Текст книги "Репортаж из XXI века"

Автор книги: Михаил Васильев

Соавторы: Сергей Гущев
сообщить о нарушении

Текущая страница: 11 (всего у книги 25 страниц)

Паразитизм вирусов не всегда приносит вред. Есть вирусы, приспособившиеся к жизни на бактериях. Это вирусы-бактериофаги. Они могут принести большую пользу человеку. Уже сейчас врачам помогают противохолерные вирусы. В будущем, возможно, удастся «стравить» между собой и других представителей микромира.

Большинство вирусов является возбудителями заразных болезней животного и растительного мира. Поэтому за достижениями вирусологов внимательно следят агрономы, животноводы, врачи. Но недавно стали известны вирусы, существование которых пока еще не удалось связать со строго определенными заболеваниями. Эти вирусы еще только начинают привлекать к себе внимание ученых и получили название «вирусов-сирот». Возможно, что губительное действие этих вирусов проявляется только при определенных условиях.

У вирусов бывают свои капризы. У некоторых людей после простуды около губ появляются пузырьки лихорадки. Вызывается она так называемым вирусом герпеса. Этим вирусом большинство людей заражается еще в детстве, но заболевают далеко не все обладатели вирусов. Механизм действия этих вирусов еще очень далек от ясности.

Вирусы не только капризны, но и разборчивы: каждый вирус поражает строго определенные виды растений и животных. Более того, они приспособились к жизни только в определенных клетках и тканях. Вирус бешенства и вирус энцефалита размножаются только в клетках нервной системы, вирус гриппа «выбрал местом жительства» слизистую оболочку дыхательных путей, а вирус оспы – клетки кожи. Некоторые вирусы человека безвредны для животных и наоборот.

Эта особенность вирусов доставила ученым немало хлопот. Чтобы наблюдать за вирусами, чтобы изучать их поведение в различных условиях, чтобы получать вакцины и сыворотки, нужно научиться выращивать вирусы. А для этого не годится ни одна из питательных сред, только живые клетки и ткани.

Иногда вирусу недостает для нормальной жизнедеятельности чего-то особого, своеобразного, что имеется в организме человека. Но ведь на человеке экспериментировать нельзя. Что же делать?

В последние годы эта проблема нашла ряд удачных решений. Ученые научились выращивать, или, как говорят микробиологи, культивировать, вирусы на тканях, продолжающих развиваться вне организма. Для этого обычно используют самые разнообразные ткани – кусочки почки обезьяны, ткани миндалин. Очень часто вирусологи пользуются куриными яйцами с развивающимися эмбрионами.

Химия вируса очень сложна. Но в основном все вирусы построены из двух главных компонентов – протеинового белка и нуклеиновой кислоты. Некоторые вирусы содержат еще жироподобные вещества, углеводы, а самые высокоорганизованные вирусы имеют даже защитную оболочку. Наш «старый знакомый» – вирус табачной мозаики – один из самых простых. Грубо говоря, он напоминает собой карандаш; только вместо графита у него стержень из нуклеиновой кислоты, а вместо дерева – чехольчик из белка.

В лаборатории Стенли удалось провести замечательный опыт. При помощи сложных физических и химических операций разделили вирус табачной мозаики на две части, как бы вытолкнули стержень из чехла. Вирус исчез, «умер». Остались только два химически чистых вещества – белок и кислота. Они были самые обычные и никак не проявляли своего «живого» происхождения. Ну, а что будет, если теперь вставить обратно стержень в чехол, починить разобранный «карандаш» вируса? Проведя обратные процессы, удалось сделать и это. Примерно 10 процентов разделенных на части вирусов вновь становились активными. Они опять размножались, опять заражали табачные растения, то есть вели нормальную жизнь.

Описанные опыты послужили причиной ожесточеннейших споров. Одни ученые считали, что удалось «искусственно воспроизвести жизнь в пробирке», что человек получил живое существо из неживого вещества, утверждали, что разрешена, наконец, загадка происхождения жизни. Другие, более осторожные, резонно возражали против преждевременного торжества. Они говорили, что вирус не создан, а только «собран». Ведь белок и нуклеиновая кислота приготовлены не химиками, а взяты у вируса…

И раньше, мол, удавалось оживлять мертвые микроорганизмы. Так, в 1952 году Лембеке при давлении в 200 атмосфер, действуя на убитую высокой температурой бактерию фенолом и кликололом, восстановил у нее нормальную жизнедеятельность. Никто же не утверждал тогда, что создано искусственно живое существо. И поскольку никому не удалось создать вирус из белка и кислот, полученных в лаборатории, синтез живой материи еще не осуществлен…

Этот спор продолжается и сегодня.

