Природа. Человек. Закон

Почему? Вот простое объяснение. Если в 1 литре воды растворено не более 10 см³ кислорода, то в атмосферном воздухе его содержится 210 см³ на 1 литр.

Человек при усиленной мышечной работе может потреблять до 6 литров кислорода в минуту. Для этого через его легкие должно пройти около 120 литров воздуха, а в разреженной атмосфере еще больше. Если бы существовал аналогичный организм с водным дыханием, то через его жабры должно было бы пройти до 2 тысяч литров воды, и это — в одну минуту!

Ну как тут еще раз не поклониться, не поблагодарить все ту же сине-зеленую за то, что она с такой точностью выбрала и наиболее активный из газов и насытила им атмосферу именно в том количестве и соотношении к остальным газам (как мы увидим, также выбранных не случайно, а со знанием того, что именно понадобится «как воздух» ее потомкам), какое необходимо для наиболее полного развития с наименьшими энергетическими затратами живых организмов! И, согласитесь, невозможно себе представить, что точность эта произошла случайно и организмы только использовали, приспособились к этой случайности.

Как говорится, наши пороки суть продолжение наших достоинств. И высокие достоинства кислорода полностью подчиняются этому правилу, переходя в такие пороки, какими мы, к счастью, обладать никогда не будем. Представить себе, что было бы, если бы вся атмосфера Земли состояла из одного кислорода, вполне можно. Для этого достаточно внести в чисто кислородную среду железную полоску и поджечь ее. Железо вспыхнет, как магний, и сгорит. Такая же участь ожидала бы не только все живое, но и практически почти все породы Земли, находящиеся в непосредственном соприкосновении с чистокислородной атмосферой (дальнейшему сгоранию подземных уж недр помешало бы разбавление кислорода продуктами горения).

Для того чтобы такого не случилось, чтобы достоинства этого газа не перешли в его пороки, природа мудро остановила бурную деятельность сине-зеленых водорослей от чрезмерного воспроизводства кислорода из первобытной атмосферы, определив разумную квоту: одну пятую (точнее, около 21 процента) от общего объема воздуха. А для того чтобы он как-нибудь ненароком где-то не выделился в чистом виде и не наделал бы бед, к каждому атому кислорода приставлена стража из четырех (78 процентов объема) атомов малоактивного азота и в помощь этой страже придана малочисленная (около одного процента объема), но чрезвычайно стойкая и надежная гвардия из атомов совсем уж инертного аргона. Выбран аргон отнюдь не случайно (если выбран, конечно). Из всех инертных газов его растворимость в воде соответствует растворимости кислорода, и потому аргон способен сопровождать и удерживать своего подопечного от возможных эксцессов буквально повсюду. Впрочем, это скорее не стража, а мудрые дядьки-воспитатели, удерживающие слишком шустрого и озорного мальчишку от неблаговидных поступков. Запрет на свободу действий распространяется только на всяческие пакостные дела, добрые же свершить: активно помогать осуществлять жизненно важные процессы, поддерживать горение (где бы мы были без огня первобытного костра и топок ТЭЦ?) и т. д. и т. п. — это, пожалуйста, отпускают с удовольствием. Или, уж во всяком случае — без какого-либо сопротивления.

Возможно, и в теме гемоглобина четыре атома азота порфиринового кольца служат не только для связывания атома железа, но и для нейтрализации активных свойств молекулярного кислорода во время транспортировки его по кровотоку к клеткам организма животных.

Удивительно, что кислородная квота в земной атмосфере как раз соответствует оптимальному уровню. Было бы его больше, как мы знаем, неприятностей не оберешься — даже чайку не вскипятишь (разве что в огнеупорном чайнике), было бы меньше — развитие жизни было бы затруднено. Большинство позвоночных животных не может жить на высотах более 2000 метров потому, что количества кислорода там на 25 процентов меньше, чем на поверхностях, не слишком возвышающихся над уровнем моря.

И еще достойно удивления то, что атмосфера сохраняет на протяжении миллионов лет постоянный баланс: сколько потребляется живыми существами, столько и воспроизводится, поступает в атмосферу от растительности Земли.

Азот, как мы уже знаем, не только стране атмосферного кислорода, он к тому же еще и одна из главных основ живого вещества — в сущности, того, без чего жизнь не могла бы существовать — белка. Непосредственно из воздуха ни животные, ни растения (кроме некоторых малочисленных — открыто всего несколько видов — азотфиксирующих бактерий) усвоить его не могут и в этом кое-кто склонен видеть вопиющую непредусмотрительность природы.

