Лев Мухин - Планеты и жизнь
Остров этот необитаемый. Когда подплываешь к нему на корабле и еще не видишь берегов, кажется, что прямо из Охотского моря вырастает огромный ослепительно белый снежный конус. Это вулкан Алаид.
В 1972 году он взорвался боковым извержением, у подножия вулкана вырос новый конус, и огромный-поток лавы, напоминающий издали доисторическое чудовище, сполз в море. Спустя год из трещин на вершине конуса еще шел горячий газ. Именно этот газ мы и хотели проанализировать на месте.
Не проще ли было отобрать пробы, привезти их в Москву и исследовать на хорошем лабораторном оборудовании? Но дело в том, что хотелось найти именно синильную кислоту, тот самый цианистый водород, который может давать начало многим биологически важным соединениям, в то же время убивая все живое.
И, хотя молекула цианистого водорода устойчива по отношению к теплу, она слишком охотно вступает в химические реакции (особенно с водой). Именно поэтому ее нужно ловить «на месте», потом уже будет поздно.
Есть реактив, который реагирует только на цианистый водород. Если этот реактив поместить в небольшую стеклянную трубочку и пропустить через нее газ, в котором есть хотя бы следы цианистого водорода, трубочка с реактивом покраснеет (вернее, покраснеет реактив). Вот на эту «застенчивость» реактива мы очень надеялись, когда высадились с корабля на остров Атласова.
Для начала нужно было выбрать наиболее подходящую для экспериментов трещину, из которой выходят вулканические газы, Вообще-то вулканических трещин на Алаиде превеликое множество, но вся беда в том, что большинство из них низкотемпературные. Понятие «низкотемпературная» имеет здесь, конечно, весьма относительный смысл, поскольку даже у самых низкотемпературных трещин она около 300–400 градусов. Но это нам не подходило, потому что при таких температурах синильная кислота быстро реагирует с водой. Пришлось искать более горячие трещины. Две мы нашли на самой вершине молодого вулкана, Они представляли собой глубокие разрывы в лавовой корке. Внутри трещин лава меняла цвет от ярко-красного до ослепительно бело-розового. Это нам и было нужно.
Из обеих трещин вырывался раскаленный газ. Мы взяли титановые трубки длиной около двух метров, погрузили их в трещину и стали прокачивать газ через трубочку с реактивом. Они мгновенно покраснели. Сейчас, много лет спустя, уже трудно вспомнить, какую радость мне довелось пережить. Ведь за два года до эксперимента на Алаиде я теоретически предсказал наличие синильной кислоты в вулканических газах.
Мы провели на конусе вулкана несколько дней, и каждый раз результаты наших опытов были положительными. Более того, в следующем году я снова попал на Алаид. Трещины еще «работали», и мы опять стали проверять наш реактив. Он покраснел. Все было в порядке. Вулканы действительно могут генерировать органические соединения.
Позже мы исследовали также на органические молекулы выходы парогазовых струй, связанных обычно с магматическим очагом. Здесь эксперименты были сложнее, так как все выходы обычно загрязнены микроорганизмами и существует опасность открыть органику чисто поверхностного, микробного происхождения. Эта тонкость не всегда учитывается геологами в их работах.
Поэтому мы проводили тщательное микробиологическое исследование проб, взятых из парогазовых струй.
В одной из скважин в районе Кошелевского вулкана в стерильной пробе была обнаружена простейшая аминокислота — глицин. Теперь окончательно стало ясно, что вулканизм был одним из решающих факторов, который на ранних стадиях развития Земли играл главную роль в процессах химической эволюции.
Теперь остается ответить на вопрос: почему, если вулканы выделяют метан и аммиак в течение долгого времени, мы не видим этих газов в атмосфере? Почему же сейчас не накапливается органика в районах активного вулканизма?
Ответ прост. Сейчас на Земле есть жизнь, и она очень быстро уничтожает органические молекулы, которые являются хорошей пищей, например, для микроорганизмов.
Более того, в Петропавловске-Камчатском в филиале Тихоокеанского института рыбного хозяйства мне говорили, что экспедиции института заметили в южных морях интересное явление. Там, где на дне моря есть подводные вулканы, рыб и водорослей всегда больше. Это, конечно, весьма косвенное, но все-таки доказательство.
Теперь по поводу атмосферы. В ней могут накапливаться только малоактивные с точки зрения химии газы.
Поэтому аммиак и другие реакционноспособные газы очень быстро исчезают из атмосферы. Вот почему образование органики интенсивнее идет в локальных вулканических районах, где эти самые газы не успевают рассеяться в атмосфере.
