смысленно.
Но не всегда же люди узнавали и узнают время с помощью механических
часов?.."

   Исследователь стал собирать сведения о всех измерителях времени,
когда-либо использовавшихся человечеством. Он изучал часы солнечные и
водяные, песочные и атомные... В его коллекции нашлось место даже для
часов, в которых время определялось по пятнышкам белой плесени, за
определенное время выраставших на розовом питательном бульоне.

   Конечно, такой подход мог увести Эрета бесконечно далеко от
поставленной цели. Но ему повезло. Однажды Эрет обратил внимание на часы
короля Альфреда, жившего в IX веке. Судя по описанию, сделанному одним из
современников короля, часы эти представляли собой два спирально перевитых
куска каната, пропитанных смесью пчелиного воска и свечного сала. Когда их
поджигали, куски горели с постоянной скоростью по три дюйма в час, так
что, замерив длину оставшейся части, можно было довольно точно определить,
сколько времени прошло с момента пуска таких часов.

   Двойная спираль... Что-то удивительно знакомое есть в этом образе! Эрет
не напрасно напрягал память. Он в конце концов вспомнил: "Ну, конечно же!
Форму двойной спирали имеет молекула ДНК..."

   Впрочем, что из того следовало? Разве общность формы определяет общность
сути? Спираль из канатов сгорает за несколько часов, спираль же ДНК
продолжает копировать сама себя в течение всей жизни клетки...
   И все-таки Эрет нс отмахнулся от случайно пришедшей мысли. Он стал
искать живой механизм, на котором мог бы проверить свои предположения. В
конце концов он остановил выбор на инфузории туфельке - самой маленькой и
простой клетке животного происхождения, у которой обнаружены биоритмы.
"Обычно инфузория в дневное время ведет себя более активно, чем ночью.
Если мне удастся, воздействуя на молекулу ДНК, перевести стрелки
биологических часов инфузории, можно считать доказанным, что молекула ДНК
также используется в качестве механизма биочасов..."

   Рассудив таким образом, Эрет использовал в качестве инструмента,
переводящего стрелки, световые пуски с различной длиной волны:
ультрафиолетовые, голубые, красные... Особенно эффективно действовало
ультрафиолетовое излучение - после сеанса облучения ритм жизни инфузории
заметно менялся.

   Таким образом, можно было считать доказанным: молекула ДНК используется
в качестве механизма внутренних часов. Но как работает механизм? В ответ
на этот вопрос Эретом была разработана сложнейшая теория, суть которой
сводится вот к чему.
   Основой отсчета времени служат очень длинные (длиной до 1 м!) молекулы
ДНК, которые американский ученый назвал "хрононами". В обычном состоянии
молекулы эти свернуты тугой спиралью, занимая очень мало места. В тех
местах, где нити спирали немного расходятся, строится информационная РНК,
достигающая со временем полной длины одиночной нити ДНК. Одновременно
протекает ряд взаимосвязанных реакций, соотношение скоростей которых можно
рассматривать как работу "механизма" часов. Таков, как говорит Эрет,
скелет процесса, "в котором опущены все подробности, не являющиеся
абсолютно необходимыми".
   Пульсирующие пробирки. Обратите внимание, основой основ цикла, его
фундаментом американский ученый считает химические реакции. Но какие
именно?
   Чтобы ответить и на этот вопрос, давайте из года 1967-го, когда Эрст
вел свои исследования, перейдем еще на десяток лет назад. И заглянем в
лабораторию советского ученого Б.П.Белоусова. На его рабочем столе можно
было увидеть штатив с обычными лабораторными пробирками. Вот только
содержимое их было особым. Жидкость в пробирках периодически меняла цвет.
   Только что она была красной и вот стала уже синен, затем снова
покраснела...
   Об открытом им новом виде пульсирующих химических реакций Бслоусов
доложил на одном из симпозиумов биохимиков. Сообщение выслушали с
интересом, однако никто не обратил внимание, что исходными компонентами в
циклических реакциях были органические вещества, весьма сходные по своему
составу с веществами живой клетки.

