* * *

Во время одной из бесед с нами академик А. Н. Несмеянов сказал:

— Надо обязательно поговорить и с врачами. Каковы перспективы развития их науки к XXI веку? Ведь к тому времени, я думаю, почти все нынешние страшные болезни будут побеждены, и побеждены радикально. Медицина делает в наше время огромные успехи. Давно ли воспаление легких было длительной и тяжелой болезнью, нередко имевшей смертельный исход? А сейчас: несколько инъекций пенициллина — и больной возвращается к труду. Ставится вопрос о полной ликвидации туберкулеза. По существу, остались непобежденными рак, психические болезни, сердечно-сосудистые заболевания… Но нет сомнения, что к XXI веку все они будут не более страшны, чем сегодня — воспаление легких. Так что же будут делать тогда врачи? Я думаю, что одной профилактикой, санитарией и гигиеной заниматься им будет скучно. И, наверное, медики поставят перед собой новую важнейшую задачу, которую им не исчерпать никогда: займутся совершенствованием здорового человеческого организма. В какой-то мере они занимаются этим и сейчас: ведь физкультура — и есть развитие и совершенствование организма. Но тогда оно станет главной задачей и примет совершенно новые, удивительные, с нашей точки зрения, формы и масштабы.

Личное мое мнение, что в конце концов не так уж важно, два или два с половиной пуда поднимает человек левой рукой, — лишь бы он вообще был здоров и силен. Если же надо будет поднять десять пудов, можно применить подъемный кран. Не в том, чтобы бесконечно развивать мускулатуру, состоит задача. Надо подумать о качественных изменениях организма, например о совершенствовании нашей психической деятельности.

Посмотрите, как резко ограничены возможности человека в этой области! Одна страница в минуту… Не кажется ли вам слишком медленным такой темп чтения? Роман «Жизнь Клима Самгина» великолепен, но не слишком ли много времени — больше суток! — уходит на его чтение? Мы вынуждены делать записи, слушая лекции, составлять картотеку, работая с научной литературой. — опыт подсказывает нам, что надеяться на память рискованно. А это все отнимает драгоценное время, которое можно было бы использовать для творческой, созидательной работы. Нет, бесспорно, усовершенствование, интенсификация работы высшей нервной деятельности человека — это одна из важнейших задач медицины будущего. Человеку, который решит ее или хотя бы подскажет пути решения, ведущие к цели, — ибо, вероятно, эта задача одному окажется не по силам, — благодарное человечество поставит памятники во всех столицах мира.

Все это было сказано с улыбкой и вряд ли предназначалось для печати, но для нас это было толчком, заставившим уделить значительно больше внимания биологическим и медицинским проблемам, чем предполагалось ранее.

…В науке есть передний край фронта, а перед ним бесконечная область неразведанного, на которую ведется наступление — ведется по всем правилам военного искусства. Углубляя сравнение, здесь можно найти и глубокие охваты противника наступлениями, развиваемыми с разных плацдармов так, что только где-то далеко впереди сходятся или пересекаются пути движущихся вперед научных отрядов. Здесь есть и стремительные штурмы могучими отрядами отдельных упорно сопротивляющихся крепостей, и правильная, длящаяся годами и десятилетиями осада некоторых укрепленных пунктов. Бывают здесь и отдельные отступления — когда какая-либо смелая гипотеза, прорвавшаяся глубоко в неисследованную область и вроде бы завоевавшая уже ее, оказывается разбитой в пух и прах, уничтоженной начисто тяжелой артиллерийской канонадой новых фактов, с которыми она не в силах справиться, которые она бессильна объяснить.

Но в наш век эти отступления не бывают всеобщими, фронт науки неизменно движется вперед. Как и настоящий военный фронт, он движется неравномерно. Штурмовые удары прорывают его то на одном, то на другом участке. В место прорыва устремляются ударные отряды, расширяя прорыв, развивая успех.

В местах прорыва фронт науки далеко продвигается вперед. Но так же, как между соседними частями на фронте, и в науке существует взаимодействие между ее отдельными отрядами. Успех на одном участке фронта науки вызывает продвижение соседних, а иногда и очень отдаленных участков.

Быть первыми в мировой науке — это значит быть первыми именно в тех местах, где намечается или уже произошел прорыв.

Могучие прорывы последних десятилетий — это в первую очередь успехи физики атомного ядра. Движение вперед стольких, казалось бы, очень далеких участков общего фронта науки обеспечил этот прорыв. Здесь и биология — метод меченых атомов позволил значительно расширить наши знания об обмене веществ в растительном организме; и медицина — тайны злокачественных опухолей стали значительно менее сложными после изучения их с помощью радиоактивных изотопов; и история — ученые смогли точно определить, производя анализ изотопов, время создания колесниц египетских фараонов и кораблей викингов. Да просто не перечислить всего того нового и важного, что повлек за собой этот прорыв, который еще далеко не закончен. Ученые продолжают развивать его и вглубь — все подробнее изучая вопросы строения, самую суть материи, и вширь — находя все новые и новые приложения открытым закономерностям, все к новым и новым вещам подходя с мерками новых знаний.

Второй такой крупный прорыв — это химия пластмасс, которые соперничают сейчас в машиностроении с металлом, в строительстве — с камнем и деревом, вторгаются во все области быта и народного хозяйства.

Полупроводники — это тоже один из важнейших прорывов нашей науки.

Крупнейшим прорывом на фронте науки является и запуск искусственных спутников Земли, искусственных планет и космических кораблей — первых небесных тел, созданных руками человека. Невозможно сейчас представить, какие результаты для биологии или даже, может быть, сельского хозяйства принесет ознакомление с растениями Марса, что дадут геологам и металлургам точные анализы горных пород Луны и Меркурия. Ясно одно, что прорыв окажет колоссальное влияние на развитие очень широкого круга наук.

…Мы говорили со многими учеными. И всеобщее мнение их состояло в том, что именно биологические науки являются сегодня одним из тех наиболее перспективных участков, на которых можно ожидать в ближайшем будущем грандиозных прорывов вперед, в еще неразведанное.

Не потому ли, отражая общее состояние дел на этом участке науки, предначертаны в новой Программе КПСС крупные сдвиги в развитии всего комплекса биологических наук в связи с потребностями успешного решения проблем медицины, дальнейшего подъема сельского хозяйства? Не потому ли названы в ней среди главнейших научных проблем — коренные, глубочайшие тайны живого?

Первая половина XX века была ознаменована блистательными победами физиков, штурмовавших ядро атома. Вторая половина, по всей вероятности, принесет разгадку тайн ядра живой клетки. Физики уже научились превращать один химический элемент в другой. Биологи научатся создавать белковые молекулы, живое вещество.

Наступление на тайны живого вещества ведут не одни биологи. Множество ученых, казалось бы, далеких от науки о жизни, включаются в это наступление. В то время как биологи пытаются раскрыть тайну клетки, ядра, гена, белковой молекулы методами анализа, разложения, органическая химия, синтезируя все более и более сложные молекулы, подходит к решению этих же тайн с другой стороны. В то время как психологи, исследуя системы врожденных и искусственных рефлексов, пытаются постичь механизм мышления, специалисты в области автоматики создают логически действующие и обладающие «памятью» механические и электронные устройства и системы, способные «моделировать» поведение живых существ, как бы обладающие и врожденными и искусственными рефлексами. Методы и достижения других наук обогащают биологию, ускоряют ее развитие. Да, бесспорно, биология в широком смысле слова — это один из участков общего фронта науки, который в ближайшие полстолетия революционно продвинется вперед, на котором будут одержаны блистательные победы.

В этой главе мы рассказываем о беседах с несколькими полководцами этого гигантского наступления.

 

Биология станет точной наукой

В истории всегда было так, что в любой из периодов научного и технического прогресса на первый план выступала какая-нибудь одна отрасль человеческого знания. Так, на смену веку пара пришел век электричества, на нашей памяти стремительно развилась химия, семимильными шагами движется вперед атомная физика. Какая же область человеческого знания станет ведущей в XXI веке?

— Мое глубокое убеждение, — говорит академик Владимир Александрович Энгельгардт, — что это будет физико-химическая биология. Нет в мире вещества, структуру которого не мог бы расшифровать химик-аналитик. Синтетическая химия обогащает природу новыми материалами, делает их «по заказу», с заранее заданными свойствами. Физика проникла в сокровенные глубины атома, открыв для человечества невиданные, неисчерпаемые источники энергии.

В этом стремительном движении точные науки уделили главное внимание неживой природе. У нас на глазах происходит знаменательное событие: во все возрастающей степени становится точной наукой и биология, то есть изучение живого мира. Это происходит в результате все более широкого использования методов исследования, принятых в точных науках — физике, химии, математике, при изучении живых объектов.

Заветнейшей мечтой многих поколений было продление жизни человека. Пусть не так быстро, как хотелось бы, но неуклонно мы идем к этой цели: средняя продолжительность жизни на протяжении одного поколения возросла по меньшей мере на 20 лет в результате того, что сейчас почти полностью побеждены важнейшие инфекционные болезни, вызываемые бактериями: крупозная пневмония и тифы, малярия и туберкулез. Величайшей победой, которую мы вправе ожидать от науки недалекого будущего, должно явиться раскрытие природы рака. Когда будут установлены особенности протекания химических процессов в раковой опухоли, отличающие пораженную ткань от здоровой, можно будет думать о создании эффективных средств борьбы с этим грозным бичом человечества.

Ученые уже прикидывают, сколько времени потребуется для достижения этой решающей победы. Даже самые осторожные специалисты называют срок не более двух десятилетий. Если эти прогнозы сбудутся, то еще до истечения тех пятидесяти лет, о которых мы с вами говорим, человечество начнет забывать об угрозе рака, как оно сейчас забывает об угрозе оспы или бешенства.

Трудно сказать, у кого в этой борьбе будет больше шансов на успех — у химиков с их лекарственными веществами или у физиков со средствами радиоактивного воздействия. Возможно, да это, вероятно, так и будет, что победу обеспечит согласованное наступление двух наук.

Представим себе, что химики нашли вещества, которые накапливаются в тканях опухоли, задерживаются опухолью, как фильтром. Если такую опухоль облучить безвредным для здоровой ткани нейтронным пучком, то накопленное вещество становится радиоактивным. Излучение изнутри уничтожит опухоль, не нанося вреда организму человека.

Победа над болезнями намного продлит жизнь человека. Но у нас есть еще одна интересная возможность. Треть нашей жизни мы спим, теряем время, которое могли бы использовать для себя и общества.

Во время сна происходит восстановление вещества нервных клеток, происходит своеобразная зарядка нервной системы. Продукты жизнедеятельности нервных клеток, которые можно условно назвать токсинами утомления, нейтрализуются.

В военные годы были созданы препараты — фенамин, бензедрин и др., — предотвращающие на более или менее значительный срок наступление нервного утомления и позволяющие бодрствовать в два-три раза дольше, чем обычно. Правда, потом этот «сэкономленный» сон приходилось наверстывать— спать гораздо дольше.

Выяснив природу и пути образования «веществ утомления», химики найдут способы либо обезвреживать эти вещества действием ферментов, либо связывать их химически безвредными лекарственными препаратами.

Но можно вообразить себе и другие пути «снимать» утомление. Представим себе, например, что удастся найти такие виды электрических колебаний, которые, будучи подведены через крошечные электроды, приложенные к голове, проникают в мозг и ускоряют протекающие в нем процессы восстановления. Токсины утомления, нейтрализующиеся обычно за восемь часов сна, будут обезврежены без всякого ущерба для организма за один-два часа. Так укоротить сон — значит удлинить человеку жизнь за счет «внутренних резервов» на двадцать-тридцать лет.

Вмешательство физики и химии в генетику позволяет ожидать в ближайшее время наиболее замечательных, вероятно, ошеломляющих результатов. Самая жгучая загадка современной биологии — загадка наследственности. Это вопрос о том, каким образом в одной-единственной микроскопической клетке оказываются зафиксированными бесчисленные детали строения и функционирования всех органов и тканей, характерные свойства будущего взрослого организма, как сочетаются в зародыше черты родителей, «наследственная информация», передаваемая потомкам.

Давно ушли в невозвратное прошлое наивные мысли виталистов о том, что в организмах действуют какие-то загадочные, непознаваемые жизненные силы. На протяжении нашего века биологи детально выяснили общие законы наследственности. В 1962 году ученые выяснили химическую природу тех веществ, которые передают эту «наследственную информацию». Расшифровать язык атомных и молекулярных комбинаций, посредством которых осуществляется химическая и физическая кодировка этой «информации», — прямая задача биохимии будущего. Задача эта чрезвычайно трудна. Но не нужно быть беспочвенным оптимистом, чтобы верить, что «биологический код» — химическую зашифровку наследственных свойств — мы будем расшифровывать и читать, как читаем обычную книгу. Хорошо изучив азбуку ДНК и РНК, мы перейдем от чтения книги природы к ее написанию. Мы допишем ее своей рукой.

С этого момента человек станет полным властелином живой природы. Изменяя расположение атомов в генах, хромосомах, он даст растениям и животным такие полезные свойства, которые те, подчиняясь воле человека, будут воспроизводить в последующих поколениях. Уже сейчас мы кое-чего достигли на простейших организмах. Я верю, что при помощи «генетических ядов» удастся ликвидировать многие виды болезнетворных микробов или, если хотите, «перевоспитать» их. Биологи заставят их при помощи искусственной мутации стать безвредными.

Среди всех этих фантазий нет ни одной, которая бы не опиралась на достижения сегодняшнего дня. Темп развития наук нарастает лавинообразно, и, возможно, какой-нибудь ученый 2007 года, наткнувшись в библиотеке на эту книжку, скажет: «Ох, как скромны были их мечты в то время!» Я думаю, что кое-что из рассказанного сегодня сбудется на моем веку. Я уверен, что многие из читателей книги, более молодые, чем я, не только увидят прекрасное будущее, которое нам сейчас кажется полуфантастичным, но и многое из наших мечтаний станет делом их рук.

 

На границе жизни

И в XXI веке людям будет так же трудно, как и нам, определить, кто же все-таки был самым первым металлургом, астрономом или философом. Может быть, рослый кроманьонец, задумчивый халдейский пастух или молчаливый египетский жрец? Истоки этих наук теряются в туманной глубине веков. Но есть науки, которые в этом отношении гораздо счастливей, например микробиология. Первый микробиолог жил в голландском городке Дельфте. В нем трудно было заподозрить человека, имя которого будет известно каждому школьнику. Он стоял за прилавком и отмерял розовощеким голландкам тонкое полотно и ажурные кружева. Внешне Антоний Левенгук ничем не отличался бы от своих коллег, если бы не глубокая задумчивость, иногда находившая на него. Тогда он мог отрезать удивленной покупательнице вместо брабантского кружева кусок добротного сукна. Его постоянные клиенты уже знали эту слабость. Посмеиваясь, они говорили. «Опять думает о своих стекляшках».

Да, торговец Левенгук не мечтал о богатстве, о собственных кораблях, уплывающих в далекую Индию за пряностями, о славе крупного негоцианта.

Ему нужно было совсем другое. На вырученные деньги он покупал стекло и долго, тщательно и терпеливо обтачивал его — шлифовал линзу. Вот он соединяет ее с другой, а затем наклоняется и смотрит на каплю застоявшейся дождевой воды. Таинственный, изумительный мир открывается перед ним. Увеличенная во много раз капля полна жизни. Какие-то странные «зверюшки» копошатся в ней, некоторые из них двигаются быстро, как щуки, а другие медленно плывут с сознанием собственного достоинства.

Все, что открывалось Левенгуку через стеклянное окошко в другой мир, он записывал в тетради. Эти тетради можно считать первым научным трудом по микробиологии. И многие любопытные, прознав о чудесных стеклах Левенгука, стучались в ворота его дома. Им хотелось собственными глазами увидеть все, о чем рассказывал голландский самоучка. А в 1698 году сюда посмотреть в первый на свете микроскоп приезжал Петр I.

Прошли годы, и оказалось, что «зверюшки» Левенгука играют огромную роль в жизни человека. Многие из них были далеко не безобидны. Причиной таких инфекционных болезней, как дифтерия или тиф, и чудовищных эпидемий, как чума или холера, были эти мельчайшие, невидимые глазом существа — микробы. Луи Пастером был выдвинут лозунг: «Будем искать микробов». Этот разносторонний ученый, обладавший не только медицинскими познаниями, но в совершенстве владевший химией (он шутливо называл себя «химиком, заблудившимся в дебрях медицины»), указал человечеству путь защиты от микроорганизмов — прививку. Считали, что рано или поздно будут найдены микробы, возбуждающие все инфекционные болезни. Трудами Пастера, Коха, Мечникова уже были побеждены многие из них. Казалось, что этот путь приведет к полной победе, нужно только побольше терпения. Но проторенная дорога совершенно внезапно оборвалась. А впереди не было видно даже узкой тропинки. И сколько ученые ни вглядывались в самые сильные микроскопы, им не удавалось обнаружить микробов гриппа, оспы и некоторых других инфекционных болезней. Но ведь заболевания, как подсказывал опыт, всегда вызываются какими-то возбудителями! Микробиология зашла в тупик.

В истории науки известно много примеров, что именно в таких «тупиках» и рождались великие открытия. Здесь, потеряв дорогу, особенно напряженно работает человеческая мысль. Она вновь поворот за поворотом повторяет весь проделанный путь, ищет, когда же была сделана ошибка, где можно было сбиться, пытается найти выход.

