У порога великой тайны

Перенесемся в Москву конца 1941 года. Войска Гитлера ведут наступление на столицу Советского Союза. На окраинах города женщины, подростки, пожилые мужчины, не пригодные для ведения боя, строят укрепления. Люди измучены непосильной работой. Пища скудная. Чтобы купить хлеб, масло, мясо, сахар, крупу, молоко либо пообедать в столовой, недостаточно обладать какой-то суммой денег. Надо еще иметь особым образом разлинованный на клетки, испещренный цифрами печатный документ, именуемый продуктовой карточкой (в исторических музеях образцы таких документов есть). И вот в эту самую пору, когда фашистские летчики рвались бомбить Москву, в Старомонетном переулке, в Биогеохимической лаборатории Академии наук велись удивительные для того времени опыты.

Но сначала о самой лаборатории. Ее основал в 1928 году Владимир Иванович Вернадский, один из самых выдающихся, самых «впередсмотрящих» ученых XX столетия, создавший по меньшей мере три науки: геохимию, биогеохимию и радиогеологию. Вернадский умел мыслить в масштабах Вселенной еще тогда, когда запуск простенькой ракеты — спутника Земли — выглядел предерзостной мечтой. Три науки, основы которых заложил Вернадский, ныне развиваются стремительно, принося нам новые и новые открытия и на Земле и в космосе…

Так вот, в конце 1941 года в Старомонетном переулке талантливый ученик Вернадского Александр Павлович Виноградов (впоследствии академик) и сотрудница лаборатории Руфина Владимировна Тейс ставили опыты с целью выпытать у растения — чей, собственно, кислород оно выделяет в атмосферу в процессе фотосинтеза. Владимир Иванович Вернадский был еще жив и с большим вниманием следил за этими опытами.

Для чего же понадобилось задавать растению подобный вопрос? Ученые в разных странах, применяя все более точные приемы исследования, стали вдруг обнаруживать, что лаборатория зеленого листа ведет себя «не по правилам», отклоняясь от классических схем, установленных для растения наукой. В XIX и начале XX веков считали само собой разумеющимся, что кислород, выделяемый на свету зелеными растениями, происходит из углекислого газа. Такая схема тем более не вызывала сомнений, что количество выделяемого зеленым листом кислорода всегда примерно соответствует количеству поглощенного углекислого газа. Смотрите, как мудро и как просто устроила тут все природа: лист поглощает своими устьицами углекислый газ; попадая в живую зеленую клетку, газ под воздействием светового луча расщепляется на углерод и кислород; затем углерод вступает в дальнейшие реакции, результатом которых является образование углеводов, то есть сахара, а кислород выделяется в атмосферу.

Да, просто, даже слишком просто. Но на самом деле природа почему-то избрала другой путь: обнаружилось, что хлоропласты способны выделять кислород… не поглощая вовсе углекислого газа! Откуда же этот кислород берется? Все сразу спуталось.

Виноградов и Тейс своими опытами в Старомонетном переулке распутали этот узел. Использовав меченые атомы, они доказали, что кислород, выделяемый зеленым растением, происходит не из углекислоты, а из воды. В это же самое время в Соединенных Штатах Америки той же проблемой занимался и к тем же выводам пришел профессор Рубен со своими сотрудниками.

Стало ясно, что энергия луча, упавшего на хлорофилловое зерно, используется прежде всего на расщепление воды. Потом, уже водород воды, освобожденный от кислорода, присоединяется к углекислому газу. Без меченого атома выпытать все это у растения оказалось бы невозможным.

Открытие Виноградова и Рубена выдержало проверку временем. Благодаря этому открытию прояснилась тайна зеленого листа. И оно сыграло большую роль в выяснении круговорота кислорода на нашей планете. Уже в ту пору геохимики подсчитали, что растения Земли выделяют ежегодно 400 миллиардов тонн кислорода. Тогда же вычислили, что ежегодно растения связывают сто пятьдесят миллиардов тонн углерода с двадцатью пятью миллиардами тонн водорода. В результате и созидается та масса первопищи, которая служила до начала прошлого века единственным источником существования человечества и всего животного мира планеты. Больше всего поражало людей середины XX столетия то, что девять десятых продукции этого гигантского химического завода природы дают микроскопические водоросли — одноклеточные растения, которыми многие века по незнанию пренебрегали, называя их «зеленой материей», тиной.

Наш век внес существенные поправки в те подсчеты, которые я только что привел. Ведь наши многочисленные солнечные фабрики органического вещества перерабатывают те же основные вещества, что и растения: углекислый газ и воду. И, подобно растениям, они в качестве «отходов» выпускают в атмосферу не дым, как фабрики прошлых веков, а чистый кислород.

Меченый атом, выведавший у растений тайну круговорота кислорода, оказал физиологам растений в ту же пору еще одну услугу.