Разделение вирусов на составные части позволило провести еще одно интересное исследование. Если взять близкие между собой виды вирусов, отделить стержни от чехольчика, а затем, собирая вирусы, поменять их местами, то получатся вирусы-гибриды. У новых особей окажутся свойства того и другого вируса. Таким способом можно выводить новые породы.

Интересно, что вирус-гибрид больше похож на кислоту, а не на белковый чехол. Нуклеиновая кислота определяет в основном свойства вируса, Белковая часть и нуклеиновая кислота неравноценны. Было показано, что если взять одну кислоту, то даже без белка она способна вести себя как живая частица. Кислота проникает в клетку, за счет белка-«хозяина» покрывается оболочкой, вновь превращается в «карандаш» и начинает размножаться. Это показывает, что нуклеиновые кислоты (и вообще кислоты) играют огромную роль в жизненных процессах. Возможно даже, что именно им, а не белкам принадлежит пальма первенства в вопросах происхождения жизни.

Одной из интереснейших проблем вирусологии является проблема возникновения вирусов. Как они появились?

Простота их организации говорит о том, что вирусы могли быть «старожилами» на нашей планете. Но как могли жить эти паразитические существа еще до появления остальных живых организмов? Быть может, когда-то они были гораздо сложнее, но потом, живя за счет других тел, вирусы упростились. Возможно, что и сейчас в малоисследованном мире вирусов встречаются и «начало», и «осколки» жизни. Много тайн еще скрывает царство вирусов. Одни ученые связывают с ними проблему наследственности, другие считают, что они являются причиной раковых заболеваний. Перед «охотниками за вирусами» открываются обширные горизонты исследований. И может быть, мы только строим «трамплин». А «прыжок» с него будет совершен в XXI столетии…

Химический шифр наследственности

Если вам когда-нибудь скажут, что у кошки вместо котят родились щенята, а у лошади – слоненок, вы улыбнетесь и, конечно, не поверите такому чуду. И будете правы. Жизнь приучила нас к тому, что орел – от орла, а не от страуса. Ио не часто мы задаем себе вопрос: а почему это происходит? Почему мирная зебра или хищный тигр обязательно вырастут полосатыми – точь-в-точь как их родители? Почему десятки признаков отца и матери стойко передаются из поколения в поколение – от детей к внукам, от внуков к правнукам? Как может такое множество наследственных признаков уместиться в крохотной половой клетке и каким образом эта клетка определяет все дальнейшее развитие организма на десятки лет?

Так начал свою беседу с нами крупнейший специалист в области органической химии академик Иван Людвигович Кнунянц. Он известен многими интереснейшими исследованиями. Он открыл, например, целый ряд химических превращений веществ, который привел к синтезу витамина В₁ и антималярийных препаратов, предложил промышленности оригинальные методы получения искусственного волокна – капрона, лекарства и красителя – акрихина, получил фоточувствительные красители, открыл закономерность между строением вещества и его цветом, широко обследовал фтористые соединения и др. Круг интересов ученого очень широк, и все же для нас было неожиданностью, когда он обратился к самой загадочной проблеме биологии – к наследственности.

– Вы удивлены? – заметил Иван Людвигович. – Но кто же, как не химики, расшифрует таинственные письмена наследственности, скрытые в недрах клетки и ее ядра? Кто без помощи химиков сможет расшифровать код наследственности и детально исследовать весь ее внутренний биохимический механизм?

Первым ученым, заявившим, что наследственность – свойство материи и что надо искать в организме вещество, которое является носителем наследственности, был французский ботаник Шарль Нодэн, пытавшийся провести целый ряд экспериментов еще в 1856 году. В представлениях Нодэна было много наивного, ошибочного, но в главном своем – материалистическом – выводе, хотя с тех пор прошел целый век, он и сегодня стоит на голову выше тех современных ученых-идеалистов, которые все сложное и непознанное объясняют «волей божества». Ведь ровно сто лет спустя после Нодэна, в 1956 году, известный австралийский генетик вирусолог Л. Хойл пришел к выводу: «Между живыми клетками и неживой материей лежит бездна, и наиболее приемлемым для нас мостом через эту бездну может служить только «акт творения».