Так случилось и на этот раз. Выход из тупика нашел молодой русский ученый Д. И, Ивановский.

Двое молодых людей выехали из Петербурга. Хотя оба были некурящими, всю дорогу они разговаривали только о табаке. Это были ученые, изучавшие странную «мозаичную болезнь» табака. Они направлялись в Крым, чтобы непосредственно на месте попробовать найти причину таинственного заболевания, наносившего огромный урон табачным плантациям. Одним из них был лаборант Петербургского ботанического сада Дмитрий Иосифович Ивановский. Многие иностранные ученые брались за табачную мозаику, но никому еще не удалось обнаружить возбудителя болезни. От бессилия науки и возникла теория о «жидком заразном начале».

Дмитрий Ивановский не очень-то верил в эту теорию, и со страстью настоящего ученого он ставил опыт за опытом, пытаясь найти микроба-возбудителя. Болезнь, бесспорно, инфекционная. Вот среди молодой зелени побегов табака бросается в глаза осенняя красноватая окраска листьев больного растения. Стоит теперь ввести его сок здоровому растению, и оно неминуемо заразится табачной мозаикой Значит, возбудитель болезни скрывается здесь, в этой мутноватой жидкости. Но микроскоп упрямо утверждает: микробов в ней нет. Может быть, микроскопу не хватает остроты «зрения», чтобы увидеть сверхмалые тела, рождающие табачную мозаику? И Ивановский делает другой опыт. Он фильтрует сок больного растения через «свечу Шамберлена».

Пастер и его ученик Шамберлен изготовили «сеть» для улавливания микробов. Из пористой, слабо обожженной фарфоровой глины делался цилиндр, напоминающий своей формой свечу. Зараженная микробами жидкость проталкивалась под давлением через этот фильтр, и микробы задерживались в мельчайших извилистых порах. Профильтрованная жидкость оказывалась безвредной. Ивановский впрыскивал процеженный через «свечу» сок больного растения здоровому, и оно заболевало. Опыт повторялся много раз и всегда с тем же результатом. Значит, ошибки не было.

Неужели правы сторонники «жидкого заразного начала»? Ивановский делает еще одно предположение. В микробиологии известен случай, когда «свеча Шамберлена» не обезвреживала жидкость. Хорошо изученная дифтерийная палочка задерживалась фильтром, но жидкость, в которой находились микробы, все равно оставалась ядовитой. Она была отравлена продуктами жизнедеятельности бактерий — токсинами. Может быть, и здесь имеет место тот же самый случай? Или сок действительно не содержит бактерий и их следует искать совсем в другом месте растения? Простое соображение опровергло эту гипотезу. Отравленный ядами бактерий сок постепенно разжижается и становится все менее заразным. Болезнь, передаваемая последовательной прививкой, должна была постепенно затухать А этого не происходит. Значит, причина заболевания совсем иная.

Экспериментируя, Ивановский обратил внимание на интересный факт. Первые партии профильтрованного сока были значительно более заразными, чем последующие. Ученый нашел этому блестящее объяснение: фильтр постепенно засоряется, его поры становятся все уже, и он отсеивает все более мелкие тела. Поэтому необычайно маленькие возбудители табачной мозаики, размер которых находится за пределами возможного увеличения самых мощных микроскопов, начинают оседать в извилинах глиняных канальцев «свечи». Значит, возбудители есть, но только они значительно более «низкорослые», чем те микробы, с которыми уже познакомились микробиологи!

Загадка табачной мозаики была решена. В промозглый февральский день 1892 года Д. И. Ивановский доложил о результатах своей работы в конференц-зале Академии наук. И хотя, казалось, решался сугубо узкий вопрос, но в зале во время доклада царила такая глубокая тишина и присутствовавшие с таким напряженным вниманием вслушивались в взволнованную речь докладчика, что становилось ясно: сделано крупнейшее научное открытие.

Так родилась вирусология («вирусом» древние греки называли сок, выделяемый ядовитой змеей).

Впрочем, этот термин применили несколько позже. Как остроумно выразился один из биографов Д. И. Ивановского, «он, подобно Колумбу, открывшему новый мир, не дал ему названия». Более того, само событие прошло почти незамеченным. И через шесть лет немцы Леффлер и Фрош вновь «открывают» вирус. На этот раз это был возбудитель ящура — болезни крупного рогатого скота. Сегодня весь мир признал приоритет русской науки. Имя Д. И. Ивановского было присвоено Московскому институту вирусологии.

Профессора-вирусолога Павла Николаевича Косякова мы и попросили рассказать, как сегодня биологи представляют себе природу вирусов. Что же это в конце концов — существа или вещества? И удастся ли уже в XX веке найти против них надежную защиту?

— Этот вопрос породил немало споров, — ответил ученый. — Сейчас подавляющее большинство исследователей считает вирус живым организмом. Правда, для этого само понятие жизни пришлось несколько расширить. Раньше считалось, что жизнь обязательно связана с клеткой, что вне клетки нет и жизни. Размеры многих вирусов настолько малы, что говорить о клеточном строении их, конечно, не приходится. Например, вирус уже знакомой нам табачной мозаики по своей величине близок к большой белковой молекуле. И все-таки он проявляет несомненные признаки живого организма. Вирус размножается, сохраняет постоянство вида, передает по наследству свои свойства, способен изменяться и реагировать на внешнее раздражение.

Эта новая форма жизни обладает многими интересными особенностями. Еще Д. И. Ивановский получил вирус табачной мозаики в форме кристаллов. Кристаллическое живое существо! Это казалось настолько странным, что многие ученые только на этом основании отвергали возможность признания вирусов живыми, считая их химическим веществом. А тем не менее ничего странного в этом нет. Размеры вирусов настолько малы, что в формировании их облика огромную роль играют межмолекулярные силы. Они-то и заставляют химически однородные вирусы образовывать кристаллы из живых существ. Кристаллы, которые живут!

Долгое время считалось, что такие кристаллы могут образовывать только вирусы растений, но затем удалось провести также кристаллизацию живой материи из вирусов животных и людей. На первом совещании по вопросам происхождения жизни, которое состоялось в Москве, американский ученый лауреат Нобелевской премии Уэндел М. Стенли демонстрировал кристаллы, полученные из вирусов полиомиелита.

Каковы же размеры вируса? Понятие о «среднем росте» ввести для вирусов довольно затруднительно: в мире невидимых есть свои великаны и свои карлики. Обычно размеры микробов измеряются микронами (микрон— это одна тысячная миллиметра), а для вирусов используют еще в 1000 раз более мелкую единицу измерения — миллимикрон. По сравнению с копейкой вирус выглядит таким же маленьким, как сама монета по сравнению с футбольным полем стадиона «Динамо» в Москве. Микробы, возбуждающие возвратный тиф, имеют размеры 10–12 микронов, безвредный микроб «чудесная палочка» — чуть меньше микрона. А вот вирус клещевого энцефалита имеет величину в 30 миллимикронов, вирус табачной мозаики в два раза меньше, размеры вирусов гриппа не превышают 120 миллимикронов, а вирус «крошка», возбуждающий ящур, равен примерно 8 миллимикронам. Вот каковы размеры вирусов!

Очень долго человеку не удавалось увидеть своих «малорослых» врагов. Их размеры оказались меньше длины полуволны света, и поэтому они не давали тени. Свет «обтекал» тела вирусов, не меняя своего прямолинейного направления, и самые хорошие линзы были здесь бессильны. О размерах вирусов ученые могли судить только по косвенным признакам: по скорости оседания вирусов в неистово вращающихся центрифугах или по тому, как они проникали сквозь тончайшие поры фильтров.

После изобретения электронного микроскопа, дающего увеличение в десятки тысяч раз и более, человек, наконец, увидел существа, доставляющие ему столько страданий. Сначала многие вирусы казались ученым «на одно лицо». Затем стали их различать. Ученые узнали, как выглядят возбудители страшной черной оспы и коварного энцефалита, распространенного гриппа и побежденного бешенства. Оказалось, что вирусная частица очень мала, но не бесформенна. Каждый вирус имеет свою определенную форму, размер, в общем, строго индивидуальный «внешний вид». Теперь, несмотря на все многообразие вирусов гриппа, вирусологи не путают их друг с другом.

Известно около 200 вирусов растений и примерно столько же вирусов человека и животных. Вирусы — исключительно паразитические существа. Пока не известно ни одного из них, который существовал бы в природе вне живых организмов.

Но положение к XXI веку, возможно, изменится. Почему бы в мелких морских лагунах, где зарождалась жизнь, не поискать «минеральных», полуорганических вирусов? Ведь вирус мог быть самой первой формой жизни, которая уже позже превратилась в паразитическую. Намеком на это служит тот факт, что вирус можно высушить в вакууме при низкой температуре, и в течение десятков, а может быть, сотен лет или даже целых тысячелетий он будет сохранять «законсервированными» все свои качества и свойства, не проявляя никаких признаков жизни. Но стоит ему попасть в благоприятные условия, в организм «хозяина», и он снова оживет, как ни в чем не бывало «воскреснет из мертвых».

Паразитизм вирусов не всегда приносит вред. Есть вирусы, приспособившиеся к жизни на бактериях. Это вирусы-бактериофаги. Они могут принести большую пользу человеку. Уже сейчас врачам помогают противохолерные вирусы. В будущем, возможно, удастся «стравить» между собой и других представителей микромира.

Большинство вирусов является возбудителями заразных болезней животного и растительного мира. Поэтому за достижениями вирусологов внимательно следят агрономы, животноводы, врачи. Но недавно стали известны вирусы, существование которых пока еще не удалось связать со строго определенными заболеваниями. Эти вирусы еще только начинают привлекать к себе внимание ученых и получили название «вирусов-сирот». Возможно, что губительное действие этих вирусов проявляется только при определенных условиях.

У вирусов бывают свои капризы. У некоторых людей после простуды около губ появляются пузырьки лихорадки. Вызывается она так называемым вирусом герпеса. Этим вирусом большинство людей заражается еще в детстве, но заболевают далеко не все обладатели вирусов. Механизм действия этих вирусов еще очень далек от ясности.

Вирусы не только капризны, но и разборчивы: каждый вирус поражает строго определенные виды растений и животных. Более того, они приспособились к жизни только в определенных клетках и тканях. Вирус бешенства и вирус энцефалита размножаются только в клетках нервной системы, вирус гриппа «выбрал местом жительства» слизистую оболочку дыхательных путей, а вирус оспы — клетки кожи. Некоторые вирусы человека безвредны для животных и наоборот.

Эта особенность вирусов доставила ученым немало хлопот. Чтобы наблюдать за вирусами, чтобы изучать их поведение в различных условиях, чтобы получать вакцины и сыворотки, нужно научиться выращивать вирусы. А для этого не годится ни одна из питательных сред, только живые клетки и ткани.

Иногда вирусу недостает для нормальной жизнедеятельности чего-то особого, своеобразного, что имеется в организме человека. Но ведь на человеке экспериментировать нельзя. Что же делать?

В последние годы эта проблема нашла ряд удачных решений. Ученые научились выращивать, или, как говорят микробиологи, культивировать, вирусы на тканях, продолжающих развиваться вне организма. Для этого обычно используют самые разнообразные ткани — кусочки почки обезьяны, ткани миндалин. Очень часто вирусологи пользуются куриными яйцами с развивающимися эмбрионами.

Химия вируса очень сложна. Но в основном все вирусы построены из двух главных компонентов — протеинового белка и нуклеиновой кислоты. Некоторые вирусы содержат еще жироподобные вещества, углеводы, а самые высокоорганизованные вирусы имеют даже защитную оболочку. Наш «старый знакомый» — вирус табачной мозаики — один из самых простых. Грубо говоря, он напоминает собой карандаш; только вместо графита у него стержень из нуклеиновой кислоты, а вместо дерева — чехольчик из белка.

В лаборатории Стенли удалось провести замечательный опыт. При помощи сложных физических и химических операций разделили вирус табачной мозаики на две части, как бы вытолкнули стержень из чехла. Вирус исчез, «умер». Остались только два химически чистых вещества — белок и кислота. Они были самые обычные и никак не проявляли своего «живого» происхождения. Ну, а что будет, если теперь вставить обратно стержень в чехол, починить разобранный «карандаш» вируса? Проведя обратные процессы, удалось сделать и это. Примерно 10 процентов разделенных на части вирусов вновь становились активными. Они опять размножались, опять заражали табачные растения, то есть вели нормальную жизнь.

Описанные опыты послужили причиной ожесточеннейших споров. Одни ученые считали, что удалось «искусственно воспроизвести жизнь в пробирке», что человек получил живое существо из неживого вещества, утверждали, что разрешена, наконец, загадка происхождения жизни. Другие, более осторожные, резонно возражали против преждевременного торжества. Они говорили, что вирус не создан, а только «собран». Ведь белок и нуклеиновая кислота приготовлены не химиками, а взяты у вируса…

И раньше, мол, удавалось оживлять мертвые микроорганизмы. Так, в 1952 году Лембеке при давлении в 200 атмосфер, действуя на убитую высокой температурой бактерию фенолом и кликололом, восстановил у нее нормальную жизнедеятельность. Никто же не утверждал тогда, что создано искусственно живое существо. И поскольку никому не удалось создать вирус из белка и кислот, полученных в лаборатории, синтез живой материи еще не осуществлен…

Этот спор продолжается и сегодня.

Разделение вирусов на составные части позволило провести еще одно интересное исследование. Если взять близкие между собой виды вирусов, отделить стержни от чехольчика, а затем, собирая вирусы, поменять их местами, то получатся вирусы-гибриды. У новых особей окажутся свойства того и другого вируса. Таким способом можно выводить новые породы.

Интересно, что вирус-гибрид больше похож на кислоту, а не на белковый чехол. Нуклеиновая кислота определяет в основном свойства вируса, Белковая часть и нуклеиновая кислота неравноценны. Было показано, что если взять одну кислоту, то даже без белка она способна вести себя как живая частица. Кислота проникает в клетку, за счет белка-«хозяина» покрывается оболочкой, вновь превращается в «карандаш» и начинает размножаться. Это показывает, что нуклеиновые кислоты (и вообще кислоты) играют огромную роль в жизненных процессах. Возможно даже, что именно им, а не белкам принадлежит пальма первенства в вопросах происхождения жизни.

Одной из интереснейших проблем вирусологии является проблема возникновения вирусов. Как они появились?

Простота их организации говорит о том, что вирусы могли быть «старожилами» на нашей планете. Но как могли жить эти паразитические существа еще до появления остальных живых организмов? Быть может, когда-то они были гораздо сложнее, но потом, живя за счет других тел, вирусы упростились. Возможно, что и сейчас в малоисследованном мире вирусов встречаются и «начало», и «осколки» жизни. Много тайн еще скрывает царство вирусов. Одни ученые связывают с ними проблему наследственности, другие считают, что они являются причиной раковых заболеваний. Перед «охотниками за вирусами» открываются обширные горизонты исследований. И может быть, мы только строим «трамплин». А «прыжок» с него будет совершен в XXI столетии…

 

Химический шифр наследственности

Если вам когда-нибудь скажут, что у кошки вместо котят родились щенята, а у лошади — слоненок, вы улыбнетесь и, конечно, не поверите такому чуду. И будете правы. Жизнь приучила нас к тому, что орел — от орла, а не от страуса. Ио не часто мы задаем себе вопрос: а почему это происходит? Почему мирная зебра или хищный тигр обязательно вырастут полосатыми — точь-в-точь как их родители? Почему десятки признаков отца и матери стойко передаются из поколения в поколение — от детей к внукам, от внуков к правнукам? Как может такое множество наследственных признаков уместиться в крохотной половой клетке и каким образом эта клетка определяет все дальнейшее развитие организма на десятки лет?

Так начал свою беседу с нами крупнейший специалист в области органической химии академик Иван Людвигович Кнунянц. Он известен многими интереснейшими исследованиями. Он открыл, например, целый ряд химических превращений веществ, который привел к синтезу витамина В1 и антималярийных препаратов, предложил промышленности оригинальные методы получения искусственного волокна — капрона, лекарства и красителя — акрихина, получил фоточувствительные красители, открыл закономерность между строением вещества и его цветом, широко обследовал фтористые соединения и др. Круг интересов ученого очень широк, и все же для нас было неожиданностью, когда он обратился к самой загадочной проблеме биологии — к наследственности.

— Вы удивлены? — заметил Иван Людвигович. — Но кто же, как не химики, расшифрует таинственные письмена наследственности, скрытые в недрах клетки и ее ядра? Кто без помощи химиков сможет расшифровать код наследственности и детально исследовать весь ее внутренний биохимический механизм?

Первым ученым, заявившим, что наследственность — свойство материи и что надо искать в организме вещество, которое является носителем наследственности, был французский ботаник Шарль Нодэн, пытавшийся провести целый ряд экспериментов еще в 1856 году. В представлениях Нодэна было много наивного, ошибочного, но в главном своем — материалистическом — выводе, хотя с тех пор прошел целый век, он и сегодня стоит на голову выше тех современных ученых-идеалистов, которые все сложное и непознанное объясняют «волей божества». Ведь ровно сто лет спустя после Нодэна, в 1956 году, известный австралийский генетик вирусолог Л. Хойл пришел к выводу: «Между живыми клетками и неживой материей лежит бездна, и наиболее приемлемым для нас мостом через эту бездну может служить только «акт творения».

