Александр Волков - Тайны открытий XX века
Эта работа очень своевременна. По прогнозу, через 20 лет уже около трети населения Земли будет проживать в пустынных и полупустынных районах. В основном это — жители «третьего» мира, которые кормятся дарами своих полей. Для спасения их от голода крайне важно вывести новые, устойчивые к засухе сорта растений.
Поведение растений
Еще одна область исследований — «поведение растений». Первым стал осмыслять его Чарлз Дарвин. Его внимание привлекла венерина мухоловка. Она произрастает в США, в торфяниках Северной и Южной Каролины. Дарвин назвал ее «самым удивительным растением на свете». У нее круглые, мясистые листья, разделенные на две половинки; их запах приманивает насекомых. По краям они усеяны длинными зубцами, неуловимо напоминающими зубы акулы. Правда, мухоловка не перекусывает ими свои жертвы. Она ловит их, захлопывая листья, как половинки капкана. Зубцы сходятся, и насекомое попадает в клетку. Это случается всякий раз, как только муха коснется одного из чувствительных волосков, имеющихся на каждом листе. Теперь, сколько бы ни дергалась цокотуха, пробуя вырваться из капкана, ей это не удастся. Зубцы лишь крепче сожмутся. Наконец из желез, расположенных на поверхности листа, выделится пищеварительный сок. Насекомое погибнет. Спустя 5 — 12 дней ловушка приоткроется, и растение выбросит несъеденные остатки животного.
Венерина мухоловка реагирует на появление жертвы очень быстро. Стоит дотронуться до волоска, и через 0,3 секунды ловушка захлопнется. Если бы растение медлило, добыча ускользала бы от него. Дарвин сделал вывод, что молниеносное движение листьев обладает «всеми признаками животного рефлекса», но у него не было нужных приборов, чтобы объяснить свои наблюдения «на языке науки». Тогда он обратился к одному из самых знаменитых физиологов викторианской эпохи: Джону Бердону-Сандерсону. На протяжении пятнадцати лет тот исследовал венерины мухоловки. Сомнений не оставалось: в ткани растений возникают электрические импульсы. Однако опыты Бердона-Сандерсона, как и выводы Дарвина, были надолго забыты.
Лишь в конце XX века ученые вспомнили о них. Опыты, проведенные в последние годы, показывают, что электрические импульсы заменяют растениям нервные рефлексы. Вместо нервной системы, присущей животным и человеку, растения обладают особой «электрической системой», позволяющей им реагировать на внешние раздражители.
Вот еще одно приметное растение — мимоза стыдливая. Она реагирует на любые раздражители. Все смущает ее: прикосновение человека, грохот проезжающего поезда, топот коров. Даже ветер и дождь заставляют листья мимозы смыкаться. Ее поведение давно занимало ученых. Поколения ботаников пытались понять, где прячутся «глаза и мозг» мимозы. Постепенно выяснилось, что листья растения движутся благодаря особым «суставам». Одни из них соединяют части перистого листа, другие скрепляют его черешок с веткой. Эти суставы состоят из так называемой «моторной ткани», выстланной клетками с очень тонкими стенками. Вот что происходит, когда кто-то касается листа.
Из клеток тут же выделяются отрицательно заряженные ионы хлора, зато ионы калия с положительным зарядом просачиваются внутрь клеток. Осмотический потенциал клеток падает. Вода начинает вытекать из них, и потому внутриклеточное давление снижается. Вот итог этой цепочки перемещений и перепадов: лист складывается. Но где же «нервные волокна», управляющие этим процессом? Как передаются сигналы?
Ученые долго искали потайную систему «нервов». В конце концов выяснилось, что электрическое возбуждение передается вдоль волокон, обычно питающих листья водой и минеральными веществами. Снаружи эти волокна облицованы мириадами отмерших клеток. Точно так же любой электропровод оплетен толстым изолирующим слоем. Если бы не этот слой мертвых клеток, электрический импульс беспрепятственно передавался бы во все стороны, к другим тканям растения. А так получился вполне приличный кабель!
Любопытно, что у растений, инфицированных вирусом, как и у человека, слегка повышается температура. Так, исследователи из Гентского университета обнаружили, что на участках листьев табака, пораженных вирусом табачной мозаики, температура повышалась на 0,3—0,4°. Этот рост температуры наблюдался за несколько часов до видимых симптомов поражения. Подобное открытие поможет ускорить селекцию растений, устойчивых к действию вирусов.