   Лишь два десятилетия спустя, уже после смерти Белоусова, его работа по
достоинству была оценена другим отечественным ученым А.М.Жаботинским.
   Он вместе со своими коллегами разработал подробную рецептуру реакций
такого класса и в 1970 году доложил о главных результатах своих
исследований на одном из международных конгрессов.
   Далее в начале 70-х годов работы советских ученых были подвергнуты
тщательному анализу зарубежными специалистами. Так, американцы Р.филд,
Е.Корос и Р.Ноуес нашли, что среди множества факторов, определяющих режим
взаимодействия веществ в пульсирующих реакциях, можно выделить три
главных: бромисто-водородную кислотную концентрацию, бромидную ионную
концентрацию и окисление металлических ионов катализатора. Все три фактора
были объединены в новое понятие, которое американские биологи назвали
орегонским осциллятором, или орсгонатором, по месту своей работы. Именно
орегонатор многие ученые считают ответственным как за существование всего
периодического цикла в целом,, так и за его интенсивность, скорость
колебаний процесса и другие параметры.
   Индийские ученые, работавшие под руководством А.Винфри, спустя еще
некоторое время нашли, что процессы, происходящие при таких реакциях,
имеют большое сходство с процессами в нервных ячейках. Более того, тому же
Р.Филду в сотрудничестве с математиком В.Траем удалось математически
доказать сходство процессов орегонатора и явлений, происходящих в недавно
открытой нервной мембране. Независимо от них подобные же результаты
получили при помощи комбинированной аналогово-цифровой ЭВМ наши
соотечественники Ф.В.Гулько и А.А.Петров.
   Но ведь такая нервная мембрана представляет собой оболочку нервной
клетки. И в составе мембраны есть "каналы" - очень крупные белковые
молекулы, которые довольно схожи с молекулами ДНК, находящимися в ядре той
же клетки. И если процессы в мембране имеют биохимическую основу - а это
установлено на сегодняшний день достаточно уверенно, - то почему должны
иметь какую-то иную основу процессы, происходящие в ядре?
   - Таким образом как будто начинает довольно отчетливо прорисовываться
химическая основа биоритмов. Сегодня уж можно не сомневаться, что
материальной основой биологических часов, их "шестеренками" являются
биохимические процессы. Но вот в каком порядке одна "шестеренка" цепляется
за другую? Как именно протекает цепь биохимических процессов во всей их
полноте и сложности?.. В этом еще предстоит досконально разобраться - так
прокомментировал в беседе со мной положение дел в биоритмологии один из
ведущих специалистов нашей страны в этой области, заведующий лабораторией
Института медико-биологических проблем Б.С.Алякринский.
   И хотя в химии биоритмологии действительно еще очень много неясного,
проведены уже первые опыты практического использования таких химических
часов. Так, скажем, несколько лет назад инженер-химик Е.Н.Москалянова при
изучении химических реакций в растворах, которые содержат одну из
необходимых человеку аминокислот - триптофан, открыла еще одну
разновидность пульсирующих реакций: жидкость меняла свой цвет в
зависимости от времени суток.
   Реакция с добавками красителя интенсивнее всего протекает при
температуре около ЗбёС. При нагреве свыше 40ё краски начинают тускнеть,
молекулы триптофана разрушаются. Приостанавливается реакция и при
охлаждении раствора до 0ёС. Словом, напрашивается прямая аналогия с
температурным режимом химических часов нашего организма.
   Москалянова сама провела более 16 тысяч опытов. Пробирки с растворами
были разосланы ею для проверки во многие научные учреждения страны. И вот
теперь, когда собран огромный фактический материал, стало ясно:
действительно растворы, содержащие триптофан и краситель ксантгидрол,
способны менять свою окраску с течением времени. Таким образом, в
принципе, появилась возможность создания совершенно новых часов, которым
не нужны ни стрелки, ни механизм...


