Пастер – французский учёный-химик и изобретатель. Этого человека интересовали многие загадки природы, которые он пытался разгадывать. В частности, занимался микроорганизмами, а также связанными с ними реакциями жизнедеятельности. Изучая брожение, Луи Пастер пришёл к выводу, что этот процесс зависит от живых организмов, хотя многие его предшественники и современники считали, что это чисто химические реакции без примеси биологии.

Кстати, имя Луи Пастера тесно связано с иммунитетом и созданием вакцин. Этот учёный доказал микробную природу ряда заболеваний, например сибирской язвы, и предложил использовать вакцины для противостояния патологии. Стоит отметить, что ему пришлось преодолевать большое сопротивление, так как очень многие учёные того времени решительно отвергали тот факт, что какие-то микроскопические организмы способны вызывать тяжёлые болезни.

В классическом виде метод пастеризации выглядит так: молоко нагревают до температуры 60 градусов в течение часа, затем остужают, разливают в стерильные ёмкости и герметизируют. Способ позволяет уничтожить живые бактерии, что продлевает жизнь продукта примерно на 3–8 дней. Пастеризованное молоко мы найдём на полках магазинов и сегодня: обратите внимание, оно отличается непродолжительным сроком годности (5–12 суток).

Откуда же берётся молоко, которое может храниться по полгода? Значит ли это, что оно искусственное? Не искусственное, а прошедшее другую обработку. В наши дни существует несколько технологий, но можно обобщить и кратко рассказать про такие методы, как стерилизация и ультрапастеризация. Молоко нагревают до температуры выше 100 градусов в течение нескольких минут или секунд. В результате погибают не только бактерии, но и споры – специальные структуры, в которые превращаются микроорганизмы, когда условия становятся неблагоприятными (к слову, очень живучие, в среднем могут выдерживать температуры от –80° до +80 °C, но это не предел для некоторых видов). Поэтому молоко дольше сохраняет свою свежесть и не сбраживается, ведь внутри просто некому это делать. На таких коробках можно прочитать «стерилизованное» или «ультрапастеризованное» (есть технологические отличия этих методов, но мы не будем углубляться).

В завершение этой темы задам вопрос тем, кто хочет немного подумать и самостоятельно прийти к ответу: почему даже ультрапастеризованное молоко скиснет, если оставить его в открытом стакане при комнатной температуре?

Цыплята-переростки

Подойдём к хорошо знакомой и приятной экспозиции – холодильнику. Временами каждый из нас задумчиво, с глубокомысленным видом, изучает его содержимое на манер скульптуры «Мыслитель», уходит, а потом возвращается через несколько минут, «вдруг что-то новое появилось…» Что же тут интересного? Ооо, тут огромное множество биологических экспонатов, про некоторые расскажу подробнее.

Для начала присмотримся к бройлерному цыплёнку. Ничего себе цыплёнок! Да это же целая курица… Почему детёныш такой огромный? Нет, это не мутант. Дело в том, что бройлеры – гетерозисные гибриды.

Гетерозис, или гибридная мощность – явление, при котором дети превосходят родителей по ряду признаков, например, они крупнее, дают больше урожая, не так сильно подвержены заболеваниям и т. д. Применяется в селекции, то есть искусственном выведении, растений и животных. Но подобное мы увидим, конечно, не в каждом случае. Почему же одни цыплята обычные, маленькие и хиленькие, а другие – гетерозисные, крупные и мясистые?

Для получения таких бройлерных цыплят нужно взять родителей, сильно отличающихся друг от друга, представителей разных пород. Это приводит к сочетанию у потомства вариаций генов – участков молекулы ДНК, единиц генетической информации. У эмбриона формируются новые комбинации, совместное действие разных генов приводит к стимуляции развития признаков, поэтому наши цыплятки существенно превосходят куриц и петухов размерами и мясистостью, удивляя незнакомых с гетерозисом.