Сегодня биологи уже твердо установили, что наследственность определяется сложным ядром клетки, хромосомами, которые передают наследственные признаки и по мужской и по женской линии.

Тот факт, что наследственные признаки сосредоточиваются в ядре клетки, еще раз блестяще подтвержден известным советским биологом членом-корреспондентом Академии наук СССР Б. Л. Астауровым. Он проделал такой опыт. Направив мощный поток рентгеновских лучей на женскую яйцеклетку шелкопряда, он разрушил полностью ядро клетки. Затем ввел в эту клетку два ядра от двух мужских половых клеток, которые слились между собой и образовали новое, «мужское» ядро в женской клетке. Многочисленное здоровое потомство, полученное от этой клетки, повторяло все признаки отца и только отца, было как бы его биологической копией.

Ну, а какое же из химических веществ внутри ядра клетки является носителем наследственных свойств? Может быть, белок? Или сочетание ряда веществ в их комплексе?

Ответ на этот вопрос ученым дали, как всегда в затруднительных случаях, опыты.

Простейший вирус, вирус болезни табачной мозаики, состоящий из нуклеиновой кислоты и белка, разделили на эти две составные части. Оказалось, что белок (всемогущий белок!) не смог заразить табак болезнью, а нуклеиновая кислота даже без белка сохранила эту способность и неожиданно для всех проявила себя как носитель наследственных свойств всего вируса.

Казалось бы, все стало ясно: если носитель наследственности — не белок, то им может быть только нуклеиновая кислота и ничто другое. Ведь все хромосомы состоят из двух основных веществ — нуклеиновых кислот и белков.

Еще 15–20 лет назад химическое строение нуклеиновых кислот было изучено слабо. Их существует всего две — дезоксирибонуклеиновая кислота (сокращенно ее называют ДНК) и рибозонуклеиновая кислота (РНК). Одна встречается только в ядрах клеток, другая же в основном — в протоплазме. Обе они считались очень простыми, состоящими из большого количества совершенно одинаковых стандартных групп атомов.

Но наследственные факторы настолько разнообразны, что примитивные, как казалось, нуклеиновые кислоты не могли быть их материальными носителями, поэтому вслед за белками были «забракованы» и нуклеиновые кислоты. Поиски материальных носителей наследственности зашли в тупик.

Дальнейшие исследования опрокинули гипотезу об однообразии и простоте строения нуклеиновых кислот. Опыты убеждали, что молекулы ДНК устроены очень сложно. Однообразные группировки атомов в них не повторяются систематически, а расположены неравномерно. Оказалось, что ДНК, выделенные из клеток растений, рыб, птиц, человека, имеют существенные различия. Каждый биологический вид имеет свою формулу ДНК. Можно себе представить, сколько всего существует разновидностей этого вещества.

Для ДНК началась «полоса признаний», и ныне большинство ученых— и в СССР, и за рубежом — убедились на фактах, что ДНК-это и есть материальная основа наследственности. Молекулы ДНК в организме способны к репродукции, к самовоспроизведению. Они воспроизводят подобные себе молекулы, ведут обмен веществ и не очень легко изменяются под воздействием внешних факторов.

Но, конечно, я должен отметить, что у нас некоторые ученые еще не разделяют точку зрения на решающую роль ДНК в наследственности организмов, но так или иначе и у нас и во всем мире началось методическое исследование молекул ДНК, их химического строения.

Эта проблема сейчас находится примерно в таком же состоянии, в каком лет пятнадцать назад была таинственная проблема белка. Мы тогда знали строение сложных белков и не знали, как подойти к их исследованию. Знали только, что белок построен из звеньев — всего 20 видов аминокислот, — но порядок сцепления, их последовательность установить не могли.

А сейчас… Сейчас химики не только умеют распознавать строение белка. Они научились нанизывать аминокислоты друг на друга и, таким образом, уже осуществили синтез простейших белков.

Почему я заговорил о белках? Во-первых, потому, что белки — это, пожалуй, единственные соседи ДНК, живущие с ними в одной квартире — хромосоме, причем нрав их нам уже хорошо известен.

Во-вторых, строение молекулы ДНК можно раскрыть, последовательно отщепляя от нее по одной группе атомов, — так же, как это было сделано с белками. Элементарные звенья ДНК мы уже знаем. В них входят сахар (рибоза), фосфорная кислота и четыре другие группы атомов.

В-третьих, белки подсказывают нам пути, которыми можно синтезировать ДНК. Узнав последовательность сцепления молекул и звеньев ДНК, мы в конце концов научимся синтезировать материальные носители определенных наследственных признаков, то есть по своему усмотрению сможем управлять развитием организмов, создавать не только новые качества, но и новые организмы. Это колоссальная задача. Из рук биологов она уже переходит в руки физиков и химиков.

Астрологи в древности пытались предсказывать судьбу человека, изучая взаимное положение звезд и светил. Это, конечно, был самообман, мистика. Иное дело — изучение структуры ДНК. От того, каким образом в молекуле ДНК расположены атомы и звенья атомов, зависят, например, цвет волос, рост и другие качества будущего ребенка. Если порядок сцепления этих групп нарушился, происходят различные нарушения обмена веществ, организм заболевает. Например, ученые считают, что раковые заболевания — это результат нарушения и изменения строения молекул ДНК. Та же причина — распад и изменение строения ДНК в результате атомного облучения — порождает страшную и пока трудно излечимую лучевую болезнь. Вот, оказывается, к лечению каких тяжелых заболеваний может привести исследование ДНК.

Что даст нам практически знание строения и синтез ДНК?

Еще два года назад мы только надеялись, что лет через 10–15 удастся синтезировать хотя бы куски, фрагменты ДНК. Но жизнь опередила эти планы… Уже в 1960 году американцу Корнбергу и японцу Очоа удалось получить настоящие высокомолекулярные ДНК, подобные природным. Они смешали четыре основных фрагмента, определенную комбинацию которых обычно представляет собой природная ДНК. Прибавили фермент-катализатор. Но соединения фрагментов не произошло. И только когда внесли «штамп» — природную молекулу ДНК, эти фрагменты моментально начали соединяться и образовывать новые молекулы, в точности подобные внесенной. Так ученые подтвердили давно сделанное предположение о механизме самого важного биологического процесса — удвоения структур в организме.

Как известно, ДНК является своеобразным штампом, определяющим характер белков, синтезируемых организмом. В равной мере это касается и белков-ферментов, белков-катализаторов, регулирующих весь обмен веществ в организме. Среди этих процессов обмена имеются очень важные, в частности, в воспроизведении которых заинтересована химическая промышленность.

Синтез ДНК даст возможность синтезировать многие органические вещества.

Процессы под действием присущих организмам ферментов-катализаторов будут идти в десятки миллионов раз быстрее, чем сейчас с обычными катализаторами. Химическая промышленность перейдет на большие скорости, резко поднимет производительность.

Есть процессы, которые без катализаторов вообще не идут или протекают очень слабо. Приходится тратить массу топлива, электрической энергии, чтобы добиться выхода нужного количества продуктов. И дело не только в экономии топлива и электроэнергии. Быстро изнашивается и требует обновления оборудование — этот основной капитал любого производства. Ферменты-катализаторы помогают получать столько продукции, что основной капитал быстро окупается. А раз так, значит, можно вместо старых машин и аппаратов поставить новые, более совершенные и производительные. Видите, как чисто научные, казалось бы, исследования ДНК могут поднять производство, химическую промышленность.

Далее, ДНК со временем можно будет синтезировать в колбе и, пересаживая ее в орган или организм, добиваться в нем нужных изменений. Разве это не заманчиво для сельского хозяйства? Сделать кабачок слаще сахарной дыни, увеличить рост, размеры животных так, чтобы качество их мяса не ухудшилось, а, наоборот, улучшилось.

Опыты помогут составить четкие таблицы, по которым со временем практики сельского хозяйства будут быстро ориентироваться и узнают, сколько граммов или миллиграммов определенного вида ДНК надо ввести в организм, куда именно и что это даст. Регулирование веса, упитанности, роста, цвета, «характера» и прочее можно будет осуществлять, «сооружая» организм по «проекту», составленному заранее комбинированием ДНК родителей. А уже потом, когда «вчерне» «организм» будет готов, можно закончить его «отделку». Животное еще молодо и поэтому особенно быстро и легко поддается «формированию». Воздействие ДНК в этот период, применяемое комбинированно с другими методами, поможет вывести идеальные породы животных.

А пока в поднятии животноводства большую роль может сыграть тот факт, что в оплодотворенной клетке заложен весь «план» будущего развития организма.

Совсем недавно учеными был поставлен удивительный эксперимент. Перед ними возникла задача — быстро размножить поголовье новой породы баранов. На плаценте самки они приживили не одну оплодотворенную клетку, а тридцать. Десятки зародышей! Но ведь овца не сможет вырастить столько! Хирургически удалили все лишние оплодотворенные яйцеклетки и пересадили их в непородистых овец. Но появилось лишь чисто породистое потомство! Так как все признаки породистых овец уже были заложены.

ДНК — это вещество, в недрах которого скрывается, видимо, тайна рака — страшного заболевания, пока практически неизлечимого. Можно предположить, что «типовые» молекулы ДНК служат как бы штампами, которые перестраивают все попадающие в организм белки строго по своему подобию. Этими белками заселяется весь организм. Взамен «изношенных» молекул прибывают точно такие же новые. Можно уподобить организм высокоорганизованному автоматическому производству, которое само перерабатывает сырье, снабжает энергией и материалами — полуфабрикатами все органы, ткани и клетки и даже обновляет «оборудование» в своих «цехах».

Но если в эту стройную систему вносится разлад, если один из «биологических штампов» деформируется и по какой-либо причине начинает «штамповать» детали другой формы, организм бессилен сопротивляться. Его заполняют неспособные к нормальной жизнедеятельности молекулы ДНК. Они образуют целые сборища, которые дают опухоли. Подобного же рода многочисленные разлады постепенно накапливаются по мере жизни данного организма. Каждый из этих разладов не столь серьезен, чтобы организм погиб, как, например, от рака. Однако накопление изменений ведет к тому, что мы называем старостью. Чем помочь организму? Как заставить ДНК вернуться к первоначальной форме?

Пройдет несколько лет, люди узнают и эту тайну природы. И жизнь человека будет продлена во много раз. Те, что родятся в самом начале XXI века, бесспорно, перейдут в XXII век еще далеко не бессильными стариками.

 

Откровения зеленого листа

Уважаемые джентльмены! Когда Гулливер в первый раз осматривал академию в Лагадо, ему прежде всего бросился в глаза человек сухопарого вида, сидевший, уставив глаза на огурец, запаянный в стеклянном сосуде. На вопрос Гулливера диковинный человек пояснил ему, что вот уже восемь лет, как он погружен в созерцание этого предмета в надежде разрешить задачу улавливания солнечных лучей и их дальнейшего применения… В зале, где собрались члены Лондонского Королевского общества, наступила недоуменная тишина. Что он хочет сказать, этот русский профессор, которого Королевское общество пригласило в апреле 1903 года прочесть лекцию о своих, говорят, очень интересных исследованиях?

— 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…

«Запасать впрок солнечные лучи? Разве их можно уловить и удержать?»— думал кое-кто из присутствующих. А остроумный русский профессор (это был Климентий Аркадьевич Тимирязев), ничуть не смущаясь, продолжал лекцию, точными цифрами и экспериментами подтверждая шаг за шагом свою мысль о величайшей, как он выразился, космической роли земных растений — деревьев, трав, водорослей.

Нет, не абстрактные рассуждения волновали замечательного русского ученого, а великая польза, которую получает от растений человечество, само того, может быть, до конца и не осознавая.

Зеленых растений на земном шаре — неисчислимое количество, а закон их питания — един. И не надо думать, что, если они встречаются нам на каждом шагу, значит, мы все знаем о них. Великая тайна зеленого листа, тайна самой жизни остается и до сих пор не полностью раскрытой.

Великая тайна зеленого листа — это проблема фотосинтеза. Это вопрос о том, каким образом растения извлекают из воздуха углерод, как солнечный свет помогает им строить, синтезировать из этого углерода сложнейшие питательные вещества.

…Мы пришли к профессору Анатолию Александровичу Ничипоровичу, крупнейшему специалисту в области изучения фотосинтеза.

— Изучая жизнь растений, ученые поняли, что высокие урожаи зависят прежде всего от фотосинтеза, — сказал ученый. — Удобрения, водоснабжение повышают урожаи постольку, поскольку они повышают фотосинтетическую продуктивность растения. Ведь на 90–95 процентов урожай любого растения возникает из воздуха, из углекислого газа, поглощенного растением на свету. Значит, надо выяснять и создавать наивыгоднейшие условия для фотосинтеза.

Нужно и можно поднять урожайность почти всех культур, потому что теоретический «потолок» урожайности еще далеко не достигнут. Человечество получает от культурных растений значительно менее 1/10 части того, что они могли бы дать, как говорит теория.

— Если бы удалось заглянуть в будущее, — продолжает профессор А. А. Ничипорович, — то мы увидели бы, как шаг за шагом поднимается урожайность, по мере того как человек раскрывает основы и механизм питания растений и ведущую роль в нем фотосинтеза — основы всего сущего.

Если бы можно было заглянуть подальше в будущее… Но сначала оглянемся назад, в историю, в те времена, когда у человека впервые возник интерес к загадке, которую в наше время называют проблемой фотосинтеза.

Пастор, священник Жан Сенебье не был специалистом-биологом, но именно ему наука обязана одним из великих открытий. Он установил, что растение, построенное в основном из углеродистых соединений, получает этот элемент из воздуха. В 1782 году в одном из трех томов своих сочинений он коснулся вопроса о действии света на листья, а в следующем. 1783 году посвятил ему целый том.

Сенебье, как и некоторые ученые до него, рассуждал примерно так: «Из чего строится растение? Из какой среды — из земли, из воды или из воздуха?» И пришел к выводу, что «стройматериалом» и главной пищей растения является воздух. Эта пища есть всюду: и в пустыне, и на скалах, и в лесу. Вот почему, где бы ни жили растения, состав у них одинаковый, ибо они строятся из углекислоты.

Есть идеи, которые, как говорят, носятся в воздухе, и нужно только, чтобы нашелся человек, который смог бы сформулировать их полно и четко. В 1753 году, за 20 лет до открытия Сенебье, написал свое «Слово о явлениях воздушных» Михайло Васильевич Ломоносов.

Вдумайтесь в его мысли:

«Преизобильное ращение тучных дерев, — писал он, — которые на бесплодном песку корень свой утвердили, ясно изъявляет, что жирными листами жирный тук из воздуха впитывают».

Это была догадка, предвосхищавшая открытие Жана Сенебье. Не произнося слова «углерод», Сенебье открыл самый факт его кругооборота и вполне осознавал значение своего открытия.

«Я вижу, — говорил он, — как моя кровь образуется в хлебном колосе… А древесина отдает мне зимою теплоту, огонь и свет, похищенные ею у солнца… Я вижу, как частицы света соединяются с телами; я хотел бы думать, что этот свет вновь будет поражать мои взоры в пламени горючих веществ, мне кажется, что он образует эти смолы, с которыми имеет так много сродства, эти маслянистые вещества, насыщенные его теплотой, его пламенем, эти спиртовые частицы семян и плодов, пропитанные его огнем…»

Все шло к тому, чтобы фотосинтезом заинтересовались многие. Почти в то же время, когда Сенебье писал свои теоретические сочинения, англичанин Пристли экспериментально установил, что растения «исправляют» воздух, испорченный дыханием животных. Но Пристли не заметил, что «исправление» воздуха зависит от того, освещается растение солнцем или нет. Лишь через семь лет, в 1789 году, это открыл голландский ученый Ингенгуз.

Целая плеяда ученых, живших в разное время и в разных странах — Лавуазье, Де-Кандоль, Соссюро, Буссенго, Либих, Роберт Майер, — связала себя с решением этой проблемы.

Но понадобился гений К. А. Тимирязева, чтобы двинуть дело дальше и положить начало современному этапу работ по фотосинтезу. Тимирязев умело и блестяще сочетал точные методы разных наук — физиологии растений, физики и химии. Недаром ему было присвоено звание доктора точных наук. Девизом К. А. Тимирязева было «Работать — для науки, писать — для народа, то есть популярно». Даже о сложнейшей проблеме фотосинтеза он умел рассказывать интересно и увлекательно.

«Когда-то, где-то, — рассказывает ученый, — на землю упал луч солнца; но он упал не на бесплодную почву, — он упал на зеленую былинку пшеничного ростка, или, лучше сказать, на хлорофилловое зерно. Ударяясь о него, он погас, перестал быть светом, но не исчез. Он только затратился на внутреннюю работу. В той или другой форме он вошел в состав хлеба, который послужил нам пищей. Он преобразился в наши мускулы, в наши нервы. И вот теперь атомы углерода стремятся в наших организмах вновь соединиться с кислородом, который кровь разносит во все концы нашего тела. При этом луч солнца, таившийся в них в виде химического напряжения, вновь принимает форму явной силы. Этот луч солнца согревает нас. Он приводит нас в движение. Быть может, в эту минуту он играет в нашем мозгу…»

Количества энергии и углерода, накапливаемые растениями в угле, нефти, газе, древесине, торфе, выражаются в цифрах поистине космических! Как микробы, крохотные и невидимые, вершат порой гигантские процессы, так и растения, эти крохотные былинки на лике нашей планеты, преобразуют ее, вершат дела космического масштаба.

