Синтез
| № | Название | Формулировка задачи | Автор |
|---|---|---|---|
| 1 | GeneRAR | Хорошо известны компьютерные программы-архиваторы информации. Каким организмам и в каких условиях был бы полезен механизм временного сжатия генетической информации? Предложите молекулярный механизм «архивирования» и «разархивирования» генетической информации — уменьшения длины и последующего восстановления последовательности нуклеотидов. | Пупов Д.В., Кузин И.А. |
| 2 | Слизень внутри | Моллюски – один из самых многочисленных типов животных. Однако, среди них не получили широкого распространения виды, являющиеся эндопаразитами млекопитающих. Какие анатомические, физиологические и экологические особенности моллюсков препятствовали им в освоении этой среды обитания в процессе эволюции? Какая группа моллюсков с наибольшей вероятностью могла бы перейти к эндопаразитическому образу жизни? Предложите, как мог бы быть устроен такой моллюск-эндопаразит млекопитающих. | Агапов А.А. |
| 3 | Мертвопокровность | Для некоторых тропических лесов характерна мертвопокровность (отсутствие травянистого яруса). С чем это связано? Предложите модель гипотетического высшего травянистого растения, способного использовать поверхность земли в таких лесах. | Алкин Н.А. |
| 4 | Дрожь земли | В фантастических фильмах часто встречаются огромные подземные животные. Предположите, какие физиологические, экологические и эволюционные факторы лимитируют размер облигатных обитателей толщи грунта. Какими особенностями строения и физиологии могло бы обладать максимально крупное «подземное» животное? | Шилова О.Н. |
| 5 | Изюмительный плод | Получение бессемянных плодов растений - это весьма привлекательная цель, однако семена являются необходимым материалом для поддержания культуры. Предложите универсальный биологический агент, который мог бы запускать образование плода у различных сельскохозяйственных культур без образования у них семян. Как такой агент мог бы функционировать? Как ограничить действие этого универсального агента только выбранными культурами? | Зотова А.А., Зотов И.А., Шилова О.Н. |
| 6 | Жадина-говядина | Круговорот биогенных элементов является основой существования биосферы. Предположите, что возник живой организм, максимально затрудняющий использование органических соединений, входящих в его состав, другими организмами, при этом он сам способен метаболизировать эти соединения. Каким образом «жадный» организм может достичь этой цели с минимальными изменениями обычных биохимических путей? Какие основные типы важных для его жизнедеятельности молекул (соединений) и каким образом он сможет «защитить» от использования другими организмами? | Костюк А.И. |
| 7 | Снайпер | Некоторые животные применяют прицельную «стрельбу по противнику». Приведите примеры таких «снайперов» и их «метательных снарядов». Какие типы «боеприпасов» наиболее перспективны для «снайперов» с точки зрения защиты и с точки зрения нападения? Какие из существующих ныне животных могут стать «снайперами» в будущем? | Ломов Н.А. |
| 8 | Сахарный код | К биологическим полимерам кроме белков и нуклеиновых кислот относятся также полисахариды. Предложите механизм прямого кодирования последовательности моносахаридов в полисахариде последовательностью нуклеотидов в РНК. Чем этот процесс будет отличаться от трансляции? Для каких организмов он мог бы быть полезен? | Кузин И.А. |
| 9 | Живой дирижабль | Предложите модель летающего макроорганизма, плотность которого была бы меньше плотности воздуха. Какой образ жизни он бы вел? Почему такие организмы до сих пор не обнаружены? | Мартыновченко Ф.А. |
| 10 | Мир без... | Человечество стремится полностью уничтожить некоторые виды вирусов и одноклеточных организмов. В научной печати обсуждается возможность искоренения и некоторых многоклеточных организмов. Кто из них является наиболее подходящим кандидатом? Учтите как благоприятные последствия для человека, так и неблагоприятные – для экосистем. | Кузин И.А. |
| 11 | Колобок | Предложите, каким образом были бы устроены и могли бы передвигаться, питаться, дышать и размножаться животные, подобные Колобку из одноименной сказки. В каких биотопах они бы обитали? | Пупов Д.В. |
| 12 | Fallout | В научно-фантастической литературе и кинематографе популярен сюжет о жизни после ядерной войны. Предположите, какие группы организмов и благодаря каким особенностям смогут выжить после глобальной ядерной катастрофы. Какие новые трофические связи могут возникнуть, и как изменится структура биосферы в целом? Какое влияние данная катастрофа окажет на характер эволюции? | Кузин И.А., Пупов Д.В. |
| 13 | Поиски нового вида | Перед Вами поставлена задача в самые сжатые сроки отыскать новый, до этого неизвестный науке, вид многоклеточных организмов. Какие действия Вы предпримете для ее выполнения? Где Вы будете его искать и с помощью каких методов? Что это будет за организм? Как Вы будете доказывать уникальность и новизну своей находки? | Пупов Д.В. |
| 14 | Алиса в Зазеркалье | Все известные организмы состоят из "правых" (D) сахаров и "левых" (L) аминокислот. Однако физические законы (существенные для жизнедеятельности биологических систем) не меняются при "зеркальном отражении". Почему же до сих пор не найдены организмы, состоящие из L-сахаров и D-аминокислот? А если они будут найдены, то каков будет их тип питания? Будут ли они представлять опасность для человека или для "естественных" экосистем? | Кузин И.А. |
| 15 | Левиафан | Человечество использовало различных "боевых животных" (слонов, лошадей, верблюдов, собак и т.д.) на протяжении тысяч лет. Предложите трех многоклеточных животных – потенциальных кандидатов на роль "боевого животного" XXI века. Какие свойства этих животных делают их перспективными в условиях современных военных действий, и какие особенности анатомии, физиологии и поведения этих "бойцов" можно улучшить современными биотехнологическими методами? Как этим животным можно будет противостоять? | Черных О.Н. |
| 16 | Трансляция с ДНК | Предложите возможный механизм, благодаря которому последовательность нуклеотидов ДНК могла бы переводиться в аминокислотную последовательность напрямую, минуя РНК-посредника. На какие реально существующие молекулярные комплексы была бы похожа машина, осуществляющая этот процесс? В какой группе организмов такой процесс был бы максимально полезен и эффективен? | Агапов А.А. |
| 17 | Рожденный летать | Некоторые организмы значительную часть жизни проводят в полете. Предложите модель строения организма, который всю жизнь проводит в воздухе и никогда не приземляется. Какие трудности возникнут у такого организма? Какими могут быть пути их преодоления? Какие экологические особенности будут характерны для такого организма? | Пупов Д.В., Мартыновченко |
| 18 | Голова | Как известно, одна голова хорошо, а две — лучше! Многоглавые животные часто встречаются в геральдике, а так же в различных сказках и мифах. Например, одним из важнейших элементов герба России является двуглавый орел. Какими анатомическими и физиологическими особенностями должны обладать подобные многоглавые животные? Существовали ли они в природе и существуют ли сейчас? | Пупов Д.В. |
| 19 | Позвоночные-эндопаразиты | Предположим, что когда-либо на планете появятся позвоночные, экологической специализацией взрослых особей которых станет эндопаразитизм. Предложите модель строения и особенности жизненного цикла таких животных. На каких организмах они будут паразитировать? | Ляпунов А.Н. |
| 20 | Поющий огурец | Звуковая коммуникация не распространена среди растений. Почему это так? Предложите модель растения, которое использовало бы звуковые волны для передачи сигналов другим растениям. Опишите механизм генерации и восприятия звуковых сигналов растением. В каких случаях звуковая коммуникация была бы полезна растению? | Ломов Н.А. |
| 21 | Стокгольмский синдром | Тесные отношения между паразитом и хозяином могут превращаться из антагонистических во взаимовыгодные. Приведите примеры таких переходов. Какой многоклеточный паразит человека с наибольшей вероятностью может пойти по такому пути эволюции? Предложите и обоснуйте последовательность этапов данного эволюционного перехода. | Бизяев Н.С. |
| 22 | Автостопом по галактике | Предположим, что некоторые организмы получили возможность выходить в открытый космос и совершать межпланетные миграции для колонизации других планет. Какие повреждающие факторы в космосе будут действовать на такие живые организмы? Какие приспособления и адаптации могли бы быть полезны таким организмам для преодоления действия указанных вами повреждающих воздействий? Предложите модель такого "космического путешественника". | Пупов Д.В. |
| 23 | Хлорохондрия | Митохондрии и хлоропласты сосуществуют в некоторых эукариотических клетках. Предложите модель хлорохондрии - органеллы, объединяющей функции митохондрий и хлоропластов. Какие преимущества получит организм, обладающий хлорохондриями? К каким проблемам приведет такое объединение, как эти проблемы могут быть решены? | Алкин Н.А. |
| 24 | Blackout | Представьте, что в результате какой-то катастрофы солнечные лучи длительное время не доходили до поверхности Земли. Организмы с какими типами метаболизма (по источнику углерода, по источнику энергии и по акцептору электронов) продолжат существование в таких условиях? Каким образом эти организмы будут повторно колонизировать Землю после восстановления освещенности? Какие экологические ниши они займут в первую очередь? | Агапов А.А., Ломов Н.А., Кузин И.А. |
