Текст книги "Жизнь океанских глубин"

Автор книги: Борис Сергеев

сообщить о нарушении

Текущая страница: 9 (всего у книги 20 страниц)

Обычно турбулентный пограничный слой начинается в некотором отдалении от переднего конца движущегося животного. Изменяя форму тела, можно сократить размеры турбулентного слоя, отодвинув его к хвосту. Если передняя часть тела животного постепенно расширяется, а самая широкая отодвинута назад, впереди нее пограничный слой остается ламинарным, а завихрения возникают в районе утолщения. В этом случае сопротивление трения остается незначительным. Однако слишком близко к концу тела относить наиболее расширенную его часть не резон, так как выгоды от уменьшения трения не компенсируют резко увеличивающегося в этом случае сопротивления давления.

Животные умело пользуются преимуществами, которые дают ламинарность или турбулентность пограничного слоя. Об этом говорит гладкая, нередко покрытая обильной слизью кожа одних животных или неожиданные шероховатости и даже выступы на теле других. Шероховатость, если неровности невелики и не торчат из пограничного слоя, почти не увеличивает лобового сопротивления. Зато крупные выступы могут вызвать турбулентность.

Пару десятилетий назад физиологи обратили внимание на то, что дельфины способны развивать слишком большую скорость, не соответствующую мощности их мышц. Так, например, дельфин Гилля длиною 190 сантиметров способен развивать скорость более 8 метров в секунду. Для объяснения парадокса дельфинов было высказано предположение, что губчатая ткань, лежащая у поверхности кожи, поглощает часть энергии бурных турбулентных завихрений, резко снижая размах колебаний в прилегающем к коже слое воды. Некоторые ученые подозревают, что дельфины благодаря хорошо развитым кожным нервам способны предчувствовать зарождение турбулентности в определенных районах наружных покровов и с помощью кожных мышц изменяют форму тела, поддерживая его обтекаемость на оптимальном уровне, благодаря чему лобовое сопротивление животного остается более низким, чем было бы у его твердой копии.

Ничего достоверного не известно о влиянии слизи наружных покровов животных на обтекаемость их тел. Экспериментальная проверка подтвердила, что смазка может снижать трение, и даже были успешные попытки внедрения в практику «смазки» корпусов судов. Еще в тридцатые годы во время движения огромного океанского лайнера «Нормандия», перевозившего пассажиров через Атлантический океан, в носовую часть судна подавалась водно-воздушная эмульсия, резко снижавшая вязкость, а следовательно, и трение пограничного слоя воды. Несколько позже был создан ряд полимерных жидкостей, способных при добавлении в воду (в совершенно ничтожных количествах) уменьшить или полностью погасить турбулентность.

Пограничный слой вокруг крупных животных позволяет рыбам-лоцманам использовать акул как транспортное средство. Издавна моряки считали, что более зоркие лоцманы плывут впереди своих грозных владык и наводят хищниц на дичь, за что получают крохи с барского стола. Это не соответствует действительности. Обычно лоцман в 8–20 раз меньше акулы, которую он сопровождает. В этом случае наиболее экономичная скорость хищницы будет как минимум в три раза превышать экономичную скорость эскорта. Трудно представить, чтобы лоцманы смогли выдержать такие темпы.

Наблюдения в море показали, что лоцманы не забегают вперед акулы, а держатся в непосредственной близости от хвостовой части ее тела. Только там «зайцы» могут проехаться бесплатно, не затрачивая на передвижение серьезных усилий, так как находятся в толще окружающего акулу пограничного слоя. Теоретические подсчеты показывают, что у двухметровой акулы толщина пограничного слоя в 33–28 сантиметрах от кончика ее хвоста будет достигать 4–4,5 сантиметра. Вполне достаточно, чтобы в нем нашли приют 20-сантиметровые лоцманы. У 12-метровой акулы в двух метрах от кончика ее хвоста пограничный слой имеет толщину 23 сантиметра. В нем, уютно устроившись, могут путешествовать чуть ли не метровые лоцманы с высотою тела до 8 сантиметров. Пограничным слоем океанских лайнеров, толщина которого превышает 1 метр, могут пользоваться даже крупные животные.

