Вездесущие гормоны

Ауксины, как и другие фитогормоны, вызывают разнообразные физиологические эффекты. Кто из нас не радуется распусканию почек у деревьев весной и быстрому росту молодых побегов? Это "дело рук" ауксина. Мягкое падение листьев осенью тоже зависит от ауксина - он застилает землю красно-желтым ковром листвы.

Функциональные свойства ауксина нашли широкое применение не только в сельском хозяйстве, но и в… военном деле. США в ходе агрессии во Вьетнаме использовали синтетический ауксин для преждевременного опадения листвы, что, естественно, затрудняло маскировку сил освобождения. Искусственные аналоги ауксина используются в садоводстве и огородничестве для борьбы с сорняками, ускорения созревания плодов и ягод. Рациональное применение ауксинов способствует получению стабильных урожаев из года в год, улучшает сахаристость таких фруктов, как ананасы и виноград.

С помощью ауксинов была решена проблема приживаемости черепков айвы в Афганистане. Из-за особенностей почвы там плохо укоренялись саженцы. Обработка их ауксином способствовала быстрому и сильному росту корней, благодаря чему теперь эти фруктовые деревья нормально растут и плодоносят.

Известно, что в пауке большое значение для обнаружения новых фактов имеет объект исследования. Так было и в истории с растительными гормонами. В то время как в Европе обнаружили ауксины в злаковых растениях, в Японии, работая с рисом, сумели открыть другой класс фитогормопов - гиббереллины. Своим названием они обязаны грибу, именуемому Gibberella, который достаточно часто поражает растения риса. Больные растения усиленно растут, стеблям их недостает жесткости и упругости и поэтому длинные всходы теряют вертикальное положение и полегают. Японцы называют их "баканэ" - бешеные всходы. В течение нескольких веков причина этой таинственной болезни оставалась неясной. В 1912 году японский ботаник Т. Савада предположил, что в этом повинно какое-то вещество, выделяемое грибом-паразитом. В 1926 году его ученик С. Куросава подтвердил правильность взглядов своего учителя, доказав, что обработка здоровых растений экстрактом гиббереллы вызывает симптом баканэ.

"Выделив и очистив в 1938 году два соединения, вызывающие поражения риса, и назвав их гиббереллинами Д и В, ученые стали искать подобные вещества в высших растениях, не поражаемых этим грибом. Поиски увенчались успехом. Природные гиббереллины были обнаружены сначала в незрелых семенах и плодах. Сейчас известно уже более 50 гиббереллинов, идентифицированных в растениях.

Гиббереллины, как и другие гормоны, способны творить чудеса. Карликовые культуры кукурузы они превращают в гигантов. Кустовую фасоль делают вьющейся. Придают стреловидную форму листьям хризантем, что значительно повышает их ценность на цветочном рынке. В сельском хозяйстве эти гормоны используются для улучшения прорастания семян, ускорения цветения и усиления плодоношения фруктовых деревьев.

Заманчивые и не совсем обычные перспективы в разведении овощей и фруктов открываются в связи с обнаружением еще одного класса растительных гормонов - цитокининов, которые получили свое название из-за присущего им свойства стимулировать цитокинез - клеточное деление. Их открыл в 20-х годах нашего столетия немецкий ботаник Г. Габерландт. Ему же принадлежит идея, казавшаяся раньше, мягко говоря, нелепой, но впоследствии нашедшая совершенно блестящее подтверждение. Габерландт предложил выращивать изолированные растительные ткани на искусственных питательных средах. Понадобилось несколько десятилетий, прежде чем были разработаны подходящие среды, установлены компоненты, которые они должны были содержать, но дальше, чем культивирование отдельных растительных клеток, дело не шло. Не шло до тех нор, пока не попробовали добавить в питательные среды ауксин и цитокинины. Результат окапался поразительным. В короткий срок были получены оптимальные соотношения ауксина и цитокининов, открывшие возможность практически неограниченно долго не только культивировать растительные ткани разного происхождения на синтетических средах, но в выращивать на них отдельные растения. Наверное, читая это, многие читатели вспомнят один из сюжетов программы "Время", посвященный выращиванию помидоров японскими селекционерами на синтетической губке, пропитанной и орошаемой составом, секрет которого не раскрывался.

Конечно, мы не можем знать всех компонентов этого состава, но в том, что в него входят ауксин и цитокинины, сомневаться не приходится.

Цитокинины не могут функционировать без ауксина. Они без него беспомощны, как слепые котята без кошки. А в присутствии ауксина они показывают разные фокусы. Например, если пожелтевшие листья опрыскивать водным раствором цитокинина, они молодеют - восстанавливают свой зеленый цвет, становятся упругими и жизнеспособными. Быстрое увядание срезанных цветов объясняется прекращением притока цитокининов из корня. Если в воду добавить синтетический цитокинин, цветы будут стоять свежими намного дольше.