| 25 | Понаехали тут | Крупные города представляют собой принципиально новые биотопы и экологические ниши для живых организмов. В чем состоят экологические особенности больших городов как среды обитания? Какие новые живые организмы из «дикой природы» смогут заселить урбобиотопы? Для каких групп переезд в города в будущем приведет к видообразованию? | Шилова О.Н., Шилов Е.С., Суслов В.В. |
| 26 | Двойной агент | Многие вирусы опасны тем, что могут передаваться между разными видами. Однако в природе практически не встречаются вирусы, способные заражать как растительные, так и животные организмы. Почему такая стратегия не распространена среди вирусов? Предложите модель вируса, который бы эффективно инфицировал организмы высших растений и позвоночных животных и размножался в них. Предложите последовательность этапов возникновения такого вируса в ходе эволюции. | Вьюшков В.В. |
| 27 | Лего-животное | Известно, что особи некоторых грибов и растений способны срастаться, создавая модульные «сверхорганизмы», в которых можно выделить участки организма, происходящие от разных особей. Приведите существующие примеры срастания отдельных свободноживущих животных, проанализируйте причины такой «сборки сверхорганизма», а также ее достоинства и недостатки. Предложите на основе Вашего анализа модель свободноживущего «сверхорганизма», собирающегося из максимального количества разных модульных особей. | Шилов Е.С. |
| 28 | Квадратная картошка | В живых организмах крайне редко встречаются структуры в форме прямоугольных пареллелепипедов. В то же время они могли бы быть очень полезны в народном хозяйстве (например, кубические яйца). Почему прямоугольные формы редко встречаются в природе? Предложите биотехнологический способ создания сельскохозяйственных продуктов в форме прямоугольных параллелепипедов. | Пупов Д.В. |
| 29 | Упрощение гаметофита | Среди растений в ряду Плауны → Папоротники → Голосеменные → Цветковые наблюдается постепенное уменьшение роли гаметофита в жизненном цикле, его редукция. Рассмотрите причины, по которым может произойти дальнейшее упрощение строения гаметофита в ходе эволюции высших растений. Каким он станет в таком случае? | Вишницкая О.Н. |
| 30 | Райский сад | Представьте, что потенциальная продолжительность жизни всех многоклеточных животных на Земле одномоментно увеличилась в 10 раз за счет отложенного старения. К каким экологическим и эволюционным последствиям для биосферы, без учета каких-либо антропогенных воздействий, это приведет? | Кузин И.А., Пупов Д.В., Шилов Е.С. |
| 31 | Паспорт | Вас пригласили работать в проект по разработке биометрических паспортов, введение которых планируется на территории всей страны. Биометрический паспорт должен однозначно идентифицировать человека по его анатомическим, физиологическим и биохимическим параметрам, которые можно легко определить с помощью различных приборов или экспресс-методик, и которые бы минимально зависели от возраста и конкретного состояния человека. Какие параметры обеспечили бы выполнение поставленной задачи? Какими методами или приборами Вы будете пользоваться для их измерения? | Пупов Д.В. |
| 32 | Дифференцировка | В конце XIX века В. Ру и А. Вейсман предположили, что дифференцировка клеток животных происходит в результате потери части наследственного материала. В чем были бы преимущества и недостатки механизма дифференцировки за счет удаления генов, которые не должны экспрессироваться в соответствующих клетках, для организма? У каких представителей живого мира он мог бы существовать? | Кузин И.А. |
| 33 | Киндер-сюрприз | Всем известны примеры распространения семян растений с помощью съедобных плодов. Как должно быть устроено яйцо амниот, проходящее через пищеварительную систему другого животного в целях распространения? Предложите эволюционный сценарий возникновения такой стратегии среди современных амниот. | Есин Ю.И. |
| 34 | Встань и иди! | Жизненная форма животного обычно предполагает активное передвижение, однако существуют и сидячие животные. Какими могут быть предпосылки эволюционного перехода к активному передвижению на взрослой стадии у сидячих животных? Предложите три класса многоклеточных животных, представители которых не способны к активному передвижению на взрослой стадии, но, вероятнее всего, могли бы приобрести эту способность. Предложите эволюционный сценарий перехода от сидячей формы к активному передвижению для наиболее перспективного представителя одного из предложенных вами классов. | Костюк А.И., Бизяев Н.С. |
| 35 | Шаттл-вирус | Большинство вирусов узко специализированы и заражают клетки живых организмов, относящихся как минимум к одному классу. С чем связана такая специализация? В каких условиях мог бы возникнуть вирус, успешно паразитирующий на представителях бактерий и эукариот? Предложите гипотетическую модель такого вируса и опишите его жизненный цикл. | Агапов А.А. |
| 36 | Неопаразит | В последнее столетие технический прогресс сильно изменил привычки и поведение человека. Какие недавно появившиеся особенности жизни современного человека различные паразиты могут использовать для своей выгоды? Предложите модель паразита (описав его систематическую принадлежность и жизненный цикл) наиболее полно использующего особенности образа жизни и поведения современного человека для своей выгоды. | Баймак Т.Ю. |
| 37 | Чжэнь-няо | Чжэнь-няо - мифическая ядовитая птица, якобы обитавшая в Южном Китае. Научное сообщество отрицало существование ядовитых птиц, до тех пор пока в 1992 году в журнале не "Science" вышло сообщение о ядовитости дроздовидной двуцветной мухоловки. По каким причинам ядовитость слабо распространена среди пернатых? Предложите возможные пути приобретения птицами токсичности и виды птиц, способные приобрести токсичность в наши дни. | Алкин Н.А. |
| 38 | Вкусняшка | Известно, что синицы в условиях недостатка пищи могут питаться летучими мышами. Можно предположить, что рацион млекопитающих также может быть гораздо шире, чем принято считать. Предположим, Вы проводите эксперимент, в котором предлагаете различные виды пищи млекопитающим из разных отрядов. По каким критериям млекопитающие будут выбирать пищу? Какая пища, по-Вашему, окажется предпочтительной для наибольшего числа отрядов млекопитающих? | Шилов Е.С. |
| 39 | Грибовладелец | Среди представителей грибов есть большое число паразитов животных, однако довольно редки симбионты-мутуалисты. Объясните, какую взаимную пользу могут приносить друг другу гриб и животное? Для каких групп животных и грибов потенциальный мутуализм был бы наиболее выгоден? Предложите модель мутуалистического взаимодействия гриба и многоклеточного животного, сопоставимого с лишайниками по степени интеграции хозяина и симбионта. | Шилов Е.С., Шилова О.Н. |
| 40 | Социальные птицы | Известно, что кроме социальных насекомых (муравьи, термиты), существуют и социальные млекопитающие (голые землекопы). Предположите, какие птицы могли бы перейти к аналогичному социальному образу жизни? Предложите модель строения и функционирования колонии таких птиц. | Шилов Е.С. |
| 41 | Дрожь земли | В фантастических фильмах часто встречаются огромные подземные животные. Предположите, какие физиологические, экологические и эволюционные факторы лимитируют размер облигатных обитателей почвенной среды. Какими особенностями строения и физиологии могло бы обладать максимально крупное «подземное» животное? | Черных О.Н. |
| 42 | Вездесущие твари | В экологии принято выделять разные среды обитания организмов: наземно-воздушную, водную, почвенную и организменную. Большинство животных во взрослом состоянии обитает только в одной из них. Какие преимущества получают обитатели двух и более сред? Предложите наиболее вероятную модель взрослого животного, ведущего активный образ жизни во всех четырех средах. Опишите особенности его физиологии и экологии. Почему такая стратегия не получила широкого распространения среди животных? | Агапов А.А. |
| 43 | Бесконечная ДНК | Перед Вами стоит задача получить непрерывную молекулу ДНК как можно большей длины. В вашем распоряжении имеется только ДНК-полимераза, имеющая праймазную активность (т.е. способная синтезировать РНК-затравки). Каким образом должна быть организована матричная ДНК для получения искомой молекулы ДНК? Предложите как можно больше способов ее получения. | Пупов Д.В. |
| 44 | СуперДНК | У Вас есть одноцепочечная ДНК длиной в несколько тысяч нуклеотидов и ДНК-полимераза, неспособная создавать затравки. Вам необходимо создать устойчивую систему репликации данной ДНК. Вы можете использовать один любой белок, кроме РНК-полимеразы (праймазы). Каким образом этого можно достичь? | Пупов Д.В. |
| 45 | Разумные насекомые | Есть мнение, что в ходе эволюции прогрессивные группы животных в конечном итоге образуют разумные формы. Так эволюция млекопитающих привела к появлению Homo sapiens; есть предположение, что в конце мелового периода появились разумные формы динозавров – серпентоиды. Возможно ли появление разумных форм у насекомых? | Ходырев Н.Н. |
| 46 | Кубизм | В живых организмах крайне редко встречаются структуры в форме параллелепипедов. В то же время они могли бы быть востребованы в народном хозяйстве (например, кубические арбузы). Почему прямоугольные формы редко встречаются в живой природе? Предложите способ создания сельскохозяйственных продуктов в форме прямоугольных параллелепипедов, используя методы молекулярной биологии и физиологии. | Пупов Д.В., Кузин И.А. |
| 47 | Вершки и корешки | Предложите модель сосудистого растения, у которого корень выполнял бы в основном функцию фотосинтеза и транспирации, а побег - функцию ассимиляции воды и минеральных веществ. В каких условиях обитало бы это растение? С какими физиологическими проблемами столкнулось бы такое растение и как оно могло бы их преодолеть? | Черных О.Н., Шилов Е.С. |
