Текст книги "Карлики рождают гигантов"
Автор книги: Владимир Крупин
сообщить о нарушении
Текущая страница: 8 (всего у книги 13 страниц)
Наука усиленно ищет и создает биогенные стимуляторы. Так называют вещества, которые предохраняют животных от заболеваний, способствуют их нормальному развитию и быстрому росту. О них нужен разговор особый. Сейчас же заметим, что биогенные свойства хлореллы несомненны. Внедрение в сельское хозяйство маленькой космической путешественницы будет способствовать успешному выполнению наших земных задач.
Однако вернемся на землю.
Итак, отчего киснут коровы?
Из всех питательных элементов наибольшим спросом животных пользуется азот. Почему? Азот – это белок. А белок – это мясо. На изготовление его идет двадцать с небольшим аминокислот. Девять из них называются незаменимыми. Птицы, свиньи и другие одножелудочные животные не могут их сами синтезировать из кормов. Поэтому их надо добавлять непременно в пищу животным, иначе они погибнут.
У коровы жизнь проще. В ее желудочке есть особый «цех» – рубец. И в этом цехе трудятся химики особой квалификации – микроорганизмы. Они перерабатывают сырые и грубые «полуфабрикаты», поступающие вместе с кормом в желудок, и превращают их в «готовую продукцию». Даже из мочевины – карбамида – они способны синтезировать нужные организму аминокислоты.
Однако естественные корма весьма небогаты азотом. В кукурузе не хватает метионина, в жмыхе подсолнечника – другой аминокислоты, лизина. Вот почему корова с трудом наедается досыта, хотя жует целый день. В погоне за азотом она не отказывается и от карбамида и старается съесть побольше силоса. Кукурузный силос к концу зимы часто прокисает. Чем больше съедает его животное, тем больше «закисает» и оно само. Это сказывается и на здоровье животного и на качестве его мяса.
Вылечить такое животное нетрудно. Достаточно подбросить в корм бактерии, которые уменьшают кислотность среды в его желудке.
Но, как известно, лучше предупредить болезнь, чем бороться с ее последствиями. Значит, надо включить в рацион коровы необходимый белок. Еще острее в нем нуждаются цыплята и поросята.
Проблема белка в животноводстве и птицеводстве – это проблема № 1. Дать животным больше белка – это значит получить больше мяса, а заодно сберечь много кормов.
Решить эту проблему помогают те же чудесные живые «палочки».
Виртуозы органического синтеза
Каждый микроорганизм – это крохотная фабрика белка. Она сама вырабатывает аминокислоты, необходимые для построения белковой молекулы. В клетках микрококуса-глютамикуса, например, синтезируются метионин, гомосерин, треонин и лизин. Сколько? Вот самый важный вопрос. Один грамм бактерий производит всего одну сотую грамма лизина. С точки зрения хозяйственника такая «фабрика» нерентабельна. К тому же она выпускает продукцию, которая нам не очень нужна (гомосерин и т. д.).
Как перестроить «технологический процесс» – заставить бактерию «специализироваться» на одном лизине и резко увеличить его производство?
Задача эта была решена коллективом физиологов, генетиков, химиков и физиков, работавших в Институте атомной энергии имени И. В. Курчатова под руководством доктора биологических наук С. И. Алиханяна.
Поразительная жизнестойкость микроорганизмов давно замечена. Некоторые из них могут годами сохраняться в высушенном состоянии, переносить стоградусную жару, морозы до минус 185 градусов, давление в 6 тысяч атмосфер и убийственные дозы радиации – в 100 000 рентген!
Последнее обстоятельство особенно заинтересовало микробиологов.
Что такое селекция? Отбор наиболее жизнеспособных. Радиация убивает все живое. Но, очевидно, есть индивидуумы, которые выдерживают бóльшую дозу, чем их собратья. А раз так, значит, они наиболее жизнеспособны. И атомная радиация (в сочетании с другими методами) стала инструментом селекции.
Из мириад микроорганизмов, подвергшихся облучению, уцелели единицы. Они стали родоначальниками производства «атомного лизина». Новые штаммы микрококуса-глютамикуса в две с половиной тысячи раз продуктивнее обычных! Вместо одной сотой грамма они производят на литр питательного раствора уже 25 граммов!
Пластмассовые пакетики с желтым порошком отправляются из курчатовского института по разным адресам. В Институт питания – для дальнейших исследований и поисков. На Братцевскую птицефабрику – по прямому назначению. Прибавка долей грамма лизина к суточному рациону цыплят ускоряет их рост на 20 процентов.