В тканях растений обнаружен еще один гормон - абсцизовая кислота. Она участвует в регуляции роста и старения растений. Специфический эффект действия абсцизовой кислоты, который служит биологическим тестом ее обнаружения в тканях, - закрытие устьицев листьев. Недавно французские биохимики обнаружили абсцизовую кислоту в головном мозге свиней и крыс. При введении экстракта абсцизовой кислоты из мозга животных в растения происходило закрытие устьицев листьев. Роль растительного гормона в центральной нервной системе животных пока неясна. Отсутствие параллелей между концентрацией абсцизовой кислоты в ткани мозга и характером пищи, потребляемой животными, свидетельствует о том, что этот гормон синтезируется в организме свиней и крыс, а не поступает с растительной пищей.

Заканчивая рассказ о фитогормонах, хочется еще раз подчеркнуть, что тезис натуралистов: "В природе все едино" - приобретает с каждым днем все большее и большее подтверждение.

Непохожие братья

Непохожие братья

Каждый период в истории науки связан с определенными, присущими тому времени методическими приемами. Так и в эндокринологии. В конце XIX - начале XX века ученые очень активно занимались поиском биологически активных веществ в водных или спиртовых экстрактах различных органов. Процедура поисков была по сегодняшним понятиям весьма примитивна: измельчался какой-либо орган до состояния гомогенной кашицы, к ней добавляли воду или спирт, а затем отфильтрованный экстракт вводили другим животными наблюдали за оказываемым им физиологическим действием. Справедливости ради надо отметить, что эти эксперименты сыграли значительную роль в развитии эндокринологии. Именно так были открыты многие гормоны.

Удивительные явления

Ученые исследовали самые разные органы: почки, селезенку, печень, легкие, надпочечники. Постепенно очередь дошла и до предстательной железы (простаты) - органа, играющего очень важную роль в осуществлении нормальной деятельности мужского полового аппарата. В ней вырабатывается особый секрет, способствующий подвижности сперматозоидов. Без него они теряют свою активность и не способны оплодотворить яйцеклетку.

При исследовании экстрактов из простаты различных животных и человека обнаружилось, что в них содержится какое-то вещество, способное понижать кровяное давление. Первое сообщение о том было сделано в 1906 году, и примерно в это же время (в 1910 году) австрийский гинеколог Б. Шик описал удивительное явление, которое, к сожалению, как это бывает, не приняли всерьез. Оно было заново переоткрыто только в 1957 году. Но не будем забегать вперед. Что же обнаружил Шик? Действительно, установленный им факт отдавал мистицизмом: венский врач сообщал, что во время менструаций у женщин в поту рук появляется вещество, от которого… быстро вянут розы. Это вещество Шик назвал менструальным ядом. Стремясь убедить недоверчивых коллег, он собрал и описал разрозненные сведения о таких, казалось бы, нелепых вещах, как, например, предотвращение женщиной в период менструаций брожения вина и теста, или о том, что в менструальной крови обнаруживается вещество, оказывающее токсическое действие на цветы примулы. Эту серию наблюдений он опубликовал в известных научных журналах под общим названием "Фитофармакологическое изучение менструального токсина".

Однако, как мы уже отмечали, наблюдения Шика не были приняты с должным вниманием. Их оценили только в 1957 году, когда английский физиолог В. Пиклес, вооруженный современными аналитическими методами, не только подтвердил данные Шика, но и химически идентифицировал "менструальные токсины". Они оказались уже известными к тому времени простагландинами - чрезвычайно активными биологическими веществами, которые впервые были обнаружены в простате (отсюда их название).

История обнаружения простагландинов в предстательной железе развивалась непросто. Первый этап ее случаен, он не планировался заранее и представляет собой уже неоднократно описанный пример того, как, нацелившись на одно, ученый в ходе экспериментов может получить данные, которые впоследствии приведут к качественно новому открытию.

В 1931 году шведские биохимики У. Эйлер и Дж. Гаддэм открыли существование в слизистой оболочке кишечника неизвестной ранее белковой гормональной субстанции, названной ими веществом Р. Оно снижало кровяное давление и стимулировало сокращение кишечника. Будучи знакомым с работами о том, что в простате и семенной жидкости человека и животных существует какое-то биологически активное вещество, способное понижать кровяное давление и вызывать сокращения матки, Эйлер предположил, что им является вещество Р. Предприняв специальные исследования, шведский ученый установил, что неизвестный гормон в половых органах не может быть веществом Р, поскольку активный субстрат экстрактов простаты и семенных пузырьков в модельных химических экспериментах вел себя не как белок, а как жирорастворимая кислота.

Эйлер назвал этот гормон "простагландином", разработал надежные способы очистки этого вещества от других биологически активных субстанций и передал все материалы для дальнейшей работы своему ученику - молодому сотруднику Каролинского университета в Стокгольме С. Бергстрему. Бергстрем оправдал надежды своего Учителя. В 1936 году он начал второй этап работ по разгадке тайн простагландинов, этап трудный, многолетний, прерванный войной, но в конце концов увенчавшийся Успехом. Бергстрем со своими сотрудниками сумел получить простагландины в кристаллическом виде, определил химическую структуру 13 из них и провел первые испытания, показавшие, что даже в дозах, составляющих миллионные доли грамма, эти вещества оказывают сильное разнообразное воздействие практически на все органы и функции организма.