В нашей атмосфере 21 процент кислорода. Весь он также добыт и освобожден растениями из воды и минералов в процессе фотосинтеза.

Пока человек использует лишь 0,35 процента энергии, накапливаемой растениями в фотосинтезе. (Это равно годовой выработке 700 Волжских ГЭС.)

Мы могли бы сказать тем, кто пророчит планете мальтузианскую голодную смерть:

— Смотрите, какие колоссальные возможности роста у сельского хозяйства! Сколько энергии дает нам солнце! Сколько земель, пригодных для сельского хозяйства, пустует! По данным Организации Объединенных Наций, эта цифра доходит до 48 процентов!

Подумать только: в центре так называемого цивилизованного мира, во Франции, пустует 10 миллионов гектаров земель. И если в наше время голод или частичный голод охватывает 2/3 населения земли, то это происходит не из-за биологических, как пытаются доказать буржуазные идеологи, а из-за социальных причин.

Ученые подсчитали, что если бы всюду сельскохозяйственное производство поднять до уровня лучших западноевропейских ферм, то продукция сразу увеличилась бы вдвое. Например, в Соединенных Штатах урожай пшеницы с гектара вдвое ниже, чем в странах Западной Европы, где применяются более передовые методы обработки. В Индии применение японского метода выращивания риса привело к увеличению урожая вдвое. Вообще нужно сказать, что в странах с развитым сельским хозяйством урожай с гектара растет быстрее, чем само население.

Наши мастера высоких урожаев, вдохновленные высокими идеями коммунизма, на практике доказали, что человек в силах поднять урожайность растения в десятки раз и приблизиться к тому теоретическому «потолку», о достижении которого мечтали ученые, исследовавшие фотосинтез. Это открывает необыкновенный простор для творческих дерзаний работников сельского хозяйства. Уже сейчас для многих передовиков у нас стало обычным получать с гектара не менее 120 центнеров зерна кукурузы, 60–70 центнеров зерна пшеницы, 1000–1200 центнеров свеклы, 1000–1500 центнеров зеленой массы кукурузы…

Трудно себе представить, насколько освоенной, изобильной и плодородной станет через десятки лет вся суша. И не только суша!

Настанет время, и мы научимся несравненно лучше, чем сейчас, использовать растительность морей и океанов, и прежде всего микроскопические одноклеточные водоросли. Водные растения синтезируют органических веществ в восемь раз больше, чем сухопутные. И это не только потому, что море в два с половиной раза больше суши. Море плодороднее. Гектар суши в среднем дает за год 3–4 тонны растительности, а гектар моря — 8–9 тонн. Но как ее добывать? Над этим пусть подумают инженеры…

Мы немного отвлеклись, — говорит профессор А. А. Ничипорович. — Вернемся к загадке фотосинтеза, решение которой позволит не только в несколько раз поднять урожайность на тех же земельных площадях, но и обещает обогатить химическое производство новыми типами реакций, новыми катализаторами и новым сырьем.

Мы не случайно начали разговор о фотосинтезе с солнца. Ведь пища, которую нам дают растения, есть не что иное, как «консервы солнечных лучей». Но нужен был основной материал, который мог бы стать переносчиком солнечной энергии из неживой природы в растение, из растения — в животное, а затем снова в неживую природу. Таким материалом является углерод — элемент с замечательным свойством: он способен легко окисляться, соединяясь с кислородом, и восстанавливаться, освобождаясь от кислорода, присоединяя, например, водород.

Есть у этого элемента и другие достоинства. Атомы углерода могут соединяться в цепочки, кольца разнообразной длины, величины и конфигурации.

Они становятся основой, скелетами сотен тысяч молекул разнообразных органических веществ, которые легко превращаются друг в друга и дают вещества с самыми разнообразными свойствами.

Итак, растения питаются углеродом. Как же он проникает в растение? Огромное количество углекислого газа растворено в атмосфере и омывает листья, принося растению основную пищу.

Лист — это орган фотосинтеза, чрезвычайно мощный синтетический аппарат. Если растения занимают гектар, то площадь их листьев достигает 3–4 и даже иногда 10 гектаров. Однако фактически поверхность соприкосновения с воздухом у листа еще больше, потому что весь лист испещрен сотнями тысяч микроскопических устьиц. Внутри листа и происходит поглощение углекислоты зернами хлорофилла. Общая поверхность клеток, которые поглощают углекислоту, за счет такой пористости в 7—10 раз больше поверхности листа. Чтобы создать большие урожаи, растения должны усваивать из воздуха громадные количества углекислого газа.

Тесно пешеходам и автомобилям на узких улицах больших городов. А в крошечных устьицах еще «теснее». Обычно через каждое устьице диаметром в несколько микрон каждую секунду внутрь должно пройти 2500 миллиардов молекул углекислого газа. А навстречу им через те же устьица мчится такой же поток кислорода и в 2–3 тысячи раз большее количество молекул воды. Скользнув взглядом по зеленой листве, мы и не догадываемся порой, с какой бешеной скоростью идут процессы внутри листа.

Пришла осень. Вы сняли урожай сахарной свеклы. Урожай средний — 250–350 центнеров с гектара. Вы не поверите сразу, сколько углекислого газа усвоили из воздуха растения — 20 тонн! Это значит, что они смогли «съесть» весь углекислый газ из слоя воздуха в четыре километра над участком в гектар!

В какой же последовательности образуются вещества при фотосинтезе?

Сначала из простейших углеродных соединений возникают так называемые промежуточные продукты. Среди них — фосфорные эфиры органических кислот, Сахаров, а также аминокислоты. Сначала все, что возникает, существует в виде растворимых соединений. А когда первый голод клеток утолен, избыток «дохода» растение кладет «в банк», переводит в крахмал, в нерастворимую форму. Крахмал можно увидеть в листьях уже через несколько минут после начала фотосинтеза. Во времена К. А. Тимирязева думали, что это первый продукт фотосинтеза, а оказалось, что это один из последних продуктов. Просто реакция идет настолько быстро, что десятки промежуточных продуктов, возникающих буквально за секунды, мы не успеваем даже распознать.

Может быть, вся цепочка превращений при фотосинтезе полностью изучена? Так ли это? К сожалению, нет! Нащупаны пока только некоторые из основных звеньев процесса.

От нескольких сантиметров до десятков метров колеблется рост растений. И если маленький колючий лютик живет всего 30–40 дней, то жизнь гигантской секвойи, эвкалипта, тисса растягивается на сотни лет. Но совершенно независимо от размеров растения фотосинтез у них может быть и очень активным, и слабым. Например, у подсолнечника и кок-сагыза аппарат фотосинтеза действует исключительно интенсивно, но каков внутренний «механизм» их высокой активности, пока неясно. А ведь без ответа на этот вопрос невозможно активизировать фотосинтез для многих сельскохозяйственных культур и поднять их урожайность до теоретического «потолка».

По-разному работает фотосинтетический аппарат при разном свете. Например, советский ученый А. Ф. Клешнин заметил, что если растить лук под белым или красным светом, он хорошо образует луковицы. А под синим люминесцентным светом он, наоборот, быстро идет в перо и не дает луковицы.

Оказывается, кванты (порции) синего света обладают почти вдвое большей энергией, чем кванты красных лучей, и способны осуществлять более трудные в энергетическом отношении фотохимические реакции. Кроме того, лучи разных частей спектра поглощаются разными веществами и активируют разные реакции превращения веществ в растениях. Поэтому при разном освещении образуются различные вещества, меняется весь ход процесса обмена.

А разве не заманчиво исследовать все способы светового воздействия на растение? Ведь можно менять не только спектр света, но и его продолжительность и силу.

Практическое применение световой техники в сельском хозяйстве по существу еще только начинается, поэтому поле деятельности для исследователя здесь безграничное.

Для того чтобы использовать энергию света на превращение веществ и усвоение углерода, свет должен быть поглощен и энергия его должна быть превращена в энергию химическую. Эти обязанности выполняет в листьях растений зеленый пигмент хлорофилла. И в наше время биологи исследуют особенно внимательно зеленое хлорофилловое зерно — этот микроскопический очаг, который служит посредником между Солнцем и всей жизнью на Земле.

Свет кажется нам непрерывным потоком, а на самом деле луч света идет последовательными порциями.

Есть у растений одна, видимо, очень существенная, но до сих пор не объясненная особенность: листья их содержат гораздо больше хлорофилла, чем, казалось бы, необходимо для фотосинтеза. Чтобы образовать одну молекулу органического вещества, продукта фотосинтеза из одной молекулы углекислого газа, достаточно энергии всего трех-четырех фотонов. А листья в полевых посевах на каждую молекулу поглощают нередко в 30–40 раз большее количество энергии. За это растению приходится расплачиваться усиленным испарением воды из листьев. Но даже в тех районах, где мало воды, растения упорно сохраняют высокое содержание хлорофилла и по-прежнему поглощают много энергии. Зачем?

И почему, даже если дать ему больше пищи и воды, в ответ растение прежде всего увеличивает содержание хлорофилла в листьях, хотя света кругом — в избытке, а доля усваиваемого света все так же мала?

Как же объяснить эти особенности растения?

Точных ответов на эти вопросы пока не дал никто.

Благодаря этому в полевых посевах растения связывают в продукты фотосинтеза в среднем всего 1/100 или 1/200 часть энергии, получаемой от Солнца. К. А. Тимирязев считал, что «человеку предстоит или усовершенствовать в этом отношении растение или изобрести взамен его искусственный прибор, который утилизировал бы больший процент получаемой энергии и притом работал бы круглый год. Насколько успеет он на этом пути — вопрос будущего».

Но усовершенствовать растение нельзя, не разобравшись в его внутреннем механизме. Давайте возьмем с вами углекислый газ и воду (то есть обычную пищу растения) и постараемся разделить эти вещества на простые составные части. Растение это делает за доли секунды, легко и просто, а нам придется нагреть газ и воду до сотен градусов. Причем как только температура и давление снизятся, снова образуется углекислый газ и вода. Это похоже на пружину: пока ее держишь, она растянута. Отпустил — сжимается.

Но почему же растение безо всяких давлений и температур не только разлагает углекислоту и воду, но и надежно разъединяет их? Как удается растению разъединить кислород и водород, которые имеют высокое сродство друг к другу и всегда стремятся соединиться между собой? Почему здесь энергетическая «пружина» остается взведенной? Эта «пружина» будет спущена, отдаст свою энергию только тогда, когда растение или будет сожжено, или станет кормом для животного.

Академик А. Н. Теренин и профессор А. Н. Красновский, исследуя хлорофилл, вскрыли интересные особенности фотохимической стадии и показали, как хлорофилл под ударами фотонов света становится своеобразным электронным насосом. В присутствии катализаторов под действием света молекула хлорофилла возбуждается и приобретает «жадность» к электрону, отнимает его у молекулы воды. Электрон передается «с рук на руки» веществам-переносчикам, пока, наконец, не доберется до углекислоты. Так же через хлорофилловую молекулу передается и ядро атома водорода. Водород вытесняет часть кислорода из углекислоты и становится на его место. «Пружина» взведена.

Обычно сгорание органического вещества идет по уравнению: СН2О + О2 = CO2 + Н2О +112 килокалорий. А в зеленом листе под солнцем эта же реакция идет в обратном направлении. Взятые растением у солнца 112 килокалорий — это и есть та сила, которая помогает реакции идти как бы против течения. Но дело не только в этом. Есть в листе что-то такое, что не дает реакции «скатываться» обратно, вспять. Это «что-то» кроется в замечательной структурной организации фотосинтетического аппарата растений, и прежде всего в тех круглых дискообразных зеленых тельцах в клетках листьев, которые Тимирязев называл в свое время хлорофилловыми зернами. Они образуют определенные структурные системы — хлоропласты.

Фотохимическая активность и совершенство хлоропласта зависят не только от его состава и обилия ферментов. Для точно направленной работы, для соединения нужных веществ растение за миллионы лет создало определенную структуру хлоропластов. Пока ясны далеко не все детали процессов, которые совершаются, происходят в хлоропласте. Во всяком случае, объемная пространственная структура хлоропласта, действующего, может быть, наподобие полупроводника, помогает реакции двигаться «против течения», как по ступенькам, поднимая вещества на более высокий энергетический уровень и сводя их в новые соединения.

Хлоропласты работают интенсивней многих химических заводов. За день работы они создают столько же органических веществ, сколько их содержится в них самих.

Убедиться в том, как важна для растения внутренняя структура листа, может каждый. Не отрывая листик от цветка, прокатайте слегка лист на столе стеклянной палочкой: клетки его останутся живы, дыхание сохранится, будут идти даже некоторые биохимические реакции, а способность к фотосинтезу будет сразу утрачена.

Хлоропласт и его структура — одна из еще не решенных полностью проблем биологии. Подобных «белых пятен» вокруг нас миллионы. И до каждого из них в конце концов доберется пытливый человеческий ум.

А когда мы полностью будем знать особенности структурной организации хлоропластов, особенности фотохимических и ферментных реакций фотосинтеза, особенности взаимодействия хлоропластов с живой протоплазмой клеток, а листьев, как органов фотосинтеза, — с растением, как единым, целым организмом, Мы получим в руки сильнейшие рычаги овладения силами природы. Применяя их для невиданного еще повышения урожайности растений, для воспроизведения фотосинтеза в искусственных условиях, для организации новых отраслей химической технологии, мы будем получать разнообразные и ценнейшие продукты и материалы из повсеместно распространенного сырья — углекислого газа, карбонатов, воды, азота воздуха и на неограниченной энергетической базе, то есть используя неиссякаемые потоки энергии солнечной радиации.

Заканчивая нашу беседу, — сказал профессор А. А. Ничипорович, — я напомню вам слова академика Сергея Ивановича Вавилова.

«Весьма возможно, — говорил он, — что сложность фотосинтеза зависит не только от запутанного переплетения физико-химических областей, уже известных. Возможно, что они заключают в себе также и новые стороны, до сих пор даже с принципиальной стороны оставшиеся скрытыми от общих наук».

Значит, молодым биологам, — сказал профессор А. А. Ничипорович, — надо смелее вторгаться в тайны зеленого листа, в секреты фотосинтеза. Их ждут, я убежден, большие романтические открытия.

Проблема фотосинтеза — это одно из «белых пятен» науки. Решив ее, мы сможем регулировать урожайность растений, навсегда уничтожим угрозу голода на земле. Конечно, мы должны прежде всего использовать и совершенствовать высокопродуктивные сельскохозяйственные растения. Но не ограничивать свое зрение только ими. Загадка эта требует более широкого научного подхода, и решение может прийти с совершенно неожиданной стороны. Еще раз советую обратить внимание на водоросли.

Да, мы пока совершенно их не используем в пищу. Но разве имеет право биолог забывать, что водоросли — одна из первых ступенек, пройденных живыми существами в ходе всей эволюции? У водорослей многие процессы идут проще, чем у высших растений. Тем лучше для исследователя! Тем ближе мы к разгадке самой поэтичной тайны природы.

И кто знает: не используют ли астронавты XXI века растения для регенерации воздуха в межпланетных ракетах? Не возьмут ли они в свои космические «ковчеги», подобно Ною из библейской легенды, примитивные, но живучие растения, которые на других планетах станут для них и пищей, и разведчиками, и напоминанием о родной Земле?

 

За одним столом с Посейдоном

Биологический факультет Московского университета на Ленинских горах. Не так-то просто среди множества лабораторий и комнат для занятий найти кабинет заведующего кафедрой зоологии беспозвоночных, члена-корреспондента Академии наук СССР Льва Александровича Зенкевича. Пробегая взглядом надписи на дверях лабораторий и кафедр, даже неискушенный в биологии человек почувствует, насколько всеобъемлющей и разветвленной стала в наши дни биологическая наука. Ничто в живом мире, кажется, не ускользнуло от биологов. В отделанных светлым деревом стенах коридоров архитекторы искусно скрыли множество шкафчиков.

Здесь, как в гигантском музее, хранятся тысячи разнообразнейших коллекций, гербариев. И глядя на них, поневоле думаешь: настанет ли день, когда биологи завершат всемирную «перепись» живых организмов? А может быть, она уже закончена и молодежи остается только завидовать первооткрывателям животных и растений, жившим в XIX веке и первой половине XX?

Лев Александрович улыбается. Наверно, даже студенты на лекции не задают ему подобных вопросов.

— Что бы вы сказали, — говорит он, — если бы географы вдруг объявили сейчас, что открыт новый, никому не известный континент? Не верится? Так вот нечто подобное

произошло недавно в зоологии, когда советские ученые, плавающие на экспедиционном судне «Витязь», подняли со дна Тихого океана много видов нового типа животных — погонофор. Оказалось, что погонофоры, живущие в тонких трубочках до полуметра длиной, — наши родственники. Это представители нового, доселе неизвестного типа животных, очень близкого к типу хордовых, куда относятся и все позвоночные. Эта древняя группа высокого уровня развития сохранилась в океане (преимущественно на глубинах 3–4 и более километров, вплоть до наибольших глубин океана!). К восьми известным нам типам живых организмов прибавился девятый.