Сегодня биологи уже твердо установили, что наследственность определяется сложным ядром клетки, хромосомами, которые передают наследственные признаки и по мужской и по женской линии.

Тот факт, что наследственные признаки сосредоточиваются в ядре клетки, еще раз блестяще подтвержден известным советским биологом членом-корреспондентом Академии наук СССР Б. Л. Астауровым. Он проделал такой опыт. Направив мощный поток рентгеновских лучей на женскую яйцеклетку шелкопряда, он разрушил полностью ядро клетки. Затем ввел в эту клетку два ядра от двух мужских половых клеток, которые слились между собой и образовали новое, «мужское» ядро в женской клетке. Многочисленное здоровое потомство, полученное от этой клетки, повторяло все признаки отца и только отца, было как бы его биологической копией.

Ну, а какое же из химических веществ внутри ядра клетки является носителем наследственных свойств? Может быть, белок? Или сочетание ряда веществ в их комплексе?

Ответ на этот вопрос ученым дали, как всегда в затруднительных случаях, опыты.

Простейший вирус, вирус болезни табачной мозаики, состоящий из нуклеиновой кислоты и белка, разделили на эти две составные части. Оказалось, что белок (всемогущий белок!) не смог заразить табак болезнью, а нуклеиновая кислота даже без белка сохранила эту способность и неожиданно для всех проявила себя как носитель наследственных свойств всего вируса.

Казалось бы, все стало ясно: если носитель наследственности – не белок, то им может быть только нуклеиновая кислота и ничто другое. Ведь все хромосомы состоят из двух основных веществ – нуклеиновых кислот и белков.

Еще 15–20 лет назад химическое строение нуклеиновых кислот было изучено слабо. Их существует всего две – дезоксирибонуклеиновая кислота (сокращенно ее называют ДНК) и рибозонуклеиновая кислота (РНК). Одна встречается только в ядрах клеток, другая же в основном – в протоплазме. Обе они считались очень простыми, состоящими из большого количества совершенно одинаковых стандартных групп атомов.

Но наследственные факторы настолько разнообразны, что примитивные, как казалось, нуклеиновые кислоты не могли быть их материальными носителями, поэтому вслед за белками были «забракованы» и нуклеиновые кислоты. Поиски материальных носителей наследственности зашли в тупик.

Дальнейшие исследования опрокинули гипотезу об однообразии и простоте строения нуклеиновых кислот. Опыты убеждали, что молекулы ДНК устроены очень сложно. Однообразные группировки атомов в них не повторяются систематически, а расположены неравномерно. Оказалось, что ДНК, выделенные из клеток растений, рыб, птиц, человека, имеют существенные различия. Каждый биологический вид имеет свою формулу ДНК. Можно себе представить, сколько всего существует разновидностей этого вещества.

Для ДНК началась «полоса признаний», и ныне большинство ученых– и в СССР, и за рубежом – убедились на фактах, что ДНК-это и есть материальная основа наследственности. Молекулы ДНК в организме способны к репродукции, к самовоспроизведению. Они воспроизводят подобные себе молекулы, ведут обмен веществ и не очень легко изменяются под воздействием внешних факторов.

Но, конечно, я должен отметить, что у нас некоторые ученые еще не разделяют точку зрения на решающую роль ДНК в наследственности организмов, но так или иначе и у нас и во всем мире началось методическое исследование молекул ДНК, их химического строения.

Эта проблема сейчас находится примерно в таком же состоянии, в каком лет пятнадцать назад была таинственная проблема белка. Мы тогда знали строение сложных белков и не знали, как подойти к их исследованию. Знали только, что белок построен из звеньев – всего 20 видов аминокислот, – но порядок сцепления, их последовательность установить не могли.

А сейчас… Сейчас химики не только умеют распознавать строение белка. Они научились нанизывать аминокислоты друг на друга и, таким образом, уже осуществили синтез простейших белков.

Почему я заговорил о белках? Во-первых, потому, что белки – это, пожалуй, единственные соседи ДНК, живущие с ними в одной квартире – хромосоме, причем нрав их нам уже хорошо известен.

Во-вторых, строение молекулы ДНК можно раскрыть, последовательно отщепляя от нее по одной группе атомов, – так же, как это было сделано с белками. Элементарные звенья ДНК мы уже знаем. В них входят сахар (рибоза), фосфорная кислота и четыре другие группы атомов.

