Сборник подготовлен к печати зам. председателя Жюри олимпиады В.И.Лапиным, членами жюри М.Б.Беркинблитом, Г.М.Длусским, В.Г.Онипченко.
ВОПРОС 1. На верхнем рисунке был изображен индрикатерий - безрогий носорог, живший на земле в олигоцене (в третичный период кайнозойской эры). Таким образом, машина времени движется в более отдаленное прошлое. Хотя вопрос не связан прямо со школьной программой, половина участников первого тура дали на него в целом верный ответ. Школьники могли обратить внимание на такие признаки млекопитающего, как наличие шерсти, наружные ушные раковины, копыта. Дополнительным признаком времени служит птица, изображенная на нижнем рисунке. Могли школьники использовать и растения, изображенные на рисунке (покрытосеменное растение на нижнем рисунке и древовидный папоротник на верхнем).
ВОПРОС 2. Поскольку прикрепленные животные неподвижны, они должны были выработать специальные приспособления для защиты, питания и размножения; соответственно должно было измениться и их строение. Многие прикрепленные животные используют пассивные средства защиты: моллюски - раковины, губки и коралловые полипы - скелеты, асцидии - прочный хитиновый покров. Некоторые животные используют для защиты от врагов щупальца со стрекательными клетками (гидра, актинии) или яд (некоторые моллюски). Один из основных способов питания прикрепленных животных - фильтрация, для которой имеются специальные приспособления (сифоны, реснички, которые гонят воду и пр.). Другой способ - широко раскинутые щупальца со стрекательными клетками; это позволяет неподвижным животным контролировать большой объем воды, а стрекательные клетки с ядом нужны потому, что их хозяева не могут догонять или преследовать вырвавшуюся или раненую) добычу. При размножении многие неподвижные животные используют почкование, что приводит к образованию колоний (коралловые полипы). Большинство неподвижных водных животных имеет плавающую личинку, играющую расселительную роль. Для прикрепленных животных может быть выгоден симбиоз с животными движущимися (актиния и рак-отшельник). С прикрепленным образом жизни обычно связано относительно простое строение (упрощенная нервная система, как правило, отсутствие глаз и т.д.).
ВОПРОС 3.
а) Это хищники, которые нападают группой на крупную жертву. Такой
способ охоты встречается у самых разных животных (волки, пираньи, акулы,
касатки, муравьи и др.).
б) Хищники, которые за счет силы, ловкости или специальных приспособлений
справляются с более крупной добычей, например, рысь, прыгающая с дерева на
шею оленя, удавы, глубоководные рыбы с сильно растяжимым желудком,
использующие паутину и яд и др.
в) Животные, которые питаются растениями, например, личинки жуков,
гусеницы бабочек, тли и т.д.
г) Те, кто питаются мертвыми животными (личинки жуков и мух, вороны,
грифы, стервятники, шакалы и т.д.).
д) Паразиты (формулировка вопроса допускала и такой ответ), например,
внутренние паразиты (аскарида, печеночная двуустка, несколько условно сюда
же можно включить личинок наездников), кровососущие паразиты (комары,
слепни, клещи и др.), к которым можно добавить животных, питающихся кровью,
таких как пиявки и некоторые рукокрылые.
ВОПРОС 4. Первая причина - специфичность процесса опыления (наличие самоопыления, специализация насекомых-опылителей и т.д.), разные сроки цветения, разное время опыления в течение суток. Вторая причина - физиологическая несовместимость разных растений, различие хромосомных наборов.
ВОПРОС 5. Естественно, преимущество мелких или крупных листьев относительно и зависит от условий обитания. Так, например, растения солнечных и сухих мест (например, степей и пустынь), которые должны экономить воду, получают преимущество при мелких листьях (например, полынь). Таким образом, размер листьев может быть связан с водным режимом. С другой стороны, в очень жарких, но сырых местах, где экономить влагу нет необходимости, испарение воды защищает растения от перегрева и при этом преимущества могут иметь большие листья. Растения с меньшими листьями имеют меньшую "парусность" и поэтому лучше противостоят сильному ветру (снегу, ливню); тонкие рассеченные листья некоторых водных растений создают малое сопротивление течению. Растения с очень мелкими листьями, испаряющими мало влаги, могут не сбрасывать листву на зиму, что позволяет экономить материал и энергию (ель, сосна, клюква), что позволяет экономить дефицитные элементы минерального питания, а также удлиняет продолжительность вегетационного периода (не требуется времени на развертывание новых листьев и процессы фотосинтеза у этих растений начинаются сразу после наступления благоприятных условий).
