На грани жизни - Веселин Денков

Еще в начале нашего века и до наших дней большой интерес у исследователей вызывала способность бактерий переносить очень низкие температуры. Так, например, некоторые виды светящихся бактерий, охлажденные до температуры жидкого воздуха (-253 °C) и даже жидкого гелия (-269 °C), после размораживания восстанавливали свою жизнедеятельность и снова начинали светиться. Сейчас уже научно доказано, что жизнь светящихся бактерий сохраняется и в более суровых условиях, приближающихся к условиям космического пространства. Больше того, оказывается, что почти при полном вакууме и при температурах, близких к абсолютному нулю, некоторые земные микроорганизмы сохраняются даже лучше, чем в идеальных условиях земных лабораторий. По мнению некоторых экзобиологов, простейшие формы жизни попали на Землю из бескрайних просторов космического пространства.

Советский ученый К. Шариков сообщает о проведенных опытах с зооспорангиями (органы бесполого размножения) — возбудителями рака у картофеля, которые в течение двух суток находились в замороженном состоянии в жидком кислороде (- 183 °C) и все же сохранили свою жизнеспособность. Такие зооспорангии вызывали рак картофеля, как и контрольные, не подвергшиеся замораживанию.

В начале 60-х годов молодой советский ученый Николай Чудинов — инженер-исследователь из центральной химической лаборатории Березниковского калийнодобывающего комбината, — исследуя нерастворимые остатки ископаемых калийных солей, совершенно случайно обнаружил нечто поразительное — коричневый поверхностный слой, всплывший в пробирке из осадков, заметно увеличился в объеме. Н. Чудинов не мог предположить, что этот случай касается проблемы сохранения жизнеспособности, так как считал, что жизнь в соли невозможна. Но каково же было его удивление, когда, поместив каплю солевого раствора на предметное стекло и рассмотрев ее под микроскопом, он увидел, что в капле кипела жизнь. Оказалось, что эти организмы представляют собой один из видов микроскопических водорослей. Н. Чудинов снова заключил ожившие микроорганизмы в кристаллы соли, продержал их в этом состоянии около двух месяцев и снова растворил кристаллы. Было чему поразиться: в растворе снова оживали целые колонии микроскопических водорослей. В одном из опытов исследователь лишил водоросли углекислого газа и воздуха, но и в этой среде они продолжали жить. Проделав сотни опытов, Н. Чудинов имел право на некоторые выводы. Явление, открытое им в калийных солях, представляет собой пример сохранения жизнеспособности. Цвет жидкости определялся живыми организмами — водорослями, сохранявшими свою жизнеспособность в анабиотическом состоянии бесконечно долгое время — около 350 млн. лет.

Установлено, что некоторые виды синезеленых водорослей (Cyanophyta) из степных областей образуют студенистую массу на предметах, находящихся под водой. Если их оставить на суше, то они превращаются в сухую черную корочку. В этом состоянии они могут находиться очень долгое время, а когда выпадет дождь, сразу разбухают от поглощенной ими воды и снова превращаются в синезеленую студенистую массу. В 1962 г. американский ученый Камерон установил, что синезеленая водоросль носток (Nostoc communae), хранившаяся 107 лет в гербарии, полностью сохранила свою жизнеспособность.

Выяснилось, что в подобное состояние могут впадать и некоторые зеленые водоросли (Chlorophyta), например, те, которые покрывают зеленым налетом нижние части елей.

Значительная часть лишайников (Lichenes), особенно те, которыми обрастают камни, тоже большую часть года пребывают в анабиотическом состоянии, подвергаясь иссушающему действию прямых солнечных лучей. Например, лишайники ягель (олений мох) и парамелия могут высыхать до такой степени, что превращаются в пыль, если их растереть между пальцами, но после дождя восстанавливают свою эластичность и жизнедеятельность. Могут высыхать и впадать в анабиоз и некоторые виды мхов (Bryophyta).

В анабиотическое состояние впадают и некоторые виды высших растений. Рекорд в этом отношении принадлежит растению бронец (Selaschnella lepidophyla), встречающемуся в прериях Американского континента. Помещенное в гербарий, это растение выдержало целых 11 лет в высушенном состоянии, не потеряв своей жизнеспособности.

Одно из чудес болгарской флоры — это растения родопская габерлея (Haberlea rhodopensis) и сербская рамонда (Ramonda serbica). Оба вида принадлежат к семейству геснериевых (Gesneriaceae) и считаются реликтами третичного периода (остатками растительности третичного периода, некогда обитавшей в нашей стране).