                                 БОТАНИКИ
                             С ГАЛЬВАНОМЕТРОМ

   Живые батареи. "Всем известно, как любят популяризаторы подчеркивать
роль случая в истории великих открытий. Поплыл Колумб осваивать западный
морской путь в Индию и, представьте, совершенно случайно... Сидит себе
Ньютон в саду, и вдруг случайно падает яблоко..."
   Так пишут в своей книге, название которой вынесено в заголовок этой
главы, С.Г.Галактионов и В.М.Юрин. И далее утверждают, что история
открытия электричества в живых организмах не является исключением. Во
многих работах подчеркивается, что открыто оно было совершенно случайно:
профессор анатомии Болонского университета Луиджи Гальвани прикоснулся
отпрспарированной мышцей лягушки к холодным перилам балкона и обнаружил,
что она дергается. Почему?
   Любопытный профессор немало поломал себе голову, пытаясь ответить на
этот вопрос, пока в конце концов не пришел к заключению: мышца сокращается
потому, что в перилах самопроизвольно наводится небольшой электрический
ток. Он-то, подобно нервному импульсу, и отдает команду мышце сократиться.
   И это было воистину гениальное открытие. Ведь не забывайте: на дворе
стоял всего лишь 1786 год, и прошла только пара десятилетий после того,
как Гаузен высказал свою догадку о том, что действующее в нерве начало
есть электричество. Да и само электричество оставалось для многих еще
загадкой за семью печатями.
   Между тем, начало было положено.
   И со времен Гальвани электрофизиологам стали известны так называемые
токи повреждения. Если, например, мышечный препарат разрезать поперек
волокон и подвести электроды гальванометра - прибора для измерения слабых
токов и напряжений - к срезу и к продольной неповрежденной поверхности, то
он зафиксирует разность потенциалов величиной около 0,1 вольта. По
аналогии стали измерять токи повреждения и в растениях. Срезы листьев,
стеблей, плодов всегда оказывались заряженными отрицательно по отношению к
нормальной ткани.
   Интересный опыт по этой части был проведен в 1912 году Бейтнсром и
Лебом. Они разрезали пополам обыкновенное яблоко и вынули из него
сердцевину. Когда же вместо сердцевины внутрь яблока поместили электрод, а
второй приложили к кожуре, гальванометр опять-таки показал наличие
напряжения - яблоко работало, словно живая батарейка.
   Впоследствие выяснилось, что некоторая разность потенциалов
обнаруживается и между различными частями неповрежденного растения. Так,
скажем, центральная жилка листа каштана, табака, тыквы и некоторых других
культур обладает положительным потенциалом по отношению к зеленой мякоти
листа.
   Затем вслед за токами поражения наступила очередь открытия токов
действия. Классический способ их демонстрации был найден все тем же
Гальвани.
   Два нервно-мышечных препарата многострадальной лягушки укладываются
так, чтобы на мышечной ткани одного лежал нерв другого. Раздражая первую
мышцу холодом, электричеством или каким-либо химическим веществом, можно
увидеть, как вторая мышца начинает отчетливо сокращаться.
   Понятное дело, нечто подобное попытались обнаружить и у растений. И
действительно, токи действия были обнаружены в опытах с черешками листьев
мимозы - растения, которое, как известно, способно совершать механические
движения под действием внешних раздражителей. Причем наиболее интересные
результаты были получены Бердон-Сандерсом, исследовавшим токи действия в
закрывающихся листьях насекомоядного растения - венериной мухоловки.
Оказалось, что в момент сворачивания листа в его тканях образуются точно
такие же токи действия, как в мышце.
   И наконец выяснилось, что электрические потенциалы в растениях могут
резко возрастать в определенные моменты времени, скажем, при гибели
некоторых тканей. Когда индийский исследователь Бос соединил внешнюю и
внутреннюю части зеленой горошины и нагрел ее до 60ёС, гальванометр
зарегистрировал электрический потенциал в 0,5 вольта.