Но чтобы получать полезные микроорганизмы в промышленных масштабах, их тоже надо чем-то кормить. Академик Имшенецкий считает наиболее перспективным методом выращивание микробов на нефтяных и газообразных углеводородах. Запасы этого «корма» огромны, а стоимость невелика.
Уже открыты особые породы микроорганизмов, вырабатывающие из нефтепродуктов не только белок, содержащий и лизин и метионин, но и витамины роста – рибофлавин и пантотеновую кислоту. Производительность их колоссальна. Бык весом в полтонны, находясь на пастбище, прибавляет в весе полкилограмма (в переводе на чистый белок) в сутки. Масса микробов весом в полтонны синтезирует за это время 1250 килограммов белка!
Способность микроорганизмов к сверхсинтезу может быть прирожденной. Производственные расы пропионовокислых бактерий образуют в 100–200 раз больше витамина B12 (речь о нем пойдет ниже) по сравнению с другими бактериями.
Поиски активных форм микроорганизмов в естественных природных условиях нередко приносят удачу ученому. Но вероятность удачи микробиолога в этом случае можно сравнить с вероятностью удачи селекционера, ищущего среди тысяч сеянцев нужный ему экземпляр. Его может и не оказаться в природе. Не найдя искомого образца, селекционер обращается к гибридизации и другим испытанным методам направленного воздействия на организм. Современные микробиологи все чаще следуют этому примеру.
Гибрид «67» и другие
Химический препарат рождается, как правило, дважды. Сначала – когда его в первый раз синтезируют или открывают. Второй раз – когда находят простой и экономичный способ производства.
Производство спирта из патоки – дело не новое. Известно, что сбраживание сахара производят дрожжи. Но эти «спиртогоны» не очень активны. Они превращают в спирт только один из сахаров, входящих в состав патоки, – рафинозу. Раса «Я» сбраживает рафинозу всего на треть. Другие расы спиртовых дрожжей действуют на другие сахара.
В лаборатории генетики микроорганизмов Института микробиологии был проделан тончайший эксперимент – скрещивание микробов. Его цель – получить гибрид, объединяющий в себе полезные свойства разных рас.
Микроманипулятор с необычайной осторожностью извлек споры (семена) дрожжей и поместил их в микрокапли солодового сусла. Чтобы получить гибрид, нужно было добиться слияния (копуляции) ядер двух различных организмов. 598 пар спор скрестила О. Г. Раевская. И только в двух из 598 опытов произошла копуляция. Образовались всего две гибридные клетки. Шестьдесят седьмая пара дала гибрид «67». Он вел себя точно так же, как и один из родителей, сбраживая всего треть сахара.
Зато гибрид «68» оказался молодцом – он пошел сразу в обоих предков и превращал в спирт все 100 процентов сахара, входящего в патоку!
Активность микроорганизмов можно повысить и другими методами. Микробная клетка легко приспосабливается к переменам и перестраивает свою деятельность применительно к окружающим условиям.
Классические работы К. Нейберга еще полвека назад показали, насколько гибок жизненный механизм живых карликов. Изучая химизм спиртового брожения, Нейберг искажал его. Он добавлял в среду различные вещества, чтобы посмотреть, как среагируют в каждом случае дрожжи. Исследователь открыл пять различных форм брожения. Добавляя в культуру дрожжей сульфит или щелочи, он вдруг обнаружил, что они интенсивно вырабатывают глицерин, который при нормальном брожении образуется в ничтожных количествах как побочный продукт. Это открытие легло в основу промышленного производства глицерина.
Один и тот же грибной организм в разных условиях ведет себя по-разному. В одном случае он синтезирует ферменты, в другом – лимонную кислоту, в третьем – антибиотики. Интенсивность его тоже зависит от условий, в каких он культивируется.
Мы помним, как дорого стоил пенициллин, когда он только появился. Да и достать его было трудно, ибо этот препарат выпускался в ничтожных количествах. Причиной тому была слабая активность диких предков пенициллина – всего 10–20 единиц.
Современные производственные штаммы грибов пенициллиум образуют около 10 000 единиц антибиотика. И стоит он копейки. Это достигнуто благодаря упорной работе целого отряда ученых, занимающихся селекцией микроорганизмов. На их вооружении – радиационная селекция и генетика, ультрафиолетовые лучи, химические и другие методы направленного воздействия на наследственность микробов.