ВОПРОС 6. Граница территории может отмечаться запахом, для чего многие животные имеют специальные пахучие железы (у оленей, кошачьих и др.). Некоторые животные метят границы мочой (собаки, волки, лисы, шакалы), а другие пометом (антилопы, слоны). Некоторые животные оставляют на деревьях у границы участка клочья шерсти (медведи, зубры, рыси). Другой способ метки участка - повреждение деревьев и кустов, растущих на границе участка (медвежьи метки на коре деревьев, сломанные ветки и погрызы копытных, бобров, некоторых обезьян). Есть еще один способ сигнализации о занятости участка - звуковой (стрекотание сверчков, рев крупных хищников и др.).
Школьники 7-го класса считали наиболее интересными вопросы N 1, 3, 6. Наиболее интересен вопрос N 1. Это показывает роль внешней формы вопроса для младших школьников; почти всегда они считают наиболее интересным вопрос, оформленный в виде загадки, рассказа и т.д., т.е. забавный по форме. Кроме того, им интересны вопросы про поведение животных (NN 3 и 6). Наименее интересным все школьники считали вопрос N 7 про Красную книгу, который требовал только совершенно конкретных знаний и фактически не был олимпиадным вопросом.
ВОПРОС 1. Ковер из лишайников мешает семенам сосны достигнуть почвы и прорасти. Проросшие в лишайниковом покрове семена часто "зависают", т.к. их корешки не достигают почвы и проростки погибают. Лишайник конкурирует с проростками сосны за воду и во время дождей намокший лишайник может вырвать проростки из земли. Химические вещества, выделяемые лишайниками, препятствуют росту других растений. Лишайниковые боры часто являются последним этапом в пирогенном цикле в природе. В естественном состоянии возобновление сосны происходит после сгорания лишайникового покрова.
ВОПРОС 2. Температура тела насекомых может заметно повышаться при усиленной работе мышц (например, "разогревание" шмелей и бражников перед полетом; шмель "мохнат" именно для экономии тепла). Другой вариант повышения температуры тела - греться на солнце (бабочки, саранча и др.). Во время зимовки пчелы поддерживают достаточно высокую температуру тела за счет сжигания пищи, запасенной летом, при этом пчелы могут сбиваться в клубок для экономии тепла, уменьшая свободную поверхность. Температура в улье может быть и ниже, чем в окружающем воздухе, за счет испарения воды, которую пчелы специально приносят в улей, и его вентиляции. Наконец, температура тела может быть выше, чем у окружающего воздуха, у насекомых-паразитов, обитающих на теле теплокровных.
ВОПРОС 3. Прежде всего следовало объяснить резкие различия в содержании углеводов между растениями и животными. Основные соображения тут могут быть таковы. Углеводы у животных служат прежде всего как источник энергии. Однако жир является более энергоемким, чем углеводы, а животным, которые значительную часть энергии тратят на движение, очень важно экономить вес, поэтому животным выгоднее хранить энергетические запасы в виде жира. Растения неподвижны, поэтому им не так важно экономить вес, возможно им целесообразнее экономить на лишних химических реакциях, поэтому, хотя растения и производят жиры, но в основном хранят "топливо" в виде углеводов. Другое соображение может состоять в том, что растениям нужно больше углеводов, т.к. для растений углеводы не только источник энергии, но и основной материал для дальнейших синтезов, в то время как животные получают с пищей жиры и белки. Таким образом, различия животных и растений следовало выводить из различия в их питании и разной подвижности. Кроме того, растительные клетки имеют оболочку, образованную в значительной мере углеводами (клеточная стенка), которой животные клетки лишены. Листья растений содержат много углеводов потому, что там углеводы синтезируются и там же, отчасти, хранятся. Клубни служат резервуаром углеводов; крахмал клубней используется, например, для обеспечения энергией развития молодого растения на тех этапах, когда оно еще не начало синтезировать само. Печень является резервуаром гликогена и играет основную роль в регуляции уровня глюкозы в крови, в связи с чем в ней относительно много углеводов. Поскольку мышцы животных - один из основных потребителей энергии, они содержат относительно большой запас углеводов.