Габерлея — красивый цветок, похожий на примулу, растет на известняковых, сухих и прогревающихся солнцем скалах, а также в тенистых местах в Родопах и в горах средней Старой планины в Болгарии, как и на некоторых плоскогорьях Югославии, а рамонда — тоже красивый цветок — растет преимущественно в Югославии. В Болгарии рамонда имеет ограниченное распространение — на известняковых скалах и на северных склонах Западного подножия Балканских гор. Оба реликтовых вида включены в список растений, находящихся под защитой закона как исключительно редкие и представляющие значительный интерес.

В 1950 г. под руководством одного из наших известных болгарских ботаников академика Николая Стоянова тогда еще молодой научный сотрудник Иван Ганчев попытался выяснить, встречаются ли в болгарской флоре виды растений, впадающих в анабиоз при продолжительном их высушивании, не теряя при этом своей жизнеспособности. Начались многочисленные опыты, испытывалось большое число растений из разных областей Болгарии, но результаты были отрицательными: после высушивания растения погибали. Во всей просмотренной Ганчевым литературе нашлись сведения только о двух высших растениях, обладавших подобным свойством, — одно из них (Miratamnus flebelifolia) в Болгарии не встречается, а второе — сербская рамонда — было исследовано Чернявским и дало положительные результаты. Так как родопская габерлея является близким родственником рамонды, Ганчев начал проводить опыты над обоими видами, поставив себе задачу: проверить данные относительно сербской рамонды и выяснить, свойственны ли ее качества родопской габерлее, сможет ли она выдерживать продолжительное высушивание, не потеряв жизнеспособности. В результате многочисленных опытов Ганчев установил, что родопская габерлея может выдержать в таком состоянии до 31 месяца, а сербская рамонда — до 27 месяцев. Разумеется, это рекордные сроки. Некоторые экземпляры погибали в 16, другие — в 19 месяцев. Самыми жизнеспособными оказались верхушечная точка роста растения и черешки листьев. Опыты были продолжены, и родопская габерлея раскрывала все новые и новые особенности. В летнее засушливое время года на открытых скалах температура часто достигает 45 °C. Там встречались экземпляры габерлеи, свернувшиеся в плотные розетки, почти полностью высохшие. При растирании листьев между пальцами, они превращались в пыль. Высушенная габерлея, хранившаяся три месяца, вынесла нагревание в течение почти 100 мин при температуре 66–76 °C, а экземпляры, хранившиеся дольше (24 месяца), выдержали 52 мин. Особенно интересным оказался тот факт, что наряду с устойчивостью по отношению к засухе и теплу родопская габерлея обладает и относительно высокой морозоустойчивостью. Только при -7 °C начинают замерзать наружные листья розетки. При более сильных холодах, так же как и летом, лиственные розетки свертываются и наружные листья играют роль защитной «одежды».

Болгарские ученые считают, что в процессе эволюционного развития эти виды настолько усовершенствовались, что их биохимические реакции протекают на очень низком энергетическом уровне. Жизнь в их клетках может быть сведена до возможного минимума и снова восстановиться при наступлении благоприятных условий. Такое состояние может быть достигнуто лишь благодаря большой способности цитоплазмы удерживать часть воды. Растения могут потерять до 98 % воды, но остальных 2 % вполне достаточно для поддержания состояния анабиоза.

Анабиотическое состояние является высокоэффективным механизмом выживания при неблагоприятных условиях. Именно эта анабиотическая способность и помогла родопской габерлее и сербской рамонде — этим реликтовым растениям третичного периода — уцелеть до наших дней.

Неизбежно возникает вопрос: что помогает растениям переносить сильное обезвоживание и впадать в состояние анабиоза, при котором обмен веществ протекает настолько замедленно, что практически почти равен нулю? По мнению ученых, при обезвоживании у растений, способных впадать в анабиотическое состояние, не нарушается процесс дыхания, который сохраняет свою так называемую энергетическую полноценность. При обезвоживании у этих растений продолжают образовываться богатые энергией соединения, например АТФ (аденозинтрифосфат). Энергия, образующаяся в процессе дыхания почти до полного высушивания этих растений, передается почти всем клеточным структурам и всему клеточному содержимому, которое, обезвоживаясь, переходит в желеобразное состояние, и клетки могут годами сохранять свою жизнеспособность. У большинства других видов растений при таких условиях протопласт свертывается, и растение погибает.