Есть ли тайны у растений?

Поняв, что проводить какие-либо работы в Мировом океане довольно накладно, золотоискатели-ботаники перекинулись на сушу. В 30-е годы группой профессора Б.Немеца в Чехословакии были проведены исследования золы различных сортов кукурузы. Так вот, результаты анализа показали, что индейцы вовсе не зря считают это растение золотым - в его золе благородного металла оказалось довольно много: опять-таки 1 г на 1 т золы.

Впрочем, еще большим оказалось его содержание в золе сосновых шишек до 11 г на 1 т золы.

Роботы клетки. Однако "золотая лихорадка" вскоре затихла, поскольку никому не удалось ни заставить растения накапливать золото в большей концентрации, ни разработать достаточно дешевый способ извлечения его хотя бы из золы. Но растения продолжают использовать как своеобразные указатели в геологоразведке. И поныне геологи иногда ориентируются на те или иные виды растений. Известно, например, что некоторые виды лебеды растут только на почвах, богатых солью. И геологи пользуются этим обстоятельством для разведки как месторождений соли, так и запасов нефти, часто залегающих под солевыми пластами. Подобный же фитогеохимический метод используется для поиска месторождений кобальта, сульфидов, урановых руд, никеля, кобальта, хрома и... все того же золота.

И вот тут, видимо, самое время вспомнить о тех мембранных насосах, которые известный наш ученый С.М.Мартиросов назвал однажды биороботами клетки. Именно благодаря им сквозь мембрану и прокачиваются избирательно те или иные вещества.

Тех, кто всерьез заинтересуется принципами работы мембранных насосов, я отсылаю непосредственно к книжке Мартиросова "Бионасосы - роботы клетки?", где на 140 страницах довольно подробно, с формулами и схемами изложены многие тонкости. Мы же здесь постараемся обойтись минимумом.

"Биологическим насосом называется молекулярный механизм, локализованный в мембране и способный транспортировать вещества, используя энергию, высвобождаемую при расщеплении аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), или утилизируя любой другой вид энергии", - пишет Мартиросов. И далее: "К настоящему времени создалось мнение, что в природе имеются только ионные насосы. И так как они хорошо изучены, мы можем внимательно проанализировать их участие в жизнедеятельности клеток".

Разными хитростями и окольными путями - ведь не забывайте, ученым приходится иметь дело с микроскопическим объектом толщиной в 10" см ученым удалось установить, что мембранные насосы не только обладают свойством обменивать ионы натрия клетки на ионы калия наружной среды, но и служат источником электрического тока.

Дело в том, что натриевый насос обычно обменивает два иона натрия на два иона калия. Таким образом, один ион как бы оказывается лишним, из клетки все время выносится избыточный положительный заряд, что и приводит к генерированию электрического тока.

Ну а откуда сам мембранный насос черпает энергию для своей работы? В попытках ответить на этот вопрос в 1966 году английский биохимик Петер Митчел выдвинул гипотезу, одно из положений которой гласило: поглощение света живой клеткой неминуемо приводит к тому, что в ней возникает электрический ток.

Гипотезу англичанина развили член-корреспондент РАН В.П.Скулачев, профессора Е.Н.Кондратьева, Н.С.Егоров и другие ученые. Мембраны стали сравнивать с накопительными конденсаторами. Было уточнено, что в мембране есть особые белки, которые разбирают молекулы солей на составные части положительно и отрицательно заряженные ионы, и они в конце концов оказываются по разные стороны. Так накапливается электрический потенциал, который даже удалось измерить - он составляет почти четверть вольта.

Причем интересен принцип самого измерения потенциала. Ученые, работавшие под руководством В.П.Скулачева, создали оптическую измерительную аппаратуру. Дело в том, что им удалось найти такие красители, которые, будучи помещенными в электрическое поле, меняют свой спектр поглощения. Более того, некоторые из таких красителей, например хлорофилл, имеются в растительных клетках постоянно. Так вот, замерив изменение его спектра, исследователям и удалось определить величину электрического поля.

Говорят, что за этими внешне малозначительными фактами могут в скором будущем последовать грандиозные практические последствия. Разобравшись как следует в свойствах мембраны, механизме работы ее насосов, ученые и инженеры когда-нибудь создадут ее искусственные аналоги. А те, в свою очередь, станут основой электростанции нового типа - биологических.