   Сам Бос прокомментировал этот факт таким соображением: "Если 500 пар
половинок горошин собрать в определенном порядке в серии, то конечное
электрическое напряжение может составить 500 вольт, что вполне достаточно
для гибели на электрическом стуле не подозревающей об этом жертвы. Хорошо,
что повар не знает об опасности, которая ему угрожает, когда он готовит
это особенное блюдо, и, к счастью для него, горошины не соединяются в
упорядоченные серии".
   Аккумулятор - клетка. Понятное дело, исследователей заинтересовал
вопрос, какой же минимальной величины может быть живая батарейка. Одни для
этого стали выскребать все большие полости внутри яблока, другие - крошить
горошины на все более мелкие кусочки, пока не стало понятно: для того
чтобы добраться до конца этой "лестницы дробления", придется вести
исследования на клеточном уровне.
   Клеточная оболочка напоминает нский панцирь, состоящий из целлюлозы.
   Ее молекулы, представляющие собой длинные полимерные цепочки,
сворачиваются в пучки, образуя нитевидные тяжи - мицеллы. Из мицелл, в
свою очередь, складываются волокнистые структуры - фибриллы. А уж из их
переплетения и составляется основа клеточной оболочки.
   Свободные полости между фибриллами могут частично или полностью
заполняться лигнином, амилопсктином, геми целлюлозой и некоторыми другими
веществами. Иначе говоря, как выразился однажды немецкий химик
Фрейдснберг, "клеточная оболочка напоминает железобетон", в котором
мицеллярным тяжам отводится роль арматуры, а лигнин и другие наполнители
представляют собой своеобразный бетон.
   Однако есть тут и существенные отличия. "Бетон" заполняет лишь часть
пустот между фибриллами. Остальное же пространство заполнено "живым
веществом" клетки - протопластом. Его слизистая субстанция - протоплазма -
содержит в себе мелкие и сложно организованные включения, ответственные за
важнейшие процессы жизнедеятельности. Скажем, хлоропласта отвечают за
фотосинтез, митохондрии - за дыхание, а ядро - за деление и размножение.
Причем обычно слой протоплазмы со всеми этими включениями прилегает к
клеточной стенке, а внутри протопласта больший или меньший объем занимает
вакуоль - капля водного раствора различных солей и органических веществ.
Причем иногда в клетке может быть несколько вакуолей.
   Различные части клетки разделены между собой тончайшими пленками -
мембранами. Толщина каждой мембраны всего лишь несколько молекул, однако
нужно отметить, что молекулы эти довольно крупные, и потому толшина
мембраны может достигать 75- 100 ангстрем. (Величина как будто
действительно большая; впрочем, не будем забывать, что сам-то ангстрем
составляет всего-навсего 10" см.)
   Однако так или иначе в структуре мембраны можно выделить три
молекулярных слоя: два наружных образуются молекулами белков и внутренний,
состоящий из жироподобного вещества - липидов. Такая многослойность
придает мембране избирательность; говоря совсем уж упрощенно, различные
вещества просачиваются через мембрану с различной скоростью. И это дает
возможность клетке выбирать из окружающей вреды наиболее нужные ей
вещества, аккумулировать их внутри.
   Да что там вещества! Как показали, например, эксперименты, проведенные
в одной из лабораторий Московского физико-технического института под
руководством профессора Э.М.Трухана, мембраны способны вести разделение
даже электрических зарядов. Пропускают, скажем, на одну сторону электроны,
в то время как протоны проникнуть сквозь мембрану не могут.
   Насколько сложна и тонка работа, которую приходится вести ученым, можно
судить по такому факту. Хоть мы и говорили, что мембрана состоит из
довольно больших молекул, все равно толщина ее, как правило, нс превышает
10' см, одной миллионной доли сантиметра. И толще ее сделать нельзя -
иначе резко падает эффективность разделения зарядов.
   И еще одна трудность. В обычном зеленом листе за перенос электрических
зарядов отвечают также хлоропласты - фрагменты, содержащие в своем составе