Карлики управляют гигантами
(окончание)
Один американский миллионер преклонного возраста, принимая ванну, решил воспользоваться услугами парфюмерии. Он вылил в горячую воду флакон какой-то жидкости, который ему заботливо предложила супруга, и погрузился в ванну. Через несколько минут, почувствовав сильнейшее жжение, он выскочил оттуда как ошпаренный. Взгляд его упал на опрокинутый флакон. На этикетке было написано: «Фирма „Свифт“. Папаин. Фермент для смягчения старого мяса».
Факт, разумеется, анекдотический. Но препарат, который подсунула муженьку скучающая миллионерша, представляет интерес.
Ферменты – это биологические катализаторы. Они невероятно ускоряют протекание химических реакций. Без них не строится и не разрушается ни одно вещество в клетках. Характерно, что молекулы органических соединений, составляющих клеточное вещество, чрезвычайно ленивы, малоподвижны, их трудно побудить к химическим реакциям. Роль палочки-погонялочки в этом случае выполняет фермент. Он подхлестывает эти соединения и обеспечивает необходимую скорость химических превращений.
Обнаружить действие фермента несложно. Бросьте кусочек морковки или картошки в аптечный раствор перекиси водорода. На его поверхность в то же мгновение станут подниматься пузырьки. Это кислород, возникший в результате разложения перекиси. Реакция вызвана ферментом каталаза. В его состав входит железо.
Для разложения перекиси водорода химики как раз и применяют железо в качестве катализатора. Достаточно опустить в колбу крупинку металла, и через секунду перекись распадется на воду и кислород. А крупинка фермента ту же работу проделает за одну десятимиллионную долю секунды!
От количества и качества ферментов зависит не только скорость. Они управляют интенсивностью и направлением жизненных процессов в клетке, то есть обменом вещества. Ферменты – это как бы рабочие аппараты ядерных нуклеиновых кислот.
Бессознательно, хотя и вполне целеустремленно, человечество использует ферменты с незапамятных времен. Мы пьем пиво примерно с 5000 года до нашей эры. В китайских древних летописях упоминаются плесневые грибки, с помощью которых делались сырки из сои. Африканские негры, по свидетельству П. А. Баранова, издревле применяют сок плодов дынного дерева папайи для смягчения мяса. Солод известен нам около 9 тысяч лет. Но только полтораста лет назад из него был выделен препарат фермента амилазы. Днем рождения ферментологии, как особой отрасли биологической химии, принято иногда считать открытие директора петербургской аптеки Константина Кирхгофа. В 1814 году он пришел к выводу, что в клейковине ячменя содержится вещество, которое осахаривает крахмал. Исследования Кирхгофа легли в основу одного из первых промышленных каталитических процессов – получения патоки и глюкозы из крахмала.
Но до становления науки было еще далеко. Последовавшие затем открытия были скорее гениальными догадками, чем доказательствами выдвинутых гипотез и теорий.
История этой отрасли знания весьма драматична. Она была насыщена открытиями, дискуссиями и ошибками. Работы Вильштеттера, давшие много для характеристики свойств отдельных ферментов, привели биохимиков к принципиально неверному выводу. Восхищаясь поразительной организацией и точностью механизма их действия, ученые причислили ферменты к особому, доселе неизвестному классу химических соединений.
Первые ферменты были обнаружены в процессе брожения. Отсюда оба их названия: ферменты или энзимы. Ферментум – брожение, закваска (латынь). Энзима – внутри закваски (греческий). Но спектр их действия много шире. Они ведут гидролиз, расщепляют и синтезируют жиры и фосфатиды, сложные эфиры и аминокислоты, они участвуют в процессах пищеварения и дыхания. Еще не так давно фермент считался китом биохимии. На него только что не молились. Еще на его поверхности совершались совершенно загадочные события обмена веществ и энергии. Баснословна была скорость действия энзимов. Удивительна легкость, с которой они осуществляли свои манипуляции.
Как и всякий катализатор, фермент снижает энергию активации, необходимую для проведения какой-нибудь химической реакции. Он применяет при этом обходный маневр, направляя реакцию через промежуточные этапы.
Нужно осуществить гидролиз сахарозы. Обозначим ее буквами АБ, где А – глюкоза, Б – фруктоза. Реакция АБ → А + Б требует немалой энергии активации – 32 тысячи калорий на грамм-молекулу сахарозы.