| 48 | Муха | Во многих фантастических фильмах и фильмах ужасов в качестве монстров часто выступают представители типа Членистоногие, которые многократно увеличены в размерах. Например, в фильме "Муха" изображена обычная комнатная муха, увеличенная до размеров взрослого позвоночного животного. Причем все ее функциональные возможности (способность к полету, питание полужидкой едой, трахейное дыхание и т.п.) сохранены. Возможно ли существование подобных представителей типа Членистоногих в реальном мире? Свою точку зрения обоснуйте. | Неизвестно |
| 49 | Экушка | В разных таксонах животных встречаются примеры гнездового паразитизма, когда один вид возлагает на другой заботу о своем потомстве. Предложите модель организма, который подсаживает свои гаметы или эмбрионы особи другого вида, в результате чего она воспринимает их, как собственные. В каких условиях подобная стратегия была бы выгодна? Как будут преодолеваться трудности, возникающие при ее использовании? | Соловей Д.А. |
| 50 | Обратный сплайсинг | В ходе процессов созревания РНК иногда происходит вставка/удаление отдельных нуклеотидов (редактирование РНК), однако не происходит встраивание протяженных последовательностей РНК внутрь изменяемой молекулы. Предложите в каких случаях и для каких целей мог бы быть полезен такой процесс. Для наиболее актуального на ваш взгляд случая использования этого процесса предположите конкретный молекулярный механизм. | Вьюшков В.С. |
| 51 | Дифференцировка | В конце XIX века В. Ру и А. Вейсман предположили, что дифференцировка клеток животных происходит в результате потери части наследственного материала. В чем были бы преимущества и недостатки механизма дифференцировки за счет удаления генов, которые не должны экспрессироваться в соответствующих клетках, для организма? У какой группы организмов, ранее не обладавших этим способом дифференцировки, она могла бы возникнуть в ходе эволюции | Кузин И.А. |
| 52 | Плесень-ленд | Лучшие ботанические сады мира дают посетителям возможность оценить красоту растений со всех уголков планеты. Представьте, что вам предстоит создать подобный сад грибов и грибоподобных организмов. С какими сложностями при выращивании и содержании сада вам придется столкнуться? Предложите три различные экспозиции вашего плесень-ленда, максимально широко представляющие таксономическое разнообразие данных групп организмов. | Алкин Н.А. |
| 53 | Дикая охота | Волк, лесной кот, балобан - эти животные в числе прочих были приручены или одомашнены человеком для охоты на дичь. Какие особенности обусловили выбор данных видов из числа прочих? Предложите нового кандидата на роль охотничьего животного и укажите дичь, на которую оно могло бы охотиться. | Алкин Н.А. |
| 54 | Новый вкус | Человек обладает пятью базовыми вкусами, основанными на разных типах вкусовых рецепторов. Их адаптивная функция достаточно очевидна. Предложите, какие дополнительные вкусы были бы полезны для человека. Какие лиганды будут связываться с такими рецепторами? | Пупов Д.В., Кузин И.А. |
| 55 | Сверхчеловечество | В научно-фантастической литературе часто обсуждается идея массового развития определенных сверхспособностей у всего человечества. Какие из подобных изменений и для каких систем органов человека, по-Вашему мнению, наиболее актуальны? Какое наиболее реально осуществить? Предложите способ такого изменения. | Шилов Е.С. |
| 56 | Колобок | Предложите, каким образом могли бы быть устроены и передвигались, питались, дышали и размножались животные, подобные на Колобку из одноименной сказки. В каких биотопах они бы обитали? | Пупов Д.В. |
| 57 | Жизнь без РНК | Приведите несколько примеров, когда традиционные функции РНК выполняют другие молекулы. Предложите молекулярные механизмы функционирования клетки, не содержащей РНК. Какие новые типы молекул появятся в такой клетке? | Кузин И.А. |
| 58 | Друзья человека | Существует мнение, что доместикация животных сыграла важную роль не только в становлении цивилизации, но и оказала влияние на физиологию, биохимию и генетику современных людей, предопределила многие их заболевания и фенотипические особенности. Приведите конкретные примеры такого влияния для каждой из перечисленных областей. Может ли у них быть альтернативное объяснение помимо влияния одомашненного животного? Как изменилась бы биология современного человека, если не было бы одомашнено ни одного вида животных? | Кузин И.А., Шилов Е.С. |
| 59 | Мир без рекомбинации | В некоторых случаях рекомбинация при мейозе на определенных участках не происходит (например при наличии инверсии). Как изменился бы характер эволюции, если бы отсутствие рекомбинации было общим правилом для всех живых организмов. Как изменилась бы доля видов с половым размножением? | Шилов Е.С. |
| 60 | Молекулярный ламаркизм | У изученных видов перенос информации от фенотипа к генотипу, строго говоря, неизвестен. Однако в принципе он возможен. Предложите молекулярные механизмы такого переноса на основе или по аналогии с реально существующими клеточными процессами. Почему такой перенос информации не возник в ходе эволюции? | Кузин И.А. |
| 61 | Плотность записи | С помощью каких молекулярно-биологических механизмов при транскрипции и трансляции двунитевой ДНК длиной 100 пар нуклеотидов можно получить полипептид максимального размера, но при этом с фиксированными длиной и аминокислотной последовательностью. Приведите пример строения такой двунитевой ДНК и системы, в которой можно получить пептид максимального размера с этой ДНК. | Пупов Д.В., Шилов Е.С. |
| 62 | Мир без... | Человечество стремится практически полностью уничтожить некоторые виды вирусов и патогенных одноклеточных организмов. В научной печати обсуждается возможность искоренения и некоторых многоклеточных. Предложите пять наиболее подходящих для полного изъятия из биосферы кандидатов из числа многоклеточных организмов. Обоснуйте возможные последствия их уничтожения: как благоприятные для человека, так и неблагоприятные для экосистем. | Кузин И.А. |
| 63 | Жизнь без вирусов | Одно из самых опаснейших заболеваний человека — оспа — было полностью побеждено на нашей планете в XX веке. Возможно в будущем, благодаря усилиям ученых и медиков, судьбу оспы повторят и другие вирусные заболевания. Положительные последствия такой победы очевидны. Проанализируйте, какие отрицательные последствия уже нанесла и еще может нанести подобная всеобъемлющая победа? | Пупов Д.В. |
| 64 | Игра в кости | При создании разнообразия антител у позвоночных животных в клетках иммунной системы происходят генетические перестройки, приводящие к созданию случайных белковых последовательностей. Именно эти последовательности являются вариабельными частями антител, что обеспечивает узнавание всевозможных потенциальных антигенов. Существуют подобные системы, позволяющие формировать разнообразие рецепторов бактериофагов к бактериальной поверхности и бактериальных систем рестриктаз, позволяющих бороться с фаговой инфекцией. Предположите какие функции, кроме «иммунной», могут выполнять аналогичные системы по созданию разнообразия случайных белковых последовательностей. Предложите модель организма, который бы использовал такую систему для реализации одной из перечисленных вами функций. Как будут отбираться «работающие» белки из всего многообразия созданных перебором вариантов? | Костюк А.И. |
| 65 | Ихтиандр 2.0 | В эволюции позвоночных у вторичноводных животных жабры не образуются, а легкие не пригодны для дыхания в воде. С чем это может быть связано? Предложите, как могло бы быть устроено "жабролегкое" млекопитающих, способное к эффективному газообмену в водной и воздушной средах одновременно. Какими недостатками будет обладать предложенная вами модель "жабролегкого" и как их можно было бы преодолеть? | Пупов Д.В. |
| 66 | Матерые беспозвоночные | Циано-бактериальные маты – автономные микробные сообщества с продукционной и деструкционной ветвями углеродного цикла. Современные циано-бактериальные маты распространены в экстремальных местообитаниях (гиперсоленых водоемах, содовых озерах, термальных источниках), что объясняет отсутствие в них беспозвоночных с «пастбищным» типом питания. Какие беспозвоночные могли бы заселить современные циано-бактериальные маты, какие физиологические адаптации им бы для этого понадобились? Как изменились бы процессы преобразования органического вещества и видовой состав сообщества циано-бактериального мата после внедрения беспозвоночных (на примере одного типа сообщества)? | Филимонова А.В. |
| 67 | Расширенный код | Генетический код является почти универсальным для всех живых организмов, однако в ряде случаев возникает необходимость закодировать некоторые дополнительные аминокислоты. Изменение смысла отдельных кодонов приведет к нарушению синтеза белков с уже имеющихся в геноме последовательностей, а также ограничит обмен информацией с другими организмами. Предложите несколько способов закодировать в геноме новые белки, содержащие четыре или более произвольные новые аминокислоты, без "перекодировки" уже существующих генов. Какой из способов будет наиболее простым и универсальным? | Пупов Д.В. |
| 68 | Смена пола | Многие животные могут менять пол в течение жизни. Почему среди амниот такая стратегия не распространена? Предложите гипотетическое млекопитающее, способное в ходе онтогенеза много раз менять свой пол. Какие анатомические и физиологические особенности, связанные с многократной сменой пола, будут характерны для такого животного? У каких групп млекопитающих и в каких условиях обитания такая стратегия будет выгодной? | Агапов А.А. |