Есть у растений и свои «мышцы». Известно, что листья и цветки часто поворачиваются к Солнцу, жадно впитывая свет. Не дремлют листья и ночью, исподволь меняя свое положение. Каждое утро растение встречает Солнце, помахивая под ветром листвой, обращенной на восток.
Даже хлоропласты — крохотные органоиды, спрятанные в клетках растений и занятые фотосинтезом, — постоянно пребывают в движении, улавливая, откуда падают солнечные лучи. Когда свет очень слаб, хлоропласты, чтобы не «расплескать»
эти жалкие крохи, располагаются под прямым утлом к падающим лучам. При ярком освещении они прячутся по боковым стенкам клеток, ведь света и так вдоволь. А что ими движет — не световые же лучи их отталкивают? Роль мышц в растительном мире играют актиновые волокна. Они способны сокращаться и этим своим талантом пользуются изо дня в день.
Впрочем, мышцы и суставы растений все же слабы, чтобы защитить их от зверья. Миллионы лет две армии — флоры и фауны — ведут нескончаемую битву. Оружие одних — губы, зубы, желудки и языки, слизывающие, схватывающие, сметающие, съедающие все на пути. Надежда других обращена к шипам, колючкам, стрекалам, ядам, заготовленным для обороны. Оружие одних — сила. Надежда других — хитрость.
Систематика растений
В царстве флоры ждут не только генетиков и этологов. Ботаникам старой формации тоже есть чем заняться. Мы ведь до сих пор точно не знаем численность растений на нашей планете. В 2002 году журнал «Plant Talk» сообщил удивительную новость, которая, впрочем, осталась незамеченной: на Земле насчитывается примерно 422 тысячи цветковых растений, что на треть больше, чем считалось прежде. К такому выводу пришел ботаник Дэвид Бромуэлл. Сперва он посчитал все виды растений, которые встречаются в нескольких районах планеты. К этой сумме приплюсовал эндемичные виды растений, то есть те, что произрастают в отдельных, четко ограниченных географических регионах, например, на островах или в горных долинах.
«До сих пор все подсчеты растений велись ненадежными методами, — полагает Бромуэлл. — Оказывается, их царство больше, чем мы думали. Теперь важно классифицировать все виды растений, пока не поздно». Многие растения гибнут, потому что человек и в царстве флоры, как и в царстве фауны, ведет себя словно опасный хищник. Сейчас в Красную книгу включены 31 тысяча видов исчезающих растений. По оценке Бромуэлла, положение еще страшнее: почти 100 тысяч видов растений находятся под угрозой вымирания.
В тропических лесах Перу, Боливии и Эквадора деревьям угрожает неожиданная напасть — лианы. Количество их за последние 20 лет почти удвоилось. Естественное равновесие лесной экосистемы нарушено. Лианы обвивают стволы деревьев и буквально душат их, мешая им расти и выпускать новые побеги.
Лес вообще — исчезающая экосистема. По прогнозу Всемирного института ресурсов, в ближайшие 10 — 20 лет будет вырублено до сорока процентов лесов на нашей планете. Леса вырубают, чтобы проложить новые дороги или расширить добычу полезных ископаемых, но прежде всего их рубят на продажу. Все на продажу!
Особенно тревожно положение в России. Три четверти лесных массивов в нашей стране подвергаются хищнической, часто необоснованной вырубке. Кто из нас в последние годы, отправившись в поход куда-нибудь в глухомань, в леса Карелии или средней полосы, не набредал на обширные пустоши, где черт ногу сломит от рытвин, сучьев, бревен, лежащих на каждом шагу? Что за мамай здесь прошел? Лес заготавливали. Темнеет брошенный, мертвый лес под дождем. Мрачнеет любой очарованный странник, будто на разгромленном кладбище побывал.
Тем же тупиковым путем идут на других континентах. Никто не контролирует вырубку лесов в Индонезии и Центральной Африке. В Амазонии леса сведены уже на территории, примерно равной по площади Сицилии. В Северной Америке более 90 процентов уцелевших лесов находятся в Канаде и на Аляске. Куда подался бы куперовский Натаниэль Бумпо, восклицавший: «Отпустите меня в леса, на холмы, где я привык дышать чистым воздухом»? Теперь леса сводятся до положения островков посреди человеческого моря.
Как плохо мы знаем растения! Как плохо мы относимся к ним!
3.7. ТАЙНЫЙ КОСМОС БАКТЕРИЙ
Вместе мы сильны — эту истину бактерии усвоили миллиарды лет назад и разработали отменные стратегии взаимодействия. Первая заповедь: надо общаться. Бактерии постоянно пересчитывают друг дружку. Но как? В последние годы исследователи пытаются понять язык «бактерий».
