Владимир Крупин - Карлики рождают гигантов

Случается, что организм не может сам построить нужную ему ферментную систему. Приходится искать нужные вещества на стороне. Эти вещества действуют в кооперации с ферментами и потому называются коферментами. Клетке нужно небольшое количество кофермента. Но обойтись без него она не может.

Представим себе завод, выпускающий моторы. Он выпускает все детали, необходимые для сборки двигателя. Только резиновый шкив предприятие заказывает на стороне. Мелочь — но без нее двигатель выйдет из строя. Создавать специальное производство резины нерентабельно. Приходится надеяться на смежника.

Смежник растения — внешняя среда. Может случиться, что она подведет? Может.

Коферменты, участвующие в работе клеточного «мотора», — это вещества, хорошо нам знакомые. Другое их название — витамины. Как правило, они широко распространены в природе. Их синтезируют и выделяют в почву бактерии. В воде это делают жгутиковые микроорганизмы и водоросли.

И ферменты и витамины — это возбудители жизни. Именно они управляют той сложнейшей биохимической машиной, которую представляет собой клетка.

Особую роль в регуляции жизненных процессов организма играют гормоны (от слова «гормао» — возбуждать). Ничтожно малое их количество оказывает иногда решающее влияние на проявление функций, связанных с обменом веществ. Они управляют белковым, углеводным, солевым и водным обменом. Усиливают рост животных и содействуют их плодовитости.

Применение гормональных препаратов — дело новое, но необычайно перспективное.

Препарат СЖК (сыворотка жеребых кобыл) произвел настоящую революцию в каракулеводстве. Овца приносит только одного ягненка. Ценность каракульчи известна всем. Удвоить плодовитость овец — такую задачу поставил перед собой профессор М. М. Завадовский. Он применил СЖК в качестве стимулятора. Инъекции СЖК заставили овец приносить двойни, тройни, а в некоторых случаях по семи ягнят сразу. Его брат, профессор Б. М. Завадовский, принимавший участие в разработке теории СЖК, показал, что в этой сыворотке содержатся два гормона, стимулирующих многоплодие.

СЖК оказалась также действенным средством в борьбе с яловостью коров.

В зарубежной практике все шире применяются синтетические гормоны (их называют еще эстрогенными веществами).

Ученые университета штата Миссури провели ряд экспериментов, в результате которых были увеличены привесы у молодняка крупного рогатого скота и ягнят благодаря введению стимулятора роста — гексестрола. Гексестрол повысил привесы и эффективность корма. В условиях зимнего содержания контрольные животные ежедневно прибавляли по 1,6 фунта; животные, которым вводили по 12 миллиграммов гексестрола, прибавляли по 1,7 фунта в день, а животные, получавшие по 24 миллиграмма гексестрола, — по 1,9 фунта в день.

Наряду с витаминами, антибиотиками, эстрогенными веществами к числу активных средств, влияющих на рост и улучшение откорма животных, относятся тканевые биогенные стимуляторы. Они введены в практику академиком В. П. Филатовым.

Тканевые препараты получаются из тканей животных и растений, отделенных от живого организма. В этих тканях после биохимической переработки накапливаются особые вещества, которые и названы биогенными стимуляторами.

Введенные в организм животного, они оказывают на него благоприятное влияние: улучшают обмен веществ, ускоряют рост и развитие молодых животных, повышают привесы откармливаемых животных.

Биогенными стимуляторами лечат самые различные заболевания животных: трофические язвы, болезни вымени, глаз, общую слабость.

Массовый опыт применения стимуляторов животноводства был проведен Новосибирской ветеринарной научно-исследовательской станцией. В течение месяца среднесуточный привес в опытных группах откормочных свиней увеличился по сравнению с животными контрольной группы на 20 процентов, у слабых поросят — на 40, а у телят — на 22 процента.

Таким образом, под влиянием биостимуляторов при одних и тех же затратах корма от опытных свиней получено значительно больше мяса. Естественно, снизилась и себестоимость продукции.

Познание роли ферментов в обмене веществ позволило поставить задачу управления их действием при переработке природного сырья.

Полезные их свойства давно использует пищевая промышленность. Ферментация чая и табака, изготовление сыра и пива, хлебопечение — всеми этими процессами управляют чудесные карлики.

Источником ферментов для промышленных нужд являются микроорганизмы — бактерии, плесневые грибы, дрожжи. Выделить фермент в чистом виде — дело хлопотное, требующее упорства и филигранной работы. 1312 опытов провели украинские ученые Н. Пидопличко и В. Билай, прежде чем получили культуру гриба с нужными свойствами.