В-третьих, белки подсказывают нам пути, которыми можно синтезировать ДНК. Узнав последовательность сцепления молекул и звеньев ДНК, мы в конце концов научимся синтезировать материальные носители определенных наследственных признаков, то есть по своему усмотрению сможем управлять развитием организмов, создавать не только новые качества, но и новые организмы. Это колоссальная задача. Из рук биологов она уже переходит в руки физиков и химиков.

Астрологи в древности пытались предсказывать судьбу человека, изучая взаимное положение звезд и светил. Это, конечно, был самообман, мистика. Иное дело – изучение структуры ДНК. От того, каким образом в молекуле ДНК расположены атомы и звенья атомов, зависят, например, цвет волос, рост и другие качества будущего ребенка. Если порядок сцепления этих групп нарушился, происходят различные нарушения обмена веществ, организм заболевает. Например, ученые считают, что раковые заболевания – это результат нарушения и изменения строения молекул ДНК. Та же причина – распад и изменение строения ДНК в результате атомного облучения – порождает страшную и пока трудно излечимую лучевую болезнь. Вот, оказывается, к лечению каких тяжелых заболеваний может привести исследование ДНК.

Что даст нам практически знание строения и синтез ДНК?

Еще два года назад мы только надеялись, что лет через 10–15 удастся синтезировать хотя бы куски, фрагменты ДНК. Но жизнь опередила эти планы… Уже в 1960 году американцу Корнбергу и японцу Очоа удалось получить настоящие высокомолекулярные ДНК, подобные природным. Они смешали четыре основных фрагмента, определенную комбинацию которых обычно представляет собой природная ДНК. Прибавили фермент-катализатор. Но соединения фрагментов не произошло. И только когда внесли «штамп» – природную молекулу ДНК, эти фрагменты моментально начали соединяться и образовывать новые молекулы, в точности подобные внесенной. Так ученые подтвердили давно сделанное предположение о механизме самого важного биологического процесса – удвоения структур в организме.

Как известно, ДНК является своеобразным штампом, определяющим характер белков, синтезируемых организмом. В равной мере это касается и белков-ферментов, белков-катализаторов, регулирующих весь обмен веществ в организме. Среди этих процессов обмена имеются очень важные, в частности, в воспроизведении которых заинтересована химическая промышленность.

Синтез ДНК даст возможность синтезировать многие органические вещества.

Процессы под действием присущих организмам ферментов-катализаторов будут идти в десятки миллионов раз быстрее, чем сейчас с обычными катализаторами. Химическая промышленность перейдет на большие скорости, резко поднимет производительность.

Есть процессы, которые без катализаторов вообще не идут или протекают очень слабо. Приходится тратить массу топлива, электрической энергии, чтобы добиться выхода нужного количества продуктов. И дело не только в экономии топлива и электроэнергии. Быстро изнашивается и требует обновления оборудование – этот основной капитал любого производства. Ферменты-катализаторы помогают получать столько продукции, что основной капитал быстро окупается. А раз так, значит, можно вместо старых машин и аппаратов поставить новые, более совершенные и производительные. Видите, как чисто научные, казалось бы, исследования ДНК могут поднять производство, химическую промышленность.

Далее, ДНК со временем можно будет синтезировать в колбе и, пересаживая ее в орган или организм, добиваться в нем нужных изменений. Разве это не заманчиво для сельского хозяйства? Сделать кабачок слаще сахарной дыни, увеличить рост, размеры животных так, чтобы качество их мяса не ухудшилось, а, наоборот, улучшилось.

Опыты помогут составить четкие таблицы, по которым со временем практики сельского хозяйства будут быстро ориентироваться и узнают, сколько граммов или миллиграммов определенного вида ДНК надо ввести в организм, куда именно и что это даст. Регулирование веса, упитанности, роста, цвета, «характера» и прочее можно будет осуществлять, «сооружая» организм по «проекту», составленному заранее комбинированием ДНК родителей. А уже потом, когда «вчерне» «организм» будет готов, можно закончить его «отделку». Животное еще молодо и поэтому особенно быстро и легко поддается «формированию». Воздействие ДНК в этот период, применяемое комбинированно с другими методами, поможет вывести идеальные породы животных.

А пока в поднятии животноводства большую роль может сыграть тот факт, что в оплодотворенной клетке заложен весь «план» будущего развития организма.