Итак, из смеси простых газов можно получить и аминокислоты, и аденин, и даже более сложные молекулы.
Означает ли это, что мы вплотную подошли к решению задачи о создании первого живого организма in vitro, в пробирке?
Чтобы ответить на этот вопрос, нам надо посмотреть, как построена живая клетка и как она работает.
Глава VI
МОЛЕКУЛЫ ЖИЗНИ
Человек сравнительно недавно познакомился с клеткой, когда научился изготовлять линзы, дающие достаточно сильное увеличение. Однако только через два столетия он понял, что клетка — основа всего живого на Земле.
Если попросить любого ученого назвать десять величайших открытий за всю историю человечества, то в числе их наверняка будет назван микроскоп. Если создание телескопа дало людям новый метод исследования структуры макромира, то микроскоп открыл путь изучения микромира. Символично, что объектив телескопа направлен всегда вверх, к звездам, микроскопа — вниз.
Рождение новой науки — бактериологии тесно связано с именем голландского натуралиста А. ван Левенгука.
Будучи по профессии торговцем сукном, он пользовался значительным авторитетом среди сограждан своего родного города Дельфта. Левенгук был по-настоящему одаренный человек. Один из крупнейших специалистов по молекулярной генетике, американский ученый, член Американской академии искусств Г. Стент, говорил, что в науке добиваются наибольших успехов люди беспокойные, ищущие, любопытные, люди «фаустовского склада».
Конечно, одних этих качеств недостаточно, нужен еще как-абсолютно необходимое условие мощный интеллект.
Когда все эти свойства объединяются, получается человек «фаустовского склада», истинный ученый.
Казалось, что нужно Левенгуку? Торговля сукном идет успешно, любой горожанин первым раскланивается с ним на улице, в доме полный достаток. Но Левенгук, не имея никакой специальной подготовки в науке, упорно занимается самообразованием. Он овладевает искусством изготовления стеклянных изделий и обработки металлов. Наибольшего мастерства достиг он в создании маленьких, но мощных линз, и ему удалось добиться огромного по тем временам увеличения в 150–200 раз.
Для Левенгука с его линзами открылся новый мир.
Он часами рассматривал срезы пробки, листья растений, слюну, кровь, циркулирующую в хвосте саламандры, соскобы с собственных зубов… Именно тогда и удалось Левенгуку обнаружить живые существа, которые теперь ученые называют бактериями и простейшими. Он же называл их «зверьками».
Левенгук обладал редкой изобретательностью и отточенным мастерством в шлифовке и оправке своих линз.
Все это давалось огромным, тяжелым трудом и упорством. Свое искусство Левенгук хранил в тайне и, несмотря на просьбы других ученых, упорно отказывался открыть секреты мастерства.
Чтобы выяснить истинные размеры изучаемых объектов, Левенгук использовал метод сравнения, выбирая в качестве «эталонов» песчинку, зерно горчицы, глаз вши, а позднее волос и клетки крови. Поразительно, как еще в XVII веке удалось установить, что размер песчинки более чем в миллион раз превышает размер некоторых «зверьков». Исследования Левенгука составили эпоху в микробиологии. Его уникальные отчеты о наблюдениях начиная с 1647 года, находятся в Лондонском королевском обществе. Торговец сукном из Голландии стал членом этого общества.
В 1667 году английский врач и ботаник Р. Гук, рассматривая в микроскоп срез пробки, с удивлением обнаружил, что ее внутренняя, не видимая невооруженным глазом структура напоминает пчелиные соты. Утверждение, что клетки представляют собой основные единицы, из которых построено все живое, может показаться сегодня очевидным (тривиальным), но впервые клеточная теория была сформулирована лишь в 1839 году ботаником М. Шлейденом и зоологом Т. Шванном. Эти исследователи пришли к открытию новой теории независимо, изучая растительные и животные ткани.
Наконец, в 1859 году Р. Вирхов сформулировал знаменитый принцип omne cellula e cellula (каждая клетка из клетки).
В течение последующих ста с лишним лет ученые продолжали дело Левенгука и выяснили внутреннюю структуру единицы живого — клетки. Вместо старого представления о капле протоплазмы сформировалась новая точка зрения, согласно которой каждая клетка — эго крохотная фантастически сложная и сбалансированная машина, даже скорее не машина, а целая «молекулярная фабрика» с отдельными цехами. Если бы настоящая фабрика и завод работали с такой же точностью и экономичностью, как неповрежденная клетка, вопрос о невыполнении плана просто никогда бы не возникал.
