Микроэлементы и жизнеобеспечение организма

 Металлы, которые всегда с тобой

 Е.Д. Терлецкий

Все мы дети Солнца. Это не только прочно установленная, но и твердо усвоенная всеми нами истина. В самом деле, наиболее значительное влияние мы испытываем со стороны космических явлений, из которых самое сильное — световое излучение, а попросту солнечный свет, несущий потоки самых разнообразных частиц.

Еще древние придавали огромное значение тесной связи между Солнцем и Землей, но объяснение этого явления носило скорее мистический характер. Прошли тысячелетия, прежде чем человек сумел научно объяснить влияние космических сил на земную жизнь.

Всего лишь несколько десятилетий назад биологи понимали под внешней средой метеорологические и географическое факторы, воздействующие на живой организм. Сегодня понятие внешней среды вышло далеко за эти пределы. Кто-то остроумно заметил, что космос начинается с форточки.

В связи с космическим пониманием земных процессов и в особенности такого явления, как жизнь, вспомним благодарно четырех выдающихся советских ученых: Климента Аркадьевича Тимирязева, Владимира Ивановича Вернадского, Константина Эдуардовича Циолковского и Александра Леонидовича Чижевского.

Для/первого знакомства я должен откровенно признаться, что перед вами именно такой чудак. Более тридцати пяти лет провел я, уставившись если не на зеленый огурец, закупоренный в стеклянную посудину, то на нечто вполне равнозначащее — на зеленый лист в стеклянной трубке, ломая себе голову над разрешением вопроса о запасании впрок солнечных лучей»

Сборник своих лекций и научных работ Тимирязев емко и лаконично назвал «Солнце, жизнь и хлорофилл», четко определив, таким образом, суть солнечно-земных связей. В том же 1903 году появилась знаменитая теперь работа Циолковского «Исследование мировых пространств реактивными приборами», где впервые была дана четкая программа освоения космоса, которой, по существу, следуют и по сей день. Вот что в ней говорилось об искусственном «малом мире», необходимом для обеспечения нормальной жизнедеятельности внутри космического корабля:

«Как на земной поверхности совершается нескончаемый механический и химический круговорот веществ, так и в нашем маленьком мирке он может совершаться... Как на Земле растения своими листьями и корнями поглощают нечистоты и дают взамен пищу, так могут непрерывно работать для нас и захваченные нами в путешествие растения... Как все существующее на Земле живет одним и тем же количеством газов, жидкостей и твердых тел,  которое  никогда  не убывает  и  не  прибывает, так и мы можем вечно жить взятыми нами запасами материи... Подыскать и испытать годные для этой цели растения... определить наименьшую поверхность, освещенную солнечными лучами и достаточную для человека в отношении дыхания и питания...»

Здесь, как нетрудно понять, речь идет о фотосинтезе и о вызываемом им круговороте веществ. Этого мы еще коснемся.

И наконец, Вернадский — человек немыслимой эрудиции и широты научных познаний, один из выдающихся естествоиспытателей нашего времени, разработавший учение о биосфере. Уж кто как не он представлял себе, что «живое вещество» (понятие, которое именно он ввел в научный обиход) является, по существу, тонкой пленкой на поверхности Земли, развитие которой происходит под преимущественным воздействием космической энергии, и прежде всего солнечной. Вот его мысли: «Животные всецело зависят во всей своей жизни от энергии, удержанной хлорофилльными растениями из солнечных лучеиспусканий. Жизнь — есть проявление этой энергии». И еще: «Мы, видимо, выходим за пределы планеты, так как все указывает, что действие — геохимическое — разума, жизни цивилизованного человечества не остановится размерами планеты». Тут уж явная перекличка с Циолковским.

Теперь несколько слов о Чижевском, к сожалению, не получившем заслуженного признания при жизни и понятом лишь в наши дни. Еще юношей он начал усиленно . изучать влияние атмосферного электричества и солнечного излучения на живой организм. Помимо этого, он занимался математикой, астрономией, историей, биологией, прекрасно рисовал и писал стихи. Многие его труды рассеяны в различных изданиях, а большинство рукописей погибло во время его нелегких скитаний.

В наше время, особенно в связи с полетами в космос, научные направления, намеченные Чижевским, продолжают активно разрабатываться. Его по праву сегодня называют основоположником космической биологии. Умер Чижевский в 1964 году. Некоторые.из его книг переизданы и вполне доступны широкому кругу читателей. Их прекрасные названия говорят сами за себя: «В ритме Солнца», «Земное эхо солнечных бурь»...

Чижевский говорил: «В химии имеется много веществ, чувствительных к воздействию космоса... Чувствительность той или иной химической системы к воздействию космических сил связана с ее структурой — иными словами, с геометрическими и энергетическими факторами ее молекулярного строения и сложностью ее организации».

