Живые часы - Уорд Ритчи (читать книгу онлайн бесплатно без .TXT) 📗
После Брауна на трибуну поднялся Бюннинг, профессор Тюбингенского университета, который указал на факты, противоречившие, по его мнению, выводим Брауна.
На конкретных примерах собственных экспериментов с растениями он показал, что ни в одном из этих экспериментов не было обнаружено ничего, что могло бы говорить о зависимости растений от какого-либо внешнего фактора. Поэтому он не усматривает никаких оснований даже для поисков таких факторов, но считает необходимым добавить, что отсутствие данных о влиянии внешних факторов в одних случаях не исключает, что в других случаях эти факторы могут влиять на эндогенную периодичность.
Взяв слово, Карл Хамнер изложил свое предложение:
Я думаю, что смогу предложить экспериментальный подход, который, возможно, даст ответ на обсуждаемый вопрос. Около трех лет назад у одного из моих учеников, доктора Финна, и у меня возникла идея, что вращение Земли вокруг своей оси можно рассматривать как меняющийся фактор внешней среды. Если бы организм каким-то образом мог воспринять или измерить вращение Земли, он имел бы очень точные часы. Например, допустим, что организм постоянно подвергается действию излучения, испускаемого из определенной точки космического пространства. Из-за вращения Земли направление на источник этого излучения будет все время изменяться. Таким образом, измеряя направление излучения по отношению к направлению силы тяжести, организм мог бы точно судить о времени.
Я говорю об излучении в качестве примера, а вовсе не предполагаю, что оно действительно испускается из какой-то точки пространства. Опираясь на такой постулат, мы поставили предварительные эксперименты, в которых растения располагали горизонтально и вращали таким образом, что направление силы тяжести по отношению к растению постоянно менялось, то есть сила тяжести по существу исключалась как неизменный фактор. Наши предварительные результаты показывают, что такие растения, по-видимому, теряют свою способность чувствовать время, поскольку ритмические движения листьев сейчас же исчезают. Конечно, на основании этих предварительных результатов нельзя еще делать окончательные выводы.
В январе 1960 года мы представили Национальному научному фонду проект, который предусматривал проведение работ в районе Южного полюса Земли. Предполагается поместить на вращающийся стол около полюса организмы, обладающие эндогенными ритмами. Стол должен вращаться со скоростью один оборот за 24 часа в сторону, противоположную вращению Земли, так что организмы будут оставаться в строго фиксированном положении в пространстве. Кроме того, в полярных районах нет суточных изменений в окружающей среде, что исключает влияние вращения Земли как возможного указателя времени. Если организмы потеряют свое чувство времени, это будет служить доказательством того, что они каким-то образом «осведомлены» о вращении Земли. Если же ритмы у этих организмов не изменятся, то это будет означать, что организмы не чувствуют земного вращения и что часы, вероятно, контролируются каким-то эндогенным механизмом. Такие столики можно вращать с различными скоростями как в сторону вращения Земли, так и в противоположную. Мне кажется, что такие эксперименты сыграли бы решающую роль в нашем понимании биологических часов.
В ответном выступлении Браун заметил, что положительные результаты такого эксперимента были бы очень интересны. Но он предостерег от неправильной интерпретации отрицательных результатов, поскольку в этих экспериментах всегда надо учитывать, например, сложное суточное движение магнитных полюсов относительно географических.
Хамнер, прекрасно осведомленный о существовании этого осложнения, был убежден, что любые эффекты, которые могут быть внесены этой переменной, будут несущественными. В перерывах между заседаниями он побеседовал со многими исследователями ритмов и получил полнейшее одобрение подготовке экспериментов на Южном полюсе. «До выхода лаборатории в космическое пространство самым лучшим, на что можно сегодня надеяться, будут ваши данные».