Ну а как быть лоцману, если он зазевается и покинет пограничный слой? Оказывается, отстать от «поезда» не так-то просто: отставший пассажир будет мгновенно возвращен обратно под действием так называемой пондеромоторной силы притяжения, возникающей между находящимися рядом и плывущими параллельным курсом телами. Сила притяжения значительна. Лоцманы чувствуют себя здесь достаточно уверенно.

Оперируя одной лишь логикой обыденного здравого смысла, трудно поверить, что к акуле прилипает слой воды толщиной в 23 сантиметра и несчастная рыба тянет за собой этакую тяжесть, а заодно может прихватить и оказавшуюся там живность. В существовании пограничного слоя можно убедиться, путешествуя любым быстроходным транспортом. Вероятно, каждому случалось видеть, как к одному из боковых стекол легковой машины «прилипает» оказавшийся в воздухе древесный лист и надежно держится на нем, вопреки воздушным вихрям, поднятым машиной, пока она почему-то не сбавит скорость.

Еще более удивительная картина может открыться из иллюминатора самолета. Иногда случается видеть, как невесть откуда принесенная снежинка «прилипает» к крылу самолета и медленно, с остановками, ползет к его заднему краю, без труда выдерживая напор воздушных вихрей чудовищной силы. Странное поведение листьев, бумажек, снежинок – результат «шалостей» пограничного слоя.

Обитатели океана прекрасно ориентированы в законах обтекания и разумно ими пользуются. Китовые вши, «зайцами» путешествующие на теле кита, несмотря на то, что не умеют плавать, чувствуют себя там достаточно уверенно. Им нет необходимости крепко цепляться за его кожу. Нужно лишь не забредать в зону отрыва пограничного слоя и не проморгать момент, когда кит резко замедлит движение.

За столом

Вершиной вниз

Источником жизни в океане, так же как и в других регионах Земли, является солнечная энергия. Различные районы океана получают ее в разных количествах. Если в тропиках в ясный солнечный день каждому квадратному сантиметру поверхности океана достается свыше 300 калорий (около половины энергии падает на видимый свет), то в полярных областях планеты в самое благоприятное время года величина доступной энергии в 2–3 раза меньше. Только 0,02 процента этой энергии используется для нужд фотосинтеза. Чтобы ее собрать, достаточно, чтобы 1 квадратный сантиметр поверхности получил в течение дня 0,06 калории. Однако зимой в полярных областях океана фотосинтез полностью прекращается. Фотохимические реакции не идут, если интенсивность светового потока падает ниже 0,18 калории на квадратный сантиметр в час.

Главная часть работы по синтезу органических веществ возложена в океане на мелкие и мельчайшие водоросли размером от 0,001 до 1,0 миллиметра. Большинство одноклеточных водорослей относится к диатомеям и перидинеям. Их в океане свыше 1400 видов. Несмотря на крохотные размеры, они в течение года синтезируют 500 миллиардов тонн органического вещества. Продовольственное снабжение не случайно возложено на плечи таких крошек. Для поддержания высокого уровня фотосинтеза необходимо большое количество солнечной энергии, а для ее сбора большие светоприемники.

Наземные растения улавливают солнечные лучи с помощью листьев, представляющих собою тонкие пластины. Водоросли океана пошли путем миниатюризации. Чем меньше организм, тем больших величин достигает у него соотношение площади тела к объему. Для утилизации солнечных лучей оптимальными являются микроскопические размеры тела одноклеточных водорослей и их равномерное распределение в поверхностных слоях воды.

Некоторое количество органического вещества создают бактерии, живущие в верхних слоях океана и в донных осадках. Синтетические процессы в их теле протекают без участия солнечной энергии. Пока не удалось определить, какое количество органики они создают. Однако объем производимой ими продукции не идет ни в какое сравнение с продуктивностью водорослей.

Первичная продукция океана – 500 миллиардов тонн органики – это основание пищевой пирамиды океана. Водорослями питается большинство мелких растительноядных организмов. Общая биомасса «травоядных» организмов, то есть вторичная продукция океана, в 10 раз меньше первичной. Мелкими «травоядными» животными питаются в основном мелкие хищники, их, в свою очередь, поедают хищники второго порядка, а тех – хищники третьего порядка. Тут же по «склонам» пищевой пирамиды шастают редуценты, подхватывающие мертвое органическое вещество и минерализующие его, разрушающие до простых неорганических соединений. Гибель подданных Посейдона происходит на всех пищевых уровнях, ведь жизненный цикл некоторых малявок исчисляется часами!