Ох, как они ошибаются! Напротив, можно только с восхищением изумиться мудрейшей предусмотрительности, поставившей этот, по-видимому, единственный лимитирующий фактор на пути безграничного стремления к размножению живого вещества. Если бы растения свободно усваивали азот из воздуха, возможно, что давно бы наступил конец света, а, может быть, во всяком случае для нас, и не начинался бы. Ибо безудержно размножаясь, они бы заполонили сплошным, высотою чуть ли не с Останкинскую телебашню, покровом не только сушу, но и море и океаны, превратив их в верховые болота. Не говоря уж о катастрофической для всей биосферы потере равновесного состояния между атмосферой, гидросферой и литосферой, а следовательно, гибели всего живого, только и могущего существовать в относительно стабильных условиях, но даже просто в таких сверхджунглях громоздящихся одно на другое растений (почва потеряла бы основное свое значение — питать растительность азотистыми и минеральными веществами) животные, а вместе с ними и мы существовать не смогли бы. Поэтому слава природе, наложившей строгий запрет на свободное усваивание атмосферного азота, выдающей его в оптимальном количестве посредством грозовых разрядов и малого, но, по-видимому, вполне достаточного числа видов фиксирующих азот воздуха и снабжающих им растения бактерий. Мало того, чтобы предотвратить даже локальное апокалипсическое размножение растительности, существуют и микроорганизмы, которые денитрифицируют почву, восстанавливая нитраты, которые улетучиваются в атмосферу. Так основной фонд мирового азота сохраняется в той стабильности, которая и обеспечивает безграничное уже не размножение, а развитие и обновление жизни, по-видимому, главную цель ее существования.

Ибо жизнь — это постоянное обновление и развитие. И на уровне видов, и на уровне популяций, и на уровне поколений, и на уровне клеток. В любом живом организме, в его клетках идет непрерывный процесс разрушения белков и одновременное их воспроизводство. Растения синтезируют аминокислоты с обязательным присутствием азота, объединяют аминокислоты в растительные белки, которые в пищеварительном тракте поедающих их животных вновь распадаются на аминокислоты, служащие основным строительным материалом для созидания животных белков клеток и всего, таким образом, организма. А поскольку плотоядные животные получают белки уже животного происхождения, это позволяет им иметь более высокий уровень энергетических ресурсов. Вот почему хищники имеют более быструю реакцию, большую выносливость и сообразительность, чем травоядные.

Третий важнейший для живых организмов компонент воздуха — углекислый газ. Количество его в составе атмосферы мизерно — всего три сотых процента от общего объема. Но мал золотник, да дорог. Значение именно атмосферного углерода огромно. И не только для растений, для которых он является основой питания и синтеза белков, других жизненно важных процессов. Опосредованно, через пищевые цепи, атмосферный углерод вместе с белками, сахарами, жирами попадает и в организм животных, где опять же становится основой всех без исключения процессов жизнедеятельности. О том, какое место занимает углерод в нашей жизни, говорит хотя бы тот факт, что в человеческом теле его содержится 15–20 килограммов в зависимости от веса человека, а в долевом отношении — 23 процента. И в то же время, несмотря на столь большую массу, достаточно лишь незначительного понижения или повышения содержания углерода по сравнению с нормой для данного организма, чтобы человек почувствовал себя плохо.

Дело в том, что углерод в составе углеводов организма является самым мобильным энергетическим ресурсом. В стрессовых состояниях — эмоциональном возбуждении, тяжелых или экстренных мышечных усилиях и пр., когда организм нуждается в дополнительных и стремительно нарастающих затратах энергии, из резервного хранилища — депо печени — начинает поступать запасенный на эти «пожарные случаи» гликоген — фосфорилированная глюкоза. Способность углеводов к быстрому распаду и окислению — отдаче необходимой энергии и используется в полной мере в этих состояниях. А поскольку, как утверждает Г. Селье, жизнь — это непрерывная цепь стрессов самого разнообразного характера, ворота депо печени то и дело пропускают все новые и новые экстренные составы гликогена, несущие углерод к тем участкам организма, где они невзначай понадобились. И если депо вдруг опустеет, мигом снижается уровень сахара в крови и в результате этого начинается мышечная слабость, кожа бледнеет, тело пробивает холодный пот, температура падает, ослабевает деятельность сердца. Если в это время не ввести быстро глюкозу или не съесть хотя бы кусочек сахара, как говорят врачи, возможен летальный исход.

Отдавший свою энергию, окислившийся в CO₂ углерод выдыхается в атмосферу, откуда снова извлеченный растениями опять начинает, пройдя по пищевым цепям, свою созидательную работу. Наш организм каждый день получает с пищей 300 граммов чистого углерода, а с воздухом — всего 3,7 грамма, содержащихся в 6,9 литра вдыхаемого углекислого газа, растворенного в атмосфере.

Громадна роль углерода и в синтезе аминокислот. Наравне с азотом (количественно, правда, углерода в подавляющем большинстве аминокислот гораздо больше, но это тот случай, когда количественное соотношение ничего не значит), он является основой белков. В сущности, для создания аминокислот всего и требуется что азот, углерод да вода. Из этих-то простых веществ (да еще в трех аминокислотах содержится сера) и собрано все многообразие сложных белков, скажем, молекулы ДНК, несущей информацию, какой позавидует и многотонная ЭВМ — описание каждой из миллиардов и сотен миллиардов (только в коре головного мозга, по новейшим данным, содержится 50 миллиардов нейронов!) клеток нашего организма, порядка их размножения в пространстве, их состава и протекающих в них биохимических процессов, И хотя, как каждый солдат знает свой маневр, так и каждая клетка знает, что ей делать, но это знание каждой клетке передала одна-единственная ДНК зародышевой клетки. И если учесть, что молекула ДНК состоит всего из, примерно, 10 миллионов атомов, а информации она несет порядков на десять (если не выше) больше, то окажется, что каждый атом азота, углерода, кислорода, водорода и в трех случаях — серы содержит миллиарды и миллиарды бит информации. А отсюда следует, что в живом организме эти простые природные элементы находятся в ином физическом состоянии, нежели в косном.