| 69 | Маршрутка | Многие организмы используют других организмов для перемещения (эпибионты). Предложите модель организма, который перевозил бы на своей поверхности наибольшее число различных видов организмов, получая при этом выгоду от сообщества своих пассажиров. | Вьюшков В.С. |
| 70 | Белковый нокаут | Известны универсальные способы "выключения" экспрессии гена на уровне взаимодействия с ДНК или РНК, но в некоторых случаях полезно делать это на уровне уже синтезированного белка. Предложите метод, который позволял бы "выключать" по сигналу извне любой интересующий нас белок в живой клетке, не нарушая при этом целостность клетки и функционирование других белков. Рассмотрите преимущества и недостатки различных принципов и механизмов, которые можно положить в основу данной технологии. Выберите метод, который является наиболее универсальным с точки зрения разнообразия выключаемых белков и наиболее простым с точки зрения исполнения. | Пупов Д.В. |
| 71 | Супераллелизм | Для некоторых генов человека характерен множественный аллелизм, а также несколько типов взаимодействий между аллелями одного гена. Предложите модель гена человека с множественным аллелизмом и наибольшим числом разных типов взаимодействий между аллелями (полное доминирование, неполное доминирование, кодоминирование, сверхдоминирование, аллельная комплементация). Каким образом будут реализованы эти взаимодействия? Какой функцией может обладать этот ген? | Шилов Е.С. |
| 72 | Брачное агентство | Известно, что многие сельскохозяйственные растения возникли в результате отдаленной гибридизации. Геномы каких растений было бы выгодно объединить, чтобы получить максимальную пользу? На основании каких критериев вы будете выбирать растения, образующие хорошее сочетание? По каким параметрам эти растения должны быть совместимы? | Олина А.В. |
| 73 | Телегонщики | Телегония – ошибочное представление о передаче наследственного материала у животных от ранее спаривавшегося с самкой самца к потомкам этой же самки от последующих самцов. Могут ли существовать механизмы передачи генетического материала, аналогичные телегонии, у каких-либо живых организмов? Предположите, как повлияла бы телегония у животных на скорость эволюции, половой отбор, соотношение полов и виды брачного поведения, если бы она в действительности существовала. | Шилов Е.С. |
| 74 | Криптозоология | Криптозоологи утверждают, что на Земле существуют виды крупных животных, до сих пор не известные официальной науке. По каким биологическим причинам существование таких видов маловероятно? Насколько крупными, по-Вашему мнению, могут быть представители еще не открытых видов? В каких таксонах, по-Вашему мнению, в будущем могут быть открыты крупные животные? | Кузин И.А., Пупов Д.В. |
| 75 | 25% | Известно, что передача энергии с одного трофического уровня на другой составляет в среднем около 10%. Представьте, что средняя эффективность передачи энергии между трофическими уровнями повысилась до 25%. Какое влияние это окажет на биоразнообразие, структуру экосистем и направления эволюции? | Пупов Д.В. |
| 76 | Волшебная трава | Уровень развития генной инженерии в настоящее время позволяет получить растение, содержащее набор полезных для человека вторичных метаболитов, и не содержащее токсичных веществ. Выберите несколько наиболее полезных соединений, которые будет синтезировать и накапливать такое растение. На основе какого реально существующего покрытосеменного растения Вы бы создали «волшебную траву»? В чем преимущества использования этого растения перед другими способами получения лекарственных препаратов? | Агапов А.А. |
| 77 | Враг в отражении | Представьте, что в безжизненном районе Земли были обнаружены две лужи: в одной – экосистема из микроорганизмов, основанная на L-сахарах и D-аминокислотах, а в другой – похожая, но основанная на D-сахарах и L-аминокислотах. Затем эти две лужи оказались соединены. Каким образом «зеркальные» экосистемы будут взаимодействовать с точки зрения биохимии? К каким экологическим и эволюционным последствиям может привести это взаимодействие? | Носов Г.А. |
| 78 | Биохимическая классификация | Современные методы позволяют легко идентифицировать молекулярный состав сложнейших объектов. С другой стороны, большинство групп живых существ достаточно сильно различаются между собой по наличию или отсутствию определенных биохимических реакций. Предложите вариант естественной классификации, основанный на сходствах и различиях химических реакций, свойственных организмам. Какими соображениями Вы будете руководствоваться при отборе систематических признаков для таксонов высокого и низкого ранга? Оцените, насколько предложенная вами система отражает реальную филогенетическую классификацию. | Пупов Д.В. |
| 79 | Самый неприступный | Растения значительно уступают в подвижности животным, поэтому они разрабатывают системы пассивной защиты от паразитов и хищников. Предложите критерии оценки защищенности растения и приведите соответствующие примеры. Предположите, какими анатомическими и физиолого-биохимическими особенностями должно обладать максимально защищенное растение. С какими проблемами столкнется этот организм и как он может их преодолеть? | Ломов Н.А. |
| 80 | Не надо делиться | Считается, что рак - проклятье многоклеточных животных. Одним из способов решения проблемы рака могло бы быть возникновение в организме клеток не способных к делению. Предложите модель устройства организма, у которого лишь небольшое количество клеток, способно к делению, а остальные единицы строения представлены постклеточными структурами (специализированными безъядерными клетками). Какие проблемы в связи с этим возникнут у такого организма? Как их можно будет преодолеть? | Тюрин Д., Пупов Д.В. |
| 81 | Новое платье короля | Для многих белков процесс их биосинтеза заканчивается введением различных посттрансляционных модификаций, которые зачастую играют ключевую роль в формировании их структуры и обеспечении функциональной активности. Большинство таких модификаций предполагают изменения отдельных боковых цепей аминокислот за счет добавления/удаления небольших химических групп, однако, некоторые приводят к присоединению к белку крупных молекул: липидов, олигосахаридов, белков. Предложите три типа новых и наиболее полезных посттрансляционных модификаций белков, путем присоединения к ним различных крупных молекул, которые позволяют данным белкам осуществлять новые функции. В каком компартменте клетки будут вводиться данные модификации и с помощью каких сигнальных последовательностей? | Пупов Д.В. |
| 82 | Охота на Курдля | Станислав Лем описывает способ охоты на крупное животное, когда животное проглатывает охотника вместе с приманкой, а охотник убивает добычу изнутри. С какими преимуществами и недостатками связана такая стратегия хищничества? Предложите модель животных хищника и жертвы, взаимодействующих по указанном принципу, и предположите, в каких группах организмов такое взаимодействие может возникнуть в ходе эволюции. | Кузин И.А. |
| 83 | Свинка-самобранка | Многие сельскохозяйственные растения позволяют собирать несколько урожаев без потери материнского организма, в то время как мясное животноводство основано на гибели используемого животного. Предложите модель «многоразового» мясного сельскохозяйственного животного, позволяющего использовать в пищу отдельные части, не убивая его. Какие особенности его физиологии позволяют реализовать такую стратегию. | Шилов Е.С. |
| 84 | Поймай меня, если сможешь | Многие прокариотические системы защиты (CRISPR/Cas система, система рестрикции-модификации и др.) распознают чужеродную ДНК по определенным нуклеотидным последовательностям, поэтому вирусам приходится обманывать "иммунную систему" бактериальной клетки. Предложите несколько способов защиты вирусной ДНК от различных ДНК-распознающих защитных систем клетки. Какой из них является наиболее универсальным и эффективным? Какие ещё не описанные способы защиты собственной ДНК от бактериальной "иммунной системы" могут быть найдены у вирусов? | Пупов Д.В. |
| 85 | Царство Аида | Для животных-троглобионтов пещеры являются постоянной средой обитания. Какие экологические и физиологические адаптации необходимы позвоночному животному, чтобы cтать постоянным жителем пещер? Предположите, представители какого отряда позвоночных, ныне не живущие в пещерах, с наибольшей вероятностью могли бы стать троглобионтами и укажите признаки, которые позволят им перейти к такому образу жизни. | Суслов В.В. |
| 86 | Друзья растений | Успех покрытосемянных часто связывают с взаимовыгодными отношениями между насекомыми-опылителями и первыми цветковыми растениями. По каким причинам прочие группы ныне живущих низших и высших растений не обзавелись в массовом порядке своими собственными животными - «опылителями» и аналогичными цветкам органами? Для каких групп растений и животных в настоящее время потенциально возможны отношения, аналогичные мутуалистическим взаимоотношениям между цветковыми и насекомыми? | Шилов Е.С. |
| 87 | Молекулярное оружие | Биологические способы борьбы с вредителями являются одними из самых перспективных. Предложите основанный на принципах молекулярной биологии способ борьбы, который с минимальными модификациями можно было бы использовать для уничтожения вредителей из самых разных таксонов. | Кузин И.А., Пупов Д.В. |
| 88 | Кентавр | Допустим, что план строения позвоночных легко допускал бы изменение числа конечностей в ходе эволюции. Какое число конечностей было бы оптимальным для разных групп позвоночных с точки зрения их среды обитания и экологической специализации? В каких направлениях у них шла бы специализация конечностей? | Кузин И.А. |