Цыплёнок-бройлер

В генетике существует несколько гипотез, пытающихся объяснить эффект гетерозиса, но ни одна пока не смогла сделать этого до конца. Скорее всего, работает сразу несколько механизмов. Исследования явления продолжаются, а мы ждём новых открытий.

По грибы

С эффектом гетерозиса мы ещё столкнёмся среди наших экспонатов и чуть подробнее затронем генетику, а пока продолжим осматривать полки. О, шампиньоны – достойная тема для обсуждения. Это шляпочные грибы, по строению относятся к пластинчатым (вопрос «почему?» сразу отпадает при внимательном осмотре). Обычно мы не видим внутренние пластинки, так как они вскрываются только при старении. Это отличный внешний признак, помогающий определить, что шампиньоны с полки магазина или собственного холодильника уже далеко не первой свежести. А почему так происходит?

У шампиньона, и ещё ряда грибов, выделяют мицелий и плодовое тело, состоящее из шляпки и ножки. Мицелий, или грибница – главная часть, находится под землёй или внутри другого субстрата, то есть чего-то, на чём растут организмы. Отвечает за питание, развитие и другие процессы жизнедеятельности, формирует плодовые тела со спорами – специализированными клетками, которые прорастают в новые грибы и обычно созревают под шляпкой. Отмечу, что несмотря на одинаковое название, у бактерий и грибов споры служат для разных целей: у первых – для перенесения неблагоприятных условий, у вторых – для размножения.

Грибам нужно не только образовать споры, но ещё защитить и распространить их, для чего и формируется плодовое тело. Пока происходит созревание этих специализированных клеток, они укрыты от негативных внешних воздействий, а после – плодовое тело раскрывается, позволяя ветру подхватить лёгкие структуры и унести подальше. Спора прорастёт на удалении от материнского мицелия – не возникнет конкуренции за вещества и территорию. Для прикреплённых организмов это особенно важно, ведь самостоятельно они не могут покинуть место произрастания. Ещё плодовое тело привлекает распространителей: собирая для себя еду, животные одновременно разносят клетки гриба.

То есть под шляпкой шампиньона образуются споры, необходимые для размножения. Когда они достаточно созрели для того, чтобы высыпаться и начать свой поход в самостоятельную взрослую жизнь, подшляпочное пространство вскрывается. Так мы и можем понять, что грибочек лежит уже слишком долго и вряд ли обладает хорошими вкусовыми качествами.

У грибов есть ещё одна особенность – прочная оболочка, или клеточная стенка, состоящая из хитина. Она придаёт клетке жёсткость, защищает её от негативных внешних воздействий. С хитином мы знакомы не только по грибам: это вещество также входит в состав покрова тела (экзоскелета – наружного скелета) ракообразных, паукообразных и насекомых, то есть представителей Членистоногих.

По химической природе хитин – сложный углевод, состоящий из длинных цепей. Он не растворим в воде и сложен для усвоения другими организмами. Для его расщепления необходим специальный фермент – хитиназа, то есть вещество, разрушающее цепи хитина. Так как в организме человека этот углевод расщепляется только частично, грибы считаются достаточно тяжёлой пищей. По этой и ряду других причин (например, потенциальная ядовитость, червивость и пр.) их не едят в некоторых странах.

Анатомия и физиология куриного яйца

На полках холодильника видим куриные яйца, про которые, кажется, знаем так много, но о которых можно узнать и нечто новое.

Внутреннее строение куриного яйца

Мы очень хорошо знакомы со строением яйца: вот прочная скорлупа (которая, возможно, случайно оказывалась в вашей глазунье), под ней какая-то плотная оболочка, очень для нас неприятная, потому что мешает удалению скорлупы, внутри полупрозрачный белок и яркий (или не очень) желток. Плотная оболочка внутри – это подскорлуповая оболочка, выполняющая защитную функцию.

Скорлупа – дышащее образование, то есть через неё проходит воздух, что очень легко проверить: просто опустите яйцо в воду, и увидите пузырьки, которыми оно покроется. Через неё потенциально могут проникать микроорганизмы, к тому же жидкий белок вполне мог бы просачиваться через отверстия. А вот плотная подскорлуповая оболочка – дополнительная защита от нежелательных эффектов.

