Яблони на Марсе

Время действия — 1984 год, место действия — красноярский академгородок, точнее, исследовательский наземный комплекс БИОС-3. Организовали этот эксперимент ученые Института биофизики Сибирского отделения АН СССР.

Пять месяцев молодые исследователи Николай Бугреев и Сергей Алексеев находились в замкнутой биологической системе, автономной и независимой от окружающей среды. Они сеяли, растили (на одного человека приходилось примерно 26 квадратных метров «пашни»), убирали пшеницу, снимая в пересчете на гектар 700 центнеров в год, а из зерна мололи муку и пекли хлеб. В зеленом конвейере, кроме пшеницы, выращивали еще и более 10 видов овощей, подобранных по желанию самих исследователей. «Огород» занял площадь 60 квадратных метров, вполне достаточную, чтобы обеспечить кислородом 4–5 человек.

Какова цель очередного добровольного самозаточения? Решить проблему замкнутого кругооборота веществ в условиях космической вахты. Пока на современных космических кораблях и орбитальных станциях воду и воздух очищают специальные фильтры и сложные регенерирующие установки. В будущем, полагают красноярские биофизики, с этим начнут справляться растения. Они же составят и основную часть ежедневного рациона космонавтов…

Испытаниям подвергли уже множество растений. Зеленых космонавтов отбирали столь же тщательно, как и людей. Мотивировка тут была разной. Русский лен отправили в космос потому, что он, по мнению исследователей, особенно чувствителен к изменению гравитационного поля.

Прошла и кандидатура арабидопсиса, травы, прозванной в народе скирдой. Это неприхотливое растение очень удобно для генетических экспериментов: время его развития от семени до семени занимает всего 30 суток. На арабидопсисе, которую недаром называют еще и «ботанической дрозофилой», ученые пытаются проследить, как космические условия влияют на процессы деления клеток: замедляют или удлиняют?

Запланированным стал и полет в космос гороха. Он вырастает очень густым, что очень радует космонавтов. Гречко, пробывший в космосе целую зиму, 96 суток, вспоминал позднее: «Я часто подлетал к нему лишь затем, чтобы на него взглянуть, полюбоваться. Четыре стебля были для нас рощей, лесом…»

В космосе побывал и лук, что стало неожиданностью для организаторов полета. Программой это не было предусмотрено. Две крохотные луковицы доставили на борт сами космонавты. Но и ученые на Земле очень обрадовались, когда узнали, что стрелки лука поднялись на 10–15 сантиметров. С легкой руки Виталия Севастьянова и Петра Климука лук прочно прижился на космических кораблях. Его брали с собой и участники международных экипажей.

С положительной оценкой выдержали космический экзамен семена. Во время полета «Союз» — «Аполлон» советские и американские космонавты обменялись семенами канадской ели и сибирской лиственницы. Побывавшие в космосе семена были затем высажены в питомнике Главного ботанического сада АН СССР. Семена дали отличные всходы. Саженцы канадской ели развивались гораздо быстрее и лучше ветвились, чем высаженные тут же рядом для контроля не побывавшие в космосе растения. Сейчас космические саженцы перевезены на юг Западной Сибири, здесь научные наблюдения за ними будут продолжены.

При подготовке любого космического полета идет своеобразный спор между специалистами различных областей науки. Ведь общий вес аппаратуры строго ограничен. В космос в первую очередь отправляют самое важное.

И удивительно, что в космических кораблях нашлось место для цветов. Первыми на орбиту были выведены тюльпаны. Затем дождались своей очереди орхидеи. Не только красота привела их на борт «Салюта-6». Орхидеи — цветы особые. Они относятся к эпифитам, растениям, селящимся на других растениях, на ветках и стволах деревьев, иногда на листьях.