| 89 | Дублер | Многие гипотезы происхождения человека придают большое значение в этом процессе случайным небиологическим факторам (извержениям вулканов, появлению горных хребтов). Допустим, что в отряде приматов не появился разумный вид. Предположите, в какой группе животных наиболее вероятно его появление. При ответе используйте информацию о последовательности этапов возникновения интеллекта, взяв за основу различные гипотезы антропогенеза. | Сапрыгин |
| 90 | Иные | Возможно, на Земле существуют микроорганизмы, элементный состав которых сходен с составом известных организмов, но строение их молекул и/или их пути метаболизма существенно отличаются от уже известных и подобных им путей метаболизма. Предположите, какими могли бы быть эти отличия. Расположите их в ряд, от менее к более радикальным. Какие обстоятельства могут позволить «иным» микроорганизмам выжить в конкуренции с обычными? | Кузин И.А., Пупов Д.В. |
| 91 | Blackout | Представьте, что в результате какой-то катастрофы солнечные лучи длительное время не доходили до поверхности Земли. Какие экосистемы продолжили свое существование в таких условиях? Каким образом в ходе эволюции виды из этих экосистем будут осуществлять повторную колонизацию Земли после восстановления освещенности? Какие экологические ниши они займут в первую очередь? | Агапов А.А., Ломов Н.А., Кузин И.А. |
| 92 | Биологический будильник | Известны многие периодические биологические процессы, являющиеся основой для «биологических часов». Предположите, каким образом мог бы быть устроен внутренний «биологический будильник», способный подавать сигнал через наперед заданный промежуток времени. В чем могло бы быть его адаптивное значение? | Шилов Е.С. |
| 93 | Мозгоштурм | У многих беспозвоночных животных высшие нервные центры распределены между несколькими ганглиями, выполняющими различные функции, что увеличивает устойчивость такой системы к повреждениям. Однако, у позвоночных животных подавляющее большинство высших нервных центров интегрированы в головной мозг. Какие преимущества даёт такая цефализация? Предложите гипотетическую модель наземного позвоночного, у которого головной мозг был бы распределен по телу на максимальное число частей. Каким образом в такой нервной системе будет соблюдаться иерархия различных центров? С какими проблемами столкнутся механизмы памяти и принятия решений в таком мозге? | Пупов Д.В. |
| 94 | Внеклеточный вирус | Вирусы размножаться исключительно внутри клеток в основном по причине ограниченного количества классов ферментов, закодированных в их геноме. Предложите модель одноклеточного паразитического организма, живущего вне клеток организма-хозяина и ограниченного фосфолипидной мембраной, который не кодирует в своем геноме оксидоредуктаз, лиаз, и любых ферментов образующих/разрывающих С-С-связи. Какие основные метаболические пути будут присутствовать у этого организма? Какие процессы и соединения будут основным источником энергии в клетке такого организма? Какие клеточные процессы и макромолекулярные комплексы необходимо будет иметь этому организму для успешного существования? | Костюк А.И., Ломов Н.А., Бизяев Н.С. |
| 95 | Зоофиты | Существует множество примеров мутуалистических отношений между растениями и грибами – ближайшими родственниками животных. Опишите реально существующий или предложите гипотетический случай, в котором возникают максимально тесные взаимовыгодные отношения между многоклеточным растением и подвижным животным. С какими проблемами столкнутся предложенные вами организмы и как эти трудности можно преодолеть? Чем лимитируется максимальная степень интеграции этих растения и животного? | Бизяев Н.С. |
| 96 | И ад следовал за ним | Природно-очаговые инфекции являются естественной защитой биомов от вторжения инвазивных видов. Для нормального функционирования системы природно-очаговой инфекции кроме самого возбудителя требуются также животные-переносчики, активно заражающие других существ, и животные-резервуары, в популяциях которых осуществляется долговременное существование возбудителя. Однако иногда инвазивные виды не погибают, а напротив, становятся новыми резервуарами для инфекции, позволяя ей значительно расширить свой природный очаг (например, так произошло с крысами и чумой в Средние века). Выделите признаки, которыми должно обладать оптимальное животное-резервуар. Предложите пять животных, перспективных для того, чтобы сделать их новыми резервуарами пяти любых природно-очаговых инфекций в максимально возможном количестве различных биотопов и климатических зон. | Пащенко Д.И. |
| 97 | Дискогусь | Хорошо известны примеры биолюминисценции среди глубоководных рыб, однако это явление не характерно для сухопутных позвоночных. С какими причинами это может быть связано? Предположите, какие функции биолюминисценция могла бы выполнять у наземных позвоночных. Какую экологическую нишу мог бы занимать такой организм? В каком отряде тетрапод он мог бы возникнуть в ходе эволюции? | Ходырев Г.Н. |
| 98 | Генетическое оружие | Некоторые эукариотические организмы для борьбы с бактериями синтезируют антибиотики. Представьте, что эукариоты научились использовать вирусы (или другие вредоносные генетические элементы) для борьбы с бактериями. Как могла бы быть устроена такая система защиты? В чем были бы отличия от обычных вирусов (или генетических элементов)? Какие преимущества и недостатки такая система имела бы перед антибиотиками? | Вьюшков В.С. |
| 99 | Обратный отсчет | В настоящее время получают распространение методы контроля над ГМО за счет введения генов, вызывающих стерильность во втором поколении. Предложите наиболее эффективный механизм, позволяющий за счет методов классической и/или молекулярной генетики создавать ГМО со сниженной жизнеспособностью или стерильностью в произвольно заданном поколении, но не ранее. | Чуб В.В. |
| 100 | Сообразить на троих | Предложите, как был бы устроен генетический код и механизм трансляции, если бы вставка каждой аминокислоты в растущую полипептидную цепь определялась последовательностью двух или более мРНК. В чем были бы преимущества и недостатки такого механизма, по сравнению с существующим? Предложите конкретную модель механизма трансляции и структуры генетического кода. | Вьюшков В.С., Костюк А.И., Ломов Н.А. |
| 101 | Плотность записи | Как вы считаете, какое максимальное количество аминокислот в составе одного полипептида можно получить при транскрипции и трансляции двунитевой ДНК размером 100 пар нуклеотидов? Приведите пример дизайна (строения) такой двунитевой ДНК и искусственной системы, в которой с неё можно получить пептид максимального размера. | Пупов Д.В., Шилов Е.С. |
| 102 | USB-хвост | В фильме «Аватар» представители коренного населения Пандоры могли «подсоединяться» к другим животным с помощью хвоста. Какими механизмами может обеспечиваться передача информации через такое соединение? Какие особенности строения нервной системы могут быть у организмов, общающихся таким образом? Как в ходе эволюции мог появиться такой общий для множества различных видов способ передачи информации? | Ломов Н.А. |
| 103 | Буратино | У некоторых растений встречаются сложно скоординированные реакции и движения, которые позволяют сравнивать их с реакциями многоклеточных животных. Какие причины (с точки зрения экологии и эволюции) могли бы привести к дальнейшему развитию этих способностей и возникновению «разума» у растений? | Кузин И.А., Шилов Е.С. |
| 104 | Мир Ламарка | Опишите, не вдаваясь в молекулярные механизмы, характер эволюции в мире, в котором главным фактором эволюции является наследование приобретенных признаков. Как по сравнению с нашим миром изменится структура биоразнообразия, степень адаптированности организмов, скорость эволюции и доля видов с половым размножением? | Кузин И.А. |
| 105 | Пружинка | Предложите модель позвоночного организма, способного значительно вытягиваться в длину и возвращаться к исходным размерам. С какими физиологическими и анатомическими проблемами столкнется такой организм? В какой степени и каким образом они могут быть разрешены? | Кузина М.Г. |
| 106 | Добрые вирусы | Хотя большинство вирусов являются патогенами, становится известно все больше примеров, когда вирусы приносят хозяину пользу. Например, растениям вирусы могут придавать устойчивость к засухе или холоду. Предложите как можно больше различных возможностей использования вирусов в медицине и народном хозяйстве. С какими биологическими трудностями связана реализация этих проектов? | Кузин И.А. |
| 107 | Одомашненные археи | За период своего существования человечество «одомашнило» множество бактерий, т.е. получило и применяет их чистые культуры в биотехнологических процессах: от бродильщиков для производства йогурта до генно-модифицированных штаммов углеводородокисляющих бактерий, способных справляться с нефтяными загрязнениями. Почему использование архей в биотехнологии крайне не распространено? Предложите три группы архей, которых было бы наиболее перспективно биотехнологически использовать в виде чистых культур? Для самой перспективной предложите, какие их свойства можно было бы искусственно улучшить для максимизации биотехнологического потенциала. | Крюк М.В. |
| 108 | Многоклеточные гаметы | Жизненный цикл многих организмов базируется на том, что особи продуцируют половые клетки, которые при слиянии образуют зиготу, из которой далее развивается новая особь. Предложите модель многоклеточного животного, которое могло бы продуцировать многоклеточные "гаметы". В каких условиях такая стратегия может быть выгодной? Как будет обеспечиваться образование и слияние таких "гамет"? Какими анатомо-физиологическими особенностями и структурой жизненного цикла будет обладать такое животное? | Никитин П.А. |