Для яйца подскорлуповая оболочка – защита, а для нас – мучение, когда она никак не хочет нормально отделяться от белка. Существует много народных способов сделать её более «сговорчивой», однако на практике лёгкость чистки зависит от большого количества факторов: свежести яйца, физических и химических характеристик его содержимого, особенностей варки и охлаждения. Остаётся только пробовать разные советы и искать самый подходящий для себя.

Битва яйцами – любопытная пасхальная традиция. Каждый уважающий себя боец обязан знать, что ударять следует более острым концом. И это неспроста. Заострённый конец заполнен белком – запасом воды и других веществ для зародыша, также белок выполняет защитную функцию. А вот на тупой стороне находится пустое пространство – воздушная камера. Я думаю, вы уже догадались, что оно необходимо для запаса воздуха. Внутри яйца растёт птенец, которому обязательно нужен кислород для развития. Воздушная камера способствует газообмену. Получается, что эта часть яйца – его слабое место, поэтому запомните информацию, чтобы применить на практике на следующую Пасху.

Интересное явление, которое происходит с некоторыми молекулами, – это денатурация. Так называют разрушение природной структуры, то есть процесс, в результате которого, например, белок утрачивает свои природные особенности, деформируется и не может больше выполнять положенные функции. Денатурация бывает обратимой и необратимой, и с обеими мы часто сталкиваемся в жизни.

Стоит чуть накосячить с регулировкой температурного режима холодильника, как он сразу начинает морозить пищу. Так, я несколько раз доставала яйца, превратившиеся в ледышку.

В результате действия холода полупрозрачный и жидкий белок замерзает, но при комнатной температуре возвращается в обычное состояние. Это обратимая денатурация. То есть утрата природных свойств временная, а после прекращения действия негативного фактора молекула самопроизвольно возвращается в привычное состояние, не требуя создания специализированных условий.

А теперь давайте возьмём то же самое яйцо после разморозки и сварим его (или поджарим). На этот раз белок превратится в белую твёрдую массу, но попытка остудить его и даже помещение в холодильник не вернут прежнюю структуру. Это необратимая денатурация.

Разрушения настолько масштабны, что устранения негативного фактора и создания нормальных условий недостаточно для восстановления. А вот в лаборатории научились возвращать яичный белок после воздействия высоких температур к нормальному виду. Но эта технология ещё нескоро докатится до нашей кухни, поэтому остаётся только съесть приготовленное блюдо.

Получается, что денатурация более опасна в том случае, если вызвана высокой температурой, нежели низкой. Ей подвержены и ферменты, большинство из которых – белки по химической природе. Поэтому я отмечала, что увеличение скорости брожения наблюдается только до определённого момента, а при дальнейшем повышении температуры происходит денатурация, что и приводит к замедлению реакции, а потом и полному её прекращению. И сделаю ещё одно небольшое отступление: именно поэтому опасен жар, который долго не спадает у человека во время болезни. В наших клетках очень много белков, структура которых также подвержена разрушению, поэтому нельзя пускать высокую температуру на самотёк.

Температура не единственный фактор, способный вызвать денатурацию. К такому же эффекту приводят сильные концентрированные кислоты и щёлочи (содержатся, например, в моющих и чистящих средствах), радиация (ультрафиолетовое излучение) и другое.

А теперь перейдём к вопросу, который, знаю, волновал многих: можно ли из покупного куриного яйца вывести цыплёнка? Скорее нет, чем да. Потому что на фермах кур выращивают либо для получения птенцов, либо для получения яиц. Дело в том, что яйцо птицы содержит яйцеклетку – женскую половую клетку. В организме курицы оно образуется вне зависимости от того, произошло ли слияние с мужской половой клеткой (сперматозоидом), то есть оплодотворение. Получается, птица может принести два вида яиц: «пустые», в которых нет зародыша, так как не произошло оплодотворения; с развивающимся цыплёнком, так как оплодотворение произошло.