Но вот вступил в работу фермент – Ф: АБ + Ф → АБФ. Он прилепился к фруктозе и оттолкнул глюкозу: АБФ → БФ + А. Задача решена, и теперь фермент может оставить в покое фруктозу: БФ → Б + Ф. Затраты энергии активации благодаря участию биокатализатора намного уменьшились. Они составили всего 9400 калорий.
Исследования американских биохимиков Дж. Самнера и Дж. Нортропа резко изменили отношение к ферментам. Оба знаменитых Джорджа сумели почти одновременно получить кристаллы двух ферментов – уреазы и пепсина. Кристаллизация – для химика это своего рода пробный камень. Она дает хотя и не безусловную, но все же достаточную гарантию чистоты вещества. Пойдя по следам Самнера и Нортропа, биохимики неопровержимо доказали, что ферменты животных, растений и микроорганизмов – это белковые вещества, обладающие каталитической активностью. Определенность – великая сила. Ученые быстро утратили священный трепет перед могучими катализаторами жизненных явлений. Карлики, управляющие гигантами, перестали быть для нас загадкой.
Ныне фермент представляется экспериментатору сложной и умной машиной. Она отбирает из всего разнообразия природных соединений строго определенные вещества. Повертев их в разные стороны, фермент поворачивает эти вещества друг к другу нужной стороной, сталкивает и заставляет вступать в реакции, даже если они не очень готовы к взаимодействию.
На сегодня мы знаем более 2 тысяч ферментов. Это 2 тысячи открытий, помноженных на тысячи опытов и десятилетия напряженных размышлений целой армии талантливых ученых. Описать то, что ими открыто, доказано и проверено, куда легче, чем проследить долгий тернистый путь науки современной энзимологии.
Однако как ни заманчиво углубиться в ее историю, нас ждет сегодняшний день.
И лекарь и пекарь
С точки зрения химика между движениями пальцев скрипача и брожением винного сусла есть большое сходство. Вино бродит под действием ферментов. Ферменты действуют и в мышцах, приводящих в движение руку скрипача. Все жизненные процессы находятся под их контролем.
Удивительная способность микроорганизмов к сверхсинтезу, примеры которой мы видели, объясняется мощью ферментных систем живых клеток. Создается даже впечатление, что биокатализаторы всемогущи. В самом деле, они творят жизнь из самого негодного сырья. Микробы способны извлечь из канализации крупного города сотни тысяч тонн серы. Сине-зеленая водоросль превращает атмосферный азот в сложные белковые вещества. Она может развиваться на искусственной среде, состоящей из солей одних металлов – кальция, магния, натрия, железа. Дайте только свет для фотосинтеза. Впрочем, химическое производство белка это растение продолжит и в темноте. Нужно только топливо – глюкозу. Трудно даже вообразить себе химическое предприятие, которое могло бы так легко переключать технологический процесс с одного источника сырья, допустим угля, на нефть или древесину. Потребовалась бы коренная реконструкция.
Химическое оборудование клетки совершенно. Она свободно перестраивается в нужном случае.
И все же ферментные системы иногда отказывают. В клетке идет процесс постоянного обновления. Все соединения в организме распадаются и возникают вновь. Ферменты не исключение из этого правила. Ускоряя реакции, они постепенно расходуются сами.
Случается, что организм не может сам построить нужную ему ферментную систему. Приходится искать нужные вещества на стороне. Эти вещества действуют в кооперации с ферментами и потому называются коферментами. Клетке нужно небольшое количество кофермента. Но обойтись без него она не может.
Представим себе завод, выпускающий моторы. Он выпускает все детали, необходимые для сборки двигателя. Только резиновый шкив предприятие заказывает на стороне. Мелочь – но без нее двигатель выйдет из строя. Создавать специальное производство резины нерентабельно. Приходится надеяться на смежника.
Смежник растения – внешняя среда. Может случиться, что она подведет? Может.
Коферменты, участвующие в работе клеточного «мотора», – это вещества, хорошо нам знакомые. Другое их название – витамины. Как правило, они широко распространены в природе. Их синтезируют и выделяют в почву бактерии. В воде это делают жгутиковые микроорганизмы и водоросли.
И ферменты и витамины – это возбудители жизни. Именно они управляют той сложнейшей биохимической машиной, которую представляет собой клетка.
