Яблони на Марсе - Чирков Юрий Георгиевич (читать хорошую книгу полностью .TXT) 📗
Итак, ни белые, ни черные листья растениям не подходят. Но отчего природа выбрала из промежуточных зеленый цвет? Ведь мыслима еще и желтая или, скажем, синяя листва?
Зеленый цвет листьев настолько характерен для большинства растений, что невольно напрашивается мысль о его особом физиологическом значении, о том, что он чем-то полезен для флоры, имеет перед другими цветами какие-то явные преимущества.
Из всего огромного диапазона падающего на земную атмосферу излучения: γ-лучи, рентгеновские, ультрафиолет… — нижних слоев атмосферы и растений достигает лишь та радиация, которой удается проникнуть в так называемые «окна прозрачности»: сравнительно широкое «радиоокно» — волны от нескольких миллиметров до десятков метров — и узкое «оптическое окно» — излучения с длинами волн от 0,3 до десятков микрон; именно в этом «окне» находятся и все видимые человеческим глазом лучи.
Хлорофилл приспособлен к поглощению красной и синей полос спектра в «оптическом окне». Но удивительно, что этот пигмент не поглощает желтые и зеленые лучи, а ведь это самая насыщенная часть солнечного спектра! Оптикам известно, что максимум спектра прямого солнечного излучения лежит в желтой (художники недаром рисуют рыжее солнце) спектральной области.
Конечно, можно предположить, что приспособление растений к солнечной радиации как раз и проявляет себя в этом: хлорофилл и «создан» для того, чтобы поглощать в основном рассеянное солнечное излучение, имеющее максимум в сине-фиолетовой части при безоблачном небе и в красной области — при небе пасмурном.
Сторонники целесообразности природных конструкций выдвигают и другие более сложные варианты, объясняющие, отчего зеленый хлорофилл столь популярен в царстве растений. Не будем вдаваться в эти тонкости, но отметим, что идеология всех подобных рассуждений одна — в природе, дескать, все тщательно отлажено, пригнано, сработано с особым смыслом и не без пользы.
Однажды, путешествуя по Гарцу (горный массив, лежащий на территории нынешних ФРГ и ГДР), поэт Генрих Гейне повстречал простоватого бюргера, наивно и чрезмерно восхищавшегося премудростью творца, столь дивно устроившего этот лучший из миров. Иронизируя над простодушием своего собеседника, поэт в разговоре с ним, подтрунивая, утверждал, что-де «в природе все целесообразно. Вот она создала быка, чтобы из него можно было делать вкусный бульон; она создала осла, чтобы человек имел перед собой вечный пример для сравнения; она создала, наконец, человека, чтобы он ел бульон и не походил на осла…».
Любопытно, что Тимирязев, который привел этот эпизод в одной из своих пропагандирующих дарвинизм работ, приходит к выводу, что остроумие было, несомненно, на стороне поэта, однако ближе к истине оказался его собеседник. Таким образом, и Тимирязев полагал, что зеленая окраска растений имеет глубокий смысл.
Понятно, не все согласятся со взглядами бюргера, хотя бы потому, что не все верят в божий промысел. Однако споров атеистов с теологами мы касаться не будем. Лучше вспомним развернувшуюся лет 20 назад на страницах журнала «Природа» дискуссию все на ту же тему: зачем лист зеленый? Кое-кто полагал тогда и старался доказать, что зеленый цвет растений — чистая случайность. Что у нас не больше оснований говорить о приспособительном значении зеленой окраски хлорофилла, чем утверждать целесообразность красного цвета у гемоглобина.
Если бы кровь человека и животных была бы не красной, а синей или желтой, мы не искали бы в этом, утверждали спорщики, особого смысла. Так же не следует придавать специального значения и тому, что хлорофилл случайно оказался зеленым, ибо в земных условиях вполне удовлетворительным поглотителем энергии солнечного излучения мог бы оказаться пигмент иной окраски. И тогда леса, кустарники, травы имели бы соответствующий цвет.
