А что, если?.. Научные ответы на абсурдные гипотетические вопросы - Рэндалл Манро

Это как множитель «×2» в нашей ролевой системе. Один такой ген сделает вас сильнее, а два – как и два множителя – приведут к серьезному заболеванию.

Эти два заболевания иллюстрируют одну из причин, по которой необходимо генетическое разнообразие. Мутации появляются сплошь и рядом, но наши избыточные хромосомы позволяют смягчить этот эффект. Избегая инбридинга, популяция снижает вероятность того, что редкие и опасные мутации окажутся в одном геноме, на обеих хромосомах.

Биологи используют показатель, называемый коэффициентом инбридинга, чтобы оценить процент ДНК, который может оказаться идентичным. Ребенок от родителей, которые не являются родственниками, имеет коэффициент 0, тогда как ребенок, у которого идентичный двойной набор хромосом, имеет коэффициент 1.

Это подводит нас к ответу на первоначальный вопрос. Ребенок от родителя, который произвел самооплодотворение, будет неким подобием клона родителя, но с серьезными генетическими болезнями. У родителя будут все гены, которые есть у ребенка, но у ребенка не будет всех генов родителя, и половина хромосом ребенка окажется в паре с собственной копией.

Значит, у ребенка будет коэффициент инбридинга, равный 0,5. Это очень много – такой коэффициент будет у ребенка после трех поколений последовательных браков сестер и братьев. Согласно книге Д. С. Фальконера «Введение в количественную генетику», коэффициент инбридинга, равный 0,5, приведет к снижению IQ в среднем на 22 пункта и к отставанию роста к десяти годам на 10 см. Есть немалый шанс, что эмбрион просто не доживет до родов.

Подобный инбридинг часто можно было наблюдать в королевских семьях, которые пытались сохранить свою кровь «чистой». Для европейской династии Габсбургов, семейства европейских правителей середины второго тысячелетия, было характерно множество браков между двоюродными братьями и сестрами, и кульминацией стало рождение Карла II.

Коэффициент инбридинга Карла был равен 0,254, то есть уровень инбридинга оказался выше, чем если бы его родители были братом и сестрой (0,25). Он страдал серьезными физическими и умственными нарушениями и был странным (и в общем неэффективным) королем. Однажды он велел выкопать из могил тела своих родственников, чтобы на них посмотреть. Его неспособность зачать ребенка привела к концу этой королевской династии.

Самооплодотворение – рискованная стратегия, вот почему секс так популярен среди крупных и сложных организмов[87]. Иногда встречаются многоклеточные / высокоорганизованные животные, размножающиеся путем самооплодотворения[88], но это достаточно редкий случай. Обычно это происходит в обстановке, где сложно размножаться половым путем – будь-то из за нехватки ресурсов, в изолированной популяции…

…или из-за излишне самоуверенных сотрудников парка Юрского периода.

Бросок вверх

ВОПРОС: Как высоко человек может что-нибудь подбросить?

ОТВЕТ: Люди мастерски кидаются предметами. Честно говоря, мы в этом деле просто великолепны – ни одно животное не умеет бросаться так, как мы.

Действительно, шимпанзе швыряются своими фекалиями (и изредка камнями), но они далеко не такие меткие, как люди. Муравьиные львы разбрасывают песок, но при этом ни во что не целятся. Рыбы-брызгуны охотятся на насекомых, сбивая их метко брошенными каплями воды, но используют для этого рот, а не конечности. Жабовидные ящерицы могут брызнуть струей крови из глаз на расстояние больше 1 м. Я не знаю, почему[89] они это делают, потому что каждый раз, когда я дохожу в статье до фразы «брызнуть струей крови из глаз», я останавливаюсь и смотрю на эту фразу до тех пор, пока не понимаю, что мне нужно прилечь.

Так что, хотя существуют и другие животные, умеющие бросать предметы, только мы способны схватить первый попавшийся под руку метательный снаряд и точно поразить цель. Более того, у людей это так хорошо получается, что некоторые исследователи предположили, будто бросание камней сыграло центральную роль в развитии мозга современного человека.