Почему мы остановились на именах этих четырех естествоиспытателей? Разумеется, не только они сознавали важность влияния космоса на нашу планету. Но думается, что именно эти выдающиеся ученые, такие разные в своих научных интересах, в начале XX.века заложили основы космизации науки — перехода к космическому объяснению земных процессов. Вот что говорил по этому поводу Чижевский: «К сожалению, геоцентрическое мировоззрение средневековья господствовавшее до Коперника, до сих пор еще не изжито во многих научных концепциях. Мы зачастую представляем себе жизненные процессы на Земле изолированными, ограниченными земными рамками, связанными лишь с непосредственно окружающей их обстановкой, забывая о космических связях, не учитывая того громадного влияния, которое оказывают на биосферу космические факторы, из коих одним из самых влиятельных и мощных для живых существ является Солнце и прежде всего его активность».

Рамки книги не позволяют нам остановиться на прикладном значении проблемы «Солнце — Земля» для радиосвязи,  магнитной  навигации,  безопасности   космических полетов, прогнозирования погоды и прочего. Наша задача другая — связь между явлениями жизни и солнечным лучом. И опять не обойтись без цитаты, на сей раз из Тимирязева: «Зерно хлорофилла тот фокус, та точка в мировом пространстве, в которой живая сила солнечного луча, превращаясь в химическое напряжение, слагается, накопляется для того, чтобы впоследствии исподволь освобождаться в тех разнообразных проявлениях движения, которые нам представляют организмы, как растительные, так и животные. Таким образом, зерно хлорофилла — исходная точка всякого органического движения, всего того, что мы разумеем под словом жизнь». Это было сказано более 100 лет назад...

Резюмируя приведенные высказывания, можно выстроить такую цепочку: солнечный луч — хлорофилл — фотосинтез—энергия-—жизнь.

Что же касается магния, которому посвящена настоящая глава, то связь здесь такая: без магния не было бы хлорофилла, и в этом случае неизвестно, каким путем развивалась бы жизнь на Земле.

Совсем недавно была выдвинута любопытная гипотеза о том, что природные условия на одном из спутников Юпитера — Европе позволяют предположить возможность существования на ней живых организмов. Как установлено при помощи новейших космических исследований, этот спутник покрыт слоем льда толщиной в несколько километров, под которым находится океан воды глубиной до 50 км. Лед испещрен гигантскими трещинами, через которые в воду проникает солнечный свет. Воды океана, видимо, разогреваются за счет радиоактивного распада элементов в недрах этой планеты. Американские ученые, обработав данные космического аппарата «Вояджер», заявили, что на Европе могут быть простейшие фотосинтезирующне организмы.

Да, наличие воды — первейшее условие для возникновения жизни, но не достаточное. А каково содержание магния, совершенно необходимое для хлорофилла и фотосинтеза, в породах, слагающих этот спутник Юпитера? Этого мы пока не знаем. Юпитерианская Европа схожа с Луной, и поэтому ее называют луноподобной. На Луне магний есть. Если допустить, что химический состав планет Солнечной системы и их спутников примерно одинаков, то можно думать, что и на Европе есть магний, или что его туда по крайней мере занесли метеориты. При таком допущении действительно есть основания предполагать возможность фотосинтезирующих организмов на этой юпитерианской луне.

В активных свойствах хлорофилла в возбужденном состоянии много непознанного, впрочем, как и в процессе фотосинтеза. Понятен тот интерес, с которым исследователи стремятся проникнуть в тайны такого изумительного преобразователя энергии. Когда Вудворт осуществил синтез хлорофилла, казалось, вот она — победа над энергией. А с нею связывали и полное искоренение голода: представлялось, что это верный путь к созданию самых разнообразных синтетических продуктов питания. Увы, зеленый лист не раскрыл нам пока всех своих тайн.

Недаром близкий друг Чижевского замечательный поэт Николай Заболоцкий сказал:

В каждом маленьком растеньице,

Словно в колбочке живой,

Влага солнечная пенится

И кипит сама собой.

Вот именно, сама собой.

То, что еще не получается у человека.

Горы книг и статей написаны о хлорофилле и фотосинтезе, может быть, больше, чем о другом каком-либо веществе или процессе. А кто подсчитал, сколько экспериментов произведено, чтобы добиться эффекта природного преобразования светового луча? В модельных системах не происходит накопления световой энергии. Искусственный хлорофилл может пока работать только как катализатор...

Установлено, что магний-порфириновый комплекс, именуемый хлорофиллом, связан с белком и способен возбуждаться под действием света. Это его основная особенность. Но этого было бы совершенно недостаточно, если бы хлорофилл не мог еще и передавать энергию своего возбужденного состояния другим веществам клетки. Ловушкой световой энергии является порфириновое кольцо, а магний служит посредником и катализатором фотохимических реакций. Хлорофилл как бы выполняет две функции: способствует созданию сложных структур из простейших молекул и в то же время обогащается энергией.

Характерно, что фотосинтез — единственный процесс живой природы, который идет с увеличением свободной энергии и, по сути, прямо или косвенно обеспечивает ею все земные организмы, кроме хемосинтезирующих.