Яблони на Марсе
Шрифт:
…Майер на корабле «Ява» приближался к Индонезии. Густой, пряный океан тропической растительности, этот буйный разгул зеленой стихии поразил воображение вчерашнего студента. Что происходит с лучом света, упавшим на зеленый лист? Он же не может исчезнуть там бесследно? Вновь и вновь на ум приходит то, о чем он размышлял все последние годы.
В 1845 году в работе «Органическое движение в его связи с обменом веществ» ученый подвел итоги своим долгим раздумьям, сформулировав закон сохранения энергии. Не забыл Майер зеленый лист и солнечные лучи. Он писал: «Природа поставила себе задачей перехватить на лету притекающий на Землю свет и превратить эту подвижнейшую из сил в твердую форму, сложив ее в запас. Для достижения этой цели она покрыла земную кору организмами, которые, живя, поглощают солнечный свет… Этими организмами являются растения…»
Вот, оказывается,
Теперь наконец мы готовы к точным формулировкам.
h + CO2 + H2O
Вот оно, это внешне простенькое суммарное уравнение фотосинтеза, отражающее усилия многих поколений ученых. Стрелка, указывающая вправо — подобными символами химики обычно обозначают направление хода реакции, — показывает, как растения запасают солнечную энергию, как в зеленом листе под воздействием световых квантов (h) углекислота (CO2) и вода (H2O) преобразуются в углеводы C(H2O) и кислород (O2). Это и есть собственно фотосинтез. Стрелка, указывающая влево, говорит о том, что может идти и обратный процесс — дыхание. Оно осуществляется в клетках животных и человека. Вместе фотосинтез и дыхание образуют замкнутый круг или Великий Цикл. А движет этот цикл, запускает его космический источник энергии — Солнце, его лучи.
Какая поразительная картина открылась глазам ученых! Как ладно подогнано все в этом мире! Оказывается, углекислый газ, кислород и лучи Солнца — вот ключи к вечной молодости всего сущего на нашей планете. Великий Цикл. Ежегодно зеленый покров Земли запасает миллиарды тонн углерода (из углекислого газа атмосферы) и освобождает миллиарды тонн живительного кислорода. Им дышит все живое, оно же перерабатывает кислород снова в углекислый газ — пищу растений. И эта карусель жизни (с настоящими — не из фанеры! — лошадьми, верблюдами, жирафами) ежегодно совершает свой круговорот.
Глава 2
Сказ о зеленом головастике
На далекой звезде Венере
Солнце пламенней и золотистей,
На Венере, ах, на Венере
У деревьев синие листья…
«Почему и зачем растение зелено?» — так называлась одна из работ Климента Аркадьевича Тимирязева (1843–1920), посвятившего всю свою жизнь изучению фотосинтеза. Немало лет прошло с тех пор, одержаны замечательные научные победы, разработана невиданная для тех времен, облегчающая исследования научная аппаратура. А дать исчерпывающий ответ на этот, казалось бы, простой вопрос наука все еще не может…
Голландец Антони ван Левенгук (1632–1723) не был ученым в строгом, нынешнем смысле этого слова. Занимался торговлей (мануфактура и галантерея), а свой досуг использовал для шлифовки оптических стекол. В деле этом достиг он такого совершенства, что изготовленные им линзы, которые он вставлял в металлические держатели с прикрепленной к ним иглой для насаживания объекта наблюдения, давали 150–300-кратные увеличения.
Так, в 1674 году Левенгук смастерил первые образцы микроскопа. И тут страсть разглядывать скрытую дотоле от глаз человека часть Вселенной всецело овладела голландским купцом. А человек это был пытливый и неугомонный. Все, что попадалось ему под руку, Левенгук тут же тащил к микроскопу. И волос, и крылышко мухи, и кусочек ткани, и бумагу, и капельку
дождевой воды… Свои наблюдения-открытия Левенгук описывал в научных статьях-письмах, посылая их в Лондонское Королевское общество, членом которого стал с 1680 года.Естественно, Левенгук не прошел мимо зеленого листа. В растительной ткани, ее клеточках, он разглядел крохотные зеленые скопления частиц. В 1698 году, говорят, когда Левенгука посетил Петр Первый, голландец и русскому царю дал поглядеть через линзу на таинственные зеленые шарики…
Левенгук одним из первых наблюдал хлорофилл. Но получили его и, главное, дали ему имя французские химики Пьер Пельтье (1788–1842) и Жозеф Каванту (1795–1877). Именно они нарекли «листозелень» (словечко, придуманное Тимирязевым) хлорофиллом (от греческих «хлорос» — зеленый и «филлон» — лист).
