Живые часы
Шрифт:
Через несколько месяцев они были готовы к отъезду.
Самолет со скрипом тормозит на снегу. Хамнер выскакивает из него, чтобы как можно скорее оттащить контейнеры с драгоценным живым грузом в ожидавшее их натопленное помещение. Не успевает он схватиться за первый ящик, как к нему подходит врач. Он приветствует Хамнера и советует не увлекаться излишними физическими нагрузками. Станция Южный полюс находится на высоте трех тысяч метров, и воздух сильно разрежен. Кроме того, сорок градусов ниже нуля.
Хамнер поражен. Минус сорок градусов даже летом! Нужно немедленно спасать живой груз! Общими усилиями все скоро было размещено в старом гараже, где воздух нагревался и вентилировался, а температура поддерживалась на уровне двадцати градусов.
В этом надежно защищенном от антарктического холода помещении Хамнер и его группа начали готовиться к проведению экспериментов. Чтобы животные не переохладились, их разместили на столах почти в метре от пола. Для поддержания определенного уровня температуры и влажности на складных алюминиевых кольях растянули пластиковое покрытие. К потолку подвесили мощные люминесцентные лампы. Семена сои поместили во влажный вермикулит и поставили для прорастания. Пробирки с Neurospora завернули в темную ткань, так что его рост продолжался теперь в полной темноте. Отладили тонко сбалансированные барабанчики для тараканов и проверили регистрирующие устройства для вертящихся колес в клетках с хомячками. Проверили культуры плодовых мушек в молочных бутылках и отобрали часть из них для экспериментов. Установили вращающиеся столы, проверили моторы и передачи. Уже через неделю после их прибытия на полюс все было готово к началу экспериментов.
Рис. 51. Опыт на Южном полюсе показал, что ритмика выхода мушек из куколок не зависит ни от каких факторов, связанных с вращением Земли.
Полностью выключив в пластиковой теплице освещение, привели во вращение столики и включили инфракрасный свет. Цейтраферная камера должна была регистрировать положение листьев проростков фасоли каждые двадцать секунд. В сущности, это очень напоминало замедленную киносъемку, в инфракрасных 'лучах.
С помощью той же системы записывали двигательную активность тараканов. Вращающиеся барабанчики оказались слишком чувствительными и работали ненадежно; вместо них использовали фотокамеру. Запись на пленку позволяла хотя бы приблизительно оценить активность тараканов. Изображения насекомых в спокойном состоянии были резкими, в активном — расплывчатыми.
Запланированная Хамнером программа научных исследований была выполнена за месяц. Четыре объекта из пяти дали однозначные ответы.
Хомячки, плодовые мушки, растения фасоли и плесневые грибы продемонстрировали совершенно четкие ритмы. Содержались ли они на полюсе неподвижными, вращали ли их на столах в сторону вращения Земли или в противоположном направлении, не имело никакого значения. Не имела никакого значения и скорость вращения столов, — один оборот за 12 часов, одни, четверо или шестеро суток. Ритмы сохранялись при всех этих условиях, как если бы с организмами ничего необычного и не произошло. Как будто они и не покидали Лос-Анджелеса.
Определенного ответа не дали только тараканы. Хамнер объясняет это отчасти тем, что у его группы не было опыта работы с этими насекомыми, но главным образом тем, что тараканы экспериментальной линии никогда не обнаруживали четко выраженного ритма активности.
Карл Хамнер подвел итог своих экспериментов следующим образом:
Планируя опыты в Антарктиде, можно было ожидать один из трех возможных результатов: 1) все внешние проявления ритмичности прекратятся; 2) частота ритмов изменится вследствие вращения столов; 3) суточные ритмы подопытных организмов не изменятся ни от перемещения их на полюс, ни от вращения их там. Все наши данные однозначно подтвердили третье предположение. На основании этих данных можно утверждать, что внешние суточные изменения, связанные с вращением Земли, не оказывают заметного влияния на основной механизм… биологических часов. И хотя биологические часы, возможно, и регулируются какими-то периодически поступающими из внешней среды стимулами, они не зависят от факторов, связанных с вращением Земли. Результаты наших экспериментов не дают никакой информации относительно истинной природы биологических часов, кроме того, что свидетельствуют против гипотезы, предполагающей, что регулировка биологических часов определяется геофизическими факторами.