ВОПРОС 4. Можно предположить разные варианты опытов. Первый вариант: блокировать передачу сигналов от нервов к мышцам, например, кураре, а затем подать сигнал, на который обычно животное отвечало выученным движением. В этих условиях мышцы реально работать не будут, несмотря на желание животного совершить движение (сигналы по мышечным нервам будут идти, но они не вызовут сокращений мышц). Если в этих условиях давление будет меняться, то это значит, что изменения вызывают сигналы, приходящие от мозга (конечно, этот опыт не доказывает, что давление меняется только от этих сигналов; для такого вывода требуются дополнительные эксперименты). Второй вариант: денервированная мышца искусственно раздражается током; мозг не участвует в сокращениях мышцы и не получает сведений про ее работу. Если в этих условиях давление изменится, то вещества, выделяемые мышцей, могут влиять на кровяное давление (и тут опыт не доказывает, что это единственный источник влияния на кровяное давление) . Опыты с перекрестным кровообращением для проверки обсуждаемых гипотез явно не годятся (во-первых, в крови могут быть как вещества, выделяемые мышцей, так и нераспавшиеся медиаторы, во-вторых, вещества, содержащиеся в крови, могут влиять не на сосуды, а на какие-то нервные центры, что не позволяет сделать выбор между предложенными гипотезами.
ВОПРОС 5. Видоспецифичная сложная песня играет у многих птиц существенную роль в привлечении полового партнера и служит одним из этологических механизмов половой изоляции. Кроме того, такая песня играет роль в территориальном поведении. Простые видоспецифичные песни, как правило, играют роль сигналов тревоги или сигнализируют о наличии пищи. Сигнал "опасность" не может быть длинным, т.к. это противоречило бы его биологическому значению. Простые сигналы часто используются как внутри стай птиц одного вида, так и в смешанных стаях. Смысл общих сигналов состоит в том, что птица одного вида помогает птицам других видов и сама получает от них помощь, что способствует выживанию птиц разных видов.
ВОПРОС 6. Плавники могут преобразовываться в средства защиты - колючки, иглы, иногда с протоками ядовитых желез (колюшка, ерш, бычки, скорпена и др.). Плавники могут использоваться также для маскировки под предметы окружающей среды (конек-тряпичник). Плавники могут использоваться как средство прикрепления для рыб, живущих в реках с быстрым течением, а также как средство передвижения по дну, по суше или по воздуху (летучие рыбы, тригла, илистый прыгун). У лабиринтовых рыб плавники преобразуются в органы осязания (осязательные нити, осязательные усики). У удильщиков плавники преобразуются в приманку для ловли добычи. Плавники некоторых живородящих рыб с внутренним оплодотворением преобразуются в семяпроводник (гуппи, меченосцы). Иногда плавники превращаются в дополнительное средство дыхания, например, дыхательные грудные плавники многоперов, пронизанные густой сетью сосудов. Наконец, у аквариумных рыб плавники могут меняться не в результате изменения их функции при адаптации к тем или иным условиям среды, а в результате селекции, когда человек отбирает аквариумных рыб, исходя из эстетических критериев (например, вуалехвосты).
Наиболее интересным для школьников 8 класса оказался вопрос N 4 (эксперимент про регуляцию кровообращения), вопрос близок к тем, которые изучают в школе в данный момент и дает пищу для размышлений. Все остальные вопросы (кроме N 7) оценивались также довольно высоко и примерно равно интересны. Вопрос N 7 (про Красную книгу), как и аналогичный вопрос 7-го класса, считали интересным лишь 40% школьников, т.к. это не олимпиадный вопрос, он не заставляет думать.