На полки магазинов попадают «пустые» яйца, неоплодотворённые. Для их получения специально выращивают огромное количество кур-несушек, а петухи на таких фермах содержатся отдельно. Поэтому из обычного покупного яйца птенца не вывести. Однако никто не исключает возможных ошибок: в упаковку потенциально может случайно попасть и оплодотворённое яйцо. Но для обнаружения такого придётся искать очень долго, к тому же зародыш мог погибнуть из-за неправильного или просто длительного хранения, перепадов температур, повреждения скорлупы. Так что если хотите провести эксперимент с выращиваем цыплёнка из яйца, лучше приобрести его у тех людей, кто занимается разведением.

Сыр

Ещё один привычный и очень биологичный продукт – сыр. Представьте, его изготавливали ещё в древности, за много тысяч лет до нашей эры. Технологий производства сыра очень много, нас же интересуют только некоторые моменты.

Сычужный фермент (химозин, реннин) – вещество из желудка жвачных животных, створаживающее белки молока. Наиболее он активен у детёнышей, что связано с особенностью всех млекопитающих – вскармливание молоком. Желудок жвачных устроен сложно, состоит из нескольких камер. Первые три связаны с расщеплением растительных компонентов и только в последнем – сычуге – вырабатываются кислый желудочный сок и собственные ферменты (отсюда и происходит название нашего вещества).

Благодаря створаживанию сычужным ферментом и появляется сыр, который проходит несколько стадий изготовления и созревания. Вместо химозина могут использовать и другие молокосвёртывающие вещества: кислоты, растительные компоненты из инжира, крапивы и др. Также сычужный фермент научились получать в промышленных масштабах при помощи бактерий, которым внедряют ген телят, ответственный за его синтез. Колонии культивируют на питательных средах, получая массу вещества, которое в дальнейшем и идёт на производство сыра.

Ещё в сыроделии используют плесень, чем сейчас мало кого можно удивить. А знаете ли вы, что плесень – это гриб? Да, она не формирует шляпки и ножки, но на клеточном уровне имеет типичное грибное строение, тело – мицелий. Конечно, в производстве сыра используют специальные съедобные виды плесени, которая активно участвует в процессе созревания. Если же продукт изначально грибов не содержал, а позеленел или покрылся белым налётом уже в холодильнике, есть его не нужно.

Морепродукты

А вот целая группа биологических экспонатов под названием «Морепродукты». В ней объединены животные, относящиеся к разным типам, а также водоросли. Кратко пройдёмся по основным представителям, которых используют в пищу.

Моллюски. Беспозвоночные животные с мягким телом. У многих есть наружная раковина: улитки, мидии, устрицы, гребешки и прочие. По строению раковины и другим особенностям выделяют брюхоногих и двустворчатых моллюсков. Первые более редки на наших кухнях, вторые многим хорошо знакомы. А вот ещё одна группа этих водных обитателей не имеет внешней раковины – головоногие моллюски, к которым относятся осьминоги, кальмары, каракатицы. Правда, здесь есть исключение – наутилусы со спирально-закрученной раковиной, но на нашей кухне мы их не встретим, так что оставим обсуждение этих животных до более подходящего случая.

Если вы готовили осьминога или смотрели, как это делают, то могли слышать про «клюв». Это прочные хитиновые образования в ротовой полости. Так как осьминоги – хищники, такое приспособление им необходимо для захвата и разрывания добычи. При приготовлении «клюв» обязательно вырезают, так как он несъедобный и острый.

Для дезориентации потенциального врага головоногие моллюски способны выделять специальные чернила. В случае опасности осьминоги, каракатицы, кальмары и некоторые другие выпрыскивают облако тёмной жидкости: она создаёт завесу и влияет на органы чувств хищников, что позволяет моллюскам скрыться. В основном чернила состоят из пигмента меланина, различаются по цвету у разных представителей. Их можно найти в составе некоторых продуктов в качестве красителя. Выраженных вкусовых качеств не имеют.

