Живые часы - Уорд Ритчи. Страница 35

Рис. 49. Направление пути улитки Nassarius зависит от положения Солнца или Луны. Если увеличить силу магнитного поля, в котором находится улитка, кривизна ее пути увеличивается. Изменение направления ее движения показано стрелками.

Как же узнать об их существовании? И какие эксперименты позволят выяснить природу этих факторов?

Логичнее всего найти среду, в которой влияние таких факторов отсутствовало бы. А что, если, подобно тому как де Мэран изолировал свои чувствительные растения от света, поместив их в темную комнату, изолировать кусочки клубней от факторов, действующих в условиях земного окружения, отправив их на околоземную орбиту или, еще лучше, в далекий космос?

Блестящая мысль! А как же получить тогда информацию о ритмах картофеля, например о ритме его общего обмена? Ведь тогда потребуется респирометр с устройством, посылающим на Землю радиосигналы. Передача радиосигнала не представляет затруднений, а вот с респирометром дело обстоит гораздо хуже. Для исследований в условиях невесомости необходим респирометр, работа которого была бы основана на совершенно новом принципе.

Как Браун оценивает современное состояние проблемы живых часов?

«Прежде всего, — говорит он, — нужно признать, что в последние годы открыто слишком много явлений, чтобы все их можно было объяснить одним только внутренним ритмом.

Вполне возможно, что наступит время, когда мы сможем установить существование автономных временных механизмов, соответствующих некоторым или всем кален-дарно-часовым периодам. И все же время, когда наблюдаемые свойства биологических ритмов можно было объяснить исключительно за счет эндогенных механизмов, определенно миновало. Данные, которыми мы располагаем, приводят нас к выводу, что регуляция солнечно-лунных часов жизни имеет двойственную природу, то есть зависит от регуляторов и внутренних и проникающих извне».

Такую точку зрения разделяют далеко не все современные биологи, и Фрэнк Браун это прекрасно понимает.

16. Живые часы на Южном полюсе

Теплым осенним вечером 1957 года Карл Хамнер, профессор ботаники Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, встретился со своим учеником Джеймсом Финном.

Вспоминая этот вечер, Хамнер рассказывал мне, какой бурной была их беседа с Финном, и я в который раз поражался тому, сколь неожиданны подчас пути возникновения научных идей. «До сих пор, — говорил Хамнер, — мы не можем вспомнить, кому первому из нас пришла в голову эта мысль; да это, собственно, и безразлично».

Сама проблема и идея ее разрешения касались следующего: имеют ли живые часы внутреннюю природу или работа их зависит от постулируемых профессором Брауном неизвестных геофизических факторов.

Хамнер был склонен признать правоту Брауна. Во всяком случае влияние его рабочей гипотезы определило направление исследований, выполненных под его руководством студентами Северо-западного университета. Эти исследования убедительно показали, что присутствие магнита может изменять направление движения улиток. А это означает, что улитки действительно способны воспринимать направление силовых линий магнитного поля.

У Финна вся эта история с улитками вызвала большие сомнения, тем более что некоторые выводы Брауна основывались, с его точки зрения, на статистически недостоверных результатах. Но даже если согласиться с тем, что улитки чувствуют поле достаточно сильного магнита, то как они могут воспринимать магнитное поле Земли? Ведь напряженность его очень мала, она едва достигает половины гаусса. Маленький магнитик и тот в пять-десять раз сильнее такого поля. Как может столь примитивно устроенный организм, как улитка, улавливать незначительные изменения в силе, которая сама по себе так мала?

Профессор поглядывал на студента с одобрительной улыбкой, ему нравилось, как Финн аргументировал свои рассуждения. Но в то же время он знал, что Браун не будет выдвигать серьезных положений без основательной экспериментальной проверки. Кроме того, Браун не настаивал на исключительной роли магнитных полей в регулировке работы живых часов. Он лишь показал в условиях эксперимента, что поведение конкретного организма может регулироваться конкретным воздействием. А если это так, то вполне оправданно его предположение, что какая-то внешняя сила, пока неизвестная, действительно определяет работу живых часов.

Какие же силы, кроме магнитных полей, могут действовать в природе? Изменение концентрации электрических зарядов в атмосфере. Сила земного притяжения. Возможно, есть еще и другие силы космического происхождения, вроде тех, что связаны с солнечными пятнами.

Они задумались над тем, как устранить влияние факторов, связанных с вращением Земли, чтобы в таких условиях изучить поведение какого-нибудь организма. И вдруг им в голову одновременно пришла одна и та же мысль: «На земле есть два места, где все суточные изменения могут быть по существу исключены. Это географические полюса. Если организмы, находящиеся на полюсе, вращать в сторону, противоположную вращению Земли, со скоростью один оборот в сутки, влияние суточного вращения Земли должно бы полностью устраниться. В таких условиях организмы не смогут получать никакой информации о суточных изменениях во внешней среде, за исключением случайно вносимой экспериментатором или той информации, которая может быть связана с суточным движением магнитного полюса относительно географического».

Рис. 50. Карл Хамнер в Лос-Анджелесской теплице. На переднем плане растения дурнишника, на заднем — сои сорта Байлокси.

Радостное возбуждение, охватившее обоих энтузиастов, не помешало им очень быстро оценить всю трудность создания настоящей биологической лаборатории на любом из полюсов. Можно ли сохранить там растения и животных хотя бы просто живыми? И насколько вообще все это практически осуществимо? Ведь для этого нужны огромные средства.

Но денег не было и не предвиделось. Прошло почти три года. Финн защитил докторскую диссертацию, Хамнер продолжал выращивать в теплице дурнишник и сою, на которых изучал гормон, ответственный за цветообразование у растений.

Однажды, перелистывая журнал Science, Хамнер наткнулся на небольшое объявление. В нем говорилось, что Национальная программа антарктических исследований, финансируемая Национальным научным фондом, рассматривает индивидуальные проекты исследований, которые могут быть выполнены в полярных условиях. Он сразу же вспомнил об экспериментах, которые они с Финном обдумывали три года назад. Южный полюс или Северный, какое это имеет значение? Результаты должны быть одинаковыми.

Так в январе 1960 года на столе руководителя антарктическими исследованиями появился проект о проведении на Южном полюсе Земли исследований ритмов у растений и животных.

Пока это предложение обсуждалось в Вашингтоне, Хамнер неожиданно получил приглашение принять участие в работе Международного симпозиума по биологическим часам. Его уведомляли, что международная аудитория симпозиума интересуется результатами его работы о влиянии световых циклов различной продолжительности на суточные ритмы растений.

Хамнер перечитал письмо еще раз. Биологические часы— это как раз то самое, что начинало интересовать его все больше и больше. Он поедет на симпозиум, на котором будут присутствовать все мировые авторитеты в области изучения ритмов, и попытается выяснить их мнение о задуманных им экспериментах на Южном полюсе.

В июне 1960 года в Колд-Спринг-Харборе Хамнер внимательно прослушал сложный и спорный доклад Брауна «Геофизические факторы и проблема биологических часов». Доклад заканчивался так: «Имеются веские основания считать, что живые организмы вполне полагаются на этот зависящий от геофизических факторов часовой механизм. Поскольку организм представляет собой, по-видимому, такую тонко уравновешенную систему, которая может улавливать малые флуктуации как известных, так и неизвестных геофизических факторов, возникает вопрос, насколько существен весь этот комплекс геофизических факторов для самой жизни. Если живые существа приспособились использовать некоторые из этих факторов для ориентации во времени и пространстве, то каковы пределы изменения геофизического антуража жизни, в которых общая картина жизни на нашей планете не нарушалась бы?»