Задания Биологического Турнира ИФМиБ, проводимого в рамках II Студенческого Биологического Турнира (2016/17 уч. год)
Студенческий Биотурнир пройдет ориентировочно в начале февраля 2017 года на
Биологическом факультете Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова
Это задания открытого типа: не имеющие окончательного и однозначного ответа, допускающие использование разнообразных подходов для их решения. Условия заданий сформулированы максимально кратко и не содержат всех необходимых для решения данных, поэтому часто необходимо самостоятельно сделать определенные допущения, выбрать модель для построения ответа. Задания выполняются коллективно. Решение задач предполагает проведение самостоятельных теоретических исследований с использованием различных информационных источников. При подготовке решений разрешается помощь со стороны наставников команд, а также различные консультации со специалистами.
1. «Сочные беспозвоночные»Некоторых водных беспозвоночных разводят в промышленных масштабах для употребления в пищу человеком. Для наземных беспозвоночных такое применение гораздо менее характерно. Какие особенности наземных беспозвоночных затрудняют их массовое использование в пищевых целях? Как эти трудности можно было бы преодолеть методами биотехнологии и генетической инженерии?
2. «В багрец и золото одетые леса»Представьте себе, что предки современных наземных растений в свое время не смогли бы освоить сушу. В чем состояли бы основные особенности наземной флоры в случае колонизации суши а) красными; б) бурыми водорослями. Какие жизненные формы растений они смогли бы создать? Как бы такая замена повлияла на организацию биосферы в целом, а в особенности на освоение суши животными?
3. «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.
4. «Антитела в массы»Адаптивный иммунитет, основанный на селективном распознавании при помощи нуклеиновых кислот (например, РНК-интерференция), широко распространен как среди прокариот, так и среди эукариот, а основанный на селективном взаимодействии белков — описан только для некоторых эукариот. По каким причинам у прокариот не распространены системы белкового адаптивного иммунитета? В какой группе современных прокариот мог бы появиться подобный механизм? Предложите модель прокариота, использующего такую стратегию защиты.
5. «Шаттл»Горизонтальный перенос генов между прокариотами и эукариотами происходит очень редко. Предложите конструкцию шаттл-вектора, способного переноситься от бактерии к клеткам человека и наследоваться в обоих типах клеток хозяев. Предложите наиболее эффективный способ передачи такого вектора и наиболее удобную для этой цели группу бактерий.
6. «Оптимизация»Пластиды, как правило, устроены сложнее митохондрий и потенциально могут дублировать их функции. Что препятствует полному переносу функций от митохондрий к пластидам? В каких условиях и каким образом фотосинтезирующие пластиды могли бы взять на себя все функции митохондрий, так чтобы клетка могла полностью избавиться от последних?
7. «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.
8. «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?
9. «Геномный ветер»Возможности переноса информации при известных способахгоризонтального переноса генов ограничены. Предложите искусственный способ передачи генетической информации между организмами за счет электромагнитного излучения. Опишите возможное устройство соответствующих передатчика и приемника информации. Каковы ограничения данного механизма с точки зрения объема передаваемой генетической информации и точности ее передачи?
10. «Код без запятых»В 1957 году Ф. Крик, Дж. Гриффит и Л. Оргел опубликовали красивую, но в итоге не оправдавшуюся гипотезу об устройстве генетического кода в виде неперекрывающегося «кода без запятых». Согласно этой гипотезе, рамка считывания не задается старт-кодоном трансляции, а формируется за счет того, что кодирующими аминокислоты являются только 20 триплетов из 64 (предполагалось, что между триплетами нет дополнительных нуклеотидов, а все 44 «бессмысленных кодона» игнорируются). Какие особенности были бы характерны для молекулярной биологии организмов с «кодом без запятых»? В чем преимущества и недостатки такого механизма кодирования генетической информации?
Авторы задач: А.А. Агапов, И.А. Кузин, Н.А. Ломов, Д.В. Пупов, В.В. Чуб, Е.С. Шилов, О.Н. Шилова.
