Владимир Крупин - Карлики рождают гигантов

В Соединенных Штатах Америки были поставлены опыты по проверке вкусов и питательных качеств облученных продуктов. Тринадцать солдат в течение двух недель питались продуктами, стерилизованными радиоактивными лучами. В меню входило 18 продуктов: пять видов мяса и мясных продуктов, шесть видов овощей, столько же видов фруктов и хлеб. Калорийный состав продуктов изменялся мало. Большинство их оказалось столь же приемлемым для человека, как и замороженные продукты.

И все же эксперименты с атомными консервами пока приостановлены. Дело в том, что и в облученных продуктах возникают изменения исходных свойств вследствие побочных реакций. Уменьшить дозу облучения? Пробовали. Но тогда не достигалась стерилизация. Мы уже знаем, что некоторые организмы способны выдерживать чудовищную дозу радиации. Они-то и не подвергаются лучевой стерилизации.

Доза чуть бóльшая нарушала натуральные свойства продуктов — вкус, питательность, степень насыщенности витаминами. Изменения эти происходили в результате каких-то глубинных, еще не подмеченных и не познанных сдвигов внутри молекул, входящих в состав пищи.

Вот эти-то ничтожные сдвиги и представляют самый большой интерес для ученого, познающего тайну живого.

Какую роль играет замена одного лишь атома в огромной молекуле, мы видели на примере с бериллиевым отравлением ферментов. Это явление было долго скрыто от наших глаз.

Не происходит ли подобных явлений и в других случаях?

Вернемся к гамма-стимуляции семян. Ученые рисуют нам примерно такую схему этого процесса.

Есть элементарные частицы, обладающие высокой энергией. Фотоны, электроны, нейтроны мчатся, словно пули или снаряды. Попадая в облучаемый объект, они, понятно, вызывают изменение структуры его молекул.

Живая клетка находится под обстрелом кобальтовой «пушки». Град картечи сыплется на нее. Осколки попадают во все закоулки клетки. В ядро, митохондрии, микросомы и другие органелы. Вот снаряд попал в молекулу белка, «отколупнул» от нее кусочек, допустим, атом водорода. Равновесие нарушено. Измененная молекула (она называется свободным радикалом) стремится его восстановить. Свободные радикалы имеют огромную химическую реактивность. Они тут же стараются прореагировать со своими соседями. Жадно соединяются с молекулами воды, кислорода. Образуются новые соединения — гидроперекиси, перекиси, хиноны. Они тоже довольно активны. И тоже стремятся вступить в реакции. Прямое попадание атомного «снаряда» вызывает в клетке «взрыв» реакций. Новые вещества, новые необычные реакции, возникшие в ней, втягиваются в нормальный обмен веществ.

Опыты показали, что малейшая примесь перекисей может остановить деление клеток, вызвать глубокие изменения в их потомстве, в дочерних клетках. Другое вещество — хиноны, — появившись в клетке в ничтожном количестве, вмешивается в ход окислительных процессов клетки, действует в противоположном направлении. Жизнедеятельность клетки усиливается, деление ускоряется. В больших дозах хиноны сами становятся ядом. Они соединяются с ДНК, блокируют деление клеток.

Эта возможность — изменять ДНК — особенно привлекает экспериментаторов.

В самом деле: если при обстреле клетки гамма-лучами произойдет случайное столкновение ионизирующей частицы с молекулой ДНК, последствия этого события будут чрезвычайно важны и для данной молекулы, и для всей клетки, и для потомства этой клетки. Огромная молекула ДНК клеточного ядра воспримет энергию частицы и, деформируясь, прореагирует, например, с кислородом — в ней может нарушиться последовательность нуклеотидов, несущая закодированную программу для развития дочерней клетки.

«Если такое событие произойдет в половой клетке, — пишет член-корреспондент Академии наук СССР А. М. Кузин, — то может возникнуть изменение наследственно передаваемых свойств, связанных с данным (поврежденным) участком ДНК».

Если так, то почему не применять радиоактивное излучение для направленного изменения наследственности и получения нужных человеку форм полезных растений и животных.

Так-то оно так. Но обратите внимание на маленькую деталь: мы сказали, что столкновение ионизирующей частицы с молекулой ДНК случайно. В этом вся загвоздка. Мы обстреливаем цель вслепую. Мы еще долго не сможем вести прицельный огонь. Дело не только в несовершенстве оружия. Дело еще и в нашем незнании, куда именно надо стрелять. ДНК огромна. Упрощенно говоря, в каждом ее «отсеке» лежит план-чертеж на постройку определенной части будущего здания — живого организма. В одном заложена форма листа, в другом — махровость цветка и т. п. Но что именно и где именно, это нам пока неизвестно.