Ракообразные. В холодильнике можно встретить креветок, раков, крабов, а также порой лангустов, лангустинов, омаров (лобстеров). Это тоже беспозвоночные животные, но из типа Членистоногие. Панцирь ракообразных образован хитином с примесью других веществ, например извести (карбонат кальция), что делает его более твёрдым. Такой покров мешает нормальному росту, поэтому увеличение размеров тела происходит только в момент линьки – сбрасывания панциря. В этот период животные очень уязвимы, стараются спрятаться, например, в пустые раковины моллюсков. Некоторых ракообразных используют в пищу как раз в этот момент развития: так как их тело мягкое, его возможно съесть целиком, без чистки.

Тело высших ракообразных, перечисленных ранее, делится на два отдела – головогрудь и брюшко. В первом – находятся желудок и печень, а также орган выделения – зелёная железа (аналог почек у нас). Всё это удаляется при чистке животного. В пищу используют мясо брюшка, у некоторых – клешней, ног (например, у крабов).

Рыбы. Делятся на два больших класса: Хрящевые и Костные. К первому относятся акулы, скаты, химеры, ко второму – почти все остальные, очень нам привычные.

В отличие от беспозвоночных у рыб есть внутренний скелет, за что некоторые, особенно дети, не жалуют такую пищу. Действительно, нужно есть аккуратно, доставать эти косточки или заботиться о том, чтобы заранее их удалить перед приготовлением… Зато мясо рыб полезно, так как содержит витамины, макро- и микроэлементы и различные жирные кислоты, например омега-3, что сполна искупает неудобства во время готовки или приёма пищи.

Но почему речные рыбы более «костлявые», чем морские? На это влияют особенности обитания. В морях и океанах сильнее течение и больше давление воды, поэтому кости должны быть толще и прочнее. И чем их меньше, тем меньше риск механических повреждений. Это можно сравнить с башенкой из конструктора: чем больше в ней деталей, тем она неустойчивее и быстрее ломается. Поэтому такая особенность морских рыб сформировалась эволюционно, как защита от внешних воздействий, а речным – такое приспособление не понадобилось из-за более мягких условий обитания.

У рыб в пищу используют не только мясо, но и икру – яйцеклетки, женские половые клетки (почти как яйцо птицы). Икра вымётывается в воду, где встречается с мужской семенной жидкостью, – происходит оплодотворение.

К слову, вымётывание половых клеток, гамет – часть сложного инстинктивного поведения, называется нерест. Интерес вызывает то, что морские рыбы в этот период часто плывут в пресные водоёмы, а пресноводные – наоборот. При этом перестраивается часть физиологических процессов, что связано с разницей в солёности воды. Например, меняется активность почек: в морской воде больше жидкости сохраняется в организме, а в пресной – она активно удаляется. Интересно подробнее? Прибережём тему для ванной комнаты.

Съедобные водоросли

Сегодня на кухне современного россиянина всё чаще можно найти различные водоросли. Мы рассмотрим три разновидности: ламинарию (морскую капусту), порфиру (нори) и ундарию перистую (чука). Проверьте, может, что-то из этого найдётся на полках вашего холодильника или шкафчика?

Ламинария – род бурых водорослей, в пищу употребляют несколько различных видов, которые обычно называют просто морской капустой. Представители крупные, длина некоторых достигает 13 и более метров. Такие водоросли имеют самое сложное строение внутри своей группы, а их коричнево-зелёная окраска объясняется глубиной обитания.

Так как свет преломляется и рассеивается, проходя через толщу воды, ламинария должна максимально эффективно его поглощать для фотосинтеза (нужен для образования органических веществ). Для этого формируются специальные пигменты, влияющие на цвет.

Порфира – род красных водорослей, самых глубоководных. Их цвет варьируется от нежно-розового до синего, что также связано со светом и его рассеиванием в воде. Таким растениям ещё сложнее фотосинтезировать, поэтому они содержат много дополнительных пигментов для улавливания солнечных лучей.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «Литрес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.