Есть ли тайны у растений?
Шрифт:
Они взглянули на картофельный клубень с точки зрения физики. Известно, что емкость конденсатора зависит от проницаемости материала, заложенного между его обкладками. Меняется диэлектрическая проницаемость, меняется и емкость. Этот физический принцип и был заложен в основу детектирования, так как в эксперименте выяснилось:
диэлектрическая проницаемость картофельного клубня намного отличается от диэлектрической проницаемости земляного комка.
Но найти правильный физический принцип - только начало дела. Нужно было еще выяснить, на каких частотах детектор будет работать в оптимальном режиме, разработать принципиальную схему устройства, проверить правильность идеи на лабораторном макете...
– Очень трудно
– Мы перебрали несколько вариантов и в конце концов остановились на такой конструкции. Датчик представляет собой две пружинные пластинки, расположенные друг относительно друга под некоторым углом. В эту своеобразную воронку и падают картофелины вперемешку с комьями земли. Как только картофелина или комок касается обкладок конденсатора, система управления вырабатывает сигнал, значение которого зависит от диэлектрической проницаемости объекта, находящегося внутри датчика. Исполнительный орган - заслонка - отклоняется в ту или иную сторону, производя сортировку...
Работа в свое время была удостоена награды на Всесоюзном смотре научнотехнического общества студентов. Однако что-то не видно пока картофельных комбайнов, оборудованных такими датчиками. А ведь их делают там же, в Рязани...
Впрочем, сетования по поводу российсхой неповоротливости оставим до другого раза. Нынешний разговор ведь о секретах растений. О них-то и поговорим дальше.
"Шестерни" живых часов
Растения а сундуке. Приезжий мог легко заблудиться в Париже XVIII века. Названий улиц практически не было, лишь немногие дома имели собственные имени, выбитые на фронтонах... Еще проще было заблудиться в науке того времени. Теория флогистона камнем преткновения лежала на пути развития химии и физики. Медицина не знала даже такого простейшего прибора, как стетоскоп; врач если и выслушивал больного, то делал это, прикладывая ухо к его груди. В биологии все живые организмы именовались просто рыбами, зверями, деревьями, травами...
И все же наука уже сделала огромный шаг по сравнению с прошлыми веками: ученые в своих исследованиях перестали довольствоваться лишь умозаключениями, стали принимать во внимание и экспериментальные данные. Именно эксперимент и послужил основой открытия, о котором я хочу вам рассказать.
... Жан-Жак де Мэран был астрономом. Но, как и положено настоящему ученому, он был еще и наблюдательным человеком. А потому летом 1729 года обратил внимание на поведение гелиотропа - комнатного растения, стоявшего в его кабинете. Как оказалось, гелиотроп обладает особой чувствительностью к свету; он не только поворачивал свои листья вслед за дневным светилом, но с заходом солнца его листья поникали, опускались. Растение как бы засыпало до следующего утра, чтобы расправить свои листья лишь с первым солнечным лучом. Но самое интересное не в этом. Де Мэран обратил внимание, что гелиотроп занимается своей "гимнастикой" и в том случае, когда окна комнаты задернуты плотными шторами. Ученый поставил специальный опыт, заперев растение в подвал, и убедился, что гелиотроп продолжает засыпать и просыпаться в строго определенное время даже в полной темноте.
Де Мэран рассказал о замечательном явлении друзьям и... не стал продолжать опыты дальше. Как-никак он был астроном и исследования природы полярного сияния занимали его больше, чем странное поведение комнатного растения.
Однако зерно любопытства было уже брошено в почву научной любознательности. Рано или поздно оно должно было прорасти. Действительно, 30 лет спустя, там же, в Париже, появился человек, который подтвердил открытие де Мэрана и продолжил его опыты.
Звали этого человека Генри-Луи Дюамель. Его научные интересы лежали в области медицины и сельского хозяйства. И потому, узнав об опытах де Мэрана, он заинтересовался ими гораздо больше самого автора.
Для начала Дюамель воспроизвел опыты де Мэрана с возможно большей тщательностью. Для этого он взял несколько гелиотропов, разыскал старый винный подвал, вход в который вел через другой темный подвал, и оставил растения там. Более того, некоторые гелиотропы он даже запирал в большой, обитый кожей сундук и укрывал сверху несколькими одеялами, чтобы стабилизировать температуру... Все оказалось напрасно: гелиотропы поддерживали свой ритм и в этом случае. И Дюамель с чистой совестью записал: "Эти эксперименты позволяют заключить, что движение листьев растений не зависит ни от света, ни от тепла..."
Тогда от чего же? Дюамель не смог ответить на этот вопрос. Не ответили на него и сотни других исследователей из многих стран мира, хотя в их рядах бьыи и Карл Линней, и Чарлз Дарвин, и многие другие ведущие естествоиспытатели.
Лишь во второй половине XX века тысячи накопленных фактов наконецтаки позволили прийти к выводу: все живое на Земле, даже одноклеточные микробы и водоросли, имеет свои собственные биологические часы!
Запускаются эти часы в ход сменой дня и ночи, суточными колебаниями температуры и давления, изменением магнитного поля и другими факторами.
Порою достаточно одного светового лучика, чтобы "стрелки" биологических часов были переведены в определенное положение и дальше шли самостоятельно, не сбиваясь довольно долгое время.
Но как устроены часы живой клетки?
Что является основой их "механизма"?
"Хрононы" Эрета. Чтобы выяснить принцип, лежащий в основе действия живых часов, американский биолог Чарлз Эрет попытался представить их возможную форму. "Конечно, механический будильник со стрелками и шестернями, - рассуждал Эрет, - искать внутри живой клетки бессмысленно. Но не всегда же люди узнавали и узнают время с помощью механических часов?.."
Исследователь стал собирать сведения о всех измерителях времени, когда-либо использовавшихся человечеством. Он изучал часы солнечные и водяные, песочные и атомные... В его коллекции нашлось место даже для часов, в которых время определялось по пятнышкам белой плесени, за определенное время выраставших на розовом питательном бульоне.
Конечно, такой подход мог увести Эрета бесконечно далеко от поставленной цели. Но ему повезло. Однажды Эрет обратил внимание на часы короля Альфреда, жившего в IX веке. Судя по описанию, сделанному одним из современников короля, часы эти представляли собой два спирально перевитых куска каната, пропитанных смесью пчелиного воска и свечного сала. Когда их поджигали, куски горели с постоянной скоростью по три дюйма в час, так что, замерив длину оставшейся части, можно было довольно точно определить, сколько времени прошло с момента пуска таких часов.
Двойная спираль... Что-то удивительно знакомое есть в этом образе! Эрет не напрасно напрягал память. Он в конце концов вспомнил: "Ну, конечно же! Форму двойной спирали имеет молекула ДНК..."
Впрочем, что из того следовало? Разве общность формы определяет общность сути? Спираль из канатов сгорает за несколько часов, спираль же ДНК продолжает копировать сама себя в течение всей жизни клетки...
И все-таки Эрет нс отмахнулся от случайно пришедшей мысли. Он стал искать живой механизм, на котором мог бы проверить свои предположения. В конце концов он остановил выбор на инфузории туфельке - самой маленькой и простой клетке животного происхождения, у которой обнаружены биоритмы. "Обычно инфузория в дневное время ведет себя более активно, чем ночью. Если мне удастся, воздействуя на молекулу ДНК, перевести стрелки биологических часов инфузории, можно считать доказанным, что молекула ДНК также используется в качестве механизма биочасов..."