Совсем недавно учеными был поставлен удивительный эксперимент. Перед ними возникла задача – быстро размножить поголовье новой породы баранов. На плаценте самки они приживили не одну оплодотворенную клетку, а тридцать. Десятки зародышей! Но ведь овца не сможет вырастить столько! Хирургически удалили все лишние оплодотворенные яйцеклетки и пересадили их в непородистых овец. Но появилось лишь чисто породистое потомство! Так как все признаки породистых овец уже были заложены.

ДНК – это вещество, в недрах которого скрывается, видимо, тайна рака – страшного заболевания, пока практически неизлечимого. Можно предположить, что «типовые» молекулы ДНК служат как бы штампами, которые перестраивают все попадающие в организм белки строго по своему подобию. Этими белками заселяется весь организм. Взамен «изношенных» молекул прибывают точно такие же новые. Можно уподобить организм высокоорганизованному автоматическому производству, которое само перерабатывает сырье, снабжает энергией и материалами – полуфабрикатами все органы, ткани и клетки и даже обновляет «оборудование» в своих «цехах».

Но если в эту стройную систему вносится разлад, если один из «биологических штампов» деформируется и по какой-либо причине начинает «штамповать» детали другой формы, организм бессилен сопротивляться. Его заполняют неспособные к нормальной жизнедеятельности молекулы ДНК. Они образуют целые сборища, которые дают опухоли. Подобного же рода многочисленные разлады постепенно накапливаются по мере жизни данного организма. Каждый из этих разладов не столь серьезен, чтобы организм погиб, как, например, от рака. Однако накопление изменений ведет к тому, что мы называем старостью. Чем помочь организму? Как заставить ДНК вернуться к первоначальной форме?

Пройдет несколько лет, люди узнают и эту тайну природы. И жизнь человека будет продлена во много раз. Те, что родятся в самом начале XXI века, бесспорно, перейдут в XXII век еще далеко не бессильными стариками.

Откровения зеленого листа

Уважаемые джентльмены! Когда Гулливер в первый раз осматривал академию в Лагадо, ему прежде всего бросился в глаза человек сухопарого вида, сидевший, уставив глаза на огурец, запаянный в стеклянном сосуде. На вопрос Гулливера диковинный человек пояснил ему, что вот уже восемь лет, как он погружен в созерцание этого предмета в надежде разрешить задачу улавливания солнечных лучей и их дальнейшего применения… В зале, где собрались члены Лондонского Королевского общества, наступила недоуменная тишина. Что он хочет сказать, этот русский профессор, которого Королевское общество пригласило в апреле 1903 года прочесть лекцию о своих, говорят, очень интересных исследованиях?

– Для первого знакомства я должен откровенно признаться, что перед вами именно такой чудак. Более тридцати пяти лет провел я, уставившись если не на зеленый огурец, закупоренный в стеклянную посудину, то на нечто вполне равнозначащее – на зеленый лист в стеклянной трубке, ломая себе голову над разрешением вопроса о запасании впрок солнечных лучей…

«Запасать впрок солнечные лучи? Разве их можно уловить и удержать?»– думал кое-кто из присутствующих. А остроумный русский профессор (это был Климентий Аркадьевич Тимирязев), ничуть не смущаясь, продолжал лекцию, точными цифрами и экспериментами подтверждая шаг за шагом свою мысль о величайшей, как он выразился, космической роли земных растений – деревьев, трав, водорослей.

Нет, не абстрактные рассуждения волновали замечательного русского ученого, а великая польза, которую получает от растений человечество, само того, может быть, до конца и не осознавая.

Зеленых растений на земном шаре – неисчислимое количество, а закон их питания – един. И не надо думать, что, если они встречаются нам на каждом шагу, значит, мы все знаем о них. Великая тайна зеленого листа, тайна самой жизни остается и до сих пор не полностью раскрытой.

Великая тайна зеленого листа – это проблема фотосинтеза. Это вопрос о том, каким образом растения извлекают из воздуха углерод, как солнечный свет помогает им строить, синтезировать из этого углерода сложнейшие питательные вещества.

…Мы пришли к профессору Анатолию Александровичу Ничипоровичу, крупнейшему специалисту в области изучения фотосинтеза.