ВОПРОС 1. Первая причина меньшего числа гибридов у животных - высокая избирательность оплодотворения, обеспечиваемая целым рядом этологических механизмов изоляции, системой видовых сигналов, используемых для опознания подходящего полового партнера ("брачные танцы", запахи, специфические позы и окраска и др.). В то же время у ветроопыляемых, а частично и у насекомоопыляемых растений опыление может осуществляться в значительной мере неизбирательно, в результате встреча разновидовых половых клеток у растений более вероятна, чем у животных. Вторая причина большего числа гибридов у растений - чаще встречающаяся у растений полиплоидия, что позволяет размножаться межвидовым гибридам (гибрид редьки и капусты, например). В принципе гибриды растений, даже если они окажутся неспособными к половому размножению, могут выжить за счет вегетативного размножения. Третья и наиболее важная причина - степень канализированности онтогенеза. У растений эволюция пошла по пути увеличения пластичности онтогенеза (очень широкая норма реагирования), что связано с прикрепленным образом жизни. У животных онтогенез гораздо жестче и "встроиться" в него чужим генам гораздо труднее. Кстати, проще всего соединить разные геномы в культуре клеток, где онтогенез вообще отсутствует. При этом можно соединить самые различные организмы.
ВОПРОС 2. Вопрос этот достаточно сложен и однозначного ответа не имеет. Основное соображение состоит в том, что в среднем более мелкие животные могут использовать большее число экологических ниш, чем животные крупные, а следовательно, более мелкие животные имеют больше возможностей для дивергенции. Второе соображение состоит в том, что у многих мелких животных наблюдаются сильные колебания численности (грызуны, насекомые), нередко вызывающие миграции. Мигранты могут остаться жить в новом месте с иными условиями, причем возникают популяции изолированные от исходной, что также может способствовать видообразованию.
ВОПРОС 3. Частично биогенные элементы возвращаются на сушу в результате чисто биологических процессов. Например, морские птицы ловят рыб и приносят их на сушу. Рыбу ловят летучие мыши. А белые медведи - тюленей. Другой путь биогенных элементов на сушу связан с географическими и геологическими явлениями. Так, при шторме на сушу выбрасываются иногда огромные массы водорослей, рыб и др. При геологических процессах может произойти подъем суши, так что бывшее дно моря, образованное остатками живых организмов, становится частью суши. Наконец, человек ловит рыбу, китов, криль, крабов, добывает водоросли и т.д., способствуя возвращению биогенных элементов на сушу.
ВОПРОС 4. Вопрос допускает чрезвычайно широкий спектр ответов разной глубины (анализ на физиологическом уровне, на цитологическом, на биохимическом). Ограничимся несколькими наиболее простыми примерами. Окись углерода связывается необратимо с гемоглобином эритроцитов, что приводит к удушью. Синильная кислота, цианистый калий блокирует цитохромы дыхательной цепи митохондрий. Яды многих змей содержат ферменты, разрушающие эритроциты. Метаболические яды, например, суабаин, нарушают работу натрийкалиевого насоса, что приводит к изменению нормального ионного состава клеточной цитоплазмы, в частности, к прекращению возникновения потенциалов действия нервных клеток. Многие яды действуют на синапсы, нарушая работу нервной системы. Так, кураре блокирует передачу в нервно-мышечных синапсах, стрихнин блокирует тормозные синапсы, столбнячный токсин инактивирует фермент, разрушающий синаптический медиатор.
ВОПРОС 5. Главное, что должны были изобразить школьники в своих ответах, - это соблюдение основных физических законов: кровь должна течь из желудочка в аорту тогда, когда давление в желудочке выше, чем в аорте, клапан между желудочком и аортой должен открываться тогда, когда давление выше в желудочке, и закрываться, когда давление выше в аорте.
