Карлики рождают гигантов

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.