Бросать предметы нелегко[90]. Чтобы бейсбольный мяч долетел до баттера, питчер должен выпустить мяч, который он бросает, в строго определенной точке траектории броска. Ошибка на полмиллисекунды в ту или другую сторону достаточна для того, чтобы мяч не попал в зону удара.

Чтобы правильно рассчитать бросок, понадобится примерно пять миллисекунд (за это время самый быстрый из возможных нервных импульсов пройдет по всей длине вашей руки). Это значит, что, когда ваша рука только еще принимает исходное положение, сигнал «выпустить мяч» уже приблизился к вашему запястью. Чтобы понять, какая тут необходима точность, представьте, что барабанщик роняет палочку с десятого этажа и попадает по своему барабану, стоящему на земле, точно в такт.

Но похоже, что мы куда лучше бросаем предметы вперед, нежели вверх[91]. Если же речь идет о максимальной высоте броска, то мы могли бы использовать снаряды, которые взлетают вверх, когда их бросают вперед: был у меня в детстве бумеранг, вечно застревавший в ветках деревьев[92]. Но мы могли бы обойти эту проблему, используя вот такое приспособление:

Устройство для попадания себе в голову бейсбольным мячом с четырехсекундной задержкой

Мы могли бы также использовать трамплин, хорошо смазанный желоб, даже пращу – любое приспособление, способное направить снаряд вверх, при этом не снижая и не увеличивая его скорость. Конечно, можно попробовать и вот так:

Я сделал основные аэродинамические расчеты для бейсбольного мяча, который бросают с разной скоростью. Высоту броска я буду исчислять в жирафах:

Средний человек, вероятно, может бросить бейсбольный мяч на высоту как минимум трех жирафов:

Неплохо натренированный человек мог бы достичь высоты пяти жирафов:

Бейсболист со скоростью подачи 130 км/ч осилит десять жирафов:

Арольдис Чепмен, рекордсмен мира по скорости подачи (зафиксированный рекорд – 105 миль в час (ок. 169 км/ч), мог бы теоретически бросить мяч на высоту 14 жирафов:

Но как насчет других снарядов, помимо мяча? Очевидно, с помощью таких инструментов, как праща, арбалет или изогнутая ракетка-хиестра для баскской пелоты, снаряды можно метать гораздо быстрее. Но давайте для ответа на этот вопрос сосредоточимся на бросках голыми руками.

Бейсбольный мяч, скорее всего, – не идеальный объект, но найти данные по скорости для других снарядов довольно сложно. К счастью, Роальд Брэдсток, британский метатель копья, как-то провел «соревнование по метанию случайных объектов», во время которого метал все подряд, начиная от дохлой рыбины и заканчивая кухонной раковиной. Опыт Брэдстока предоставляет нам массу полезных данных для расчетов[93]. В частности, мы узнаем о том, что лучший снаряд для метания – это мячик для гольфа.

Существует не так уж много документальных описаний того, как профессиональные атлеты бросают мячики для гольфа. К счастью, Брэдсток такой бросок задокументировал, и его рекорд составил 155 м. Спортсмен метал мячик с разбега, и все же у нас достаточно оснований считать, что мячик для гольфа лучше бейсбольного. С точки зрения физики, это логично: ограничивающим фактором при броске в бейсболе служит вращающий момент локтя, и мячик для гольфа, обладающий меньшим весом, позволит руке двигаться чуть быстрее.

Возможно, скорость за счет использования мячика для гольфа удастся увеличить несильно, однако вполне вероятно, что профессиональный бейсболист, у которого есть время заранее потренироваться, сможет метнуть мячик для гольфа быстрее бейсбольного мяча.

Если так, то, если учесть в расчетах торможение о воздух, Арольдис Чепмен мог бы, вероятно, метнуть мячик для гольфа на высоту шестнадцати жирафов:

Похоже, это максимально возможная высота для брошенного человеческой рукой объекта…

…если не брать в расчет способ, который позволит даже пятилетнему ребенку легко побить все эти рекорды.

Смертоносные нейтрино

ВОПРОС: Как близко надо находиться к сверхновой звезде, чтобы получить смертельную дозу нейтринного излучения?