ВОПРОС 6. Прежде всего можно указать несколько достаточно широко распространенных и достаточно прямых способов влияния растений друг на друга. Растение может побеждать конкурента в борьбе за свет, вытесняя его. Так, растения верхнего яруса с густой кроной (липа мелколиственная, ель европейская) используют основную часть света, необходимого для фотосинтеза. Растения, быстрее растущие после прорастания, затеняют соседей, тормозя их рост. Растения с более развитой корневой системой могут отбирать у своих конкурентов воду и неорганические соли. Растение может выделять в почву корневые яды - колины, мешающие росту других растений. Так, белая акация мешает росту других растений. Черника не дает прорастать лесной сосне. Майский ландыш, поселяясь под кустами дикой сирени, вытесняет этот вид. Однако такого рода химические взаимодействия характерны, главным образом, для эволюционно несопряженных видов растений, происходящих из разных сообществ. Растение может изменить состав почвы. Например, опавшие иглы ели приводят к повышению кислотности почвы, делая ее непригодной для роста лип и вязов. При заболачивании лесов мхом сфагнумом меняются все свойства почвы, что приводит к вытеснению практически всех растений сфагнумом. Еще один путь вытеснения - лучшее привлечение опылителей за счет более сильного запаха, больших запасов нектара. К этому близко образование большого числа семян или плодов, лучшая их защищенность, более надежное прорастание. Один из видов может вытеснить другой, если первый более устойчив к вредителям. Из двух видов в сообществе может сохраниться только один при появлении в сообществе достаточно активного фитофага с избирательным питанием. Наконец, один из видов может вытеснить ряд других, когда нарушается экологическое равновесие системы за счет появления в ней нового вида, не имеющего в данном сообществе естественных врагов, которые регулируют численность других растений. Классический пример такого "биологического взрыва" - опунция в Австралии.
ВОПРОС 7. Фактически надо придумать опыты, которые позволили бы различить следующие две ситуации: является ли окраска мух маскирующей, позволяющей им быть незаметными для насекомоядных животных в условиях их обитания, или же она является предостерегающей, как у ос. Можно предположить несколько разных вариантов опытов, которые в принципе позволяют сделать выбор между этими ситуациями. Первый вариант опыта таков. Пусть мы в нормальной, обычной для мух среде обитания изолировали большой участок сеткой и пустили туда определенное количество мух, ос и насекомоядных птиц. В другой такой же участок поместим только мух и птиц. Наконец, в третий участок с необычными условиями (необычной окраской почвы, необычными растениями) поместим тоже мух, ос и птиц. Если мимикрия не при чем, то птицы быстро уничтожат мух в третьем участке, где их окраска не может быть маскирующей. Если же окраска мух является мимикрией, то будут уничтожены мухи на втором участке, где нет ос и где птицы поэтому не выработают рефлекс их избегания. Другой вариант мысленного опыта таков. Допустим, мы можем устранить всех ос из той области, где живут мухи с осовидной окраской. Если с мухами ничего не произойдет (численность особенно не изменится, окраска останется той же) даже через длительное время, то окраска мух - не мимикрия. Если же численность мух начинает падать, а тем более если начинает увеличиваться относительное число мух-мутантов, имеющих менее заметную окраску, чем осы, то значит мы имели дело с мимикрией.
Наиболее интересны для учеников 9-го класса были вопросы NN 1, 2 и 7, т.е. те вопросы, которые требовали думать, причем школьники имели достаточно фактического материала для размышлений. Наименее интересны вопросы NN 5 и 6. Вопрос N 5 про давление крови был воспринят школьниками как вопрос на знание конкретного материала, а не вопрос на размышление с применением законов физики. Вопрос N 6 не требовал размышлений, там надо было вспомнить и собрать воедино разные знания о взаимном влиянии растений; такие вопросы еще интересны ученикам 7-го и 8-го классов, но уже мало интересны для девятиклассников.
ВОПРОС 1. Для объяснения окраски и формы коралловых рыб необходимо учитывать особенности среды обитания этих рыб и их межвидовые и внутривидовые отношения. В коралловых рифах сами кораллы, водоросли и беспозвоночные животные имеет весьма разнообразную форму и окраску, поэтому соответствующая окраска рыб и их форма является покровительственными, делая многих рыб мало заметными на фоне рифа. Возникновение такой окраски и формы обусловлено действием естественного отбора. Около рифов обычно отсутствует течение, а наличие щелей и укрытий позволяет рыбам прятаться вместо того, чтобы спасаться бегством. Это приводит к тому, что часть обитателей коралловых рифов не имеет обтекаемой формы тела, характерной для рыб открытых вод. Форма тела может быть уплощенной для лучшего проникновения в щели. Некоторые рыбы имеют удлиненное "рыло" для добывания пищи из щелей и трещин. Ядовитые или колючие рыбы могут иметь странную форму, придаваемую им шипами и колючками, и яркую предостерегающую окраску. Другие рыбы могут подражать ядовитым рыбам и иметь сходный вид (мимикрия). Окраска рыб может играть известную роль при поисках полового партнера. Кроме того, яркую особую окраску имеют рыбы, играющие роль "санитаров"; хищники ее трогают этих рыб с их специфической окраской. Окраска важна для территориальных рыб. При охране территории рыбы прогоняют особей своего вида (т.к. они конкуренты) и все обращают внимания на особей других видов.