| 109 | Играй, гормонь! | Развитие цивилизации довольно сильно изменило условия жизни человека, причем скорость изменений часто превышает скорость адаптации в ходе биологической эволюции. Системный ответ на ключевые стимулы у позвоночных обеспечивают гормоны. Составьте список особенностей образа жизни и среды обитания современного человека, для приспособления к которым был бы полезен системный ответ с участием нового гормона. Предложите механизм работы для наиболее актуальной системы эндокринной регуляции, основанной на введении новой пары гормон-рецептор: опишите ключевые стимулы, запускающие ответ, и физиологические эффекты данного гормона. В результате модификации какой уже существующей пары гормон-рецептор данная система могла бы возникнуть в ходе эволюции? | Пупов Д.В. |
| 110 | Мама, не балуй! | Современная наука активно разрабатывает методы направленного редактирования генома. Большинство подходов редактирования предполагают вмешательство в геном на уровне зиготы. Однако, жизнь человека довольно продолжительна и непредсказуема, поэтому необходимо иметь возможность влиять на геном и на более поздних стадиях онтогенеза. Предложите три наиболее актуальных, на ваш взгляд, задачи по изменению генома человека, которые могут быть решены с применением такой технологии. На основе системы CRISPR/Сas предложите, как может быть устроена такая система редактирования генома. Как будет достигаться специфичность редактирования на уровне отдельных типов тканей (клеток)? | Агапов А.А., Акутин И.А. |
| 111 | Прометей | Считается, что «приручение» огня сыграло очень важную роль в эволюции предков человека. Предложите наиболее примитивный модельный организм, который был бы способен разводить, использовать и поддерживать открытый огонь. С какими преимуществами и недостатками будет связана такая экологическая стратегия? | Акутин И.А. |
| 112 | Пазл | Считается, что появление новых органелл - митохондрий и хлоропластов у предков эукариотических клеток происходило в процессе эндосимбиоза. Предложите модель строения многоклеточного организма, который мог бы использовать многоклеточного симбионта в качестве одного из своих органов. Какими преимуществами и недостатками будет обладать подобный подход? Предложите пару организмов хозяин - симбионт, которая могла бы с наибольшей вероятностью стать основой для такого "эндосимбиоза". Какой орган хозяина будет способен заменить такой симбионт? | Пупов Д.В. |
| 113 | Кентавр | Передняя половина мифического кентавра - от человека, а задняя - от лошади. Реконструируйте анатомические, физиологические и экологические особенности кентавра, исходя из сравнения его с человеком и лошадью, а также из древнегреческих изображений. Какое животное имело бы больше шансов быть жизнеспособным – кентавр или антикентавр (передняя половина от лошади, задняя - от человека)? Мифологические тексты для обоснования ответов на вопросы задачи просьба не использовать! | Акутин И.А. |
| 114 | Motio ergo sum | В цикле размножения вирусов находящиеся вне хозяйской клетки стадии, как правило, пассивны и не обладают метаболизмом. Эта особенность делает их более устойчивыми, однако лишает возможности активно передвигаться и, таким образом, увеличивать вероятность заражения хозяина. Предложите гипотетический механизм направленного передвижения вируса, способствующий попаданию в клетку хозяина. Как данный механизм можно совместить со стратегией покоящейся стадии? Для каких вирусов реализация такого механизма могла бы быть возможна, а для каких даже выгодна? | Шилова О.Н. |
| 115 | Однонитевая ДНК | Известно, что однонитевые ДНК-геномы характерны для некоторых групп вирусов. Предложите модель клетки, содержащей в качестве генома однонитевую ДНК. С какими трудностями столкнется такая клетка? Какие новые полезные свойства могли бы появится в такой системе организации генома? | Вьюшков В.С., Костюк А.И., Ломов Н.А. |
| 116 | GeneRAR | Хорошо известны программы-архиваторы информации, хранящейся в памяти компьютера. Предположите, каким мог бы быть механизм «архивирования» и «разархивирования» информации в геноме. У каких организмов и в каких условиях он мог бы возникнуть в ходе эволюции? | Пупов Д.В., Кузин И.А. |
| 117 | Телеграф | На всех уровнях организации живых систем происходит передача информации. Какими факторами ограничивается максимальная скорость передачи информации на разных уровнях организации живого? На каком уровне эта скорость будет наибольшей и почему? При переходе между какими уровнями организации происходит наибольшее увеличение или падение скорости передачи информации? | Ердяков А. |
| 118 | Плоский мир | Представьте себе двумерных животных, живущих в плоском мире и сопоставимых по уровню сложности с существующими в реальности трехмерными животными. Приведите пример (примеры) строения подобного двумерного организма. С какими проблемами столкнулись бы такие животные? | Пупов Д.В. |
| 119 | Снайпер | Некоторые животные применяют прицельную «стрельбу по противнику». Приведите примеры таких «снайперов» и их «метательных снарядов». Какие «боеприпасы» наиболее перспективны для «снайперов» с точки зрения защиты и с точки зрения нападения? Какие животные могут стать «снайперами» в будущем? | Ломов Н.А. |
| 120 | ВДВ | Существует несколько групп животных, приспособленных к полету. Как эти приспособления могут пригодиться в случае утраты способности к полету и перехода к жизни в других средах обитания? В каких группах животных этот переход наблюдается в ходе эволюции чаще и по каким причинам? | Агапов А.А., Кузин И.А. |
| 121 | Отсроченный платеж | Многие признаки организма представляют собой эволюционные компромиссы между противоречащими друг другу требованиями. В некоторых случаях даже один и тот же ген оказывается полезным для одних стадий жизни или для одних членов популяции, но вредным для других. Приведите классификацию таких случаев и реальные или гипотетические примеры. | Костюк А.И. |
| 122 | Сурвивин | Отважные ученые из Института химии создали уникальный лекарственный препарат, который при попадании в организм человека или других млекопитающих полностью предотвращает гибель его клеток. Какие физиологические и биохимические изменения в организме могут быть следствием приема препарата “Сурвивин”? Спрогнозируйте побочные эффекты этого препарата. | Пупов Д.В. |
| 123 | Гидрофобный вирус | Противовирусные системы клетки детектируют вирусы либо по чужеродным нуклеиновым кислотам, либо по белкам, содержащимся в цитоплазме зараженной клетки. Поэтому перспективным для ухода от таких систем может быть перемещение вирусных частиц во внутреннюю гидрофобную часть мембраны. С какими преимуществами и недостатками это связано? Предложите, какие ключевые приспособления для этого вирус должен иметь. Как могла бы быть устроена противовирусная система для эффективной борьбы с такими вирусами? | Бизяев Н.С. |
| 124 | Древотравы | Человек выращивает растения, находящиеся в различных жизненных формах: травы, кустарники, деревья. Какими факторами определяется жизненная форма растения? С точки зрения сельского хозяйства, каковы могут быть преимущества и недостатки выращивания растений в необычной для них жизненной форме? Какие важные для человека растения наиболее выгодно было бы перевести из травянистой формы в древесную и наоборот? | Трушников Д.Ю. |
| 125 | Дендробелки | Несмотря на то, что белки синтезируются как линейные полимеры, в ходе посттрансляционных модификаций в них могут возникать точки ветвления полипептидной цепи. Выделите пять наиболее актуальных функций белков, для выполнения которых они могут подвергаться такой модификации. Предположите каким образом могла бы быть устроена система синтеза разветвленных белков в ходе процесса трансляции. | Агапов А.А. |
| 126 | Трансляция ДНК | Центральная догма молекулярной биологии несколько раз уточнялась, но до сих пор в природе не обнаружены случая трансляции непосредственно ДНК, хотя с химической точки зрения этот процесс возможен. С какими преимуществами может быть связана трансляция ДНК? Предположите, каким организмам он мог бы быть выгоден. Какие недостатки и проблемы сопряжены с трансляцией ДНК и как они могут быть решены выбранным Вами модельным организмом? | Вьюшков В.С., Ломов Н.А., Агапов А.А. |
| 127 | Бактериальные сообщества | Известно, что желудочно-кишечный тракт жвачных животных является местообитанием сложного бактериального сообщества, играющего ключевую функцию в пищеварении. В каких еще организмах встречаются подобные сложные сообщества и какие функции они выполняют у этих организмов? Для каких новых целей организмы могли бы использовать сложные бактериальные сообщества? Каким организмам, в настоящее время не имеющим таких сложных сообществ, было бы выгодно ими обзавестись? | Филимонова А.В. |
| 128 | Батарейка | Большинство живых организмов способны создавать для себя запас питательных веществ на "черный день". Каким образом мог бы быть устроен отделяемый от организма модуль, позволяющий накапливать энергию в наиболее удобной форме и обмениваться этой энергией с особями своего или другого вида. Предложите несколько принципиально различных способов накопления энергии в таком "аккумуляторе". Укажите параметры, по которым можно сравнить эти способы между собой, и выберите наиболее оптимальный принцип организации. Какое экологическое значение могла бы иметь такая "батарейка"? | Пупов Д.В. |
