Умные растения - Арцт Фолькер

Неудивительно, что клетка, демонстрируя чудеса роста, устремляется в глубь грунта, следуя указаниям статолитов. Удивление и радость биологов она вызывает потому, что дает возможность каждому, кому это интересно, увидеть все собственными глазами: огромная клетка полностью прозрачна. Точно стеклянная. С первого взгляда на нее понимаешь, что оторваться невозможно. Под микроскопом видно, как проворные потоки частиц прокладывают себе дорогу. Они делятся и огибают ядро клетки, точно это остров посреди речного простора. И постоянно возникает впечатление, что они очень торопятся, будто им нужно поскорее завершить какое-то срочное дело.

Особенно интересно то, что происходит ниже, на верхушке ризоида. Здесь перекатывается всего лишь десяток коричневатых статолитов. Если смотреть в микроскоп, они представляются круглыми и довольно большими, точно галька (кажется, они как раз уместятся на ладони), но в действительности статолиты в сотню раз меньше песчинки.

— Водоросли хара образуют свои статолиты из сульфата бария, — поясняет Йенс, — он гораздо плотнее клеточной жидкости, примерно в четыре раза.

Однако массивные камешки не лежат на месте, подобно гальке в русле реки. Почти прижавшись к верхушке ризоида, они раскачиваются и приплясывают, словно их сдерживает какая-то невидимая сеть.

— Так и есть, — объясняет Йенс, — статолиты не могут перекатываться сами по себе, камешки двигаются внутри эластичной сетки, состоящей из прядей молекул, и эта сетка охватила всю верхушку клетки.

Невероятно! Йенс совсем недолго объясняет мне поведение статолитов, однако кончик ризоида успевает протянуться через все поле зрения микроскопа и вырваться за его пределы. От такой скорости дух захватывает. Интересно, поворот он совершит столь же стремительно?

Йенс разворачивает нитеобразную клетку поперек, затем помещает в горизонтальное положение. С его специальным горизонтальным микроскопом это всего лишь одно движение руки, для меня же происходящее — премьера долгожданного спектакля: на моих глазах статолиты, задрожав, приходят в движение. Они подчиняются силе тяжести, которая увлекает их в новом направлении — вниз, к стенке нитеобразной клетки. Уже через две минуты некоторые из них действительно добираются до цели, и «камнепад» начинает делать свое дело. Верхушка ризоида как по команде отклоняется от своего привычного пути и совершает поворот вниз. Ровный поворот, без покачивания и корректировки курса, как будто за штурвалом сидит опытный пилот, ускоряющий рост верхней стенки клетки и тормозящий развитие нижней. Камешки скользят в том направлении, которое указывает им сила тяжести, и, как только верхушка вновь принимает вертикальное положение, они занимают свою исконную позицию. Так статолиты сигнализируют клетке, чтобы она прекратила расти по кривой. И дальше клетка отрастает вниз по прямой — в направлении центра Земли.

Нитеобразному корню не потребовалось даже двух часов, чтобы снова занять привычную позицию. Для растений это стремительная скорость. Правда, как говорит Йенс, не все ризоиды водорослей хара реагируют с такой быстротой.

— У каждой водоросли свои индивидуальные черты, свой уровень чувствительности. Одни не любят перепадов температуры, другие не выносят контакта с воздухом, а некоторые, как чемпионы, закладывают поворот на огромной скорости, мгновенно реагируя на приказы статолитов.

Харовые водоросли из пруда Боннского ботанического сада позволили нам разгадать их загадку: наглядно продемонстрировали, как растения воспринимают свое положение в пространстве и, если необходимо, корректируют его. Подобно людям и животным, они при этом ориентируются на положение своих статолитов — наилучшее решение для всех жителей планеты, самых разнообразных живых существ!

И все-таки в случае с растениями существует основательное отличие, вынуждающее гравитационных биологов искать объяснения. У животных статолиты побуждают нервные клетки испускать сигналы, которые сообщают организму о его нынешнем положении в пространстве. У растений нервов нет. Как же они получают сигналы от камешков? Ведь клетка корня каким-то образом должна определить местоположение статолитов. Но как?

