Карлики рождают гигантов
Шрифт:
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
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.
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.
Третья группа — ультрамикроэлементы. Они содержатся в организмах в ничтожных количествах, меньше миллионных долей процента. Это аргон, скандий, галлий, германий, селен, рубидий, иттрий, цирконий, ниобий, рутений, родий, индий, олово, сурьма, теллур, цезий, лантан, церий, празеодим, неодим, золото, ртуть, таллий, висмут, полоний.
В третьей группе особо выделяются радиоактивные элементы — радий, актиний, торий, уран.
Все эти элементы играют свою роль в жизненных процессах. Недостаток или избыток какого-то из них так или иначе сказывается на течении биохимических реакций. Отсутствие некоторых микроэлементов может оказаться катастрофическим для организма. И наоборот, небольшая доза элемента, добавленная в пищу, может спасти организм от болезни и смерти.
Вот история курьезная и поучительная. В 1931 году в Новой Зеландии произошло сильное землетрясение. В результате возле города Напира поднялось дно океана. Новый клочок суши был использован под огороды. С тех пор жители Напира не знают зубной боли. Тогда как в соседнем городке
Гастингсе болели по-прежнему.Овощи, выращиваемые на дне бывшей лагуны, были тщательно обследованы. Химический анализ показал, что в них содержится много молибдена, зато меньше меди, чем в Гастингсе. Специалисты считают, что именно молибден лечит зубы напирцев.
Молибден — один из важнейших микроэлементов. Он играет большую роль и в жизни растений. Особенно много молибдена содержится в клубеньках бобовых растений. Его присутствие там не случайно. Этот металл помогает клубеньковым бактериям усваивать азот воздуха. Другие фиксирующие низшие микроорганизмы — например, азотобактер кроококкум — не могут развиваться на питательных средах без молибдена. В присутствии же этого элемента они усиливают усвоение азота на 600–700 процентов по сравнению с контролем.
В вегетационных и мелкоделяночных полевых опытах применение молибденовых удобрений повышало урожай сена, семян и корневой массы бобовых. Положительный результат был получен не только при внесении молибдена в почву, но и при обработке им семян или опрыскивании растений.
Молибден нужен растениям для нормального процесса фосфорного питания. Он участвует в углеводном обмене.
Потребность в молибдене как будто невелика — всего несколько килограммов на гектар. И все же его часто не хватает.
Дело в том, что растения усваивают только так называемый подвижный молибден. Запасы его в почве всегда малы, особенно на кислых почвах. В таких местах растения испытывают молибденовое голодание. Недостаток молибдена можно возместить обыкновенным известкованием. Почва при этом становится нейтральной или слабо щелочной, в которой молибден переходит в доступные для растений формы, — и урожай немедленно поднимается.
Роль микроэлементов в организме разностороння и многогранна. Они активно участвуют во всех жизненных отправлениях, теснейшим образом взаимодействуя с ферментами и витаминами.
Между ферментами и микроэлементами существует, можно сказать, железная связь. В молекулу некоторых наиболее важных ферментов входит железо. Дело в том, что ферменты не всегда могут выполнять свою работу самостоятельно. Им нужны помощники. Эту роль и выполняют металлы. Цинк, марганец, железо, магний. Ионы этих металлов помогают ферментам в их работе и называются активаторами.
Обычно активаторы находятся в клетке в свободном состоянии. Нужно ферменту провести какую-то реакцию, он прибегает к помощи металла. Но иногда фермент выполняет такую важную функцию, что не может обойтись без своего активатора ни секунды. В таких случаях он крепко присоединяет к себе микроэлемент. В окислительном ферменте главную роль играет железо. Именно оно и производит этот процесс. Но без белковой молекулы железу было бы негде развернуться. Фермент предоставляет ему свою поверхность, и на ней совершается окисление.
Существуют вещества, которые нарушают работу атома железа, скажем, молекула цианида. Конвейер жизни останавливается. Почему?
Атом железа обычно укладывает на поверхность белковой молекулы то или иное вещество, чтобы дать ему возможность вдохнуть глоток кислорода. Вдохнув его, вещество оживает и отправляется в дальнейший путь. Теперь же, когда железо выключено из работы, возле фермента тотчас образуется очередь задыхающихся «прохожих». Но раздача кислорода прекращена. Проходит несколько секунд, и все живое, что есть в клетке, погибает от удушья.