Открытие «рангом поменьше» сделали недавно датчане. На четырехкилометровой глубине в Тихом океане они обнаружили животных нового класса, относящегося к типу моллюсков. Внешне эти существа немногим отличаются от обычных моллюсков, только строение у них более примитивное, дающее биологам основание считать, что моллюски произошли от кольчатых червей.

Что же тут интересного, спросите вы?

Видимо, эти животные, как и многие другие представители глубоководной фауны, сохраняют примитивные черты древних обитателей океана, уже вымерших в поверхностных водах морей. Однообразие и постоянство условий существования на глубинах океана как бы тормозят, замедляют ход эволюционного процесса. Открытие этих животных — находка еще одного звена той цепи эволюции, которую биологи стараются связать в единое целое, чтобы представить, как развивались разные группы животных. К XXI веку, пожалуй, не останется на биологической карте мира «белых пятен». Тогда и весь процесс эволюции станет более зримым, более ясным.

В последнее десятилетие произошло очень крупное событие в изучении морей и океанов. Как ни странно это звучит, но только сейчас мы «открыли» глубины океанов для всестороннего изучения.

Совсем недавно океан «прощупывали» на глубину не более четырех-пяти километров. А сейчас исследователи изучают дно тихоокеанских впадин, достигая предельных, открытых «Витязем» глубин — до 11 035 метров.

В 1948 году известный шведский океанолог Ганс Петтерссон, начальник экспедиции на судне «Альбатрос», выпустил книгу «Тайны морских глубин», где высказал предположение, что на глубинах больше 6,5 тысячи метров нет никакой жизни. Он ссылался на французского физиолога Фонтена, который, помещая организм в барокамеру, установил, что даже бактерии под давлением 650 атмосфер, то есть, соответственно, на глубине шести с половиной километров, существовать не могут.

Десять лет назад думали, что все морское дно, лежащее глубже 6,5 километра (а это целых 7 миллионов квадратных километров), — «мертво». Но в 1949–1952 годах исследования нашего «Витязя», а в 1951–1952 годах — датской экспедиции на «Галатее» показали, что разнообразная жизнь достигает предельных глубин океана и «мертвых» глубинных зон в океане нет…

Но вас, я вижу, интересует будущее, а не прошлое.

И ученый, с таким увлечением рассказывавший и споривший, вдруг превращается в простого, задумчивого человека.

— Океан… — говорит он так, словно видит его перед собой. — Три пятых поверхности земного шара все еще недостаточно изучены. Изучение океанов приведет науку к выводам, важным для всего человечества. Геологическое прошлое Земли, даже возраст планеты станут яснее, когда мы изучим глубины океанов и прежде всего его дно и накопившиеся на нем за миллиарды лет осадки. На дне океанов в будущем мы найдем ответ на многие вопросы, стоявшие перед наукой в прошлом.

Сколько лет Земле? Как менялся климат на ее поверхности? Как менялся, наконец, уровень самого океана и очертания его берегов и материков? Геологи считают и пересчитывают слои на земной суше, чтобы ответить на эти вопросы. Однако в результате нарушения напластований, процесса выветривания и многого другого все осадочные породы на поверхности Земли сильно смещены, перепутаны. Здесь многое препятствует составлению точной картины прошлого Земли. Атомные «часы» (определение возраста Земли по количеству распавшихся на ней радиоактивных веществ) не удовлетворяют биологов. Есть «часы», может быть, еще более точные — биологические.

Одноклеточные животные и растения, населяющие поверхностные воды океана, отмирают, и мириады их скелетиков пластами опускаются на дно океана. Если Баренцево море сто миллионов лет назад было теплее, чем сейчас, то среди донных отложений на соответствующей глубине мы найдем остатки других животных, обитателей более теплого климата. Дно океана — это как бы гигантский музей, хранилище, где, не тревожимые никем и ничем, при ровной температуре лежат «архивы» биологических явлений, на протяжении миллионов лет совершавшихся в океане. Гораздо точнее, чем любыми другими путями, по ним можно определить, например, как менялся климат на Земле. Установлено, что в районе Баренцева моря и после ледникового времени и до него были периоды более теплого климата.

Атомные «урановые часы» говорят, что Земле два-три миллиарда лет. А «биологические часы» показывают иное. Погружаясь в глубь веков, в начале палеозойской эры, то есть на 700–800 миллионов лет назад, мы встречаем там формы и типы животных наших дней. Уже тогда они в основном сложились. Почти миллиард лет прошел с тех пор. Невозможно представить себе, чтобы жизнь на Земле появилась за миллиард лет до начала палеозоя и успела за этот срок совершить всю эволюцию, если так относительно мал эволюционный путь, пройденный за последующие 800 миллионов лет. Не укладывается история развития живого населения Земли и в 4–5 миллиардов лет.

Могут возразить: а что, если раньше ход эволюции был быстрее? Но думать так нет оснований. Скорее наоборот, на заре жизни эволюция животных шла очень медленно, а по мере развития жизни темп ее убыстрялся. Земной шар должен был образоваться не меньше 10 миллиардов лет назад, чтобы жизнь на нем стала такой, какой мы ее видим сейчас. Но ведь именно к этой цифре — 10 с лишним миллиардов лет — пришел и академик О. Ю. Шмидт, по-новому объяснивший возникновение Земли и других планет. Так биология, океанология в своих выводах смыкаются с астрономией, астрофизикой. Далекие науки взаимно обогащают друг друга.

В ближайшие 20–30 лет толщи океанских отложений станут предметом детального изучения. Мы пока даже не можем сказать, как менялась соленость океана за время его существования. Но вот в 1949 году «Витязь» вышел на глубоководные исследования в Черном море. К слову сказать, оно соединилось со Средиземным сравнительно недавно, всего несколько тысяч лет назад. Понятно, что в море и грунт соленый. И вдруг, когда взяли пробу грунта с глубины 4–5 метров под дном моря, там оказалась сильно опресненная вода. Геологические трубки проникли в те слои, которые отлагались тогда, когда оно, совсем слабо соленое, было отделено от Средиземного. Исследуя остатки животных в грунте и соленость грунтового раствора на разных глубинах в Беринговом, Баренцевом, Охотском и других морях, можно проследить, когда и как менялся животный мир морей, когда они отделялись от мирового океана и когда снова объединились с ним и как изменялась их соленость.

Уже сейчас, проникая на глубину 34 метров от поверхности дна в глубь грунта, мы уходим на много миллионов лет в прошлую историю Земли. Вот как это делается. С корабля спускают ударную трубу с гидропневматическим устройством. Это как бы насос с поршнем. Если в велосипедный насос набрать воздух, заткнуть выходное отверстие и погружать насос в воду, то чем глубже, тем сильнее давление воды будет сжимать воздух через поршень. Но океанологи не дают воздуху сжиматься. Они задерживают поршень во «взведенном» состоянии и погружают трубу все глубже. Вода давит на поршень уже с силой 500–600 атмосфер… К поршню приделана тонкая трубка, как игла шприца. Как только нажимают «спусковой крючок» (открывают кран), вода ударом через поршень вгоняет «шприц» в в грунт, берет пробу. Этой подводной пушке энергию для выстрела дает сам океан.

Сейчас конструируются новые грунтовые трубки, которые смогут проникнуть в дно на 100 метров, к слоям, которым 10–15 миллионов лет. Они пересекут отложения ледникового периода и войдут в отложения третичной эпохи. Такую трубку опустят с корабля на тросе, и когда конец ее вонзится в грунт, то при подъеме трос потянет вверх поршень, находящийся внутри трубки. Стремясь заполнить образующийся вакуум, трубка под давлением воды будет медленно вползать в грунт. Это новый, улучшенный способ взятия пробы.

Пройдет немного времени, и океанологи обновят свое вооружение. Мы даже представить себе не можем, какие огромные возможности открывает перед исследователями современная техника. Уже созданы приборы для бурения дна на практически неограниченную глубину. И здесь свое слово еще скажет глубинный подводный флот. Французы для местного обследования больших глубин уже применяют маленькие самоходные подводные лодочки с аккумуляторами. Но это — разведка на полдня. А нам нужны крепкие лодки с атомными двигателями не только для исследовании, но и для быстрого передвижения под водой. Возможно ли это?

Мы почему-то не удивляемся, когда слышим, что рыбы под водой могут двигаться со скоростью 60–80 километров в час. Значит, можно построить подводные корабли, у которых будет такая форма и такие двигатели, что, несмотря на большое лобовое сопротивление, они смогут пересекать океаны на глубине, скажем, ста метров, то есть там, где им не помешают никакие штормы. Сумел же человек подняться в воздух и летать быстрей самой быстрой птицы! Сумел же он пробиться так высоко, что самолетам уже не страшны ни грозы, ни ветры!..

Среди множества технических средств, которыми мы сейчас располагаем, особенно быстро идет усовершенствование гидролокации ультразвуковых аппаратов. Сейчас с помощью ультразвука ищут китов, косяки рыбы. Чем плотнее среда, тем быстрее передается по ней звук. Медленно бежит звук по воздуху, гораздо быстрее — по воде, а еще быстрее — по суше или по дну океана. Современные дальние локаторы с берега «засекают» местонахождение корабля чуть ли не за тысячу километров!

Если вам доведется лет через 20–30 путешествовать вдоль океанских берегов, вам непременно покажут ультразвуковые маяки. Это будут даже не маяки, а станции, посылающие и принимающие ультразвуковые сигналы. Все, что происходит в океане, — любой шторм, тайфун, движение айсбергов и кораблей, — за всем этим непрерывно будет следить станция, причем точность пеленгации их уже сейчас громадна. Центр тайфуна, бушующего далеко в море, ультразвуковые станции указывают, ошибаясь всего на несколько десятков метров.

…Где-то далеко от берега под водой произошло землетрясение. Гигантская волна, вызванная этим землетрясением, катится по океану, «проглатывая» целые острова, обрушиваясь на побережье зыбкой черно-синей стеной, достигающей 10—12-метровой высоты… Это цунами, страшное бедствие, уничтожающее в несколько секунд прибрежные города с десятками тысяч людей, которые даже и не подозревают, что через минуту погибнут…

Но ультразвуковая «служба цунами» не даст совершиться несчастью. Через несколько секунд после рождения гигантской волны приборы определят ее силу и направление. Если цунами окажется опасным, в любое время дня и ночи автоматическая сигнализация включит сирены, радиостанции. Дикторы-автоматы прервут любую передачу и призовут население, живущее на берегу, в течение остающихся до бедствия минут уйти на катерах в море, подальше от берега, подняться в горы, куда не достанет волна, покинуть город. Гибельные последствия стихийной катастрофы будут в значительной степени смягчены.

Вы замечаете, мы ушли в сторону от «чистой» биологии? Иначе и быть не может…

Современная техника позволяет думать о широком освоении богатств океана, если хотите — о промышленном их использовании.

В морях сосредоточено гораздо больше веществ (и органических и неорганических), чем на поверхности суши. Если бы мы могли извлечь все золото, которое находится в морской воде, оно по цене было бы не дороже меди, — таковы его запасы!

Некоторые ученые задавались целью разработать технологию добычи золота из морской воды. Но, к сожалению, «морское» золото оказывается пока во много раз дороже золота, добытого на суше.

Возможно, в дальнейшем удастся найти рентабельные методы извлечения из морской воды редких и рассеянных элементов — никеля, кобальта, ванадия и других ценных металлов. А пока даже йод берут не прямо из морской воды, а из водорослей, которые концентрируют его в себе. Впрочем, в последнее время химики с успехом получают йод и из нефти.

Ради чего с такой настойчивостью стремятся ученые в глубь океана, бьются над десятками сложнейших проблем? Не проще ли, в самом деле, получать тот же йод из нефти, а водоросли оставить в покое? Может быть, богатство океанов — это призрак заманчивый, но недостижимый, как золото, растворенное в океанской волне?

— Нет и еще раз нет, — убежденно говорит Л. А. Зенкевич. — Мы не можем расточать сокровища, которые сами идут к нам в руки. Несмотря на высокую техническую оснащенность, наш рыбный промысел — пока еще дикий промысел, охота, а не рыбное хозяйство. Мы должны не только ловить рыб, бить китов, собирать таких кормовых беспозвоночных, как омары, устрицы. Надо использовать в интересах человека всю массу морского населения, В XXI веке человечество будет управлять громадным и организованным морским хозяйством. И так же, как сухопутное сельское хозяйство разделяется на овощеводство, лесное хозяйство, овцеводство и т. д., морское хозяйство будет иметь несколько своих отраслей. Возьмем китов. Допустим, сегодня родился кит.

Как вы думаете, — обращается к нам Л. А. Зенкевич, — когда он начнет размножаться?

Мы лихорадочно перебираем в памяти все, что знаем о китах. Вспоминаем, что киты достигают в длину десятков метров, весят по 10–15 тонн. Но мы не биологи, и никак не можем сообразить, сколько лет нужно киту, чтобы вырасти. Наверное, лет десять-двенадцать?

— Не смущайтесь, — ободряет нас ученый. — Не вы первые совершаете эту ошибку. Все знают, что самое крупное сухопутное животное — слон становится взрослым, достигает половой зрелости в 35—40-летнем возрасте. И мало кто знает, что киты — эти «слоны океанов» — становятся взрослыми и дают потомство уже на второй-третий год после своего рождения… До сего времени такой неслыханный темп роста китов остается загадкой для всех. А биологически это объясняется просто: океан неизмеримо богаче суши пищей, питательными веществами, витаминами.

Растительность на суше должна иметь твердые стебли, древесную часть, чтобы устоять против ветра, чтобы тянуться к солнцу. У нее должны быть корни, достаточно прочные, сложные и разветвленные, чтобы питаться из грунта, проникать к влаге, в глубину. Растения суши должны защищаться от высыхания, от большой жары, от холода. Сколько же энергии им приходится тратить на защитные приспособления! И как мало полезных, питательных веществ оставляют они человеку!

В море другие законы. Здесь растениям не нужны особые покровные, защитные элементы. Они почти целиком состоят из тех же клеток и органических веществ, что и листья наземных растений. Образно говоря, биологический коэффициент полезного действия морских растений (по содержанию кормовых, питательных веществ) равен почти 100 процентам, в то время как у древесной растительности он не выше 5–6 процентов. Происходит это потому, что в океанах идеальные условия для жизни растений: питание из окружающей среды, благоприятная малоизменяющаяся температура, существование во взвешенном состоянии. Недаром жизнь на Земле, по-видимому, зародилась в теплых океанских лагунах, пронизанных животворными лучами жаркого солнца.

Но дело не только в доступности и обилии питательных веществ, из которых «строятся» морские организмы. Если рассматривать продукцию моря с точки зрения пищевой полезности, надо обратить внимание и на другое.

Дело в том, что земные растения, как правило, не имеют такой высокой концентрации витаминов, как морские организмы. Особенно богат витаминами и питателен так называемый планктон. Это мельчайшие растительные и животные организмы, особенно обильно населяющие верхние слои моря. Интересно, кстати, что растительный планктон по питательным свойствам очень близок к самому высокому сорту лугового сена.

Поневоле задумаешься: как же так? В нашем сухопутном хозяйстве мы траву косим, стараемся использовать каждую крошку органических веществ зеленой массы, а здесь, в морях, где такое множество различных организмов, остаются нетронутыми несметные богатства. Вы скажете: а водоросли, а моллюски, а ракообразные? Ведь их уже добывают… Но много ли? Ничтожную долю той массы, которая обитает в море.

Вот что пишут наши чешские коллеги, — ученый открывает журнал с яркой обложкой. — Смотрите: они намерены в ближайшее время использовать в промышленном масштабе хлореллу — зеленую пресноводную водоросль. — Он читает: — «Хлорелла — ценный источник кормов и сырья для производства удобрений, спирта, бензина, медикаментов. В бассейне для выращивания водорослей с гектара водной поверхности за год можно получить примерно в 20 раз больше корма, чем с гектара, занятого самыми высокоурожайными травами. А расходы — гораздо меньше, чем при посеве таких трав…»

Чем выгодно морское хозяйство?

Вы пришли в лес, срубили все деревья на отведенной делянке и посадили здесь молодые саженцы. Как и слон (да простят мне это сравнение!), деревья вырастут, лес восстановится только через сорок лет. А в океане организмы, составляющие основную массу растительности земного шара, дают пятьдесят поколений в течение года!

Теперь вы понимаете, почему киты вырастают не за сорок лет, а за год-два. Они научились черпать из океана обильное питание. Но киты — не исключение, а только яркий пример. Таких примеров можно привести тысячи. Среди них есть и курьезные — такие, что заставляют всерьез задуматься о законах природы, которая у нас на глазах творит чудеса, словно подсказывая людям: «Смотрите, учитесь!..» Задумывались ли вы когда-нибудь, почему самые большие животные земного шара питаются самыми мелкими животными или растительной пищей? Ведь по силе своей и размерам и кит и слон вполне могли бы стать хищниками. Однако они не хищники. И в этом проявился великий закон жизни, закон природы. В тропиках, где живут слоны, в океанах, где обитают киты, природа создала такие благоприятные условия, что растительноядные животные и животные, питающиеся мельчайшими организмами, получили больше «привилегий», чем хищники. Крупным хищникам становится все труднее прокормиться в этих условиях. Природа как бы говорит им: если хочешь развиваться дальше, быть крупнее, сильнее, жизнеспособнее (а это важно б борьбе за существование!), переходи на новую пищу. Может быть, она менее питательна, чем мясо твоих жертв, но зато ее много вокруг и тебе не придется тратить силы на охоту, на погоню, на борьбу… Нужно только приспособиться к этой пище.