Возбудители жизни
Особую роль в регуляции жизненных процессов организма играют гормоны (от слова «гормао» – возбуждать). Ничтожно малое их количество оказывает иногда решающее влияние на проявление функций, связанных с обменом веществ. Они управляют белковым, углеводным, солевым и водным обменом. Усиливают рост животных и содействуют их плодовитости.
Применение гормональных препаратов – дело новое, но необычайно перспективное.
Препарат СЖК (сыворотка жеребых кобыл) произвел настоящую революцию в каракулеводстве. Овца приносит только одного ягненка. Ценность каракульчи известна всем. Удвоить плодовитость овец – такую задачу поставил перед собой профессор М. М. Завадовский. Он применил СЖК в качестве стимулятора. Инъекции СЖК заставили овец приносить двойни, тройни, а в некоторых случаях по семи ягнят сразу. Его брат, профессор Б. М. Завадовский, принимавший участие в разработке теории СЖК, показал, что в этой сыворотке содержатся два гормона, стимулирующих многоплодие.
СЖК оказалась также действенным средством в борьбе с яловостью коров.
В зарубежной практике все шире применяются синтетические гормоны (их называют еще эстрогенными веществами).
Ученые университета штата Миссури провели ряд экспериментов, в результате которых были увеличены привесы у молодняка крупного рогатого скота и ягнят благодаря введению стимулятора роста – гексестрола. Гексестрол повысил привесы и эффективность корма. В условиях зимнего содержания контрольные животные ежедневно прибавляли по 1,6 фунта; животные, которым вводили по 12 миллиграммов гексестрола, прибавляли по 1,7 фунта в день, а животные, получавшие по 24 миллиграмма гексестрола, – по 1,9 фунта в день.
Наряду с витаминами, антибиотиками, эстрогенными веществами к числу активных средств, влияющих на рост и улучшение откорма животных, относятся тканевые биогенные стимуляторы. Они введены в практику академиком В. П. Филатовым.
Тканевые препараты получаются из тканей животных и растений, отделенных от живого организма. В этих тканях после биохимической переработки накапливаются особые вещества, которые и названы биогенными стимуляторами.
Введенные в организм животного, они оказывают на него благоприятное влияние: улучшают обмен веществ, ускоряют рост и развитие молодых животных, повышают привесы откармливаемых животных.
Биогенными стимуляторами лечат самые различные заболевания животных: трофические язвы, болезни вымени, глаз, общую слабость.
Массовый опыт применения стимуляторов животноводства был проведен Новосибирской ветеринарной научно-исследовательской станцией. В течение месяца среднесуточный привес в опытных группах откормочных свиней увеличился по сравнению с животными контрольной группы на 20 процентов, у слабых поросят – на 40, а у телят – на 22 процента.
Таким образом, под влиянием биостимуляторов при одних и тех же затратах корма от опытных свиней получено значительно больше мяса. Естественно, снизилась и себестоимость продукции.
Ключи к главной тайне
Познание роли ферментов в обмене веществ позволило поставить задачу управления их действием при переработке природного сырья.
Полезные их свойства давно использует пищевая промышленность. Ферментация чая и табака, изготовление сыра и пива, хлебопечение – всеми этими процессами управляют чудесные карлики.
Источником ферментов для промышленных нужд являются микроорганизмы – бактерии, плесневые грибы, дрожжи. Выделить фермент в чистом виде – дело хлопотное, требующее упорства и филигранной работы. 1312 опытов провели украинские ученые Н. Пидопличко и В. Билай, прежде чем получили культуру гриба с нужными свойствами.
Их штамм 1312 вырабатывает фермент глюкозооксидазу. Это вещество уничтожает некоторые микробы, устойчивые против пенициллина. Еще одна ценная способность глюкозооксидазы: окислять глюкозу, поглощая свободный кислород воздуха. Последнее свойство нового фермента нашло применение в пищевой промышленности. Всего несколько миллионных долей грамма, введенные в консервную банку, поглощают весь кислород, что остается там после запаивания. Консервы, обработанные таким способом, долго не портятся.
На московском хлебозаводе № 6 мне показали две буханки. Хлеб как хлеб. Но одна буханка пышнее и корочка ее выглядит аппетитнее. Я попробовал по ломтю от каждой буханки. Один из них мне показался и мягче, и вкуснее, и ароматнее. Это сделал фермент амилаза. Если добавить всего 20 граммов амилазы в тонну белой муки, качество хлеба резко улучшится. Ферменты позволяют совсем отказаться от применения солода при выпечке заварного, бородинского и других сортов хлеба. А пока на приготовление солода тратится самое лучшее ржаное зерно.
