ЗНАК ВОПРОСА 1994 № 04

Интересный опыт по этой части был проведен в 1912 году Бейтнсром и Лебом. Они разрезали пополам обыкновенное яблоко и вынули из него сердцевину. Когда же вместо сердцевины внутрь яблока поместили электрод, а второй приложили к кожуре, гальванометр опять-таки показал наличие напряжения — яблоко работало, словно живая батарейка.

Впоследствие выяснилось, что некоторая разность потенциалов обнаруживается и между различными частями неповрежденного растения. Так, скажем, центральная жилка листа каштана, табака, тыквы и некоторых других культур обладает положительным потенциалом по отношению к зеленой мякоти листа.

Затем вслед за токами поражения наступила очередь открытия токов действия. Классический способ их демонстрации был найден все тем же Гальвани. Два нервно-мышечных препарата многострадальной лягушки укладываются так, чтобы на мышечной ткани одного лежал нерв другого. Раздражая первую мышцу холодом, электричеством или каким-либо химическим веществом, можно увидеть, как вторая мышца начинает отчетливо сокращаться.

Понятное дело, нечто подобное попытались обнаружить и у растений. И действительно, токи действия были обнаружены в опытах с черешками листьев мимозы — растения, которое, как известно, способно совершать механические движения под действием внешних раздражителей. Причем наиболее интересные результаты были получены Бердон-Сандерсом, исследовавшим токи действия в закрывающихся листьях насекомоядного растения — венериной мухоловки. Оказалось, что в момент сворачивания листа в его тканях образуются точно такие же токи действия, как в мышце.

И наконец выяснилось, что электрические потенциалы в растениях могут резко возрастать в определенные моменты времени, скажем, при гибели некоторых тканей. Когда индийский исследователь Бос соединил внешнюю и внутреннюю части зеленой горошины и нагрел ее до 60 °C, гальванометр зарегистрировал электрический потенциал в 0,5 вольта.

Сам Бос прокомментировал этот факт таким соображением: «Если 500 пар половинок горошин собрать в определенном порядке в серии, то конечное электрическое напряжение может составить 500 вольт, что вполне достаточно для гибели на электрическом стуле не подозревающей об этом жертвы. Хорошо, что повар не знает об опасности, которая ему угрожает, когда он готовит это особенное блюдо, и, к счастью для него, горошины не соединяются в упорядоченные серии».

Аккумулятор — клетка. Понятное дело, исследователей заинтересовал вопрос, какой же минимальной величины может быть живая батарейка. Одни для этого стали выскребать все большие полости внутри яблока, другие — крошить горошины на все более мелкие кусочки, пока не стало понятно: для того чтобы добраться до конца этой «лестницы дробления», придется вести исследования на клеточном уровне.

Клеточная оболочка напоминает некий панцирь, состоящий из целлюлозы. Ее молекулы, представляющие собой длинные полимерные цепочки, сворачиваются в пучки, образуя нитевидные тяжи — мицеллы. Из мицелл, в свою очередь, складываются волокнистые структуры — фибриллы. А уж из их переплетения и составляется основа клеточной оболочки.

Свободные полости между фибриллами могут частично или полностью заполняться лигнином, амилопектином, гемицеллюлозой и некоторыми другими веществами. Иначе говоря, как выразился однажды немецкий химик Фрейденберг, «клеточная оболочка напоминает железобетон», в котором мицеллярным тяжам отводится роль арматуры, а лигнин и другие наполнители представляют собой своеобразный бетон.

Однако есть тут и существенные отличия. «Бетон» заполняет лишь часть пустот между фибриллами. Остальное же пространство заполнено «живым веществом» клетки — протопластом. Его слизистая субстанция — протоплазма — содержит в себе мелкие и сложно организованные включения, ответственные за важнейшие процессы жизнедеятельности. Скажем, хлоропласты отвечают за фотосинтез, митохондрии — за дыхание, а ядро — за деление и размножение. Причем обычно слой протоплазмы со всеми этими включениями прилегает к клеточной стенке, а внутри протопласта больший или меньший объем занимает вакуоль — капля водного раствора различных солей и органических веществ. Причем иногда в клетке может быть несколько вакуолей.

Различные части клетки разделены между собой тончайшими пленками — мембранами. Толщина каждой мембраны всего лишь несколько молекул, однако нужно отметить, что молекулы эти довольно крупные, и потому толщина мембраны может достигать 75— 100 ангстрем. (Величина как будто действительно большая; впрочем, не будем забывать, что сам-то ангстрем составляет всего-навсего 10^-8 см.)

Однако так или иначе в структуре мембраны можно выделить три молекулярных слоя: два наружных образуются молекулами белков и внутренний, состоящий из жироподобного вещества — липидов. Такая многослойность придаст мембране избирательность; говоря совсем уж упрощенно, различные вещества просачиваются через мембрану с различной скоростью. И это дает возможность клетке выбирать из окружающей вреды наиболее нужные ей вещества, аккумулировать их внутри.