| 129 | Тройное оплодотворение | Одним из ароморфозов Покрытосемянных является двойное оплодотворение, позволяющее получить триплоидные клетки эндосперма. Какие преимущества имеет триплоидный эндосперм над гаплоидным с эволюционной точки зрения? Есть ли предпосылки к дальнейшему усложнению процесса оплодотворения у Цветковых и появлению тройного оплодотворения? Есть ли предпосылки, наоборот, к упрощению этого процесса? | Вишницкая О.Н. |
| 130 | Колесо в природе | Колесо – изобретение, без которого немыслимы современные способы передвижения и работа различных механизмов. Какие приспособления для передвижения используют живые организмы? По каким причинам колесо оказалось не востребовано? Предложите модель использования колеса живыми организмами для передвижения. | Калашников Д.В. |
| 131 | Полезные жгутики | Высшие растения достаточно редко используют реснички и жгутики, а если используют, то исключительно для обеспечения подвижности мужских гамет. По каким причинам в эволюции высших растений прослеживается тенденция к потере жгутиков? Предположите, для каких еще целей, помимо подвижности гамет, и в каких структурах высшие растения могли бы использовать жгутики или реснички. Какие проблемы возникли бы у растений при их использовании? | Шилов Е.С. |
| 132 | Надо делиться | Число клеточных делений в организме многоклеточных животных обычно ограничивается 50-60 делениями с момента образования зиготы. Это явление известно как предел Хейфлика. Существуют ли у одноклеточных организмов свои собственные пределы деления, не связанные с пределом Хейфлика? Предположите, с какими особенностями строения разных одноклеточных организмов они могут быть связаны, и каким образом могут преодолеваться? | Шилов Е.С. |
| 133 | Черная Земля | Пигменты фотосинтезирующих организмов поглощают весь спектр видимого света кроме зеленой его части, что выглядит неэффективным. Каким организмам было наиболее выгодно освоение «зеленых» фотонов? Как при этом изменится структура фотосинтетического аппарата? К каким экологическим последствиям могло бы привести появление таких фотосинтетиков? | Олина А.В., Агапов А.А. |
| 134 | Дерево Тесла | Некоторые животные имеют специальные электрические органы, в основе принципа работы которых лежит суммация трансмембранных потенциалов клеток. Такая суммация возможна для любых живых клеток, однако "электрические органы" растений или грибов не известны. Предложите модель строения и функционирования «электрических органов» высших растений. Для каких целей они могли бы использоваться и как могли бы возникнуть в ходе эволюции? | Тюрин Дмитрий Владимирович |
| 135 | Универсальный язык | У животных основные каналы чувствительности и коммуникации ориентированы на различные сигналы нескольких модальностей: акустические, химические, оптические и так далее. Какой из них мог бы послужить основой для универсальной системы коммуникации, подходящей для максимального числа видов разных таксонов? С какими ограничениями столкнулся бы такой «универсальный язык»? | Кузин И.А., Шилов Е.С. |
| 136 | Альтернативная энергетика | Множество «молекулярных машин» в каждой клетке превращают химическую энергию в механическую. Каким образом живые организмы могли бы решать обратную задачу, то есть преобразовывать механическую энергию (движение воды, воздуха и т.д.) в химическую? Предложите механизм работы такого преобразователя. У каких организмов и в каких условиях он мог бы возникнуть в ходе эволюции? | Ломов Н.А. |
| 137 | Федот, да не тот | Представьте себе, что вы получили две копии одного и того же гена, последовательности которых отличаются только синонимичными заменами в кодирующей последовательности (в решении стоп-кодоны тоже следует считать синонимичными), причем их количество достаточно велико. Благодаря каким механизмам на основе последовательностей этих двух генов могут быть синтезированы функционально различающиеся белки? В чем будут проявляться эти различия? | Шилов Е.С. |
| 138 | Парк Юрского периода | Представьте себе, что современная биосфера Земли оказалась соединена «порталом», по которому возможно прохождение живых существ, с биосферой Юрского периода. Предположите, каким животным (группам животных) было бы выгодно переместиться из нашего времени в Юрский период и наоборот? Какие экологические ниши они могли бы занять? Какие «местные» группы животных в каждой из биосфер ожидало бы вытеснение? | Шилов Е.С. |
| 139 | Вирусы и бактерии | Открытие гигантских вирусов – мимивирусов – поставило под сомнение существование четкой границы между вирусами и паразитическими бактериями. Предположите, какие недостающие переходные формы, еще неоткрытые или существовавшие ранее, можно расположить в ряду между вирусами и бактериями. Свою точку зрения обоснуйте. | Кузин И.А., Шилов Е.С. |
| 140 | Послание в космос | Предложите наиболее полное и емкое описание экосистемы нашей планеты, основ жизни на ней и биологии человека, пригодное для общения с представителями инопланетных цивилизаций. Допустим, что наиболее простым способом для этого является создание серии логически связанных друг с другом графических образов-схем. Разработайте и представьте соответствующий наглядный материал. Поясните и аргументируйте предложенный Вами вариант решения. | Кузин И.А., Пупов Д.В. |
| 141 | Невыносимая легкость бытия | Представьте себе, что сила тяжести на Земле одномоментно уменьшилась в 10 раз. К каким экологическим и эволюционным последствиям для современной биосферы это приведет? | Ломов Н.А. |
| 142 | Хищные бактерии | Один из перспективных способов защиты от бактериального оружия - применение хищных бактерий. Хищничество несколько раз возникало в ходе эволюции животных, вероятно, то же самое верно и для прокариот. Составьте общее представление о хищных бактериях. Какие особенности морфологии, биохимии и молекулярной биологии будут характерны для хищных бактерий? Предложите классификацию их экологических стратегий. | Кузин И.А. |
| 143 | Лекарства | Каждый день в мире синтезируются новые лекарства. Чаще всего их действие апробируют на разных животных, однако это долго, дорого и требует больших доз вещества. Как проверить лечебные свойства новых лекарственных препаратов, если они синтезированы в малых количествах? | Пупов Д.В. |
| 144 | ДНКлинер | В клетке существуют системы, которые уничтожают РНК и белки, не способные выполнять свои функции. Почему системы, позволяющие элиминировать нефункциональные участки ДНК (к примеру, псевдогены, некоторые повторы и интроны), не распространены? Предположите, как мог бы быть устроен молекулярно-биологический механизм, осуществляющий такой процесс. Что в предложенном вами механизме будет ключевым признаком, позволяющим распознавать нефункциональные участки ДНК? | Ломов Н.А. |
| 145 | Летающие растения | Способность к полету, на первый взгляд, кажется выгодной для многоклеточных растений, однако они ею не обладают. С какими преимуществами и недостатками связан постоянный или периодический полет целого растения на вегетирующей стадии развития? Предположите как могло бы быть устроено гипотетическое многоклеточное растение, обладающее такой способностью. В каких биотопах наиболее вероятно могло бы произрастать такое растение? | Шилов Е.С. |
| 146 | Жизнь без кислорода | Позвоночные животные обитают в самых разнообразных условиях, но среди них не распространены адаптации к анаэробному образу жизни. С какими проблемами столкнулись бы позвоночные при переходе к анаэробному образу жизни? Какие из этих проблем и с помощью каких адаптаций могут быть решены? Предложите гипотетическое позвоночное животное, в наибольшей степени приспособленное к жизни без кислорода, и опишите его биохимические, анатомо-физиологические и экологические особенности. | Кузин И.А. |
| 147 | Ретроэндосимбиоз | Представьте себе, что эукариотические клетки возникли по альтернативному сценарию: клетка с развитой системой внутриклеточных мембран с анаэробным метаболизмом была поглощена клеткой с интенсивным окислительным метаболизмом. Кто, по-Вашему мнению, из симбионтов будет «главным», а кто «подчиненным»? С какими трудностями столкнется возникший организм? Чем может быть выгоден такой вариант эндосимбиоза? | Шилов Е.С. |
| 148 | Вторично одноклеточные | В ходе эволюции многоклеточных эукариот иногда происходит возврат к одноклеточности, связанный с паразитизмом или комменсализмом, например, в случае трансмиссивных злокачественных заболеваний. Однако не известны случаи возникновения свободноживущих одноклеточных на основе высокодифференцированных многоклеточных (высших растений и трехслойных животных). С какими причинами это может быть связано? У каких современных организмов, относящихся к этим двум группам, наиболее вероятен такой переход? Какие условия могли бы стимулировать этот переход, и каким мог бы быть его механизм? | Кузин И.А. |
| 149 | Спасение планеты | Одной из задач современного общества является сокращение выделения парниковых газов в атмосферу. Известно, что организмы в ходе своей жизнедеятельности выделяют парниковые газы, такие как СО2 и CН4, тем не менее некоторые из них умеют выводить углерод из биогеохимического круговорота. Приведите примеры таких организмов и предложите модель организма, который мог бы наиболее эффективно выводить углерод из атмосферы. | Пупов Д.В. |
| 150 | Суперкод | Возможности современной биоинженерии в принципе позволяют дополнить генетический код новыми аминокислотами. Какие аминокислоты могли бы заменить различные простетические группы и посттрансляционные модификации, встречающиеся в белках? Для примера предложите три таких замены в генетическом коде, которые были бы наиболее выгодны с точки зрения функционирования клетки. | Кузин И.А., Пупов Д.В. |