Пельтье и Каванту были профессиональными фармацевтами, а значит, и химиками. Из листьев растений, из трав, коры деревьев, из корней они извлекали исцеляющие начала. Особенно прославило их открытие хинина: верного средства против малярии. Так, возясь с листьями, видимо, попутно, не придавая этому слишком большого значения, Пельтье и Каванту (в 1817 году они опубликовали «Заметку о зеленой материи листьев») и открыли хлорофилл.
Опыт с выделением хлорофилла прост и доступен каждому. Стоит залить свежие зеленые листья спиртом, и вы заметите, что спирт окрасится в зеленый цвет, а листья станут бесцветными. Эту нехитрую операцию и проделали Пельтье и Каванту. Но, кроме того, они промыли полученную полужидкую зеленую массу водой (удалив при этом водорастворимые примеси), а затем просушили ее и получили зеленый порошок.
Разделить пигменты, получить хлорофилл в чистом виде удалось русскому ученому Михаилу Семеновичу Цвету.
Цвет (1872–1919) — ботаник, физиолог и биохимик, сын итальянки и русского интеллигента, не поладившего с царским режимом. Родился в Италии, учился в Швейцарии, долгое время жил в Польше (она была тогда частью Российской империи), умер в России (в Воронеже). Он был поэтом (магистерская диссертация его начиналась словами: «Своеобразный таинственный процесс, происходящий в хлорофилловом зерне под прибоем световых волн…»), а дал толчок изобретению приборов, которые сейчас можно найти на любом заводе, связанном с химической промышленностью.
В 1906 году, защитив в Женеве диссертацию «Этюды по физиологии клетки», ее центральная глава посвящена хлорофиллу, Цвет неожиданно для окружающих решает вернуться в Россию. Вернуться туда, где никогда не жил! Здесь он вначале работал у Андрея Сергеевича Фаминцина, в его фитофизиологической лаборатории, изучал все тот же хлорофилл. Но на птичьих правах: ни дипломов, ни ученых степеней, полученных за границей, в России не признавали, а без них получить штатное место ни в одном учреждении Цвет не мог. Образовался заколдованный круг: чтобы получить степень доктора, надо было иметь университетский диплом, а его не давали без гимназического аттестата (гимназия в 30 с лишком лет?!)… В 1910 году Цвет защитил вторично докторскую диссертацию «Хромофиллы в растительном и животном мире».
1915 год, дивизии кайзера Вильгельма вторглись в Польшу, Цвет вместе с Варшавским политехническим институтом оказался в Нижнем Новгороде. Его избрали профессором Юрьевского, ныне Тартуского университета, который в те годы из Эстонии был эвакуирован в Воронеж; здесь (голод, неустроенность, врожденная болезнь сердца) на 47-м году его настигла смерть.
В 1943 году известный женевский ботаник Чарлз Дэре писал, что Цвет за свое открытие, несомненно, достоин Нобелевской премии, ибо без его хроматографии значительная часть нынешних нобелевских лауреатов по химии не получила бы столь значительных результатов.
В 1903 году Михаил Семенович Цвет прочел доклад со сложным для ботаников и отпугивающим названием: «О новой категории адсорбционных явлений и о применении их к биохимическому анализу». Но суть была проста. Цвет показал, что при пропускании растворенных в жидкости растительных пигментов через слой бесцветного пористого сорбента отдельные пигменты располагаются в виде окрашенных (каждый пигмент имеет собственный цвет или хотя бы оттенок) зон.
Порошок сорбента, это может быть мел, сахарная пудра… адсорбирует, поглощает (латинское «sorbere» значит «глотать») разные пигменты с неодинаковой силой: одни могут «проскочить» с током раствора дальше, другие будут задержанными ближе. Полученный таким образом послойно окрашенный столбик сорбента Цвет назвал хроматограммой, а метод — хроматографией.