Использование амилазы и протоиназы – есть и такой фермент – в несколько раз ускоряет созревание сельди при копчении.
Особые перспективы у фицина. Этот фермент получается из листьев инжирного дерева. Он мягчит мясо, позволяет отделить от костей такие части туши, которые обычно трудно использовать. Недалеко время, когда домохозяйка будет держать рядом с перцем и солью на кухонной полке целый набор ферментов. Щепотка химиката – и мясо, которое напоминает по своей твердости подошву, станет мягким при жарке, как лучший кусок вырезки.
Диапазон применения ферментов чрезвычайно широк. Даже передача импульсов по нервной системе простейших организмов без них прекращается. Но, пожалуй, самое удивительное открытие, которое совершено при помощи биокатализаторов, – это синтез нуклеиновых кислот. Он был осуществлен впервые в пробирке биохимиками Северо Очоа и Артуром Корнбергом. Очоа осуществил ферментативный синтез полинуклеотидов типа РНК. А в лаборатории Корнберга была химическим путем воспроизведена «живая молекула» ДНК – дезоксирибонуклеиновой кислоты. Ферменты помогли сделать это и тем самым заглянуть в самое сердце жизни. Необходимая предпосылка для наиболее полной расшифровки биологических функций ДНК, РНК и самих ферментов была создана!
Но самые радужные надежды должны сдабриваться определенной дозой скептицизма. Из двух тысяч ферментов мы более или менее знаем, как ведут себя сотни. Можем ли мы восстановить целостную картину клетки по этим данным? Конечно, нет. Академик А. Е. Браунштейн справедливо заметил, что из всей суммы фактов, накопленных химией ферментов, ясно видно, что рассчитывать на создание единой, всеобщей теории ферментативного катализа пока не приходится. Каждый фермент или группа родственных ферментов имеют свое лицо, свой конкретный механизм каталитического действия. Чтобы до конца познать эти механизмы и овладеть контролем над ними, нужны терпеливые и изобретательные исследования их структуры, их свойств, нужно вовлечь в эти эксперименты как можно более широкий круг биокатализаторов. Это трудоемкий и недешевый путь.
До сих пор большинство цитохимических и других работ в области клетки ведется на фиксированном материале. Ученые фиксируют тот или иной процесс, останавливая его попеременно на разных этапах. Они выясняют деталь за деталью тонкости жизни. Но чтобы узнать какую-то мелочь в поведении клетки или ее частиц, им приходится останавливать жизнь. Очень часто мы видим начало или конец процесса, не зная тонкостей его протекания. Получается парадокс: чтобы изучить живую клетку, мы прежде должны ее убить.
Изучение химизма живой, неповрежденной клетки продолжает оставаться труднейшей научно-технической проблемой.
Перед нами мчится курьерский поезд. Мы хотим заглянуть в него. Мы знаем примерно, сколько в нем пассажиров. Знаем направление, в котором он движется. Знаем, сколько в нем мест. И можем наверняка сказать, что там едут люди разных профессий, что часть из них сойдет на разных станциях. Но чтобы узнать каждого по фамилии и кто чем занимается, нужно попасть в поезд. На промежуточных остановках экспериментатору удается войти на несколько минут в «поезд жизни». Самое трудное – вскочить в него на ходу. Иногда и это удается – выручают методы точных наук. Но как заглянуть в поезд, не забираясь туда, не тревожа покой пассажиров и не отвлекая их от занятий? Это очень сложно и в то же время крайне важно. Только тогда ученые смогут воссоздать верную, целостную, ничем не искаженную картину жизни в ее самых глубинных проявлениях.
Растения-геологи
Знаете ли вы, с чего начинают геологи разведку полезных ископаемых?
Они прежде всего собирают гербарий. Флора дает им ценные и довольно-таки точные сведения о составе почвы.
Известный геолог лауреат Ленинской премии X. Абдуллаев показал мне как-то початок кукурузы и улыбнулся.
– Спутник геолога.
Я тоже улыбнулся. Недоверчиво.