И вы знаете, некоторые крупные хищники принимают эти условия, чтобы выжить.

Какая самая крупная рыба в мире? Акула? Хищная акула? Нет! Самая крупная из акул перестала быть хищницей. Она, так же как и киты, процеживающие воду через китовый ус, питается планктоном: вбирает в себя воду и фильтрует ее. Предки ее были хищниками, но ни один из них не имел таких размеров, как эта 16-метровая гигантская акула, мирно пасущаяся на океанских пастбищах…

Вот она — сила природы. Вот они — средства, овладев которыми, может творить чудеса и человек.

Простое устройство — китовый ус. Но люди пока не сумели сделать столь же дешевый и надежный фильтр для извлечения планктона из морской воды. Строились даже корабли со специальными насосами, с гигантскими центрифугами, которые отцеживали планктон. Все это было пока не рентабельно. Но пройдет еще десяток-другой лет, и мы сможем черпать из океана массу планктона, превращать его в корма для сельскохозяйственных животных, а возможно, и в пищу для людей. В 1963 году в Антарктике рядом с китами будет «кормиться» богатейшими скоплениями планктона и советский БРТ — большой рыбный траулер. Его уже оснастили насосами и сетями. Планктон будут грузить в трюмы.

Можно с уверенностью сказать, что в XXI веке будут использоваться и водоросли. Никто не делал пока точных подсчетов, но мировые запасы водорослей можно определить в миллиарды тонн. Из них мы сейчас используем едва сотни тысяч тонн.

К 2000 году, я уверен в этом, заявит о своем рождении новая наука — подводная агрономия и, если хотите, подводная генетика. Баренцево море, Балтийское, Азовское, северо-запад Черного моря, их многочисленные заливы станут угодьями морских совхозов. На глубинах до 100 метров, где много солнца и теплая вода, агрономы и механизаторы — подводники в скафандрах — на юрких подводных машинах будут разводить полезные растения и животных и создавать новые формы. Только на больших глубинах, где темно, где температура всего 1–2 градуса и развитие жизни заторможено, не будет подводных нив и огородов.

…Пришла весна. Из морской воды вдруг исчез фосфор и азот. Их вобрали в себя водоросли, начавшие бурно развиваться. Растения испытывают фосфорный и азотный голод: в море не так много этих веществ. Дайте водорослям удобрения — и они принесут вам урожай тем больший, чем больше соединений фосфора и азота вы растворите в лагуне. Но и тут нужен глаз агронома, точнее говоря — «моренома», знатока морских растений. Ведь мы и на суше не вносим удобрений зимой. Надо точно ^нать, когда и какие нужны удобрения морским полям. «Моределие» — вещь не простая.

Будет развиваться морское животноводство. Вряд ли удастся разводить китов в питомниках. Но стоит подумать о том, чтобы превратить в питомник все океаны Земли. Китам нужны пространства. Ведь в Антарктике они живут только летом, а на зиму уходят за тысячи километров — в субтропики. И никто не знает, где именно они размножаются, каким маршрутом идут. До сих пор неясен вопрос: одни и те же киты живут в северном и южном полушариях или это разные стада?

Китовое хозяйство должно быть упорядочено. Недавно были проведены первые мероприятия по охране китов. Если они будут выполняться, то киты не только сохранят стада, но даже увеличат их.

Профессор на минуту остановился. Мы видим, что, увлеченный беседой, он мог бы рассказать еще очень и очень много интересного. Но…

— Простите, время истекло. У меня экзамен…

Лев Александрович подходит к стеклянной двери, открывает ее и приглашает терпеливо ждущего в коридоре студента:

— Молодой человек, прошу вас…

 

Золотой век изобилия впереди

Не смогли бы вы сказать, — попросили мы академика Семена Исааковича Вольфковича, — сколько людей, например, могло бы прокормиться на нашей планете? Существует ли в этом смысле для роста населения земли какой-либо предел?

— Нет такого предела и быть не может, — уверенно, не задумываясь, ответил академик.

Видно, ему не раз приходилось думать над этим вопросом.

Возможности науки в повышении производительных сил земли, сельского хозяйства неограниченны.

— Вспомните, — сказал академик, — еще более полувека назад Дмитрий Иванович Менделеев считал, что не только десять миллиардов, но и во много раз больше народу пропитание на земном шаре найдут, прилагая к этому делу не только груд, но и настойчивую изобретательность, руководимую знаниями. Это было сказано в самом начале двадцатого века, когда население земного шара исчислялось в 1,6 миллиарда человек. За полвека численность населения земли поднялась на целый миллиард.

Откуда же берется пропитание для растущего человечества?

Наряду с природными процессами, дающими пишу растениям, в кругообороте питательных веществ большую роль играют специально получаемые химические средства.

Во время Великой Отечественной войны землям Средней Азии не хватало азотных и фосфорных удобрений. Всего за три года урожаи хлопка на этих неудобренных землях уменьшились вдвое. А нынче здесь снова вместо 10 тонн хлопка, как это было в войну, собирают по 20–24 тонны и более с гектара.

Современная химическая наука и химическая промышленность опрокидывают «теорию» Мальтуса, а также пессимистическую теорию «убывающего плодородия», считавшуюся еще недавно законом. Практика земледелия ряда стран показывает, что прирост урожая, если обеспечено нормальное водоснабжение полей, примерно наполовину определяется удобрением, на четверть — механической обработкой почвы и еще на четверть — качеством семян. Видите, какая нехитрая на первый взгляд арифметика. К. А. Тимирязев, Д. Н. Прянишников и другие ученые рассчитали, что, внося органические и минеральные удобрения, можно поднять продуктивность нашего сельского хозяйства в шесть-семь раз, а если увеличить площадь пашни, то в двенадцать-четырнадцать раз. Основываясь на анализе роста народонаселения нашей страны и перспективах повышения урожайности, Д. Н. Прянишников говорил в 1925 году, что на 150 лет вперед Россия может не думать о недостатке средств продовольствия, если она даже будет удваивать население через каждые пятьдесят лет.

Этот замечательный прогноз ученого, заглянувшего далеко вперед, в XXI век, говорит о великой силе науки и техники, которую человечество пока еще не использует в полную меру.

С тех пор как были высказаны эти прогнозы ученых, прошло несколько десятилетий. За это время биология и химия сделали новые шаги вперед.

Если учесть социальный прогресс и новые данные науки, то цифры, приведенные в прогнозе Д. И. Менделеева, можно было бы удвоить или утроить, то есть при широком использовании успехов науки и техники можно было бы обеспечить питанием на земном шаре 20–30 миллиардов человек. Но…

Можно себе представить, — говорит академик, — какого благосостояния достигнут все страны мира, если не будут расточать свои силы на гонку вооружений, а направят их на мирное созидание. Я думаю, что «золотой век» человечества не позади, а впереди. Он наступит, когда наука, применяемая в мирных целях, будет пронизывать, преобразовывать всю хозяйственную и культурную жизнь человека.

Большое место займет в будущем химия. Среди множества полезных веществ, полученных химиками, триумфальной победой в XX веке было извлечение и связывание азота из воздуха, производство синтетических азотных удобрений. Для этого потребовались долгие годы упорной работы физико-химиков и инженеров и большие усилия со стороны промышленности, изготовившей сложные машины из специальных сталей.

Все большее значение приобретают сейчас многочисленные новые органические препараты для защиты растений от вредных насекомых, грызунов и болезней, для уничтожения сорняков, для ускорения и регулирования роста и плодоношения растений и животных. Эти новые вещества действуют в сотни раз лучше, чем прежние сельскохозяйственные яды.

Мы так привыкли к минеральным удобрениям и химическим средствам защиты растений, что забываем об их молодом возрасте. Ведь выпуск фосфорных удобрений начат всего сто лет назад, калийных — около восьмидесяти, а синтетических азотных удобрений — около полувека. Задача массового производства удобрений решена в нашем столетии. Сейчас круг удобрений расширяется. Глубоко исследуются и внедряются в практику земледелия, например, микроэлементы, которые в растениеводстве играют примерно такую же роль, как витамины и гормоны в человеческом организме. Одновременно некоторые из них являются средствами против болезней растений: бор излечивает от гнили сердечка свеклу, от бактериоза— лен. Микроэлементы, добавляемые в корм скоту, избавляют его отряда заболеваний: медь — от лизухи, кобальт — от сухотки и др. Вот какое важное значение имеют незначительные добавки этих элементов!

Можно с уверенностью предсказать, что с помощью обогащенной пищи и санитарных средств животные будут в будущем так же защищены от болезней и паразитов, как и человек.

Чтобы перенестись в будущее, не обязательно строить фантастические догадки. Вы идете по улицам Москвы и видите, как высаживают в грунт взрослые большие деревья. Обычно они приживались с большим трудом, долго болели. Но почему же теперь эти деревья приживаются значительно быстрее и лучше?

Потому что корни их обработаны особыми веществами — стимуляторами, ускорителями роста.

Вы берете всего долю грамма определенного органического вещества, и корневая система растения быстро развивается. Уже сейчас применяют стимуляторы роста для быстрого развития помидоров, яблок, груш. Стимуляторы роста ускоряют заживление на деревьях ран, отодвигают предел роста. Они позволяют получить в год по два урожая картофеля, выращивать, например, качаны капусты диаметром более метра. Я имею в виду один из видов стимуляторов — гиббереллины. Не изменяя корневой системы, гиббереллины заставляют в несколько раз увеличиться надземную часть растения.

Сейчас применяют лишь несколько веществ-ускорителей. Пройдут годы, и их будут десятки и сотни. Ученые подберут для различных видов растений свои ускорители, замедлители и другие регуляторы жизненных процессов.

У многих стимуляторов роста есть удивительное свойство. Если доза ускорителей взята очень большая, они становятся «замедлителями». Они подолгу не дают картофелю прорастать на складах, не дают упасть с дерева недоспелым фруктам и даже заставляют прекрасную розу, на радость всем любителям цветов, цвести неделями.

А вот несколько беглых картин из будущего.

…Осень. Под крылом самолета — тысячи гектаров спелой пшеницы. В центре — пестрый ковер-прямоугольник. Это совхоз, утонувший в садах. Откуда здесь, в полупустыне, взялся этот оазис? Что дало силу пшенице, яблоням, дубравам подняться на чахлой земле, где раньше росла только редкая верблюжья колючка? Химические средства дают почве питание и улучшают ее структуру, вызывают дожди, опресняют соленые воды озер и морей.

…Морозит. Зябнет озимь. Она давно ждет, когда, наконец, пушистое снежное одеяло укроет ее. Но снега нет. Тонкий ажурный ледок покрывает лужи Плывут только низкие тучи.

Летчик входит в одну из туч и включает распылитель. Кристаллы углекислоты словно дают туче «толчок», и она постепенно тает, превращаясь в пушистый снег.

Записка агронома требует: «Ожидаются сильные морозы. Закрыть озимые слоем снега» И летчик, подождав, когда над полями нависнет или метеорологами будет передвинута сюда туча, вызовет снегопад.

Даже ребятишки в XXI веке будут знать, чем можно вызвать снегопад зимой и дождь летом. Они будут знать, что порошок, высыпанный летчиком в туче, испаряется и при этом поглощается много тепла. Туман, пар в туче переохлаждаются, конденсируются и капельками воды или кристаллами снежинок выпадают над полями.

…Однажды летом, когда в ночь вдруг ударили заморозки, казалось, погибнет весь урожай. А поля у совхоза такие огромные, что кострами их не согреешь, дымовые шашки на машинах развезти не успеть. И тогда в бой с заморозками вступили совхозные вертолеты: и большой транспортник и малые— связные, пассажирские такси. Они забросали поля дымовыми шашками. Стелющийся по земле дым спас урожай…

Деревья нелегко приживаются в пустынях. В песках мало питательных, связывающих и удерживающих влагу веществ. Химики начинают обработку песков и других почв, не обладающих нужной для земледелия структурой, веществами, которые являются структурообразующими. Таковы некоторые органические вещества с мудреными названиями. Их можно производить из бурых углей, древесины, нефтяных углеводородов, водорослей. Эти препараты будут применяться в сравнительно небольших количествах на гектар и будут дешевыми, не то что в 50-е годы. Они намного повысят влагоемкость почвы и помогут удержать питательные вещества в ее поверхностном слое. К настоящему времени испытано уже несколько десятков подобных органических препаратов, дающих большой эффект. Структура почвы резко улучшается. Она поглощает влагу вместе с питательными веществами, но плохо ее отдает.

Известный почвовед академик И. В. Тюрин считает, что разрешение задачи снабжения земледелия доступными и недорогими структурообразующими веществами явится историческим событием, которое равнозначно появлению в 40-х годах XIX века минеральных удобрений.

Но поднять плодородие земли и повысить урожай — это еще недостаточно. Надо его защитить от вредителей и болезней, надо его сохранить и рационально использовать.

Химики синтезировали к настоящему времени несколько десятков тысяч химических ядов, из которых пригодными для сельского хозяйства во всех отношениях оказались лишь сотни; но и они могут быть использованы не в любых условиях…

— Знаете ли вы, что около некоторых заводов, производящих ДДТ, разводится много мух? — спросил нас С. И. Вольфкович. — Но ведь ДДТ средство против них, скажете вы, — как же так?

Оказывается, мухи способны привыкать, приспосабливаться к ДДТ. Необходимо, следовательно, думать о новых средствах. В природе, в медицине, в сельском хозяйстве нередки случаи, когда организм приспосабливается к вредным условиям и ядам. И тогда химикам вместе с биологами приходится изыскивать взамен другие. Поиски должны обеспечить взаимозаменяемость средств и их возможную универсальность.

— Жителям XXI века химическими средствами удастся отстоять поля, сады и леса от вредителей, болезней и даже отдалить для деревьев старость, — улыбаясь, говорит академик. — В будущем станут применять химические средства, в которых объединятся удобрения со структурообразующими веществами, со стимуляторами роста и ядами против вредных насекомых, болезней, растений и др. Еще много творческих работ предстоит выполнить химикам в союзе с биологами и агрономами.

Жаль, что мы не успели с вами заглянуть в совхозные парники. Через короткий срок вокруг каждой электростанции, вокруг заводов, особенно на севере, протянутся на много километров их стеклянные коридоры.

Обилие тепла и углекислого газа, отходящих из печей предприятий, позволит поставить парниковое хозяйство на широкую ногу; оно будет действовать круглый год. В них газообразная углекислота, как удобрение, будет давать большой эффект. Это доказано на практике.

Добавьте к этому искусственное освещение, сетчатые полки, на которых овощи уже сейчас выращиваются без почвы (она заменена питательными растворами), — и вы поймете, что свежую зелень люди смогут получать круглый год в любом месте земного шара.

Агротеплофикация… Не многие еще знают этот термин, а ведь у него блистательное будущее. Все шире и шире применяется в нашей стране теплофикация — комплексная выработка на тепловой электростанции и электрической энергии и тепла. Обычная тепловая электростанция вырабатывает только электрический ток, а огромные количества тепла из конденсаторов выбрасывает вместе с охлаждающей водой в мимо текущую реку.

Бывает, что такая река на добрый десяток километров вниз по течению от электростанции не замерзает в самый лютый мороз. Но «улицу не натопишь», а коэффициент полезного действия такой электростанции всего 20–25 процентов.

Теплоэлектроцентраль вырабатывает несколько меньше электроэнергии, но зато она отпускает потребителям большие количества тепла в виде горячей воды или пара. Это тепло идет и для технических нужд — на заводы и фабрики, и для бытовых целей — отопления жилищ, горячего водоснабжения и так далее. Но вот беда: если зимой потребителей тепла хоть отбавляй, то летом их становится значительно меньше. Куда же девать тепло?

Потребителем этого тепла может быть сельское хозяйство. Опыты показали, что если под поверхностным слоем почвы, там, где находятся корни растений, проложить керамические трубы с отверстиями в стенках и с помощью этих труб осуществлять «подземный полив» растений теплой водой. урожай значительно возрастет. Сочным редисом, ароматной мякотью помидора, рассыпчатым картофелем может вернуться к нам ненужное летом, но неизбежно получающееся на электростанциях избыточное тепло.

Наука даст такой прирост урожая, а следовательно, и продуктов животноводства, что вряд ли в XXI веке понадобится синтетическая искусственная пища. Резервы сельского хозяйства еще огромны. К тому же многие виды пищевых продуктов, используемые в качестве сырья в химической промышленности, можно заменить уже сейчас нефтью, природным газом, древесными опилками и многими другими распространенными и дешевыми природными ресурсами. Благодаря этому для питания высвободится огромное количество продуктов.

Мы с вами приоткрыли завесу в будущее. То, что химия создала до сих пор, — только фундамент величественного сооружения науки будущего. Нет сомнения, что «золотой век» изобилия, здоровья и силы людей не позади, а впереди.

 

Нет пределов плодородию

Мы в кабинете у академика Николая Васильевича Цицина. Он сидит за широким письменным столом. У чернильного прибора — черная фигурка каслинского литья. В руках этой фигурки вместо копья, которое, судя по ее воинственному виду, полагалось бы ей держать, — гигантский колос не виданного никогда нами культурного растения. Если бы нам сказали, что это колос с Марса, мы поверили бы, так он не похож на обычные для нас колосья ожи и пшеницы.