| 151 | Обратная трансляция | Одной из основных концепций ламаркизма является возможность переноса информации от фенотипа к генотипу, обеспечивающая наследование приобретенных признаков. Механизмы такого переноса информации не выявлены, но, в принципе, их существование возможно. Одним из ключевых мог бы быть процесс обратной трансляции. Предложите молекулярный механизм обратной трансляции, основываясь на логике реально существующих клеточных процессов. Почему такой путь переноса информации не возник в ходе эволюции? | Кузин И.А., Пупов Д.В., Волошина М.А. |
| 152 | Молекулярная криптография | Известно, что у прокариот распространен горизонтальный перенос генов. При конкуренции между разными видами бактерий выгодной может оказаться защита от «промышленного шпионажа» – горизонтального переноса благоприятных признаков видам-конкурентам. При помощи каких известных или гипотетических молекулярных механизмов может быть осуществлена «защита информации» в такой ситуации? Сравните эти механизмы по эффективности функционирования и трудности возникновения в ходе эволюции. | Пупов Д.В. |
| 153 | Аксон 2.0 | Передача информации по нервным волокнам характеризуется направленностью и высокой скоростью. Какие физические принципы могли бы стать основой для других способов направленной и быстрой передачи информации внутри организма, без участия нервных волокон и потенциала действия? Как могли бы быть устроены передающие структуры, использующие эти принципы? Какие преимущества они могли бы дать? Какие ограничения на строение и функционирование организма накладывает использование таких структур? | Пупов Д.В. |
| 154 | Меньше – лучше | Эволюция ряда групп организмов шла по пути максимального уменьшения размеров генома ради увеличения скорости его репликации. Однако данный путь имеет свои ограничения, при которых дальнейшее увеличение «плотности записи» информации становится инадаптивным. Какие генетические механизмы и как необходимо изменить, чтобы получить возможность хранения большего количества информации в том же объеме генетического материала? Какие из них будут наиболее важны для расширения кодирующего потенциала генома? | Пупов Д.В. |
| 155 | Дуплетный код | Перед Вами поставлена задача разработать свой вариант дуплетного кода. Совершенно ясно, что не все современные протеиногенные аминокислоты могут быть закодированы таким кодом. Какие бы вы отобрали аминокислоты для построения дуплетного кода так, чтобы он мог кодировать белки и ферменты, присущие современным клеткам, с минимальными потерями для их функциональности? Какими соображениями Вы будете руководствоваться при таком отборе? Представьте свой вариант дуплетного кода и опишите его преимущества и недостатки, по сравнению с триплетным. | Кузин И.А., Пупов Д.В. |
| 156 | Химеры | В биологии химеры – это организмы, состоящие из генетически разнородных клеток, являющихся потомками нескольких зигот. В последние десятилетия выяснилось, что химеры встречаются не только среди растений, но и среди животных, включая человека. Предложите модель гипотетического многоклеточного животного, которое в норме образовывалось бы путем объединения не отдельных гамет, а целых групп гаплоидных клеток из «родительских» организмов. С какими физиологическими, экологическими и эволюционными трудностями связан такой тип онтогенеза? Как эти трудности можно преодолеть? | Бизяев Н.С. |
| 157 | Новые рецепторы | Мы часто сталкиваемся с различными химическими соединениями, распознавание которых ранее не было необходимо нашим предкам. Составьте ТОП5 соединений, точная идентификация которых с помощью специфических рецепторов была бы полезна современному человеку, и приведите критерии своего выбора. Какие уже существующие белки, в том числе и ферменты, вы бы выбрали в качестве основы лиганд-связывающей части рецептора к соединению – лидеру вашего рейтинга? Аргументируйте свой выбор. Какие дополнительные изменения должны произойти с выбранной вами молекулой, чтобы она стала эффективной лиганд-связывающей частью нового рецептора? | Шмидт Д.И. |
| 158 | Алфавит | Экспериментально установлено, что «генетический алфавит» клетки может быть расширен за счет добавления новых пар нуклеотидов. Допустим, что в прошлом существовали организмы, использовавшие для построения генома два или, наоборот, шесть нуклеотидов. Какие структурные и функциональные особенности могли бы быть характерны для таких организмов? Почему ДНК современных организмов состоит из четырех нуклеотидов? | Саневич М.Р. |
| 159 | СуперЯд | Возможно ли создание органического отравляющего вещества, которое бы эффективно воздействовало на все известные живые организмы? Какие клеточные процессы могли бы стать основной мишенью такого яда? Как обеспечить универсальность доставки яда к мишени? Почему такой яд не возник в ходе эволюции? | Пупов Д.В. |
| 160 | Жизнь без мембран | Ряд гипотез о происхождении жизни предполагает довольно позднее возникновение липидных мембран в ходе эволюции. Рассмотрите возможность существования "клеток" без липидных мембран. Предположите, как могла бы быть устроена такая "клетка"? Как была бы устроена ее граница и организован метаболизм такой "клетки"? | Пупов Д.В. |
| 161 | Умная оболочка | Бактериофаги после инфицирования клетки и репликации собственной ДНК проходят этап сборки вирусных капсидов и покидают клетку. Однако процесс упаковки геномной ДНК фага в капсид не всегда происходит точно, и в ряде случаев упакованной может оказаться клеточная ДНК. Предложите несколько механизмов, позволяющих обеспечить высокую избирательность при упаковке в капсид фаговой ДНК. Какой из предложенных вами способов будет наиболее эффективным и универсальным? С какими преимуществами и недостатками для фага и для хозяйских клеток будет связано увеличение избирательности упаковки вирусной ДНК? | Пупов Д.В. |
| 162 | Ex viri | Допустим, что стадией онтогенеза некоторого клеточного организма является вирус. Предложите механизм перехода в жизненном цикле этого организма от вирусной стадии к клеточной. Какую роль может играть в жизненном цикле вирусная стадия? В чем могут быть преимущества и недостатки такой стратегии онтогенеза? | Костюк А.И. |
| 163 | Нанотрубки | Недавно были открыты мембранные трубки, соединяющие животные клетки и способные передавать вещества между ними. Толщина этих трубок - 50-200 нм, длина - несколько диаметров клетки, время жизни - от нескольких минут до нескольких часов, они содержат пучки актина. Сравните «нанотрубки» с другими типами межклеточных контактов у животных и с плазмодесмами у растений. Какими могут быть их функции? Предложите механизм их образования и функционирования, используя аналогии с более изученными клеточными процессами. | Кузин И.А. |
| 164 | Химический язык | Представьте, что в ходе эволюции интеллект, сравнимый с человеческим, возник у вида, использующего для коммуникации главным образом химические сигналы. Каким образом мог бы быть реализован такой «химический язык», чтобы он обладал важнейшими свойствами человеческого языка: неограниченной продуктивностью, наличием грамматических категорий, рекурсивностью? Какие трудности возникнут при реализации этих свойств в случае химической коммуникации? В какой степени они могут быть разрешены? | Гущина И., Зоненко Н. |
| 165 | Клептомания | При трансдукции бактериофаги могут случайно переносить между бактериями некоторые их гены. Какие из этих генов могли бы быть полезны фагу в новой хозяйской клетке для продолжения его жизненного цикла? Разделите эти гены на функциональные группы и составьте рейтинг полезности этих групп для бактериофагов. | Ломов Н.А. |
| 166 | Жизнь без эндосимбиогенеза | Представьте себе, что в ходе эволюции эукариот не произошло бы ни одного приобретения эндосимбионтов, но все же возникли многоклеточные организмы. Предположите, как в таком случае была бы устроена «эукариотическая клетка». Каким образом могло бы быть компенсировано отсутствие эндосимбионтов? | Ломов Н.А. |
| 167 | Антивирус | В сельском хозяйстве, наряду с химическими, успешно используются биологические методы защиты растений от вредителей. Предложите эффективный и максимально безопасный биологический метод борьбы с каким-либо вирусом человека при помощи «антивируса» – генетически сконструированного одноклеточного организма или вируса. В чем будут преимущества и недостатки такого метода борьбы с вирусами по сравнению с традиционными методами профилактики и лечения? | Кузин И.А. |
| 168 | Не отходя от кассы | В клетках прокариот, в отличие от эукариот, процессы транскрипции и трансляции не разобщены ни в пространстве, ни во времени. Сделайте следующий шаг и предложите схему строения и функционирования единого бактериального «фермента», совмещающего в себе активности рибосомы и РНК-полимеразы. Какие преимущества и недостатки будет иметь такая модель по сравнению с ныне существующей системой реализации генетической информации прокариот? | Агапов А.А. |
| 169 | Лилипуты | В фильме «Дорогая, я уменьшил наших детей» изобретатель Уэйн Шалински создал установку для уменьшения размеров различных объектов. Случайно ее действию подверглись дети изобретателя, но к счастью все обошлось, и они остались живы и здоровы. Предположите, какие биологические проблемы могли бы возникнуть, если бы размеры человека уменьшились до нескольких сантиметров, а при этом физиологические и биохимические параметры организма остались бы прежними? Каким образом эти проблемы можно было бы разрешить? | Пупов Д.В. |
Любое использование и перепечатка задач, представленных в данной базе, возможны только при условии указания авторства Методической комиссии ВТЮБ и ссылки на сайт Турнира. Пример: "Задача предоставлена Методической комиссией Всероссийского Турнира юных биологов. Сайт Турнира: bioturnir.ru"