Чтение онлайн

Специалисты из различных стран, в том числе наши советские ученые, много сделали для решения сложнейшей проблемы подбора эффективных катализаторов для различных химических производств. Но в данный момент речь идет не об этом.

Летом, ближе к осени, малопроточные мелкие озера затягиваются сплошной плотной изумрудно-зеленой пленкой.

«Цветущее» озеро заселилось миллиардами стремительно размножающихся микроорганизмов. Каждый из таких организмов чрезвычайно мал и устроен настолько просто, что питательные вещества из воды поступают к нему непосредственно через наружную оболочку клетки.

И в то же время мы вынуждены, как говорится, снять шапку перед самым примитивным живым существом. Да, пока вынуждены снять, ибо наиболее совершенные химические комбинаты не способны конкурировать с этой крошечной изумрудно-зеленой крапинкой. В ней имеются высокоактивные катализаторы, синтезирующие самые сложные вещества — белки и некоторые другие органические соединения из простой озерной воды и растворенных в ней солей и углекислого газа.

Биологические катализаторы получили название ферментов, что означает в переводе с латинского «закваска». Оказалось, что они являются определенными разновидностями белков. Их очень много. Так, в списке ферментов числится более семисот различных наименований, но ученые уверены, что этот перечень далеко не исчерпан. Пока мы еще мало знаем о молекулярном строении ферментов и с трудом представляем себе, как они работают. Но уже известно, почему их много.

Наличие столь большого разнообразия ферментов объясняется тем, что каждый из них «настроен» на узкий круг реакций или даже только на одну химическую реакцию. В живом организме действует как бы «конвейерное» химическое производство: фермент за ферментом выполняет свою операцию, «передавая» синтезирующуюся сложную молекулу следующему ферменту. Такая налаженная, строго гармоничная работа биологических катализаторов — важнейшее свойство и условие существования организма.

И еще одна характерная и очень интересная особенность. Исследования показали, что многие «наборы» катализаторов, а также и специфические ферменты, свойственные отдельным группам органов, и даже основные пути превращения пищевых веществ оказались тождественными у высших и низших форм жизни. Это, кстати, еще одно наглядное свидетельство единства всего живого мира, его постепенного развития от менее сложного к более сложному.

Высшая форма жизни на нашей планете — мы, люди. А низшая? Клетка? Бактерия? Вирусы?.. Президент Белорусской Академии наук, ныне покойный В. Ф. Купревич уже почву образно считал живым существом, способным к многочисленным каталитическим реакциям, к биологическому обмену веществ. «Экспериментальный материал, — писал этот крупный ученый, — полученный нами и другими исследователями, по энзиматической активности характеризует почву как биологическое тело. Мы не берем в кавычки слова „биологическое тело“ — не видим для этого основания».

Термин «энзимы», означающий по-гречески «закваска», аналогичен латинскому понятию «фермент».

Почва — живое существо?! Интересно, неожиданно!

В конце прошлого века немецкий химик Иммендорф наполнил плотно закрывающийся стеклянный сосуд смесью водорода и кислорода — гремучим газом, а на дно сосуда положил комок почвы. Прошло трое суток. Почва поглотила газы, соединив их между собой и другими веществами, образовав в сосуде разрежение — вакуум.

Другой ученый, Кенч, в 1906 году при помощи такого же примитивного оборудования, наоборот, разделил элементы. В этом случае почва способствовала разложению перекиси водорода, и стеклянный сосуд наполнился высвободившимся кислородом.

Можно привести множество подобных опытов. Давно установлено, что почве свойственны каталитические действия. Хорошо известно и то, что разные почвы с неодинаковой силой проявляют эту способность.

Наконец, давно известно, что горные породы постепенно превращаются в почву совместными усилиями растительного и животного мира. Бесчисленные миллиарды бактерий, микроскопических грибов, водорослей, паутина корневых систем, различные черви, насекомые — все живое население неразрывно связано с происхождением, жизнью и биологической активностью почвы.

Живое население почвы в непрерывных поисках пищи и источников энергии разрушает одни формы окружающих их в почве минеральных и органических веществ и создает другие формы, которые могут быть усвоены конкретным живым существом. Вы уже и сами догадались, что эта низкотемпературная химическая кухня осуществляется при помощи ферментов.

Купревичем с Чайлахяном и другими учеными было наглядно доказано, что каталитические процессы в почве осуществляются ее живым населением не только и даже не столько внутриклеточно, сколько вне клеток, в общем «котле» почвы. Иными словами, все микроорганизмы выделяют наружу, прямо в почву ферменты. Здесь же сосредоточиваются некоторые органические кислоты и неорганические вещества (например, соединения железа и марганца) с каталитическими свойствами.

Была также установлена дополнительная роль корневых систем. Именно они, корни, могут выделять больше всего активных биокатализаторов.

Микроорганизмы и корневые волоски живут и отмирают, а почва продолжает существовать — развивается и улучшается. Все дело в том, что если при жизни часть ферментов выделяется почвенным населением из клеток наружу, то есть в ту же почву, то после их отмирания весь ферментный аппарат достается почве. Исследования показали, что ферменты надежно адсорбируются на комочках земли, то есть происходит процесс сгущения и определенного закрепления в почве биокатализаторов. Они плохо вымываются водами и даже выдерживают довольно значительный нагрев. Длительный опыт установил, что многие ферменты сохраняются в высушенной почве до 26 месяцев! Хотя не только ферменты, но и многие живые почвенные существа выдерживают самые экстремальные условия.

Итак, из года в год в почве при благоприятных обстоятельствах могут накапливаться ферменты, делая ее биологически все более активной. Почва, как и живая ткань, обладает богатым набором ферментов, и, кроме того, она, как физическое тело, сама проявляет каталитическую активность. Почва обеспечивает протекание сложнейших процессов обмена веществ и энергии, непрерывное «производство» определенных органических веществ и способствует переходу сложных азотистых и других соединений в формы, доступные усвоению растениями.

«В живых системах, — писал академик В. А. Энгельгардт, — упорядоченность в пространстве сопровождается упорядоченностью во времени, которая выражается прежде всего в обеспечении строго заданной последовательности процессов обмена веществ, лежащих в основе всех проявлений жизнедеятельности. Так вот, именно в способности живого создавать порядок из хаотического теплового движения молекул и состоит наиболее глубокое, коренное отличие живого от неживого».

Видимо, мы поднимаемся на очередную ступень познания почвы — величайшей ценности нашей планеты, И можно думать, что развивающееся познание ставит перед нами еще одну сложную и на первый взгляд парадоксальную «мировую загадку» XX века.

В этой связи невольно возникает вопрос, а что будет с почвой через миллионы лет? На страницах фантастических романов и научно-популярных книг встречаются рассуждения о возможностях существования «мозга-океана», «живого облака», «разумной пленки» или «горы-мозга», колоссальной ожившей кибернетической машины, пожелавшей стать владыкой, поработить человечество.

Появление подобных высказываний о всех этих головокружительных думающих океанах и живых пленках, конечно, не случайно. Как говорится, всякому овощу свое время. Бурное развитие автоматики и кибернетики, потрясающие любое воображение успехи других наук, в частности молекулярной биологии, как раз и вырастили диковинные «овощи».