– Изучая жизнь растений, ученые поняли, что высокие урожаи зависят прежде всего от фотосинтеза, – сказал ученый. – Удобрения, водоснабжение повышают урожаи постольку, поскольку они повышают фотосинтетическую продуктивность растения. Ведь на 90–95 процентов урожай любого растения возникает из воздуха, из углекислого газа, поглощенного растением на свету. Значит, надо выяснять и создавать наивыгоднейшие условия для фотосинтеза.

Нужно и можно поднять урожайность почти всех культур, потому что теоретический «потолок» урожайности еще далеко не достигнут. Человечество получает от культурных растений значительно менее 1/10 части того, что они могли бы дать, как говорит теория.

– Если бы удалось заглянуть в будущее, – продолжает профессор А. А. Ничипорович, – то мы увидели бы, как шаг за шагом поднимается урожайность, по мере того как человек раскрывает основы и механизм питания растений и ведущую роль в нем фотосинтеза – основы всего сущего.

Если бы можно было заглянуть подальше в будущее… Но сначала оглянемся назад, в историю, в те времена, когда у человека впервые возник интерес к загадке, которую в наше время называют проблемой фотосинтеза.

Пастор, священник Жан Сенебье не был специалистом-биологом, но именно ему наука обязана одним из великих открытий. Он установил, что растение, построенное в основном из углеродистых соединений, получает этот элемент из воздуха. В 1782 году в одном из трех томов своих сочинений он коснулся вопроса о действии света на листья, а в следующем. 1783 году посвятил ему целый том.

Сенебье, как и некоторые ученые до него, рассуждал примерно так: «Из чего строится растение? Из какой среды – из земли, из воды или из воздуха?» И пришел к выводу, что «стройматериалом» и главной пищей растения является воздух. Эта пища есть всюду: и в пустыне, и на скалах, и в лесу. Вот почему, где бы ни жили растения, состав у них одинаковый, ибо они строятся из углекислоты.

Есть идеи, которые, как говорят, носятся в воздухе, и нужно только, чтобы нашелся человек, который смог бы сформулировать их полно и четко. В 1753 году, за 20 лет до открытия Сенебье, написал свое «Слово о явлениях воздушных» Михайло Васильевич Ломоносов.

Вдумайтесь в его мысли:

«Преизобильное ращение тучных дерев, – писал он, – которые на бесплодном песку корень свой утвердили, ясно изъявляет, что жирными листами жирный тук из воздуха впитывают».

Это была догадка, предвосхищавшая открытие Жана Сенебье. Не произнося слова «углерод», Сенебье открыл самый факт его кругооборота и вполне осознавал значение своего открытия.

«Я вижу, – говорил он, – как моя кровь образуется в хлебном колосе… А древесина отдает мне зимою теплоту, огонь и свет, похищенные ею у солнца… Я вижу, как частицы света соединяются с телами; я хотел бы думать, что этот свет вновь будет поражать мои взоры в пламени горючих веществ, мне кажется, что он образует эти смолы, с которыми имеет так много сродства, эти маслянистые вещества, насыщенные его теплотой, его пламенем, эти спиртовые частицы семян и плодов, пропитанные его огнем…»

Все шло к тому, чтобы фотосинтезом заинтересовались многие. Почти в то же время, когда Сенебье писал свои теоретические сочинения, англичанин Пристли экспериментально установил, что растения «исправляют» воздух, испорченный дыханием животных. Но Пристли не заметил, что «исправление» воздуха зависит от того, освещается растение солнцем или нет. Лишь через семь лет, в 1789 году, это открыл голландский ученый Ингенгуз.

Целая плеяда ученых, живших в разное время и в разных странах – Лавуазье, Де-Кандоль, Соссюро, Буссенго, Либих, Роберт Майер, – связала себя с решением этой проблемы.

Но понадобился гений К. А. Тимирязева, чтобы двинуть дело дальше и положить начало современному этапу работ по фотосинтезу. Тимирязев умело и блестяще сочетал точные методы разных наук – физиологии растений, физики и химии. Недаром ему было присвоено звание доктора точных наук. Девизом К. А. Тимирязева было «Работать – для науки, писать – для народа, то есть популярно». Даже о сложнейшей проблеме фотосинтеза он умел рассказывать интересно и увлекательно.