На вершине пищевой пирамиды находятся крупные рыбы, моллюски, раки и млекопитающие, в том числе киты. Для каждого из них число звеньев в пищевой цепочке может оказаться чуть меньше или чуть больше. Усатые киты питаются мелкими массовыми видами хищных организмов, а кашалоты и касатки поедают крупных хищников. На каждой ступени пищевой пирамиды органического вещества создается все меньше и меньше. Ведь путь преобразования энергии идет с громадными потерями.

Они начинаются уже в организме одноклеточных водорослей. Часть синтезированного органического вещества они тратят на собственные нужды в процессе обычного обмена веществ. На каждой последующей ступени пирамиды «накладные расходы» растут. Энергия расходуется на обычный обмен веществ, на поддержание нейтральной плавучести, очень много тратится на обеспечение двигательной активности, часть энергии преобразуется в тепло и рассеивается в окружающей среде… В целом пищевая пирамида океана выглядит низким приземистым сооружением, основание которого покоится у поверхности, а вершина направлена вниз.

Жизнь впроголодь

Легко ли жить в морской пучине? Там чудовищное гидростатическое давление, постоянно низкая температура, царит кромешный мрак, лишь изредка нарушаемый слабым светом, излучаемым здешними обитателями. Нет заметных течений, химический состав воды постоянен, и, что не менее важно, невозможен первичный синтез органических веществ.

Чем больше удален «дом» подданных Посейдона от зон образования первичного органического вещества, тем скуднее там пищевые ресурсы. Если исключить океанское дно и ближайшее к нему пространство, придется констатировать, что глубоководные обитатели, за исключением, пожалуй, самых крохотных, лишены удовольствия обедать ежедневно. На больших глубинах нет места, где пища находилась бы в изобилии. В толще воды скудные количества пищи распределены достаточно равномерно, поэтому спокойное ожидание, когда обед сам попадет тебе в рот, не менее результативно, чем «беготня» в поисках хлеба насущного. Энергичный поиск добычи здесь не оправдан, так как повышенная двигательная активность поглощает в 100 раз больше «топлива», чем его расходуется при полном покое.

Энергозатраты, связанные с повышенной двигательной активностью, в океанической бездне не компенсируются добытой пищей. Строжайший режим экономии, определяющий уклад жизни здешних обитателей, заставляет их не делать лишних движений. В глубинах океана почти полностью отсутствуют активные хищники. Здесь живут засадники, умеющие затаиваться и нападать из засады. Полный мрак и отсутствие течений, способных разнести «запах» затаившегося охотника, создают вполне благоприятные условия для подобной практики. Это не означает, что обитатели глубин сохраняют полную неподвижность и прикованы к раз выбранной точке пространства. Если бы они совсем не перемещались, то были бы лишены удовольствия встречаться.

Крайне экономная жизнь обитателей глубин заставляет поддерживать низкий уровень обменных процессов. Ферменты, использующиеся в их организме, обладают незначительной эффективностью и не способны обеспечить интенсивный обмен веществ. Согласитесь, удобное приспособление, не позволяющее обитателям бездны, в одночасье израсходовав все свои ресурсы, оказаться полным банкротом. Ферменты с низкой активностью не позволяют делать вылазки к поверхности океана.

У жителей верхнего этажа высок уровень обменных процессов. Например, концентрация гликолитического фермента – лактатдегидрогеназы в мышцах любителя мелководий – аляскинского шипощека в два раза меньше, чем у его ближайшего родственника – глубоководного шипощека. Но это цветочки! Нередко активность ферментов обитателей глубин в тысячу раз ниже, чем у мелководных. Такие «вялые» существа у поверхности оказались бы неконкурентоспособными. Вот следствие жизни впроголодь. У обитателей тех немногих мест океанской бездны, где жизнь бурлит и пищи вдоволь, активность ферментов поддерживается на высоком уровне.

Не так сильно страдают ферменты тех рыб, которые регулярно посещают и мелководные и глубоководные районы. Возможно, они охотятся в более поверхностных, а значит, и в более богатых пищей горизонтах, а на послеобеденный сон отправляются ближе ко дну, где встреча с опасным хищником менее вероятна. Это не значит, что для таких рыб одинаково подходят все глубины. Например, черный долгохвост предпочитает жить в диапазоне глубин от 200 до 2000 метров, а его ближайший родственник, долгохвост вооруженный, любит глубины от 2000 до 5000 метров. Активный образ жизни требует более эффективных ферментов, а способность облавливать более поверхностные области воды, видимо, дает возможность добывать достаточное количество пищи, чтобы поддерживать обмен веществ на более высоком уровне.