Академик посерьезнел:
– Между прочим, в этом початке содержится золото. Разумеется, ничтожные доли грамма. И все же очень любопытно: початок вырос в пустыне Кызылкум, в тех местах, где жили когда-то массагеты. О них писали древние историки Геродот и Ксенофонт, уверяя, что где-то здесь скифы добывают золото. Пройтись по следам древних никогда не вредно. Хороший геолог всегда найдет там и остатки старинных выработок и что-нибудь новенькое. Вот мы и думаем…
После того разговора прошло десять лет. В пустыне вырос поселок. Название его говорит само за себя – Златогорск! Здесь добывается золото.
Пример, который я привел, можно считать обычным.
Союз ботаники и геохимии принес немало открытий разведчикам недр.
Это не удивительно. У каждого растения своя привычка. Лебеда любит расти на почве, богатой солью. Соляной раствор поступает к верхним слоям почвы из глубин. Скопление солелюбивых растений наводит геологов на мысль поискать нефть. Почему? Потому, что под геологическими отложениями соли, случается, прячется «черное золото» или природный газ.
Руководствуясь только одним компасом – характером флоры в данной местности, геохимики открыли немало месторождений. Удача сопутствует им особенно при поисках редких и драгоценных металлов – никеля, селена, урана.
Финские геологи обнаружили однажды в золе березы медь и никель. Последовали поиски в том районе, где росли никеленосные деревья. Они привели к рождению нового рудника.
Массовая гибель скота в одном из южных штатов США помогла увеличить разведанные запасы селена. Один из наиболее редких и дефицитных элементов, селен, употребляется в фотоэлементах, в производстве стали и вулканизации резины. Мировая добыча его исчисляется всего тысячей тонн. Селен очень трудно найти и еще труднее выделить. Но есть одно растение – астрагал, которое накапливает в себе до 0,4 процента селена. Минерал этот ядовит. Он-то и является причиной гибели скота на пастбищах, где растет астрагал.
Астрагалом заинтересовались геологи. Для выделения грамма селена из рудного сырья обычно нужно переработать тонны руды. А ведь эту адскую работу без особых усилий могут выполнить растения. Теперь их высушивают сжигают, а из золы выделяют селен.
Плантация золота. Ферма редких металлов… Эти словосочетания звучат странно для нашего уха. Но они отражают реальность, которая уверенно занимает все большее место в жизни.
Растения-рудознатцы… О них можно рассказать еще много любопытного. Но не будем слишком отвлекаться от главной темы.
Английский клевер замечателен тем, что в нем на килограмм растительной массы приходится 100 миллиграммов молибдена. Этот факт представляет интерес для геологов и металлургов. Ведь молибден – спутник сталелитейной промышленности.
Нас этот факт интересует по другой причине. Мы рассмотрим его под иным углом зрения.
Химическая карта живого организма
Долгое время считалось, что молибден случайно попадает в растения. Появление металла в живой ткани – это-де следствие загрязнения. Но какой бы организм ни попадал в поле зрения исследователя – от мельчайших микроорганизмов до огромных деревьев – в каждом находился молибден. Откуда? И почему?
Почему именно в клевере его было так много?
Чтобы найти ответ на этот вопрос, ученым пришлось поплутать по тропам науки. И сегодня у них в руках надежный путеводитель – химическая карта живого организма. Для составления ее понадобилось немало лет и немало трудов.
Углерод – основа органической жизни. Для ее поддержания необходимы также кислород, азот, фосфор, сера, калий. Совсем недавно ученые насчитывали 10–15 жизненно важных элементов. Находя в растениях, в организме животных и человека ничтожные примеси других элементов, биохимики, физиологи, медики не придавали им значения.
О биологической роли микроэлементов впервые определенно заговорил В. И. Вернадский. Он создал биогеохимию – науку о связи между химическим составом почв, растений и животных, о связи геохимии с жизненными процессами. Биогеохимия стала важным подспорьем земледельца и животновода.
Все элементы, входящие в состав живых организмов, разделены на три группы. Первая – элементы, содержащиеся в пределах от процентов до сотых долей процента. Они составляют 99,6 процента животных тканей. Это макроэлементы: углерод, водород, кислород, азот, натрий, калий, кальций, фосфор, магний, сера, железо, хлор.
Вторая группа – элементы, содержание которых колеблется от тысячных до стотысячных долей процента. Это микроэлементы: литий, бериллий, бор, фтор, титан, ванадий, хром, марганец, кобальт, никель, медь, цинк, мышьяк, бром, стронций, молибден, серебро, кадмий, йод, барий, свинец.