Но оставался еще один вопрос. Хамнер прекрасно помнил замечание Брауна о том, что в случае получения отрицательных результатов останется без ответа вопрос, как влияет на живой организм вращение магнитного полюса вокруг географического. Чтобы ответить на него, Хамнер, вернувшись в Лос-Анджелес, провел очень остроумный эксперимент.
Исходя из того, что магнитное поле Земли составляет около половины гаусса, он решил, что изменение положения магнитного полюса относительно станции на Южном полюсе оказало бы на организмы заметно меньшее действие, чем их вращение на столе в присутствии магнита. Если он сможет показать, что значительно большие колебания магнитного поля не оказывают влияния на ритмы подопытных животных, аргумент Брауна потеряет свою силу[18].
Поэтому он установил у себя в лаборатории большой стол, вращающийся с той же скоростью, что и столы на Южном полюсе, и поместил рядом с ним сильный постоянный магнит. Живой организм, находящийся на столе, должен был подвергаться действию магнитного поля в 25 гауссов (в пятьдесят раз сильнее магнитного поля Земли), когда приближался к магниту, и только в 2/3 гаусса, когда находился в максимально удаленном от магнита положении. На край вращающегося стола были поставлены фасоль, грибы и плодовые мушки тех же линий, которые испытывались на полюсе. И ни разу это чрезмерно усиленное магнитное поле не нарушило суточных ритмов ни одного из организмов.
По мнению большинства биологов, результаты Карла Хамнера дали окончательный ответ на вопрос о влиянии на ритмы организмов некой неуловимой геофизической силы.
17. Часы и нуклеиновые кислоты
Толковый словарь определяет «творческое мышление» как переосмысливание предшествующего опыта для создания новых «образов», подводящих к решению той или иной проблемы. Прекрасный пример тому являет собой работа Эрета.
В 1948 году, окончив Парижский университет, Чарлз Эрет стал работать в Аргоннской лаборатории при Комиссии по атомной энергии США. Стремясь достигнуть более глубокого понимания бесконечно разнообразных процессов, протекающих внутри живой клетки, Эрет обратился к физиологии клетки и, естественно, сразу же познакомился с клеточными ритмами. Он разделял мнение большинства биологов, что способность измерять время является необходимым условием выживания организма.
Чтобы выяснить принцип, лежащий в основе действия живых часов, Эрет попытался представить себе их возможную форму. Логический подход к решению этой задачи, по мнению Эрета, должен был состоять в том, чтобы изучить все типы приборов, которые веками создавал человек для измерения времени, и посмотреть, не найдется ли среди них чего-нибудь хотя бы отдаленно похожего на то, что могло содержаться в клетке. Такой поиск неизбежно увел его очень далеко от области, в которой он работал.
Он выяснил, например, что с X до VIII века до нашей эры египтяне пользовались Т-образной планкой, тень которой, отбрасываемая солнцем, служила примитивными солнечными часами. В качестве примера более поздних механических систем он изучал греческие водяные часы и маятниковые часы Галилея. И даже атомные часы, которые управляются колебаниями атомов цезия и отстают не более чем на одну секунду за каждые три тысячи лет. Он собрал у себя целую коллекцию различных устройств для измерения времени: песочных часов, маятниковых, древних механических будильников, цветочных часов, гиревых и даже часов, в которых время определялось по пятнышкам белой плесени, выраставшей на розоватом агаре в чашке Петри.
Но основное его внимание привлекли часы короля Альфреда. Оригинал этих часов по описанию, сделанному в девятом веке, состоял из двух спирально перевитых кусков каната длиной двенадцать дюймов каждый, пропитанных примерно 3/4 фунта смеси пчелиного воска и свечного сала. Эти куски каната горели с постоянной скоростью по три дюйма в час, так что на сжигание каждого уходило четыре часа. Разметка на двенадцать равных отрезков помогала измерять промежутки времени по двадцать минут. Как только сгорала одна свеча, зажигали другую; на день требовалось шесть таких свечей. В процессе творческого мышления Эрета часы короля Альфреда начинали принимать неясную форму первого «образа».