«Когда-то, где-то, – рассказывает ученый, – на землю упал луч солнца; но он упал не на бесплодную почву, – он упал на зеленую былинку пшеничного ростка, или, лучше сказать, на хлорофилловое зерно. Ударяясь о него, он погас, перестал быть светом, но не исчез. Он только затратился на внутреннюю работу. В той или другой форме он вошел в состав хлеба, который послужил нам пищей. Он преобразился в наши мускулы, в наши нервы. И вот теперь атомы углерода стремятся в наших организмах вновь соединиться с кислородом, который кровь разносит во все концы нашего тела. При этом луч солнца, таившийся в них в виде химического напряжения, вновь принимает форму явной силы. Этот луч солнца согревает нас. Он приводит нас в движение. Быть может, в эту минуту он играет в нашем мозгу…»

Количества энергии и углерода, накапливаемые растениями в угле, нефти, газе, древесине, торфе, выражаются в цифрах поистине космических! Как микробы, крохотные и невидимые, вершат порой гигантские процессы, так и растения, эти крохотные былинки на лике нашей планеты, преобразуют ее, вершат дела космического масштаба.

В нашей атмосфере 21 процент кислорода. Весь он также добыт и освобожден растениями из воды и минералов в процессе фотосинтеза.

Пока человек использует лишь 0,35 процента энергии, накапливаемой растениями в фотосинтезе. (Это равно годовой выработке 700 Волжских ГЭС.)

Мы могли бы сказать тем, кто пророчит планете мальтузианскую голодную смерть:

– Смотрите, какие колоссальные возможности роста у сельского хозяйства! Сколько энергии дает нам солнце! Сколько земель, пригодных для сельского хозяйства, пустует! По данным Организации Объединенных Наций, эта цифра доходит до 48 процентов!

Подумать только: в центре так называемого цивилизованного мира, во Франции, пустует 10 миллионов гектаров земель. И если в наше время голод или частичный голод охватывает 2/3 населения земли, то это происходит не из-за биологических, как пытаются доказать буржуазные идеологи, а из-за социальных причин.

Ученые подсчитали, что если бы всюду сельскохозяйственное производство поднять до уровня лучших западноевропейских ферм, то продукция сразу увеличилась бы вдвое. Например, в Соединенных Штатах урожай пшеницы с гектара вдвое ниже, чем в странах Западной Европы, где применяются более передовые методы обработки. В Индии применение японского метода выращивания риса привело к увеличению урожая вдвое. Вообще нужно сказать, что в странах с развитым сельским хозяйством урожай с гектара растет быстрее, чем само население.

Наши мастера высоких урожаев, вдохновленные высокими идеями коммунизма, на практике доказали, что человек в силах поднять урожайность растения в десятки раз и приблизиться к тому теоретическому «потолку», о достижении которого мечтали ученые, исследовавшие фотосинтез. Это открывает необыкновенный простор для творческих дерзаний работников сельского хозяйства. Уже сейчас для многих передовиков у нас стало обычным получать с гектара не менее 120 центнеров зерна кукурузы, 60–70 центнеров зерна пшеницы, 1000–1200 центнеров свеклы, 1000–1500 центнеров зеленой массы кукурузы…

Трудно себе представить, насколько освоенной, изобильной и плодородной станет через десятки лет вся суша. И не только суша!

Настанет время, и мы научимся несравненно лучше, чем сейчас, использовать растительность морей и океанов, и прежде всего микроскопические одноклеточные водоросли. Водные растения синтезируют органических веществ в восемь раз больше, чем сухопутные. И это не только потому, что море в два с половиной раза больше суши. Море плодороднее. Гектар суши в среднем дает за год 3–4 тонны растительности, а гектар моря – 8–9 тонн. Но как ее добывать? Над этим пусть подумают инженеры…

Мы немного отвлеклись, – говорит профессор А. А. Ничипорович. – Вернемся к загадке фотосинтеза, решение которой позволит не только в несколько раз поднять урожайность на тех же земельных площадях, но и обещает обогатить химическое производство новыми типами реакций, новыми катализаторами и новым сырьем.

Мы не случайно начали разговор о фотосинтезе с солнца. Ведь пища, которую нам дают растения, есть не что иное, как «консервы солнечных лучей». Но нужен был основной материал, который мог бы стать переносчиком солнечной энергии из неживой природы в растение, из растения – в животное, а затем снова в неживую природу. Таким материалом является углерод – элемент с замечательным свойством: он способен легко окисляться, соединяясь с кислородом, и восстанавливаться, освобождаясь от кислорода, присоединяя, например, водород.