Их штамм 1312 вырабатывает фермент глюкозооксидазу. Это вещество уничтожает некоторые микробы, устойчивые против пенициллина. Еще одна ценная способность глюкозооксидазы: окислять глюкозу, поглощая свободный кислород воздуха. Последнее свойство нового фермента нашло применение в пищевой промышленности. Всего несколько миллионных долей грамма, введенные в консервную банку, поглощают весь кислород, что остается там после запаивания. Консервы, обработанные таким способом, долго не портятся.

На московском хлебозаводе № 6 мне показали две буханки. Хлеб как хлеб. Но одна буханка пышнее и корочка ее выглядит аппетитнее. Я попробовал по ломтю от каждой буханки. Один из них мне показался и мягче, и вкуснее, и ароматнее. Это сделал фермент амилаза. Если добавить всего 20 граммов амилазы в тонну белой муки, качество хлеба резко улучшится. Ферменты позволяют совсем отказаться от применения солода при выпечке заварного, бородинского и других сортов хлеба. А пока на приготовление солода тратится самое лучшее ржаное зерно.

Использование амилазы и протоиназы — есть и такой фермент — в несколько раз ускоряет созревание сельди при копчении.

Особые перспективы у фицина. Этот фермент получается из листьев инжирного дерева. Он мягчит мясо, позволяет отделить от костей такие части туши, которые обычно трудно использовать. Недалеко время, когда домохозяйка будет держать рядом с перцем и солью на кухонной полке целый набор ферментов. Щепотка химиката — и мясо, которое напоминает по своей твердости подошву, станет мягким при жарке, как лучший кусок вырезки.

Диапазон применения ферментов чрезвычайно широк. Даже передача импульсов по нервной системе простейших организмов без них прекращается. Но, пожалуй, самое удивительное открытие, которое совершено при помощи биокатализаторов, — это синтез нуклеиновых кислот. Он был осуществлен впервые в пробирке биохимиками Северо Очоа и Артуром Корнбергом. Очоа осуществил ферментативный синтез полинуклеотидов типа РНК. А в лаборатории Корнберга была химическим путем воспроизведена «живая молекула» ДНК — дезоксирибонуклеиновой кислоты. Ферменты помогли сделать это и тем самым заглянуть в самое сердце жизни. Необходимая предпосылка для наиболее полной расшифровки биологических функций ДНК, РНК и самих ферментов была создана!

Но самые радужные надежды должны сдабриваться определенной дозой скептицизма. Из двух тысяч ферментов мы более или менее знаем, как ведут себя сотни. Можем ли мы восстановить целостную картину клетки по этим данным? Конечно, нет. Академик А. Е. Браунштейн справедливо заметил, что из всей суммы фактов, накопленных химией ферментов, ясно видно, что рассчитывать на создание единой, всеобщей теории ферментативного катализа пока не приходится. Каждый фермент или группа родственных ферментов имеют свое лицо, свой конкретный механизм каталитического действия. Чтобы до конца познать эти механизмы и овладеть контролем над ними, нужны терпеливые и изобретательные исследования их структуры, их свойств, нужно вовлечь в эти эксперименты как можно более широкий круг биокатализаторов. Это трудоемкий и недешевый путь.

До сих пор большинство цитохимических и других работ в области клетки ведется на фиксированном материале. Ученые фиксируют тот или иной процесс, останавливая его попеременно на разных этапах. Они выясняют деталь за деталью тонкости жизни. Но чтобы узнать какую-то мелочь в поведении клетки или ее частиц, им приходится останавливать жизнь. Очень часто мы видим начало или конец процесса, не зная тонкостей его протекания. Получается парадокс: чтобы изучить живую клетку, мы прежде должны ее убить.

Изучение химизма живой, неповрежденной клетки продолжает оставаться труднейшей научно-технической проблемой.

Перед нами мчится курьерский поезд. Мы хотим заглянуть в него. Мы знаем примерно, сколько в нем пассажиров. Знаем направление, в котором он движется. Знаем, сколько в нем мест. И можем наверняка сказать, что там едут люди разных профессий, что часть из них сойдет на разных станциях. Но чтобы узнать каждого по фамилии и кто чем занимается, нужно попасть в поезд. На промежуточных остановках экспериментатору удается войти на несколько минут в «поезд жизни». Самое трудное — вскочить в него на ходу. Иногда и это удается — выручают методы точных наук. Но как заглянуть в поезд, не забираясь туда, не тревожа покой пассажиров и не отвлекая их от занятий? Это очень сложно и в то же время крайне важно. Только тогда ученые смогут воссоздать верную, целостную, ничем не искаженную картину жизни в ее самых глубинных проявлениях.