Карлики рождают гигантов

Были поставлены опыты, когда на семена воздействовали сразу включателем и тормозом — стимулятором и ингибитором. Статистическая обработка данных исследований привела к любопытным выводам.

Если семена обрабатываются одновременно и гибберелловой кислотой (стимулятор) и инфракрасным светом (ингибитор), то стимулирование встречает лишь частичное противодействие. Тормоза в этом случае «отказывают».

Любопытно и взаимодействие различных веществ, когда они одновременно попадают в зародыши. Ингибитор кумарин придает семенам, обычно не требующим светового стимулирования, чувствительность к свету. Семена, реагирующие на тиомочевину, кумарин делает еще более чувствительными к этому веществу. Аскорбиновая кислота — витамин С — тоже влияет на отзывчивость семян к тиомочевине. Но не к свету.

Изучение стимулирования всхожести дает сложную картину. Прорастание — итог большого числа реакций, происходящих в семенах. Очевидно, реакции, приводящие к нему, вызываются не какой-либо единственной, а многими причинами, которые дают один и тот же конечный результат.

Стимулирование всхожести может, следовательно, быть результатом многочисленных действующих сил. Оно может произойти благодаря блокированию реакции, выработке ингибиторов. Оно может быть результатом возникновения какой-либо жизненной реакции, необходимой для прорастания. Оно возникает и от смены уровня, на котором совершаются некоторые реакции внутри семян, и последующего изменения в обмене веществ.

Наименее изучен, но наиболее интересен тот механизм стимулирования семян, который приводится в действие радиоактивными лучами. При всей его относительной дороговизне в наши дни он может стать наиболее перспективным в будущем.

Почему?

Вернемся на некоторое время в Улугбек, чтобы в этом разобраться.

Ибрагимов-второй, которому я как-то помогал грузить мешки с облученными семенами (они предназначались для посева в новом месте), спросил меня, отдуваясь и стирая капли пота со лба:

— Чувствуете теперь, как нелегко дается новое? Гамма-лучи считаются пока достоянием теоретиков. Потому и грузим вручную. Механизацию погрузки мешков с семенным материалом пока никто не предусмотрел. Вот вам первая заминка на пути внедрения нового научного метода в практику.

Вторая нас ждет возле хлопкового поля. Все-таки люди еще с недоверием относятся к облученным семенам. Как бы чего не вышло? А вдруг да они радиоактивны? Косность мешает. Председатели колхозов не все охотно откликаются на наши предложения — испытать облученные семена. Боятся радиоактивности? Думаю, что нет. Просто мы не обещаем сверхъестественных приростов урожая. Ну, пять процентов — это уж точно. А разве этого мало, если посеять такие семена хотя бы на трети всех площадей республики или даже одной области? Десятки тысяч тонн! Но косность рядового земледельца объяснима. Это даже не косность. Это незнание. Вот косность ученого — страшная вещь. Некоторые исследователи бросили на полдороге исследования с атомной энергией в сельском хозяйстве, как только поняли, что сумасшедших прибавок и прочих выгод не будет.

Да, наши опыты показывают, что гамма-лучи дают эффект, сравнимый с эффектом других, так сказать, обычных стимуляторов урожайности. Но разве мы от тех отказываемся? Нет. Не будем же бросать и нашу работу. Радиоактивные изотопы — это отходы атомной промышленности. Наш реактор предназначен для научных исследований. В результате его работы образуется, как и в любом подобном урановом реакторе, много радиоактивных материалов. Почему-же их не использовать? Я понимаю, почему необходима особая осторожность, в опытах с атомными консервами, речь идет о пищевых продуктах, о здоровье людей. Но и в этой области достигнуты известные успехи…

Консервирование овощей, мяса, молока существует уже полтора века. Оно основано на тепловой стерилизации продуктов в герметически упакованной таре. Высокая температура при обработке уничтожает микроорганизмы и останавливает все процессы, которые могут привести к порче пищи — окисление, брожение и т. п. Тепловая стерилизация, кроме особой тары, требует создания особых условий для варки, упаковки. В результате тепловой стерилизации свойства консервированных продуктов заметно меняются. Часть витаминов разрушается, изменяется состав аминокислот.

Атомная технология стерилизации пищевых продуктов чрезвычайно упрощает дело. Доза облучении продуктов гамма-лучами невелика, хотя и она достаточна, чтобы уничтожить все возможные источники порчи пищи. Но допустимо ли применение атомных консервов в пищу человеком?

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.