хлорофилл. А эти вещества нестойкие, быстро приходящие в негодность.
   - Зеленые листья в природе живут от силы 3-4 месяца, - рассказывал мне
один из сотрудников лаборатории кандидат физико-математических наук
В.Б.Киреев. - Конечно, создавать на такой основе промышленную установку,
которая бы вырабатывала электричество по патенту зеленого листа,
бессмысленно. Поэтому нужно либо найти способы делать природные вещества
более стойкими и долговечными, либо, что предпочтительнее, отыскать им
синтетические заменители. Над этим мы сейчас как раз и работаем...
   И вот недавно пришел первый успех: созданы искусственные аналоги
природных мембран. Основой послужила окись цинка. То есть самые
обыкновенные, всем известные белила...
   Добытчики золота. Объясняя происхождение электрических потенциалов в
растениях, нельзя остановиться лишь на констатации факта: "Растительное
электричество" есть результат неравномерного (пусть даже и весьма
неравномерного!) распределения ионов между различными частями клетки и
средой. Тут же появляется вопрос: "А почему такая неравномерность
возникает?"
   Известно, например, что для возникновения разности потенциалов 0,15
вольт между клеткой водоросли и водой, в которой она живет, необходимо,
чтобы концентрация калия в вакуоли была примерно в 1000 раз выше, чем в
"забортной" воде. Но известен науке так же и процесс диффузии, то есть
самопроизвольного стремления любого вещества равномерно распределиться по
всему доступному объему. Почему же в растениях этого не происходит?
   В поисках ответа на такой вопрос нам придется затронуть одну из
центральных проблем в современной биофизике - проблему активного переноса
ионов через биологические мембраны.
   Начнем опять-таки с перечисления некоторых известных фактов. Почти
всегда содержание тех или иных солей в самом растении выше, чем в почве
или (в случае водоросли) в окружающей среде. Например, водоросль нителла
способна накапливать калий в концентрациях в тысячи раз выше, чем в
природе.
   Причем многие растения накапливают не только калий. Оказалось, к
примеру, что у водоросли кадофора фракта содержание цинка было в 6000,
кадмия - в 16 000, цезия - в 35 000 и иттрия - почти в 120 000 раз выше,
чем в природе.
   Этот факт, кстати сказать, навел некоторых исследователей на мысль о
новом способе добычи золота. Вот как, к примеру, иллюстрирует его Гр.
Адамов в своей книге "Тайна двух океанов" - некогда популярном
авантюрно-фантастическом романе, написанном в 1939 году.
   Новейшая подводная лодка "Пионер" совершает переход через два океана,
время от времени останавливаясь с чисто научными целями. Во время одной
остановки, группа исследователей прогуливается по морскому дну. И вот...
   "Внезапно зоолог остановился, выпустил руку Павлика и, отбежав в
сторону, поднял что-то со дна. Павлик увидел, что ученый рассматривает
большую черную замысловато завитую раковину, засунув металлический палец
скафандра между ее створок.
   - Какая тяжелая... - бормотал зоолог. - Словно кусочек железа... Как
странно...
   - Что это, Арсен Давидович?
   - Павлик! - воскликнул вдруг зоолог, с усилием раскрывая створки и
пристально разглядывая заключенное между ними студенистое тело. - Павлик,
это новый вид класса пластинчатожаберных. Совершенно неизвестный науке...
   Интерес к таинственному моллюску еще более разгорелся, когда зоолог
объявил, что при исследовании строения тела и химического состава нашел в
его крови огромное количество растворенного золота, благодаря чему и вес
моллюска оказался необычным".
   В данном случае писатель-фантаст ничего особо не выдумал.
Действительно, идея использования различных живых организмов для
извлечения золота из морской воды в какой-то момент владела многими умами.
Поползли легенды о кораллах и раковинах, накапливающих золото едва ли не
тоннами.
   Основывались эти легенды, впрочем, на действительных фактах. Еще в 1895
году Леверсидж, проанализировав содержание золота в золе морских
водорослей, нашел, что оно довольно высоко - 1 г на