Режим экономии у глубоководных организмов проявляется буквально во всем. Ткани тела рыб водянисты, а скелеты облегчены. Это позволяет максимально приблизиться к нейтральной плавучести и почти не затрачивать энергии на то, чтобы оставаться на избранной глубине. Обычно мышцы рыб составляют 45–60 процентов веса их тел. Это соотношение характерно и для обитателей больших глубин. Зато содержание белков в их мышцах на 30–40 процентов меньше нормы. Значительно меньше белков и в других тканях.

Это еще один пример экономии. «Ремонт», обновление и поддержание в рабочем состоянии белковых структур требуют большого количества азотистых веществ и расхода значительной доли энергетических ресурсов. А то, что облегченные мышцы менее работоспособны, не страшно. Здешним обитателям не приходится бороться с сильными течениями, так что могучие мышцы не нужны. Только мозг глубоководных рыб ни по количеству белков, ни по активности ферментов, ни по уровню обменных процессов не уступает мозгу мелководных рыб. Причина расточительства понятна. Мозг – не тот орган, на котором стоит экономить.

Под прессом

Про обитателей глубин можно сказать, что они как бы попали под пресс чудовищной силы. Мы знаем, что они не превратились в крохотные комочки органического вещества лишь благодаря несжимаемости воды. Несмотря на гнет многокилометровой толщи, жизнь в океанской бездне не прекратилась, а это значит, что у тамошних обитателей идут ферментативные реакции и протекают различные биологические процессы, наконец, несмотря на давление, обитатели бездны должны двигаться. Согласитесь, возможность существования под прессом целого мира живых организмов удивляет.

До недавнего времени ученые не могли дать исчерпывающего ответа на вопрос, как под действием высокого давления изменяется ход биохимических процессов. Было известно лишь общее правило: если объем под воздействием изменившегося давления увеличивается, это приводит к замедлению темпа химических реакций. И наоборот, если при сохранении массы объем веществ уменьшается, скорость химических реакций возрастает. Нетрудно догадаться, что если изменение давления не отражается на объеме, скорость биохимических реакций остается прежней.

Казалось бы, описанные выше закономерности позволяют предсказать скорость биохимических процессов у обитателей бездны при любой глубине обитания. Увы, все значительно сложнее. Во внутриклеточных жидкостях большинство молекул органических веществ не просто перемешаны с молекулами воды, а заключены в водный «футляр» и как бы становятся центрами льдообразования. Молекулы воды укладываются на их поверхности в несколько слоев в строго упорядоченном виде. Оболочка не препятствует химическим реакциям, но при этом разрушается, а для молекул вновь образованных веществ создаются новые футляры, по форме и размеру точно им соответствующие.

При построении футляров молекулы воды очень точно «подгоняются» друг к другу и укладываются самым рациональным образом, а поэтому занимают несколько меньший объем, чем то же количество молекул, когда они «свалены в кучу». Поэтому создание большого числа «футляров» или их разрушение приводит к изменению объема внутриклеточных жидкостей и в конечном итоге к изменению объема клеток. Кроме того, в процессе обычного обмена образуются новые вещества, а они могут иметь несколько больший или, наоборот, несколько меньший объем, чем исходные продукты. Это еще одна причина для изменения объема клетки.

Объем внутриклеточных жидкостей особенно тесно связан с белками. Обычно боковые аминокислотные цепи белковых молекул закручены в тугой жгут и так плотно упакованы, что «выжимают» оттуда молекулы воды. В процессе происходящих с белками преобразований аминокислотные цепи становятся доступными для образования вокруг них водной оболочки, при этом меняется плотность упаковки белковых молекул, а следовательно, и их объем и значительно увеличивается число молекул воды, участвующих в создании футляра. Сходные процессы происходят при формировании длинных полимерных цепей: места контактов стыкующихся блоков теряют водную оболочку, а освободившиеся молекулы воды поступают в общий клеточный фонд.