ВОПРОС 2. Для ответа на этот вопрос школьники должны были представить себе, как возникает произвольное напряжение мышцы. Этот процесс включает такие этапы: сигнал из центральной нервной системы поступает в спинной мозг, от моторного нейрона спинного мозга импульсы идут к мышце, вызывая ее сокращение. Сокращение мышцы поддерживается за счет непрерывного потока импульсов из спинного мозга и образования мостиков между актиновыми и миозиновыми нитями в сокращенной мышце. Первый вариант ответа таков. У позвоночных животных нерв, подходящий к мышце, может только возбудить ее, следовательно, для расслабления мышцы нужно, чтобы по нерву перестали поступать импульсы. Для этого надо затормозить ту нервную клетку, аксон которой идет к мышце. Значит, удар по мышце должен возбуждать какие-то рецепторы, сигнал от которых, поступая в мозг (прямо в спинной или через головной), тормозит моторные нейроны. Это рассуждение легко пояснить рисунком рефлекторной дуги. Рецепторами, которые при ударе по мышце тормозят мотонейроны, являются сухожильные рецепторы. Второй вариант ответа сводится к тому, что удар по мышце приводят к разрыву мостиков между актиновыми и миозиновыми нитями.
ВОПРОС 3. Основная идея ответа такова. При увеличении линейных размеров в 10 раз объем и вес тела возрастает в 1000 раз (как куб линейных размеров), в то время как ряд других показателей, например, прочность костей, площадь легких, сечение кровеносных сосудов и т.д., только в 100 раз (как квадрат линейных размеров). Возникшие диспропорции сделают огромное животное нежизнеспособным или маложизнеспособным. Их устранение требует существенной перестройки организма, что оказывается очень трудно или даже невозможно сделать при селекции. Дополнительное соображение состоит в том, что выведение очень крупных животных технически трудно для селекционеров и экономически нецелесообразно. Мелких животных легче разводить и содержать. Крупные животные дольше созревают. Ясно, что больших животных можно содержать в относительно небольшом количестве, а следовательно, будет меньше и количество мутантов, которых можно использовать для дальнейшего отбора.
ВОПРОС 4. Правильный ответ на вопрос требовал понимания того, что речь идет о некотором динамическом процессе, что важны не абсолютные значения массы фотосинтетиков и потребителей, а скорость ее прироста, продуктивность. Животные наращивают свою массу за счет использования прироста. У водных растений часто гораздо более высокая продуктивность. Это связано с тем, что одноклеточные водоросли, составляющие часто основную массу водных фотосинтетиков, имеют очень большую относительную поверхность, что позволяет им быстро расти и часто делиться. Другой вариант ответа состоит в том, что в некоторых глубоководных биоценозах возможно создание биомассы за счет работы хемосинтетиков.
ВОПРОС 5. Этот вопрос не слишком олимпиадного характера: он требует конкретных знаний. Количество ДНК удваивается в синтетическую фазу и вдвое убывает во время митоза; интенсивность синтеза ДНК в другие фазы, кроме синтетической, можно считать нулевой (если пренебречь репарацией повреждений). Интенсивность синтеза РНК должна быть близка к нулю во время митоза, когда ДНК спирализована; скорость синтеза РНК должна быть сильно снижена и в фазу редупликации ДНК. Напротив, в пресинтетическую фазу РНК синтезируется активно, т.к. после деления клетка должна расти и восстанавливать органеллы. Точно так же в постсинтетическую фазу должен идти активный синтез РНК, т.е. клетка должна синтезировать вещества, необходимые для митоза (например, белок - тубулин для организации веретена деления). График для интенсивности синтеза белка должен несколько отставать по фазе от графика интенсивности синтеза РНК, кроме того, синтез белка не будет падать до нуля, даже если РНК в данный момент не синтезируется, т.к. пул запасенных РНК имеет заметное время жизни; поэтому колебания в интенсивности синтеза белка будут меньше, чем у РНК.