Случайность? А может, вернее здесь говорить о неслучайной случайности? Дело вот в чем. Весьма вероятно, что наземные растения получили хлорофилл уже готовым «в наследство» от каких-то древнейших перворастений, обитавших некогда на нашей планете и исчезнувших в ходе дальнейшей эволюции. Возможно, эти предки растений обитали в воде, под небесами с совсем иным составом газов. Они поглощали свет солнца через другие, чем сейчас, «окна прозрачности». И может, тогда хлорофилл был очень на месте, его конструкция была очень функциональна, очень ладно приспособлена к особенностям окружающей эти перворастения среды.
С тех пор условия жизни на Земле сильно изменились. Однако природа не смогла выбросить хлорофилл и заменить его другим, более подходящим пигментом, поскольку хлорофилл оказался слишком глубоко вплетенным в ткань жизни. Появились красные, желтые пигменты, они, возможно, гораздо эффективнее улавливают солнечные лучи, однако и в растениях с красными или желтыми листьями в самом центре процесса фотосинтеза продолжает трудиться хлорофилл, пусть, возможно, и с меньшей силой, чем раньше.
Это последнее мнение об амплуа и судьбе хлорофилла, конечно, уместно лишь для растений земных. Не исключено, что в условиях других планет (допустим, что на Марсе будут обнаружены примитивные растения), при резко выраженном дефиците лучистой энергии, когда каждая «капля» света на строгом учете, окраска растений может уже приобрести прямое приспособительное значение. И между цветом пигментов и их назначением ловцов света будет прямое и однозначное соответствие.
Но это все лишь предположения, догадки… Чарлз Дарвин, очень интересовавшийся в последние годы своей жизни пигментами растений, как-то обмолвился: «Хлорофилл, — писал он, — это, быть может, самое интересное из органических веществ». С этими словами трудно не согласиться. И очень возможно, что тайны хлорофилла так никогда и не будут полностью раскрыты.
Лист зелен, но красящий пигмент — хлорофилл — не распределен равномерно в его клетках, а сосредоточен в крошечных зернышках — хлоропластах. Эти микроскопические тельца разнообразны по величине и форме. У зеленых водорослей спирогир они имеют форму спиральных лент; у хлореллы хлоропласт по форме напоминает чашу. Наблюдая хлоропласты, ученые давно догадывались: это, видимо, и есть те микроскопических размеров живые «машины», где происходит фотосинтез. Но как это показать?
Число хлоропластов в отдельной клетке высших растений может быть большим: до нескольких сотен. И каждое из этих живых образований имеет очень сложное строение. Внешне отдельный хлоропласт напоминает… огурец или половинку его: так обычно и изображают хлоропласт на рисунках, чтобы можно было хорошенько разглядеть его строение. Внутри хлоропласт — диаметр его сотые доли миллиметра — перегорожен (от одной его стенки — внешней мембраны-оболочки — до другой) тонкими мембранами, называемыми ламеллами. В отдельных местах ламеллы утолщаются, образуя граны.
Под электронным микроскопом удается разглядеть граны. Они представляют собой как бы стопки уже совсем мелких, едва видимых, аккуратно уложенных круглых плиток. И в каждой такой стопке от 250 до 300 молекул хлорофилла. Отдельный хлоропласт содержит миллиарды молекул хлорофилла. Нет никаких сомнений: хлоропласт — это созданный природой аппарат для фотосинтеза, а доказал это теперь очевидное положение в 1881 году Теодор Энгельман.
Энгельман (1843–1909) — немецкий физиолог, ровесник Тимирязева, автор выдающихся работ по физиологии животных. Открыл (1888), что фотосинтез присущ не только растениям и водорослям, но также и особым пурпурным (названы так, потому что содержат темно-красный пигмент) бактериям; в отличие от растений они, правда, не выделяют кислорода и поглощают синие и зеленые лучи света. Установил связь между окраской водных растений и их распределением по глубинам. Давно замечено: в глубинах морей и водоемов преобладают красные водоросли, а ближе к поверхности — бурые и зеленые. А дело, оказывается, в том, что лучи разных участков солнечного спектра поглощаются водой неодинаково. Больших глубин достигают в основном лишь синие лучи, которые хлорофилл не может эффективно использовать. Поэтому на глубинах до ста метров живут красные водоросли: их красный пигмент фикоэритрин способен поглощать желто-синюю часть спектра. Энгельман изобрел и усовершенствовал множество приборов для физиологических и иных исследований.
