Владимир Крупин - Карлики рождают гигантов

Роль микроэлементов в организме разностороння и многогранна. Они активно участвуют во всех жизненных отправлениях, теснейшим образом взаимодействуя с ферментами и витаминами.

Между ферментами и микроэлементами существует, можно сказать, железная связь. В молекулу некоторых наиболее важных ферментов входит железо. Дело в том, что ферменты не всегда могут выполнять свою работу самостоятельно. Им нужны помощники. Эту роль и выполняют металлы. Цинк, марганец, железо, магний. Ионы этих металлов помогают ферментам в их работе и называются активаторами.

Обычно активаторы находятся в клетке в свободном состоянии. Нужно ферменту провести какую-то реакцию, он прибегает к помощи металла. Но иногда фермент выполняет такую важную функцию, что не может обойтись без своего активатора ни секунды. В таких случаях он крепко присоединяет к себе микроэлемент. В окислительном ферменте главную роль играет железо. Именно оно и производит этот процесс. Но без белковой молекулы железу было бы негде развернуться. Фермент предоставляет ему свою поверхность, и на ней совершается окисление.

Существуют вещества, которые нарушают работу атома железа, скажем, молекула цианида. Конвейер жизни останавливается. Почему?

Атом железа обычно укладывает на поверхность белковой молекулы то или иное вещество, чтобы дать ему возможность вдохнуть глоток кислорода. Вдохнув его, вещество оживает и отправляется в дальнейший путь. Теперь же, когда железо выключено из работы, возле фермента тотчас образуется очередь задыхающихся «прохожих». Но раздача кислорода прекращена. Проходит несколько секунд, и все живое, что есть в клетке, погибает от удушья.

Вещества, мешающие ферментам выполнять их функции, называются ферментными ядами, или ингибиторами. Вот еще один любопытный пример ингибирования. Активатором фермента может служить другой микроэлемент — магний. Обычно он находится в клетке в свободном состоянии. В случае необходимости фермент призовет его на помощь. И хотя в клетке нет, разумеется, хорошего освещения, фермент безошибочно отберет магний из десятков других атомов, толпящихся «в темноте».

Но вот беда: в этой толпе иногда оказывается бериллий. Это двойник магния. Их атомы очень похожи. Фермент притягивает к себе бериллий и тоже оказывается связанным по рукам и по ногам. Ни вздохнуть, ни оттолкнуть коварного врага. Фермент цепенеет и погибает. Погибает и весь организм.

Карлик убивает гиганта.

Ингибиторы могут поработать и на благо человека. Они применяются с этой целью в таком тонком производстве, как виноделие. Полусладкие вина обычно не стойки. Они начинают бродить уже в бутылках. Сахар, которого в таком вине достаточно, бродит под действием дрожжей. Чтобы остановить этот процесс, надо «выключить» ферменты. Это делает ингибитор вторичного спиртового брожения. Пятьдесят миллиграммов на литр — и дрожжи мгновенно убиты. Ингибитор стабилизирует обстановку в бутылке. Сам же он безвреден для вина.

Один из наиболее редких элементов, принимающих деятельное участие в жизнедеятельности клетки, кобальт. Он сильно напоминает железо. В давние времена кобальт вечно причинял неприятности немецким горнякам. Похожий на железо, он здорово мешал при выплавке металла. Горняки считали, что злые духи заколдовали это железо, чтобы не дать его людям. Злых духов называли кобольдами. От этого слова металл и получил свое название.

«Злой дух» проявляет свой характер и в наши дни.

Лауреаты Ленинской премии Я. В. Пейве и В. В. Ковальский провели огромную работу по составлению карт биогеохимических провинций. Каждая такая провинция характеризуется одинаковым содержанием химических элементов. По карте можно определить, какой элемент в данной провинции в избытке, какого не хватает. Это очень важно знать. Недостаток кобальта в почве может привести к недостатку его в растениях, которыми питаются животные. Так возникает эндемическое заболевание — сухотка, или акобальтоз. Овцы от недостатка этого микроэлемента худеют, шерсть их теряет блеск, развивается малокровие.

Почему?

Не хватает кобальта. А кобальт входит в состав витамина B12 — кобаламина. Этот витамин необходим для образования красных кровяных телец. Лечение овец препаратом кобальта приводит к немедленному выздоровлению.

Молекула кобаламина имеет сложное строение. Молекулярный вес его примерно 1300. И на всю молекулу только один атом кобальта! Только один атом, но без него мы умерли бы от злокачественной анемии.