Однако это не паразиты. Получают питательные вещества вовсе не от тех, кто предоставил им жилище. Орхидеи тут проявляют самостоятельность: умеют улавливать своими длинными воздушными корнями влагу из атмосферы и минеральные вещества из пыли. Эти свойства орхидей могут оказаться в космосе полезными.

Отбор годных для космоса растений продолжается. Ученые полагают, что в длительных космических путешествиях очень полезными могут оказаться гибриды растений.

Космическое растениеводство набирает темпы, силы и опыт. Здесь, мы убедимся в этом сейчас, будет сделано не одно большое открытие.

«Нет тяжести, не отекают ноги… Растениям не нужны будут толстые стволы и ветки, которые нередко ломаются от обилия плодов и составляют бесполезный балласт деревьев, кустарников и даже трав. Тяжесть не мешает и поднятию соков…» Невесомость, представлялось Циолковскому, обернется для растений благом. Но так ли это? В тягость ли растениям сила тяжести?

1974–1975 годы. Борт орбитальной станции «Салют-4». Идут эксперименты с горохом сорта «Пионер». Анализ замедленной киносъемки показал: начальные фазы роста проростков в космосе не отличались от контрольных, выращиваемых на Земле. Однако в дальнейшем, через 2–3 недели, рост в условиях невесомости замедлялся и растения гибли. Или, в редких случаях, выживали, но не давали семян.

Поразительно, но гравитационная биология зародилась еще в прошлом веке. Уже тогда ботаникам пришло на ум высевать семена в горшки, размещенные на центрифуге.

Растения в гравистате вытягивались точно по стрелке вектора, суммирующего действие сил земного тяготения и центробежной. Дальнейшие исследования привели к открытию в чехликах корешков и растущих верхушках стеблей особых клеток — статоцистов, сходных по устройству с органами равновесия беспозвоночных животных.

Направление силы тяжести растение воспринимает так. Под ее действием смещаются плавающие в «чувствующих» клетках относительно более тяжелые крахмальные зерна. Их давление раздражает цитоплазму клетки у той или иной стенки, и растение «определяет», правильно ли оно ориентирует свой рост.

Но мало «почувствовать», куда направлен вектор тяжести. Надо еще соответственно прореагировать. Что направляет изгиб стебля вверх или корешка вниз? Поиск ответа привел к ауксинам, гормонам роста, химическим регуляторам, вырабатываемым верхушками побегов. А в 20-х годах нашего столетия возникла гормональная теория направленного роста: он идет в основном в тех частях растительного организма, куда транспортируются ауксины.

Геотропизм растений, в норме их корни и стебли располагаются по прямой, направленной к центру Земли, — проявляет себя в простых опытах. Поместим пробирку с ростком в клиностат. Это устройство не создает невесомости, но результат получается тем же. Растение заставляют непрерывно делать «кульбиты». Эти воздействия настолько быстры, что гравитационное раздражение не успевает достигнуть пороговой величины, которая способна вызвать ответную реакцию растительного организма.

Любопытно смотреть на две кучки прорастающих семян: одна получена в мире тяжести, другая — «в невесомости», на клиностате. В первой бледно-зеленые стебельки стоят, как в строю, параллельно друг другу, во втором — хаотично тянутся в разные стороны: у этих ни вершки, ни корешки не знают своего направления. Каждый проросток словно бы застыл в позе недоумения.

Та же картина наблюдалась в космосе: удрученные, «дезорганизованные» ростки быстро гибли.

Итог всех и космических и наземных опытов по изучению геотропизма все ж не столь обескураживающ, как это могло бы показаться с первого взгляда. Во-первых, эти исследования позволяют проникнуть во многие еще не разгаданные тайны живого.

Во-вторых, неожиданно выяснилось, что растениям необходима не вся сила земной гравитации, а скорее намек на нее. Достаточно, чтобы пороговая величина гравитационного раздражения составляла тысячные доли от силы земного тяготения. Тогда растение уже может развиваться вполне нормально. Этот важнейший вывод проходит проверку в космосе.