Идти вперед наугад? А почему бы нет?! Случайность — друг науки. Если мы, сознательно воздействуя на растение, случайно получим новый сорт, наука от этого нисколько не пострадает.

Первые опыты с лучами-конструкторами в нашей стране были проведены в лаборатории доктора биологических наук Л. П. Бреславец. Ей удалось вместе с сотрудниками выявить стимулирующий эффект лучей Рентгена на зерновках ржи. При дозе облучения в 1000 рентген число и вес зерен в ржаном колосе заметно увеличивается.

Намачивание семян в слабых растворах продуктов распада урана тоже привело к повышению урожайности.

Три десятилетия ушло у экспериментаторов на уточнение доз облучения, отработку условий опыта. И только совсем недавно удалось уяснить, как именно и почему гамма-лучи дают стимулирующий эффект.

При обстреле семян в них возникают свободные радикалы макромолекул. Возникают в оболочке семян, в эндосперме, в зародыше. Они сравнительно устойчивы. Их можно обнаружить в облученном семени через несколько суток после обработки.

Семя брошено в почву. Под влиянием тепла, воды и начавшихся окислительных процессов зародыш пробуждается. До этого времени были как бы заморожены и те радикалы, которые образовались в момент обстрела. Они готовы поспешить друг к другу, в объятья, но они находятся на разных сторонах глубокого ущелья. Перепрыгнуть его трудно. Нужен или мостик, или вода, по которой можно добраться вплавь. Таким мостиком обычно служит кислород, а рекой — вода. Однако в семени очень мало воды — 4–10 процентов, а доступ кислорода ограничен.

Но вот семя брошено в почву, перебрасываются мостки, начинается половодье. Свободные радикалы устремляются навстречу друг другу по мосткам и вплавь. Происходят короткие цепные реакции окисления. В результате их образуются гидроперекиси, перекиси и хиноны — соединения, активно вступающие в новые реакции.

Естественный процесс активации ферментов в этих условиях идет быстрее обычного. Ферменты следят за порядком в клетке. Появились перекиси и хиноны — надо их вовлечь в строго определенный поток движения веществ в клетке. Нарушителей задержать. Стройматериалы доставить на место назначения. Плохо, если нарушителей, появившихся после облучения, в клетке слишком много. Тогда ферменты не справятся. Наступит хаос и, вероятно, даже катастрофа.

Если же доза облучения подобрана верно, некоторое увеличение движения в клетке только на пользу общему строительству организма.

Особый вопрос — о соединениях, которым удается прорваться в штаб движения, в ДНК. Опытами доказано, что ортохины быстро проникают в ядра клеток, они входят в комплекс с ДНК и могут повлиять на те команды, которые отсюда исходят. Например, заставить существенно изменить интенсивность развития проростков.

Семя, зародыш — очень удобный объект для естествоиспытателя. Этого «ребенка» тоже надо воспитывать с первых дней. Тогда легче удается воспитать в нем желаемые качества.

Предпосевное облучение семян не только ускоряет рост и развитие растения. Оно вызывает и более глубокие изменения в организме.

На ВДНХ можно было как-то увидеть необычную кукурузу. На каждой «ветке» ее висело не один-два, а по четыре-пять початков. Предпосевная гамма-обработка семян капусты, моркови, редиса повышает витаминность овощей. В моркови больше содержится каротина, в капусте — витамина С. Гамма-облучение яиц, произведенное на Томилинской фабрике в дозе 1–2 рентген, повысило в последующем яйценоскость кур, выросших из этих яиц, на 10 процентов.

Глубинные причины этих удивительных явлений во многом еще не раскрыты и не поняты. Но уже сегодня делаются попытки проникнуть в святая святых жизни. Проникнуть и воссоздать ее в лучшем, чем это было до сих пор, виде.

Шел июнь двадцатого года. Третий поход Антанты. Голод. Разруха. В эти трудные дни в Саратове собрался III Всероссийский съезд селекционеров. Молодой профессор Саратовского университета Николай Вавилов прочитал собравшимся свой доклад о законе гомологических рядов в наследственной изменчивости. Теория Вавилова уложила в стройную систему всю флору земного шара.