Чем же определяется столь выдающаяся роль столь малых веществ в живом организме? Прежде всего их участием в сложных биохимических процессах. Микроэлементы, как правило, не действуют сами по себе. Они входят в состав витаминов, ферментов и гормонов — веществ, которые управляют основными жизненными процессами.

Еще таинственней ведут себя в организме ультрамикроэлементы.

Клубеньковые накопляют в почве «удобоваримый» для растений азот. Фиксация молекулярного азота из воздуха может быть, как мы видели, весьма значительной — 100 килограммов на 1 гектар. Чтобы связать 10 миллиграммов, требуется 1 грамм сахара (глюкозы). Чтобы фиксировать 100 килограммов азота, надо израсходовать 10 тонн сахара! Такого количества энергетического вещества на одном гектаре не найти, даже если употребить в дело все запасы органики в почве.

Откуда же берут энергию микробы? Н. А. Красильников полагает, что бактерии используют энергию расщепления атомного ядра. Каковы ее источники? Они находятся повсеместно на земной поверхности. Это естественно-радиоактивные элементы (ЕРЭ) — радий, уран, торий, протактиний. Концентрация их в почве ничтожна: миллионные доли процента. На земном шаре, пожалуй, нет растений и иных организмов, которые не содержали бы ЕРЭ. Но какова их роль, точно еще неизвестно.

Опыты показывают, что в малых концентрациях ЕРЭ нисколько не опасны. Напротив, они необходимы для некоторых биохимических процессов. ЕРЭ активизируют обмен веществ в клетках, усиливают рост растений.

Почвенные микроорганизмы обладают способностью накапливать ЕРЭ и концентрировать их в тысячи раз по сравнению с почвой! Не здесь ли скрыта разгадка невероятной «производительности труда» живых фабрик?

Вот о чем говорят авторадиофотограммы колоний микробов, полученные в МГУ.

Испытывалось несколько видов организмов — актиномицеты, азотобактер и клубеньковые бактерии клевера, люцерны, гороха. Питательная среда, в которой они выращивались, содержала ничтожно малую дозу ЕРЭ. Культуры микробов, посеянные на целлофане, быстро разрослись. Затем целлофан был снят и высушен. Получились своеобразные негативы. На каждом колония микробов оставила свой автограф. Негативы проэкспонировали на рентгеновской пленке.

Автофоторадиограмма, полученная на 60-е сутки экспозиции, была поразительной. Самый четкий автограф на пленке оставили штаммы азотобактера. Они аккумулировали больше всего радиоактивных веществ. Клубеньковые бактерии люцерны засветили пленку не так резко. А следы микрококков были почти незаметны.

Еще один отпечаток. Его оставили на рентгеновской пленке корни гороха. Тонкие, размытые бледные нити и четкие яркие зерна — корешки и клубеньки. Это значит, что бактерии в клубеньках не только сами используют ЕРЭ, но и передают их растению.

Радиоавтограммы навели экспериментаторов на мысль удобрить почву ЕРЭ. Так и сделали. Результаты не замедлили сказаться. На корнях гороха началось усиленное образование клубеньков. Число их стало больше, а размер крупней. Вывод очевиден: бактерии используют излучения ЕРЭ для своих жизненных процессов. Как именно? В чем состоит конкретный механизм этого использования? Ответ на эти вопросы наука пока не дала. Открытие доктора технических и биологических наук Волского, доказавшего, что высшие организмы усваивают азот из воздуха, позволит уточнить механизм белкового обмена. Правда, это только начало нового поиска.

Но именно здесь, на рубеже, где еще столько неясного, спорного, проблематичного, перед нами открывается блистательная перспектива. Ядерный луч — вот тот могучий прожектор, который освещает путь вперед.

Карлики создают гигантов

Слово «радиация» чаще всего стоит рядом со словом «опасность». Бетонные стены, свинцовые экраны, красное стекло сигнальных ламп. На массивных дверях — цветок тревожной окраски. Три алых и три желтых лепестка. Будь осторожен! Крепость, которая зовется «Атом», еще не взята. Она посылает навстречу штурмующим ее невидимые разящие смертоносные лучи. Но уже целые «подразделения» этой крепости — гамма-лучи, нейтроны, радиоактивные изотопы — перешли на сторону атакующих, дав им в руки новое, грозное оружие. Ни одна позиция не сдается без боя. За каждой пробитой брешью перед исследователем возникает новая стена проблем и загадок. Плацдарм, взятый у атома наукой, чрезвычайно удобен и стратегически важен. Отсюда хорошо просматривается другая крепость — живая клетка.