ВОПРОС 6. Первый вариант ответа объясняет разные результаты скрещивания наличием генов, локализованных в половых хромосомах. Тут может быть несколько разных конкретных вариантов ответа; приведем один из них. Пусть самки имеют две идентичные половые хромосомы XX, разные у разных линий. Пусть самцы имеют половые хромосомы ХУ, причем У хромосома не кодирует никаких признаков. Тогда ясно, что гибридные самцы получают свою хромосому У только от матери. Ясно, что гибридные самцы будут иметь те признаки, которые кодируются генами материнской хромосомы, т.е. эти самцы будут разными, родившись от самок разных линий. Дальше возможно много вариаций: гомогаметным полом могут быть не самки, а самцы, У хромосомы могут вообще отсутствовать и т.д.
ВОПРОС 7. Интенсивность отбора, действующего на разных этапах жизненного цикла, как правило, зависит от их длительности. Ответ на данный вопрос сводится к объяснению, почему в наземных условиях (а именно на суше происходила эволюция растений) больше преимущества имеют диплоидные организмы, по сравнению с галоплоидными. Условия жизни на суше более изменчивы, чем в воде, здесь диплоидные организмы имеют возможность сохранять в своем генофонде редкие рецессивные мутации и в связи с этим обладают значительным генным полиморфизмом, дающим преимущества в случае изменения направления отбора. Гаплоидные организмы не имеют возможности сохранить в рецессивном состоянии неблагоприятные в данный момент мутации, которые могли бы быть полезными в случае изменения условий окружающей среды. Таким образом, в условиях, когда селективная ценность генов претерпевает постоянные изменения, диплоидные организмы имеют преимущество перед гаплоидными, что ведет к редукции гаплоидного поколения (гаметофитов) в жизненном цикле высших растений и большему развитию спорофита. Кроме того, необходимо иметь в виду, что вышедшие на сушу растения были архегониальными, их половые органы - антеридии и архегонии, развивающиеся на гаметофите, продуцируют гаметы, которые приспособлены к существованию только в водной среде. Поэтому редукция гаметофита является путем приспособления к наземным условиям, где капельно-жидкая вода не всегда имеется в распоряжении растения.
ВОПРОС 8. Наличие повторов генов в хромосоме (и вообще в геноме) повышает надежность генома и служит защитой от мутаций, некоторые исследователи считают, что мутации одного из нескольких идентичных генов являются одним из основных путей появления новых белков (предполагается, что так возникли химотрипсин и миоглобин из гемоглобина); при наличии всего одного гена мутации в столь важных генах были бы скорее всего летальными. При наличии нескольких идентичных генов в хромосоме возможен более интенсивный синтез РНК, закодированных в этих генах; по-видимому, с этим связано наличие в геносоме многих копий генов, необходимых для образования транспортных РНК и рибосом. Другой пример, когда нужно много идентичных генов, - полигенные хромосомы слюнных желез личинок дрозофилл и шелковичного червя; железы должны усиленно синтезировать вещества, необходимые для образования кокона. Повторы генов могут вести к изменению фенотипа, усиливая тот полезный или вредный признак, который кодируется данным геном. Один из наиболее простых и вероятных механизмов возникновения повторов - неравный кроссинговер, при котором два идентичных гена могут оказаться рядом в одной хромосоме. Другой вариант - плазмида включает в хромосому ген, идентичный тому, который в ней уже был.
Как наиболее интересные десятиклассники отметили вопросы NN 3, 4, 6, 7, 8 - все это трудные для школьников вопросы, ответы на которые им неочевидны, вопросы, требующие серьезных размышлений. Самым неинтересным десятиклассники сочли вопрос про окраску коралловых рыб, считая ответ на него очевидным, а сам вопрос слишком простым; лишь 65% школьников сочли интересными вопросы про расслабление мышц и про графики интенсивности синтеза ДНК, РНК и белка, школьники считают, что эти вопросы (особенно второй из них) недостаточно олимпиадные и требуют конкретных знаний в узкой области.