Незначительное изменение скорости ферментативных процессов не было бы для организма чревато неприятными последствиями, если бы одинаково сказывалось на всех биохимических реакциях и не вызывало бы дисбаланса. Однако может случиться, что создание сложных веществ происходит нормально, но синтез необходимых для этого блоков существенно отстает или блоков заготавливается гораздо больше, чем их удается использовать для создания других веществ. В результате внутриклеточное пространство может оказаться «замусоренным» различными веществами. Иными словами, синтез большинства веществ может оказаться нескореллированным с их разрушением или использованием.

Обычно при значительном увеличении гидростатического давления скорость многих биохимических процессов у обитателей мелководья снижается. Напротив, глубоководные рыбы совершенно нечувствительны к изменению давления или скорость реакций у них замедляется на очень незначительную величину. Например, активность весьма важного кофермента (NADH) <sup>[1]1
  Коферменты– органические соединения небелковой природы, входящие в состав активного центра ферментов. Они могут отщепляться от молекулы фермента и выполнять роль переносчиков атомов или их групп, отделяемых ферментом от субстрата. Слово «кофермент» в переводе с латыни означает «вместе с ферментом».


[Закрыть]</sup> , участвующего в начальных этапах биологического окисления углеводов, жиров и белков, при повышении давления с 1 до 68 атмосфер немножко падает, но при дальнейшем увеличении давления до 500 атмосфер практически не меняется.

Постоянство скорости ферментативных реакций при жизни в самых необычных условиях является одним из важнейших приспособлений. Оно в первую очередь зависит от свойств самих ферментов. Подданные Посейдона, прежде чем начать освоение океанской преисподней, должны были обзавестись новыми ферментами. Например, лактатдегидрогеназа у уже упоминавшегося мелководного аляскинского шипощека, не забирающегося на глубины более 500 метров, от того же фермента длинноиглого шипощека, обитающего в зоне от 500 до 1500 метров, отличается всего одной аминокислотой: замена в молекуле фермента гистидина на аспарагин делает его нечувствительным к давлению. Если фермент нормально работает при давлениях от 50 до 100 атмосфер, то он будет хорошо справляться со своими функциями и при дальнейшем увеличении давления.

Безусловно, адаптация необходима всем ферментам, а не только участвующим в обычном обмене веществ. В первую очередь это касается мозговой деятельности. Например, фермента ацетилхолинэстеразы, которая должна оперативно разрушать выполнившие свою задачу молекулы медиатора ацетилхолина, предназначенного для передачи возбуждения от одной нервной клетки к другой. Претерпевает определенные изменения и большинство белков, что обеспечивает им возможность выполнять в организме морских животных, населяющих значительные глубины, все ранее предназначенные им функции.

Не только мелководные рыбы не в состоянии переселиться в глубокие районы океана, но и глубоководные неспособны жить на мелководье, хотя при подъеме к поверхности активность ферментов у них существенно не изменится. У глубоководных организмов ферменты изначально обладают более низкой активностью, чем у близких им жителей мелководья, и не смогут обеспечить необходимой здесь двигательной активности.

Низкая активность ферментов не может быть компенсирована увеличением их количества, так как форсирование выпуска белковых веществ потребовало бы поступления в организм дополнительных порций азотистых веществ и дополнительных затрат энергии на их синтез.

Чтобы понять интимные механизмы адаптации к высоким давлениям, необходимо разобраться в том, какие структурные изменения претерпели белки глубоководных животных. Об этом известно немного. Очевидно лишь, что все изменения в молекулах белков служат одной цели: по возможности свести на нет опасность изменения внутриклеточного объема в процессе хода химических реакций, в которых они участвуют.

Давно замечено, что при повышенном давлении страдает синтез белков, нарушается их сборка из отдельных «строительных» блоков. Для мелководных животных это главное препятствие, не позволяющее приспособиться к жизни в более глубоководных районах. При высоком давлении естественный распад ферментов на отдельные «кирпичики» значительно превалирует над процессами сборки, что приводит к серьезному уменьшению их количества, и осуществлять ферментативные реакции становится некому. Когда побывавших под «прессом» рыб возвращают в условия привычного для них давления, ферменты восстанавливают свою активность. Видимо, они монтируются скоростными методами из обломков разрушенных молекул. Во всяком случае, в пробирке восстановление молекул ферментов, разломанных на части повышенным давлением, происходит путем самосборки.