Поэтому, узнав в июле 1960 года, что его проект одобрен, он немедленно вызвал наиболее подходящих для выполнения столь ответственного мероприятия сотрудников— Сирохи, Хошизаки и Карпентера — и изложил стоявшую перед ними задачу. В пределах ассигнованной фондом суммы и за очень короткое время они должны подготовиться к отъезду на Южный полюс с лабораторией, полностью оборудованной для количественных биологических исследований.
Основные приготовления сводились к подбору пяти различных организмов и к изготовлению оборудования и приспособлений, необходимых для содержания этих организмов в хорошем состоянии и для записи ритмов их активности. Каждый из отобранных организмов должен был обладать четко выраженным ритмом, а экспериментальные методы регистрации этих ритмов должны были быть хорошо отработанными.
Золотистые хомячки будут помещены в клетки с вращающимися барабанами, соединенными с регистрирующим устройством, так что периоды двигательной активности хомячков будут выглядеть черными полосами на движущейся ленте, а периоды покоя — чистыми участками. Движения листьев у выращенной из семян фасоли будут фиксироваться на инфракрасной пленке при помощи цейтраферной камеры. Плесневый гриб Neurospora crassa будет расти в стеклянных пробирках с питательной средой. Ежедневное нарастание гриба, проявляющееся в виде чередующихся полос, будет оставлять на стекле его собственную запись активности, которая может регистрироваться прямым наблюдением и фотографированием. Плодовые мушки, содержащиеся в сосудах, отложат там яйца, из которых в дальнейшем появится новое поколение дрозофил. Через определенные интервалы времени вновь народившиеся особи будут усыпляться и подсчитываться. Легкие вращающиеся барабанчики для тараканов будут соединены с регистрирующими устройствами. Кроме того, активность тараканов можно регистрировать с помощью покадровой киносъемки.
Предстояло разработать и построить вращающиеся столы и механизмы, которые обеспечат их вращение. Для поддержания постоянной скорости вращения будут использованы синхронно работающие моторы. Кроме исходного условия вращения в направлении, противоположном вращению Земли, в конструкции этих столов будут предусмотрены самые разные скорости и направления вращения.
Одним словом, все, что может понадобиться, исследователи должны взять с собой. Даже самые обычные инструменты, вплоть до молотка и отвертки. Пластиковую теплицу и складные алюминиевые колышки для ее установки, рулон светонепроницаемой ткани для создания в теплице периодов постоянной темноты, искусственную почву и искусственные питательные составы для растений, пленку, фотореактивы, термометры.
Через несколько месяцев они были готовы к отъезду.
Самолет со скрипом тормозит на снегу. Хамнер выскакивает из него, чтобы как можно скорее оттащить контейнеры с драгоценным живым грузом в ожидавшее их натопленное помещение. Не успевает он схватиться за первый ящик, как к нему подходит врач. Он приветствует Хамнера и советует не увлекаться излишними физическими нагрузками. Станция Южный полюс находится на высоте трех тысяч метров, и воздух сильно разрежен. Кроме того, сорок градусов ниже нуля.
Хамнер поражен. Минус сорок градусов даже летом! Нужно немедленно спасать живой груз! Общими усилиями все скоро было размещено в старом гараже, где воздух нагревался и вентилировался, а температура поддерживалась на уровне двадцати градусов.
В этом надежно защищенном от антарктического холода помещении Хамнер и его группа начали готовиться к проведению экспериментов. Чтобы животные не переохладились, их разместили на столах почти в метре от пола. Для поддержания определенного уровня температуры и влажности на складных алюминиевых кольях растянули пластиковое покрытие. К потолку подвесили мощные люминесцентные лампы. Семена сои поместили во влажный вермикулит и поставили для прорастания. Пробирки с Neurospora завернули в темную ткань, так что его рост продолжался теперь в полной темноте. Отладили тонко сбалансированные барабанчики для тараканов и проверили регистрирующие устройства для вертящихся колес в клетках с хомячками. Проверили культуры плодовых мушек в молочных бутылках и отобрали часть из них для экспериментов. Установили вращающиеся столы, проверили моторы и передачи. Уже через неделю после их прибытия на полюс все было готово к началу экспериментов.