— Мы просто-напросто не знаем этого. Пока не знаем, — говорит Йенс таким тоном, будто хотел подчеркнуть: в скором времени это прояснится.

— А какие есть предположения? — спрашиваю я и тут же узнаю, о чем догадывается большинство ученых. Судя по всему, решающую роль играет вес статолитов: они прижимаются к внутренней стороне клеточной мембраны, делают в ней небольшое углубление и изменяют ее форму. Таким образом, давление камешков и есть возбудитель всех дальнейших сигналов и реакций клетки.

— Звучит убедительно, — заключаю я, пытаясь спровоцировать Йенса на дальнейший разговор. Что же молодому ученому не нравится в этом объяснении?

— Скорее всего, оно не соответствует действительности, — быстро и уверенно отвечает Йенс. А затем поясняет: — Наши предыдущие полеты по параболе не подтвердили эту догадку. Следующий полет планируется в сентябре, тогда мы что-нибудь узнаем. Я надеюсь на это.

Невесомость: водоросли в «Аэробусе»

Полеты по параболе — самое удивительное и фантастическое средство, которое гравитационные биологи используют для своих исследований. При помощи этих полетов они получают возможность победить силу тяжести, и для этого вовсе необязательно обращаться вокруг Земли на космической станции. Этот способ используется давно — так, например, подготавливали к невесомости первых астронавтов ВВС США. Во время съемок фильма «2001 год: космическая одиссея» режиссер Стэнли Кубрик заставил актеров именно так парить в невесомости. Они летали по параболе.

Идея (во всяком случае, ее принцип) зародилась в пятидесятые годы прошлого столетия, она невероятно проста: самолет имитирует свободное падение и тем самым вводит все и всех в состояние невесомости. На первый взгляд кажется — проще простого, всего лишь фигура высшего пилотажа над облаками. Но в действительности это весьма дорогостоящее дело.

Шесть часов утра в аэропорту Кельн/Бонн. В Западном терминале заметно оживление, хотя оттуда не отправляют ни груз, ни пассажиров. Сегодня терминал предоставлен в полное распоряжение Германского центра аэронавтики и космонавтики, который проводит полеты по параболе. Это особое научное событие — от ученых потребуются также и чисто физические усилия. Повсюду образовываются небольшие группки людей в одинаковых синих формах — профессоров, кандидатов наук и студентов. Они обсуждают распечатки данных и результаты компьютерных тестов. И делают это тихо, сосредоточенно. Лишь иногда раздается разряжающий обстановку смех. Между группками попадаются французские бортпроводники — они сразу бросаются в глаза благодаря своим ярко-оранжевым комбинезонам. В шутку их называют «воздушными маршалами»[5], потому что во время полета нужно строго следовать их указаниям. Теперь они спокойно и профессионально отвечают на заданные вопросы. Что делать, если захочешь пить, если кому-то станет плохо, если приспичит справить малую нужду? Телевизионщики проводят первые интервью. Медицинский персонал раздает таблетки от воздушной болезни. А перед огромным окном, выходящим на летное поле, останавливается самый большой исследовательский самолет Европы — «Аэробус А300». На фюзеляже большими буквами написано: «Zero-G». Это сокращенное английское выражение означает «нулевая сила тяжести».

Без сидений внутреннее пространство самолета кажется мне размером с просторный зал — гимнастический зал, если точнее. Пол выложен мягкими, бело-серыми коврами, к стенам прикреплены поручни, а через каждые два метра между потолком и полом натянуты красные ремни безопасности. Пространство производит приятное впечатление, здесь почти уютно: нигде нет ни крючков, ни опасных углов — все покрыто мягкой обивкой. Большая летающая лаборатория словно создана для озорных детишек. Даже прочно закрепленные полки для экспериментов заботливо обернуты пенопластом и скреплены клейкой лентой, своими скругленными краями они больше напоминают сильно увеличенные игрушки-конструкторы.