— Для того чтобы жить и творить, — начинает свой рассказ хозяин кабинета, — необходимо в первую очередь питаться. Пища — это одна из самых первых потребностей человека наряду с воздухом для дыхания, одеждой и жильем. В настоящее время подавляющее большинство пищевых продуктов, кроме, может быть, соли, рыбы и дичи, поступает на стол к человеку из сфер его сельскохозяйственной деятельности.

Сельское хозяйство поставляет разнообразные продукты. Пройдя соответствующую переработку, они превращаются в бекон и колбасы различных сортов, сдобные булочки и макароны, печеночный фарш и похожие на обломки камня кусочки сахару. Но если мы посмотрим глубже, то увидим, что главное в сельскохозяйственном производстве — это хлеб. Именно поэтому проблеме производства зерна уделяет столько внимания Коммунистическая партия.

Производством зерна, в первую очередь пшеницы, занято у нас очень много людей. Достаточно напомнить, что, например, в 1958 году у нас в стране было засеяно зерновыми культурами 126 миллионов гектаров, из них пшеницей 69 миллионов гектаров. Как видите, у нас только одной пшеницей засевается площадь, превосходящая всю территорию Франции. Чтобы осеменить эти 69 миллионов гектаров, нужно около 100 миллионов центнеров зерна ежегодно. Грандиозная цифра!

Посевная кампания… Трудно представить себе ее в размерах всей страны. Это сотни тысяч тракторов, которые круглые сутки работают в поле, — трактористы, на ходу спрыгивая со своих стальных коней, сменяют друг друга. Это реки бензина, который движет стальные сердца машин. Это миллионы людей, ежедневный труд которых в дни посевной никак не укладывается в рамки семи- или восьмичасового рабочего дня. Если подсчитать, какое количество средств и человеческой энергии, сил, труда вкладываем мы ежегодно в одну только посевную кампанию, получаются миллиарды рублей.

Сельскохозяйственное производство, характеризующееся огромными масштабами, имеет одну очень важную особенность — понижение затрат труда в нем всего на один процент влечет за собой экономию в миллионы человеко-дней, повышение урожайности всего на одно зерно в каждом выращенном колосе вызывает общий рост урожайности на миллионы пудов. А какую фантастическую экономию дало бы снижение затрат труда на посевную кампанию в два или три раза! Трудно себе представить.

А путь для этого есть. Надо иметь такую зерновую культуру, засевая которой наши поля, можно будет получать урожай без возобновления посевов несколько лет кряду. Так же, как, например, дает урожай клевер.

Но где взять такую культуру? Сельскохозяйственная практика многих тысячелетий не знала ее.

…Около тридцати лет назад, в 1930 году, впервые были получены гибриды между однолетним культурным растением — пшеницей и многолетним диким пыреем. И возникла идея о возможности создания многолетней пшеницы.

Действительно, законы генетики, а по ним и практика селекции подтверждают, что при скрещивании двух растений в их потомстве возможно образование таких растений, где будут сочетаться именно те свойства обоих родителей, которые нужны для решения поставленной задачи. Взяв эти растения через ряд последовательных отборов и дополнительных скрещиваний, можно получить новые растения с устойчивой наследственностью по тем именно свойствам и признакам, которые нас наиболее интересуют.

При скрещивании пшеницы и пырея нам надо было сохранить зерно с полезными вкусовыми качествами пшеницы, воспитанной в течение тысячелетий бесчисленными поколениями земледельцев. А от пырея следовало взять способность к многолетнему образу жизни и плодоношению.

Когда была впервые провозглашена эта идея, многие ученые отнеслись к ней очень недоверчиво. Я помню, как на одной из выездных сессий Академии наук СССР в Свердловске один ученый после моего краткого сообщения потрепал меня по плечу и посоветовал пойти подучиться ботанике… Да и многие не верили в идею создания многолетней пшеницы, не считали ее перспективной.

Но были и такие люди, которые поддерживали меня.

Особенно важной и одобряющей была поддержка великого преобразователя природы Ивана Владимировича Мичурина. Он считал, что претворение в жизнь этой идеи произведет революцию в сельском хозяйстве.

Ну, а сегодня далеки ли мы от ее реализации? Осуществляется ли она?

Да, бесспорно. Сегодня мы уже имеем десятки многолетних пшенично-пырейных гибридов, дающих урожаи хорошего, доброго, качественного зерна.

Ученый взял с полки небольшую шкатулку и открыл ее. Она была наполнена необычными колосьями, вроде того, который, словно копье, держал чугунный страж. Но колосья все-таки были разные. Одни пышно ветвились, выбрасывая в стороны пучки колосков, густо усыпанных зернами. Другие — необычайно длинные — состояли из стройных рядов колосков, содержащих множество зерен.

— Вот они, — сказал академик, показывая нам колосья. — Это не пшеница и не пырей. Это совершенно новые виды культурного растения. Оно— вы видите — ничем не похоже на тощий мелкозернистый пырей. Вместе с тем это не плотная пшеница: зерно у него лучше, чем у пшеницы. Посмотрите сами.

Пшеница созревает снизу вверх. Сначала начинает желтеть стебель, затем созревает и колос. Многолетняя же пшеница созревает сверху вниз. Сначала созревает колос, в то время как стебель и листья остаются еще зелеными.

Может быть, вам это кажется не очень важным, но представьте себе, что миллионы гектаров у нас засеяны такой пшеницей. Осенью комбайны снимут сухой вызревший колос и затем отдельно уберут остальную массу, еще зеленую. Здесь уже получится не солома, а значительно более ценное как кормовой продукт для скота сено.

Пшеница очень восприимчива к многим болезням. Многолетняя пшеница почти ничем не болеет.

В зерне обыкновенной пшеницы содержится белка 14–15 процентов, а у многолетней пшеницы — 20–25 процентов, то есть почти столько же, сколько у бобовых растений, например у гороха. Да к тому же белок многолетней пшеницы усваивается живым организмом на 80–90 процентов, а белок гороха — на 50–60 процентов.

Считая под микроскопом количество хромосом в клетках растений, обнаруживаем, что обыкновенная пшеница содержит их 42, а пшеница многолетняя — 56.

Все пшеницы в мире являются самоопыляющимися. А многолетняя пшеница — растение перекрестноопыляемое.

Еще одно отличие: пшеница — растение однолетнее, а это — многолетнее. Важнейшее различие!

Можно привести еще много сравнений. Но мне кажется, что и уже перечисленные качества достаточно убедительно свидетельствуют, что мы имеем дело с совершенно новыми видами пшеницы, растением, которого не было раньше ни в природе, ни в культуре, растением, искусственно созданным по заранее задуманному плану нашими советскими учеными.

Почему же до сих пор многолетней пшеницы нет еще в производстве колхозов и совхозов? Этому мешают некоторые трудности, которые нам предстоит устранить.

Я уже упоминал о свойстве многолетней пшеницы, ее жадной способности к перекрещиванию. Стоит ей оказаться рядом с какой-либо формой или сортом пшеницы, как в ее потомстве уже от нее ничего не останется. Кроме того, недостаточна еще и устойчивость многолетней пшеницы к перезимовке во второй и третий годы ее существования. Если в первый год она дает всегда отличный урожай, то во второй год ее поведение неопределенно, неустойчиво. Трудно предсказать в каждом отдельном случае, хороший или плохой урожай даст она на второй год своей жизни. Учитывая все это, мы пока не можем выйти с ней в сельскохозяйственное производство, на поля совхозов и колхозов.

Создание многолетней пшеницы — исключительно интересная задача. Получение ряда новых, даже двухлетних форм пшеницы позволит нам экономить ежегодно миллионы центнеров посевного зерна, огромное количество бензина, человеческого труда и т. д.

В процессе поисков окончательного решения этой задачи мы сделали целый ряд интереснейших работ, имеющих большое практическое значение.

Я говорил уже, что при скрещивании двух различных растений появляются потомки с самыми разнообразными комбинациями свойств родителей. Некоторые из потомков, рожденных в результате скрещивания пырея и пшеницы, оказались очень похожими и внешне и по своим свойствам на пшеницу. Однако урожайность их, как правило, оказывается значительно более высокой, чем у обычных сортов пшеницы. От пырея, обладающего высокой устойчивостью к неблагоприятным условиям существования, эти гибриды приобрели способность к особенно энергичному росту и развитию.

Есть уже ряд сортов пшеницы, в которых «течет кровь» их дальнего прародителя — пырея и которые уже широко вышли на поля. Три таких сорта в 1958 году занимали под посевом около 700 тысяч гектаров в семнадцати областях. Эти гибридные сорта отличаются высокой урожайностью. Так, один из них — пшенично-пырейный гибрид № 1—на Елгавском сортоиспытательном участке в Латвии за 10 лет испытания в среднем дал урожай в 50 центнеров с гектара, превысив на 11 центнеров лучший местный стандартный сорт пшеницы.

Особый интерес представляет полученная нами так называемая зернокормовая пшеница, являющаяся совершенно новым видом культурной пшеницы. Эту пшеницу можно в течение одного лета убирать либо сначала на зерно а потом на сено, либо сначала на сено и потом на зерно, либо использовать ее только на сено. Так, в 1958 году мы получили за три укоса 120 центнеров сена с гектара. И какого сена! В нем содержится столько же белка, сколько и в зерне обыкновенной пшеницы, — 14–15 процентов! Эта новая пшеница форсированно размножается и испытывается. Большой интерес представляют полученные нами ветвистые новые разновидности мягкой пшеницы. Видели ли вы когда-нибудь вот такие колосья? — Академик показывает мощные колосья самых разнообразных форм гибридной пшеницы. — Я беседовал со многими опытными, старыми хлеборобами; они не видели таких колосьев. Не видели их и в зарубежных странах. Таких пшениц, в колосе которых насчитывалось бы по 30 и более колосков по 7–9 зерен на один колосок, не было, они лишь теперь созданы советскими учеными. Сорта таких пшениц, когда мы передадим их производству, наверняка будут давать урожай на 30–40 процентов выше обычного.

…Зимой при анализе селекционного материала нам приходится подсчитывать количество зерен в колосьях. На первый взгляд это скучное занятие может показаться смешным. А знаете ли вы, что представляет собой одно лишнее зерно в каждом колосе всех растений, выращенных на одном гектаре? Это величина очень солидная. Это примерно один центнер зерна на гектар.

Я хочу отметить, что я лично никаких пределов в повышении урожайности культурных растений не вижу. И есть целый ряд путей к этой цели.

Я позволю себе привести один пример возможного пути дальнейшего повышения урожайности культурных растений.

В природе есть такое дикое растение — элимус, или колосняк. Встречается оно у нас в полупустынях. Из 50 видов этого растения наиболее интересны два — песчаный и гигантский. В колосе последнего насчитывается до 700–800 зерен! Возникает мысль: а нельзя ли получить, скажем, пшеницу с таким же большим количеством зерна? Десять лет мы пытались провести скрещивание пшеницы с элимусом. Каждый год на две-три тысячи скрещиваний мы получали 5–6 зерен. Их высаживали в прокаленную удобренную почву, они давали ростки и вскоре погибали. И мы никак не могли из них получить жизнеспособные гибридные растения.

А разгадка оказалась несложной. Между зародышем и эндоспермой, которой должен в первые дни питаться зародыш, в гибридном семени образуется прослойка. Она мешает зародышу воспользоваться запасами питательных веществ семени.

В связи с этим мы решили отделить зародыш от эндоспермы и посадить его в пробирку в специально приготовленное для этого вещество. Появился крепкий росток, который быстро развивался. Когда у него корешки хорошо развились, мы высадили молодое растеньице в почву, и из него выросло гигантское растение.

Десять лет заняло у нас преодоление первого препятствия. А за ним сразу же возникло второе. Гибриды оказались неспособными к дальнейшему размножению. Немало труда пришлось затратить, чтобы преодолеть и это препятствие. Путем удвоения числа хромосом удалось преодолеть нам и его.

Сегодня у нас есть гибриды от скрещивания элимуса с рожью, с ячменем, с пшеницей. Сейчас мы поставили задачу получить новые сорта культурных растений — ржи, пшеницы, ячменя, в колосе которых было бы не по 20–30 зерен, как сейчас, а по крайней мере по 200–300 зерен и более. А потом, я убежден, будут получены сорта с еще большим содержанием зерен в колосе. Все это совершенно возможно, и задачи, которые мы ставим, являются реальными.

Я коснулся только нескольких вопросов, связанных главным образом с теми работами, которыми в течение многих лет занимается наш коллектив научных работников.

…Мы стоим у карты мира. Голубые просторы океанов занимают большую часть. Наверно, если мимо нашей планеты пролетал когда-нибудь космический корабль посланцев другой солнечной системы, он сообщил по радио на свою родину, что типичным пейзажем здесь является вечно колеблющаяся под ветром гладь океана.

Суша — она занимает меньше трети поверхности Земли — раскрашена пестрее. Здесь и желтые пятна пустошь и полупустынь, коричневая окраска горных хребтов, бело-зеленые разводья вечных льдов, яркая зелень тропических джунглей…

Сколько на нашей планете пространства, еще не использованного человеком! Как мало на Земле полей! А ведь лучи Солнца озаряют всю Землю, и вся она может плодоносить — и опаленные солнцем пустыни (лишь дай им воду), и зыбкие трясины болот (только осуши их), и тропические джунгли, и голубые воды океана, — сумей люди их покорить. Бесконечно щедрая, сколько десятков миллиардов своих сынов может прокормить Земля!

Нет пределов повышению урожайности, сказал академик. Почему же голодают ежегодно на этой прекрасной зеленой планете миллионы людей? Для чего кое-кто из них бряцает оружием, грозит войной, тратит бесконечное количество драгоценного человеческого труда, ума, средств на подготовку битв, в огне которых может сгореть половина человечества? Не лучше ли разным народам, каждому на своей территории, мирно соревнуясь, постараться обогнать друг друга в борьбе с природой? Соревноваться в производстве тех благ, которые нужны каждому человеку. Чтобы не было ни голодных, ни обездоленных. Земля дает. Люди, берите!

 

Повесть о бескровной хирургии

Это была удивительная хирургическая клиника, а день, который мы провели в ней, мог бы быть описанным в отдельной книге… Директор Института экспериментальной хирургической аппаратуры и инструмента Михаил Герасимович Ананьев, показывавший нам эту рядовую клинику будущих десятилетий, на цыпочках подошел к одной из палат и приоткрыл дверь. Больной кивком приглашает нас к себе. Привычным движением он опускает руку на крошечный пульт у кровати. Радио в палате смолкает. Еще одно нажатие кнопки — и изголовье кровати приподнимается так, чтобы больному было удобно беседовать полулежа. Необычна не только конструкция кровати, необычно и то, что, лежа в ней, можно поднять шторы на окне, включить освещение, вентиляцию.

В следующей комнате за пультом сидит женщина в халате. Перед ней два десятка телевизионных экранов. М. Г. Ананьев, видя наше недоумение, поясняет:

— Это врач-диспетчер. Он следит за каждым тяжелобольным и готов прийти на помощь в любую минуту, послать к нему врача или сестру. Электрический термометр и пульсометр все время записывает температуру тела и пульс больного.

Но вся эта аппаратура оказалась простой по сравнению с тем, что мы увидели в диагностическом кабинете.

— Стетоскоп, — профессор указал взглядом на провода, шедшие от обнаженной груди пациента к громкоговорителю на столе.

Мы тщетно искали привычный нам инструмент с черными резиновыми трубками, которые обычно исчезают где-то в ушных раковинах врача.

— Радиостетоскоп, — тут же поправился Михаил Герасимович.

Из репродуктора послышались странные хлюпающие звуки. Это кровь проходила через живой насос — сердце человека, и врач прислушивался к каждому движению его мышц, как музыкант к ударам метронома.

Мы осмотрелись.

«Диагноз» — поблескивало название на устройстве, прижавшемся к стене, словно стеклянный шведский шкаф. А Михаил Герасимович попросил врача-диагноста:

— Включите, пожалуйста, счетно-решающее устройство.

Тот уложил больного на кушетку, в углубление, сделанное по форме тела, быстро подключил пояса и браслеты — датчики к ногам, рукам, шее. Замигали индикаторные лампочки, защелкали реле-переключатели. Машина «размышляла» над частотой пульса больного, его дыханием, давлением и анализом крови, заранее вложенным в электронное устройство, и множеством других показателей, которые не сразу может охватить и учесть даже опытный диагност.

Решение было неожиданным. Машина назвала сразу три болезни с мудреными латинскими названиями. Она словно говорила: «Я отбросила десятки тысяч вариантов. Признаки, которые вы мне дали, встречаются при всех этих трех очень похожих болезнях. Дальше я бессильна, Решайте сами, определите одну из трех…»

— Включайте радиолокатор, — посоветовал наш гид врачу.

На экране возникали очертания сердца, печени, желудка, кишечника… С точностью до миллиметра прибор определил все отклонения от нормального размера, от обычного положения органов. «Просвечивание» с помощью локатора стало возможным потому, что у каждого органа разная плотность.

Прошло всего десять минут, а врачи уже знали, что пациент болен редко встречающейся болезнью, на выявление которой раньше уходило много времени.

Но одно дело определить болезнь, а другое — вылечить человека. И мы попросили показать нам операционную. Ученый провел нас в соседнюю комнату.