Почему же ферменты глубоководных рыб не «крошатся» под прессом высокого давления? Оказывается, глубоководные рыбы чаще всего пользуются простыми монолитными белками, которые не распадаются на блоки. Прочные белки, способные выносить значительное давление, существуют даже у жителей мелководий. Например, белок мышечных волокон – актин. Без него сокращение мышц, а значит, и активное передвижение в пространстве было бы невозможным. Животные вынуждены пользоваться высокопрочными сократительными белками. Иначе даже кратковременный визит в бездну мог бы обернуться катастрофой.

Высокое давление способно воздействовать и на жироподобные вещества – липиды, входящие в состав всех клеток организма и выполняющие важную роль в биологических мембранах. Именно от них во многом зависит проницаемость клеточных оболочек. Для того чтобы липидная мембрана успешно выполняла свои функции, она должна находиться в «жидко-кристаллическом состоянии». Однако при понижении температуры или при повышении давления липиды твердеют. А так как на больших глубинах живые организмы встречаются с обоими этими факторами, их совместное действие усиливается. Чтобы предохранить липиды от затвердения, у глубоководных рыб и ракообразных для построения клеточных оболочек используются полиненасыщенные липиды, которые «плавятся» уже при плюс 2 градусах и не твердеют даже при давлении, равном 150–200 атмосфер.

В числе сложных биохимических процессов, ход которых при повышенном давлении нарушается, необходимо упомянуть синтез информационной РНК, без чего невозможно использование генетического аппарата, а следовательно, и развитие половых клеток, их оплодотворение и последующее развитие эмбрионов. Иными словами, процесс размножения «под прессом» окажется неосуществимым. Вот почему, прежде чем переселиться в океанскую бездну, животные должны были произвести полную биохимическую реконструкцию своего организма. Судя по тому, что среди подданных Посейдона нашлось немало подобных животных, ничего необычного в этом нет: к чему только не приходилось приспосабливаться обитателям нашей планеты!

Иллюстрация к закону академика Крепса

Говорят, что от сидячей жизни полнеешь. Устрицы, мидии и многие другие двустворчатые моллюски – домоседы. Расставаясь с детством, они подыскивают себе пристанище, где проводят всю остальную часть жизни, если, конечно, их не угораздит прикрепиться к корпусу судна. Но и тогда, путешествуя по свету, они не покидают занятой однажды «каюты» и, естественно, на хороших харчах и при сидячей жизни полнеют. При сокращении двигательной активности и тем более при переедании возрастает доля пищевых веществ, которые организм запасает впрок.

Обычно для удобства долгосрочного хранения углеводы и белки пищи перерабатываются в жир, который у позвоночных откладывается в подкожной клетчатке, брюшной полости и других местах, а у беспозвоночных чаще всего складируется в печени. Кроме жира, клетки организма запасают на текущие расходы крохотные количества полисахарида гликогена. Только в мышечных клетках и в печени его запасы бывают чуть-чуть более значительны. Необходимость иметь гликоген связана с тем, что жир не годится для экстренного использования. Его трудно извлечь из жировых депо и сложно организовать транспортировку к местам потребления. В качестве основного энергоносителя используется гликоген. Он тоже не может переноситься кровью и не способен проходить сквозь клеточные мембраны, слишком крупны его молекулы, но зато легко разлагается до глюкозы, а этот простейший сахар, всегда присутствующий в крови, легко проникает в любые клетки. Когда работа каких-нибудь органов усиливается и на нее отбирается все больше глюкозы, в печени начинается разрушение гликогена, и в кровь поступают новые порции горючего.

И все же запасать выгоднее жир, так как из одного грамма жира высвобождается в два раза больше энергии, чем из того же количества гликогена. Таким образом, запасы жира компактнее, а главное, легче, чем гликогена.

Вторая причина, по которой создавать большие запасы резервного гликогена нецелесообразно, – специфические особенности его хранения. Для того чтобы он мог остаться в организме, необходимы значительные количества воды. В результате одинаковое количество химической энергии, запасенное в виде гликогена, в весовом отношении примерно в 10 раз превосходит запасы, сделанные в виде жира. Вот почему это могут себе позволить лишь моллюски и некоторые морские глубоководные животные, обитающие на дне океанов. Моллюскам, ведущим неподвижный образ жизни, значительное увеличение веса не приносит абсолютно никаких неудобств, и воды, необходимой для удержания в организме гликогена, вокруг сколько угодно. Вот, кстати сказать, почему моллюски способны очень быстро толстеть, точнее набирать вес.

