Кара небесная. Космическое миропонимание

С первых экспериментов прошлого века, вплоть до конца 90-х годов установилось устойчивое представление, что тяжёлая вода несовместима с жизнью и что высокие концентрации тяжёлой воды могут приводить к появлению многих жизненно-важных мутаций, включая блокировку митоза в стадии профазы. Тяжёлая вода высокой концентрации токсична для организма. Тем не менее, тяжелая вода играет значительную роль в различных биологических процессах.

Систематическое изучение ее воздействия на животных и растения начато сравнительно недавно. Различные исследователи независимо друг от друга установили, что тяжелая вода действует отрицательно на жизненные функции организмов; это происходит даже при использовании обычной природной воды с повышенным содержанием тяжелой воды (рис. 17). Подопытных животных поили водой, 1/3 часть которой была заменена водой состава HDO. Через недолгое время начиналось расстройство обмена веществ животных, разрушались почки. При увеличении доли тяжелой воды животные погибали. На развитие высших растений тяжелая вода также действует угнетающе; если их поливать водой, на половину состоящей из тяжелой воды, рост прекращается (рис. 18) [19].

Пониженное содержание дейтерия в воде стимулирует жизненные процессы. Такие данные получили Г.Д.Бердышев, И.Н. Варнавский.[20] Они долгое время наблюдали за растениями и животными, потреблявшими воду, в которой содержалось дейтерия на 25% ниже нормы. Оказалось, что, потребляя такую воду, свиньи, крысы и мыши дали потомство, гораздо многочисленнее и крупнее обычного, яйценоскость кур поднялась вдвое, пшеница созрела раньше и дала более высокий урожай. Вместе с тем, российские исследователи давно обнаружили, что тяжелая вода тормозит рост бактерий, водорослей, грибов, высших растений и культуры тканей животных. А вот вода со сниженной до 30% концентрацией дейтерия (так называемая "бездейтериевая" вода) способствует увеличению биомассы и количества семян, ускоряет развитие половых органов и стимулирует сперматогенез у птиц.

Присутствие дейтерия в биологических системах приводит к изменениям структуры и свойствам жизненно-важных макромолекул таких как дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК) и белки. При этом различают первичные и вторичные изотопные эффекты дейтерия в зависимости от того, какое положение занимает атом дейтерия в молекуле. Наиболее важными для структуры макромолекулы связи являются динамические короткоживущие водородные (дейтериевые) связи. Они формируются между соседними атомами дейтерия (водорода) и гетероатомами кислорода, углерода, азота, серы и т.д. и играют главную роль в поддержании пространственной структуры макромолекулярных цепей. Структурно-динамические свойства клеточной мембраны, которые в большинстве зависят от качественного и количественного состава липидов, также могут изменяться в присутствии тяжёлой воды. Полученный результат объясняется тем, что клеточная мембрана является одной из первых органелл клетки, которая испытывает воздействие тяжёлой воды, и тем самым компенсирует важные параметры мембраны (вязкость, текучесть, структурированность) изменением количественного и качественного состава липидов. Связи, сформированные атомами дейтерия, различаются по прочности и энергии от аналогичных водородных связей. Различия в массе атома водорода и дейтерия косвенно могут служить причиной различий в синтезах нуклеиновых кислот, которые могут приводить в свою очередь к структурным различиям и, следовательно, к функциональным изменениям в клетке.

Как изменился животный мир Земли с изменением содержания кислорода в воздухе? В девоне при первом «кислородном всплеске» позвоночные вышли из воды на сушу, а в триасе при спаде кислородного содержания вымерли многие наземные животные палеозоя. При втором «кислородном всплеске» возникли млекопитающие, а затем, в середине юрского периода, – и птицы, потребляющие значительное количество кислорода в связи с огромным расходом энергии в полёте. Разрушительное действие повышения уровня воды в океанах можно проследить на основе наблюдения за флорой и фауной древности. Так, великие массовые вымирания некоторых форм фауны и флоры обнаружены на границе ордовика и силура (480 миллионов лет назад), перми и триаса (240 миллионов лет назад), в конце триаса (195 миллионов лет назад). Особый интерес вызывает «великое мезозойское вымирание» на границе мезозоя и кайнозоя (65 миллионов лет назад). В конце мела вымерло 898 родов, 108 семейств, в морях исчезли широко распространённые ранее аммониты и белемниты, многие морские и все крылатые рептилии, на суше – динозавры, резко изменился состав микропланктона.