— Вы ошиблись, Михаил Герасимович: это, видимо, физиотерапевтический кабинет, а не операционная, — сказали мы. — Здесь только электроаппаратура. Даже операционного стола не видно…

На кушетке лежал больной. Над ним мягко гудел ультразвуковой аппарат. Ни хирурга, ни окровавленных марлевых тампонов. А директор как ни в чем не бывало приступил к пояснениям. Он только изредка лукаво поглядывал на нас, зная, конечно, какое ошеломляющее действие оказывают на нас его слова.

— Это операция на печени, — сказал он. — Вы видите, как из печени удаляют камни.

Мы смотрели во все глаза, но ничего этого не видели и, подмигнув друг другу, решили поддержать шутку доктора:

— Превосходно, Михаил Герасимович. Подумать только: вытащить камни из печени, не дотрагиваясь до больного ни ножом, ни рукой! Техника— на грани фантастики…

— Вот именно, — продолжал ученый. — Через двадцать минут ультразвук раздробит камни в печени в мелкий песок. А через несколько суток весь песок сам уйдет из организма по пищеварительному тракту.

— А как же?.. — начали было мы. Но тут же умолкли.

Нам хотелось спросить: не пострадают ли мягкие ткани, сама печень от ультразвуковой камнедробилки? И как это мы забыли, что ультразвук своими колебаниями лишь слегка нагревает эластичные мягкие ткани, а твердые, например камни, даже если они глубоко в теле, от частых ультразвуковых колебаний рассыпаются.

Вот тебе и фантастика!

— Хирургия, как видите, может лечить человека, не вскрывая тела, не калеча его ножом. Такой и должна быть идеальная операция. Мы сейчас очень широко используем силу неслышимого звука. Вот увидите, как сверлят зубы в нашей клинике ультрабормашиной — прибором для обработки костей. Но и вы должны все это знать: ультразвуковая техника применялась уже в середине двадцатого века — правда, не так широко, как сейчас. А теперь заглянем в другую операционную…

Михаил Герасимович попросил нас сменить нашу обувь на стерильные резиновые тапочки, и мы вошли в зал. Наконец-то! Вот она, привычная нам операционная середины XX века! Правда, стол для операций преобразился, стал удобнее. Опускают его не вручную, вращая ручки, а нажатием электрических кнопок. Правда, и лампы здесь не такие. Они бактерицидные. Не только светят, но и убивают своими лучами микробов. Чистота, кондиционированный воздух — все, как обычно.

Только зачем перед глазами хирурга, над столом, экран телевизора?

— Это не простой телевизор, — не дожидаясь вопроса, поясняет ученый. — Он соединен с рентгеновским аппаратом. Рентгеновское изображение видно только в темноте. А мы перенесли его, на яркий телевизионный экран. Смотрите: вот он, острый крючок в желудке ребенка. Малыш проглотил его во время игры. Но все будет в порядке. Хирург сразу возьмет верное направление при операции и будет видеть на экране свои руки и расстояние, которое надо пройти скальпелю до цели. Впрочем, нож теперь вообще не нужен…

Мы опешили. Разрез без ножа?

— Да. Я же говорил вам, что мы отказались от многих прежних форм хирургического вмешательства. Тише…

Хирург, которому предстояло вести операцию, строго покачал головой, видя, что мы шепчемся.

— Наркоз…

Тонко запел электронаркозный аппарат. Пульсирующий электрический ток убаюкал мозг ребенка, и через несколько минут хирург сказал:

— Ну вот, теперь можете разговаривать громко. Пока мы не выключим аппарат, больной не проснется. Замечательное устройство! Никаких болевых ощущений. А помните, как раньше мучили больных хлороформом? Да, человек засыпал, зато после операции он чувствовал себя недопустимо тяжело. Делали операцию и под местным обезболиванием, устраивали новокаиновую блокаду, обезболивали только оперируемое место, «отключали» его от всей нервной системы. Электронаркоз вырос из того самого лечения электросном, о котором мечтал еще И. П. Павлов.

— Начали… — кивнул хирург старшей сестре.

Студенты, пришедшие посмотреть операцию, вышли в соседнюю аудиторию. Они увидят операцию в деталях на специальном большом экране телевизора, вделанном в кафельную стену. Здесь же одновременно послушают и лекцию. Они не будут «висеть» над хирургом, заглядывая через его плечо.

Хирург взял в руки предмет, похожий на большой заостренный карандаш. К тупому концу карандаша через плечо хирурга тянулся провод.

Если бы мы не видели этого своими глазами, ни один ученый, ни один писатель-фантаст не заставил бы нас поверить в подобное чудо. Когда хирург медленно повел «карандашом» по коже оперируемого, на теле появился плавный надрез. Вот уже обнажились внутренности, но ни одной кровинки не показалось на краях надреза…

Ультразвуковой нож, которым действовал хирург, сделал операцию бескровной. Оказывается, ультразвук на определенной частоте может не только резать ткани, но и тут же заставляет кровь свертываться.

— Вдобавок, нож перед тем, как разрезать ткань, усыпляет концы нервов, и разрез получается безболезненным. Это очень важно в тех случаях, когда мы не прибегаем к общему наркозу. И что самое ценное — нож всегда остается стерильным, он убивает ультразвуком микробы тут же, в ране.

Мы с благоговением смотрели на врача-кудесника, который держал в руке эту волшебную электрическую палочку — идеальный нож, режущий без крови, без боли и стерильно.

Желудок пришлось вскрыть, чтобы удалить впившийся в его стенку острый крючок. Мы ждали, что в дело пойдет игла и шелковые нитки, которыми зашивают раны. Но все получилось по-другому.

— Клей! — коротко бросил врач.

Рассеченные края желудка легли рядом, под них подвели грибок, наподобие того, на котором штопают носки. На разрез желудка наложили клейкий кусок прозрачной пленки. Желудок склеен!

— Вы только не думайте, — предупредил доктор, — что склеивание целиком и полностью заменит собой сшивание ран. В нашем распоряжении, в случае необходимости, есть и тонкая металлическая нить из тантала, совершенно безвредного для организма, и нити, сделанные из фибрина и кровяной сыворотки — веществ, родственных человеческому организму. Такие нити держат шов, пока рана в организме не срастется. А потом эти органические вещества растворяются, бесследно исчезают.

Можно вогнать внутрь плечевой или бедренной кости человека, если она сломана, стальной нержавеющий гвоздь. Кость, посаженная на такой «вертел», срастается правильно и быстро. И только через рентгеновский аппарат видно будет, что в кости остался стальной гвоздь, чужое, инородное тело. А если сделать такой «гвоздь» из фибрина или сыворотки крови, то к тому времени, когда кость полностью срастается (то есть не позже, чем через шесть месяцев), он исчезнет без следа, рассосется в организме…

Вы видели, как эффективно действует хирургический клей. Это изумительное средство, перевернувшее в конце XX века всю хирургию. Сначала химики склеивали металлы, стекло, фарфор. Мы хотели склеивать ткани тела, концы нервов, концы сосудов, кожу, сломанные кости. К двухтысячному году проблема эта была решена. Особенно трудно было научиться склеивать мягкие ткани.

…В палате, в которую мы вошли, находится только один больной. Судя по всему, уход за ним особенно тщательный.

— Тяжелое отравление, — говорит ученый. — Он бы наверняка погиб, если бы не искусственные почки. Жаль только, что у таких почек великоваты размеры.

Предмет, к которому относилось замечание ученого, был похож на стеклянную тумбочку. Он стоял у кровати, к нему тянулись тонкие шланги от больного. Кровь проходила через химические фильтры аппарата, очищалась от мочевых шлаков, обогащалась нужными веществами, и больной не замечал даже, что его собственные почки выключены из организма.

И врач рассказал нам, что таким способом можно вылечить почки от острых заболеваний и не дать человеку погибнуть от отравления собственной мочой. Можно также пересадить здоровые почки, взяв их от умершего человека.

Что-то необыкновенное творилось вокруг нас.

— Пойдемте, я покажу вам искусственное сердце… Вот оно! — Михаил Герасимович через приоткрытую дверь указал на шкаф, размером не больше книжного.

Шкаф работал. Электрическая автоматика поддерживала заданный режим: три литра крови в минуту, пульс — 80 ударов, давление — 120 единиц. Как только давление в организме снижалось, автомат начинал подавать больше крови.

Возглас хирурга в соседней комнате вдруг прервал тишину.

— Сестра, остановите сердце!.. Скорее, оно мне мешает…

Мы поежились. Сколько горя близким людям приносит момент, когда у человека останавливается сердце. Сколько усилий кладут врачи, чтобы не дать ему остановиться! А тут…

Хирург спокойно выпустил из остановившегося сердца кровь и принялся за операцию на нем. Отключенное от организма сердце не шелохнулось. Зато без единого перебоя в белом зеркальном шкафу билось, нагнетая в аорту по шлангам кровь, «запасное» механическое сердце.

Очень трудно зашить иглой ранку на пульсирующем сердце. Операция подходит к концу. Врач устал, руки у него утомлены. Поэтому неоценимой помощью для хирурга стали автоматы и полуавтоматы по сшиванию сосудов и тканей. Хирург держит в кулаке машину, вставляет в нее концы сосудов. Щелчок… и за мгновение сосуд сшивается. Раньше на это уходило 30–40 минут. К сердцу подносят другой «швейный» аппарат. Секунда — и ранка на сердце зашита. Хирург выпрямляется и отдает последнее распоряжение:

— Пустите сердце…

«Отремонтированное» сердце снова наполнилось кровью. Но на этот раз в ней уже растворен адреналин — то самое вещество, которое возбудит нервы сердечных мышц и заставит сердце сделать первый толчок…

Толчки сердца все ускорялись. Хирург, снявший было перчатку с левой руки, вдруг замер. Сердце забилось легкой дрожью. Уже нельзя было различить отдельных толчков, нельзя прощупать пульса. 200–300 ударов в минуту! Трепетание! Это состояние врачи называют «фибрилляцией», оно всегда предшествует полной остановке сердца, его настоящей смерти.

Не дожидаясь распоряжений, сестра подала хирургу металлический предмет, похожий на штамп с рукояткой. Это был электродефибриллятор. Когда он коснулся тела, хирург повернул выключатель. Крошечная молния, электрический разряд пробил грудную клетку и прошел через сердце, заставив его сжаться. В следующий миг оно энергично разжалось и забилось глубоко и спокойно…

Теперь в действие вступил другой электрический аппарат. Его назначение — следить за ритмом работы сердца и легких, регулировать его.

Операция длилась не час, как мы ожидали, а всего пятнадцать минут!

Мы узнали, что искусственное сердце помогло вернуть к жизни десятки людей из состояния клинической смерти. Оно поддержало сотни больных в трудную минуту, когда их сердце стало сдавать.

Но вернемся к операциям.

Больному далеко не безразлично, будет ли он лежать на столе пять минут или полчаса. Механизация сложных, трудоемких операций в медицине не только ускоряет работу хирурга, но и делает ее надежной. Автомат одинаково хорошо работает в руках хирурга-виртуоза и у рядового хирурга.

М. Г. Ананьев рассказывает нам об автоматах, изобретенных в середине двадцатого века. Оказывается, что давно существуют автоматы, сшивающие самые различные сосуды.

Специальные аппараты моментально перевязывают кровеносные сосуды, корни легкого, бронхи. Это сокращает время операции примерно раз в пять! Плевра, брюшина, кожа, желудок — для сшивания каждого вида ткани применяются особые автоматы.

Люди научились сращивать нервы, сосуды, кости и другие ткани тела. Значит, нет ничего, что мешало бы «приживить», например, отрезанную ногу или руку?

— Да, — говорят медики. — Привезите нам эту руку или ногу, и мы тут же вернем ее владельцу.

Такие операции стали обычными в 50–60 годы XX века. Хирургия становится восстановительной. Если у вас поврежден коленный сустав, мы удалим его и вставим вам новый — из пластмассы, придав, конечно, ему нужную форму. При травмах, если сустав неправильно развивается, побаливает, мы свободно можем заменить его.

«Бог не позаботился о запасных частях для человека, поэтому берегите конечности», — шутили люди в XIX веке. А мы, медики, такие «запчасти» создали…

Бывает, что в каком-нибудь сосуде на участке 10–15 сантиметров есть серьезные дефекты. Мы удаляем этот участок и вставляем вместо него трубочку— протез из нейлона, капрона, перлона. Есть и другой способ: часть сосудов от умершего человека мы кладем на хранение в его же собственную кровь. В холодильнике эти сосуды могут храниться очень долго. А если поместить такие «запчасти» в вакуум — баллон, из которого откачан воздух, — и держать их на шестидесятиградусном морозе, они могут сохраняться бесконечно. Такой способ давно применяется в клиниках и институтах. Но это уже не протезирование, а пересадка сосудов.

О пересадке можно говорить бесконечно. Еще в первой половине двадцатого века был проделан интересный опыт. Мы удалили у собаки почки, а потом одну из них «приживили» ей в другом месте — на шее. Вывели наружу мочеточник. И собака осталась здоровой, как будто ничего не случилось.

Любая пересадка происходит благополучно, пока мы пересаживаем органы и ткани, взятые от того же самого организма (так называемая аутотрансплантация). Но картина меняется, когда мы начнем гомотрансплантацию — пересадку органов от одного организма к другому.

Советские хирурги в конце 40-х годов XX века удаляли у собаки сердце и пересаживали ей сердце от другой собаки. Животное с чужим сердцем живет восемь-десять дней, а потом вдруг погибает.

Почему? Этот вопрос долго мучил биологов, медиков. Наша техника настолько совершенна, что уже в 1956 году хирург В. П. Демихов отважился сделать пересадку головы от одного щенка к другому. Шесть-семь дней «чужая» голова прожила на шее у другой собаки. Она все видела, все слышала, ощущала запахи, тянулась к пище и лакала молоко. Но потом умерла.

Почему отмирают пересаженные почки, легкие и другие органы? — Мы к 1957 году решили все технические вопросы пересадки, остался только один — главный, — сказал Ананьев. — Это вопрос о биологической совместимости организмов и тканей.

Человек умрет, если ему перелить кровь от другого человека, не подходящую по группе. Человек будет жить, если получит кровь нужной группы. Таких групп — четыре.

Врачи знают все правила безопасного переливания крови, потому что они открыли закон ее биологической совместимости. Но законов биологической совместимости других тканей и органов открыть пока не удалось.

Человек пострадал от ожога, ему пересаживают чужую кожу. Вы думаете, она приживается навсегда? Нет. Она служит только «каркасом», по которому идет восстановление новой кожи. Как только под ней вырастает новая, своя кожа, организм отталкивает, сбрасывает чужую, она отмирает.

Пока не удается пересадка органов ни между братьями и сестрами, ни между детьми и родителями. Только однажды ученым XX века повезло: почка, пересаженная от одного близнеца к другому, прижилась. Этот единственный случай был досконально изучен. Ученые поставили новые опыты и постепенно, один за другим стали открывать законы биологической совместимости для разных органов и тканей. Вспомните знаменитые опыты профессора Филатова с пересадкой роговицы глаза. Стоило подольше подержать на холоде роговицу, взятую от умершего человека, и биологическая несовместимость исчезала. А свежую роговицу «приживить» так и не удалось…

Мы накануне полного решения проблемы биологической несовместимости. Как только эта проблема будет решена, мы пустим в ход весь наш накопленный арсенал технических средств. Мы сможем брать для пересадки любую часть тела от умерших людей. Ведь если бы не случайная травма, любой орган тела мог служить вдвое дольше самой продолжительной жизни.

Где-нибудь в Институте скорой помощи имени Склифосовского мы увидим такую картину: в специальном холодильнике будут сохраняться тела недавно умерших людей. В них будет поддерживаться искусственное кровообращение. Это будут, образно говоря, «живые трупы».

В любую минуту хирург сможет взять с этого склада запасных человеческих частей любой орган и пересадить его пострадавшему живому человеку. Я думаю, что прежде всего мы сможем пересаживать конечности.

Так мертвые помогают живым…

Что с вами, девушка?..

М. Г. Ананьев вскочил и уже хлопотал возле нашей Тамары, молоденькой стенографистки, которая вдруг побледнела, закрыла глаза и опустила голову на стол.

Обморок… Увлеченные, мы совсем забыли о том, что нашу беседу внимательно слушает и записывает девушка, никогда, может быть, не бывавшая в операционной, не видевшая ни крови, ни мертвых. Мы вернулись в 1957 год и постарались привести ее в чувство.

Девушке стало лучше, румянец вернулся к ней, но мы уже не возвращались к «опасным» деталям и картинам. М. Г. Ананьев заговорил о великой гуманной профессии врача и сравнил его с дирижером большого оркестра, в котором много сложных инструментов, который исполняет прекрасные и сложнейшие произведения, но руководит которым не прибор-автомат, а человек — и только человек. Так он ответил на наш вопрос о возможности автоматизировать операцию.

— Это, конечно, только сравнение, образ, — сказал профессор М. Г. Ананьев. — А на деле, общаясь со сложной техникой, каждый из наших врачей, по сути дела, становится одновременно и инженером. Медицинский инженер! Где вы слышали о такой специальности? Она только что появилась, но неизбежно будет развиваться и служить человечеству и в XXI веке.

Мы благодарим директора. Он пожимает нам руки и обращается к девушке:

— А вам, мне думается, стоит привыкать к медицине. Вы чутки к человеческим страданиям. Из вас может получиться хороший хирург.