Яблони на Марсе

Чирков Юрий Георгиевич

Да, нелегко было выдержать подобное трехмесячное испытание. Но, видно, этот своеобразный подвиг был необходим: физики несколько сезонов повторяли свои поездки.

«Химический скелет» фотосинтеза

Да, сезонная работа — нелегкая вещь! И вновь утром — в фургон, в котором днем температура могла подняться до тридцатиградусной отметки.

Вот только что срезанный лист вставлен в камеру-прищепку. И начинается эксперимент, длящийся три-четыре часа.

В день успевали обработать лишь один-два листа: много времени уходило на анализ кривых, показания

с лент тут же обрабатывали на небольшой ЭВМ. Потом осмысление данных, обсуждение того, куда идти дальше, что предпринять завтра со свежими силами. Так и получалось, что за сезон обрабатывали не больше сотни листьев.

Результаты каждого опыта: кривые по влиянию на продуктивность (количество ассимилированного углекислого газа) интенсивности света, температуры и так далее собирали в отдельный конверт. Ныне, рассказывал Лайск, таких конвертов накопилось уже 560.

Препятствий было немало. На Пухту вроде бы было очень удобно: рядом продовольственный магазин, недалеко море. Но, увы! Днем к сети на ближайшей сельскохозяйственной ферме подключались какие-то мощные агрегаты. Напряжение сразу падало на 120 вольт! Вот и приходилось долгое время работать по ночам!

Много хлопот доставляла и аппаратура. Нужно было собрать свои оригинальные приборы, ибо стандартные образцы не годились. Почти все было сконструировано, собрано, переделано руками Вэло Оя. Психрометры, измеряющие влажность воздуха. Газоанализаторы. С ними было больше всего мучений. Промышленные аппараты имели чувствительность шкалы раз в десять грубее, чем требовалось. А надо было измерять примеси углекислоты с точностью до 0,005 процента! Биологи бы со всем этим не справились. Тут преимущество физика-экспериментатора, не боящегося приборов и измерений, хотя бы и самых тонких, было очевидно.

Лист заботливо термостатировали. Температуру — ее измеряли с помощью особой термоиглы — держали с точностью до градуса. В камеру подавали газовую смесь, ингредиенты которой подбирали по заранее составленным рецептам. Эту газовую «смесь» на выходе из камеры анализировали: так можно было узнать, сколько углерода поглотил лист. О диффузионном сопротивлении устьиц листа судили по транспирации — количеству влаги, которое выделял лист.

Путь углекислого газа в листе долог. Устьица, затем поры межклетника, потом узкие (диаметром до 10^–5 сантиметра) поры в мембранах отдельных клеток мезофилла, наконец диффузионное сопротивление плазмы клетки на пути к хлоропластам. Оценить количественно все звенья этой долгой и сложной цепи в поисках лимитирующей стадии было не так-то просто.

— Приступая к работе, — рассказывал мне Лайск, — мы с Вэло задались на первый взгляд простым вопросом: что определяет интенсивность фотосинтеза растений? Какая из его многочисленных стадий? Но вскоре стало понятно, что ответить на этот вопрос всеобъемлюще нам не под силу и только сужение проблемы может гарантировать успех. И тогда сложное гибкое живое создание — зеленый лист мы начали в наших исследованиях рассматривать как систему химических реакций, связанных с внешним миром посредством диффузионного процесса. От растения остался только «скелет». Но этот «химический скелет» фотосинтеза стал понятным. Достоинством простых моделей является как раз то, что они дают прочную основу для разумной фантазии и при наличии дополнительной информации позволяют реставрировать строение всего организма…

Результаты работы Лайска и Оя были значительны: теперь уже можно было модель листа усложнять, детализировать, вносить биохимические

и иные тонкости. Сам же Лайск и его коллеги (коллектив исследователей начал расти), все больше проникаясь значительностью предмета своих исследований, все больше очаровываясь тайнами зеленого листа, созрели для того, чтобы взяться за одну из самых новейших и сложных проблем фотосинтеза — проблему фотодыхания.

Глава 4

Растения-динозавры?

Изучай все не из тщеславия,

А ради практической пользы.

Георг Лихтенберг

В 1492 году Христофор Колумб открыл Америку.

Путь был долгим и трудным. Бунтовали матросы, грозили расправой: их страшило это путешествие к краю Земли. Колумб терпеливо объяснял: Земля — шар, не имеет конца. Ему возражали: тогда вода океанов должна была бы стечь… и антиподы ходили бы вверх ногами…

Но вот 12 октября показалась суша… Колумб (он был уверен, что достиг Индии) первым ступил на берег, опустился на колени и поцеловал незнакомую землю…

Пять столетий прошло: сколько географических и иных открытий было сделано за это время! Слова «открывать Америку», как и «изобретать велосипед», стали нарицательными. Бытует негласное мнение: крупные находки в науке — заслуги ученых прошлого, мы, дескать, лишь довершатели славных дел. Однако и в наши дни есть еще что открывать. Начинаем рассказ про фотодыхание растений — большое, без преувеличений, достижение ученых, занимающихся изучением фотосинтеза.

Бронзовый призер — кукуруза

Колумб открыл для Европы не только Америку, но и кукурузу (впервые он увидал ее у жителей острова Куба). И это открытие, как мы скоро убедимся, имело большие научные последствия.

Кукуруза — древнейшее культурное растение Америки. В могильниках инков сохранились початки и семена кукурузы так же, как дошли до нас зерна пшеницы, ячменя и проса, укрытые в египетских пирамидах.

В Мексике богине Цинтли (ее имя происходит от названия кукурузы) приносили в жертву первый урожай этой культуры. Девы Солнца в Куско (столица древнего государства инков, расположена на территории Перу) изготовляли из кукурузы жертвенный хлеб. Тлалок — бог кукурузы у ацтеков — был также богом плодородия, дождя и урожая. Изображениями кукурузы были покрыты стены храмов, а метелки, початки и пыльца этого растения использовались при отправлении религиозных обрядов.

Но даже в Америке — а ее территория давно уже детально обследована ботаниками — происхождение кукурузы окутано тайной. Дикие формы кукурузы неизвестны. Зерна культурных сортов кукурузы прочно прикреплены к початку, закрытому плотной оберткой. Это, естественно, препятствует рассеиванию семян и размножению растения. Ветер, птицы или другие природные сеятели не могут помочь кукурузе. Предоставленная самой себе, кукуруза погибла бы на полях. Так что будущее кукурузы связано с будущим человечества. Если люди на планете вымрут, в течение трех вегетационных периодов исчезнет и кукуруза.