Делать запасы гликогена выгодно всем донным животным. Жир легче воды, и, скапливаясь в организме в больших количествах, он резко снижает удельный вес животных и значительно увеличивает их плавучесть, то есть, попросту говоря, тянет их вверх, к поверхности. Жирным существам постоянно грозит перспектива оторваться от грунта и оказаться на поверхности воды. Борьба с этим бедствием требует от животных серьезных усилий или искусственного увеличения веса. При запасании гликогена подобных проблем не возникает.

Запасы гликогена в организме человека невелики, но способны сыграть с нами злую шутку, когда мы решаем «сесть» на диету, чтобы сбросить излишний вес. В первые же дни нового пищевого режима, получая недостаточное количество энергетических веществ, организм тратит все имеющиеся запасы гликогена и, естественно, выводит из организма много воды, использованной для его складирования и ставшей теперь ненужной. Поэтому в первые же дни разгрузочного режима человек заметно теряет в весе. Однако радость быстрого успеха оказывается преждевременной. В ближайшие же дни оперативные запасы гликогена восстанавливаются. При этом не только прекращается дальнейшее падение веса, но он частично или даже полностью восстанавливается за счет удержания в организме все той же воды.

У людей, склонных к полноте, использование собственных жировых запасов затруднено и замедлено, а превращение 1 грамма жира в гликоген вместо уменьшения веса приводит к его увеличению на 9 грамм за счет воды! Поэтому новая волна падения веса начинается не сразу и будет менее крутой и впечатляющей, чем первая. Нередко человек, не привыкший ограничивать себя в пище и тяжело переносящий сокращение ее калорийности, успевает «убедиться», что предписанная ему диета не способна дать ожидаемого эффекта, и возвращается к прежней жизни.

Химическая энергия, запасаемая в виде гликогена, дает преимущества организмам, постоянно сталкивающимся с недостатком кислорода. Дельфины и кашалоты способны подолгу находиться под водой. Моллюски и живущие в раковинах ракообразные при малейшей опасности сжимают створки своего дома и дышат за счет мизерного запаса кислорода, растворенного в оставшейся в раковине воде. Эти животные, ведущие прикрепленный образ жизни, нередко поселяются у поверхности воды. Во время отлива, а он может продолжаться более 10 часов, им приходится сидеть с накрепко закрытыми дверями.

Переносить кислородное голодание помогают запасы гликогена. Он способен расщепляться без помощи кислорода, высвобождая при этом часть заключенной в нем химической энергии. Гликоген дает возможность некоторое время задерживать дыхание. Вот почему у морских животных, вынужденных много времени проводить под водой, его оперативные запасы значительны. Двухстворчатые моллюски, запасающие химическую энергию главным образом в виде гликогена, во время длительных пауз в поступлении кислорода существуют за счет анаэробного (бескислородного) способа высвобождения энергии и к концу отлива серьезно худеют, выводя из своего организма значительные количества воды, использованной при хранении этого углевода. Однако в короткие периоды прилива они возобновляют энергетические запасы, а заодно накапливают воду и быстро полнеют, восстанавливая свой первоначальный вес.

Академик Е. М. Крепс, много лет жизни посвятивший изучению эволюции физиологических функций и биохимических процессов, не уставал удивляться тому, что природа, найдя еще на ранних стадиях эволюции живых организмов удачное решение какой-нибудь проблемы, проносит затем свою находку через всю жизнь биосферы, используя ее у всех видов весьма не схожих между собою животных, появившихся на Земле много миллионов лет спустя после сделанного изобретения. Однако если изобретение, так долго служившее верой и правдой, вступает в противоречие с новыми условиями жизни, природа решительно от него отказывается и подыскивает новое решение, которое будет служить до тех пор, пока какие-то особые обстоятельства не заставят ее вернуться к старой проблеме. У природы огромное число патентов на весьма удачные изобретения, и, хотя она по своему характеру достаточно консервативна, когда нужда заставляет ее внести изменения в технологические процессы, которыми пользуются ее чада, она справляется с собственной инертностью и настойчиво ищет в своем патентном бюро что-нибудь подходящее на данный случай. А если поиски ни к чему не приведут, садится за кульман и приступает к работе над новым изобретением.