Техника - молодёжи 1960-04, страница 44

Это кимограф — прибор для изучения мышечных сокращений. На вращающий-ся барабан с помощью рычажка, при-крепленного к одному концу мышцы. записывается сокращение. О времени сокращения говорит волнообразная линия, которую чертит колеблющийся камертон с прикрепленным к нему вторым рычажком.

барабан кимографа

часовой механизм

шила современная физика в познании атомного ядра. Появилась электронная микросколия. Электронный микроскоп дает колоссальное, непостижимое увеличение порядка сотен тысяч и даже миллиона раз. И техника резания доведена до подлинного совершенства: теперь возможно получить срез ткани толщиной в 0,005 микрона!

Электронный микроскоп позволил биологу познакомиться непосредственно с молекулярной организацией живого.

Кроме того, удалось установить и роль белков — актина и миозина — при мышечном сокращении. Электронно-микроскопический «портрет» мышцы рассказал об удивительно строгом законе в живой ткани (см. цветную вкладку). Для каждого ее компонента отведен свой «участок действия», и никакого другого касаться он не имеет права. Предполагают, что актин и миозин по-разному ведут себя в мышце. По-разному они и расположены е молекуле. Актин представляет своего рода каркас молекулы мышечного вещества, выстроенный из тончайших «брусочков». Между «брусочками» протянуты более толстые и более темные «канаты» из миозина. Удалось получить фотографию и только активной цепочки. Установили, что при удалении миозина АТФ и актин не взаимодействуют, мышца не сокращается. Значит, тянущим усилием а мускуле «ведает» миозин. При реакции с АТФ он сдвигает «брусочки» актинового каркаса и как бы сливается с актином, превращаясь в ектомиозин.

Но не следует считать, что мышца раскрыла свои тайны. Сейчас, когда в руках ученых замечательные приборы и новые методы исследования, когда ученые стоят на правильном пути, никто не сомневается в том, что желанный день успеха не за горами.

НЕЖИВАЯ МОДЕЛЬ ЖИВОГО

Вы помните тоненькую ниточку миозина, при помощи которой В. А. Эн-гельгардт и М. Н. Любимова доказали взаимодействие этого белка с АТФ?

Тоненькая ниточка миозина — своего рода уникум: первая в истории науки «модель» живой мышцы. Поскольку она

верой и правдой сослужила службу, то исследователи все охотнее и охотнее прибегали к помощи самых разнообразных моделей живого мускула.

«А нельзя ли с помощью неживой природы проникнуть а тайну живого?» — задали себе вопрос ученые. Что и говорить, мысль смелая. А может быть, и фантастическая?

Нет, рассуждения исследователей отличаются убедительной логикой. Мышечный белок миозин — высокомолекулярное соединение. Актин тоже. Но известны и другие высокомолекулярные полимеры: резина, каучук, синтетические материалы. И а некоторых своих проявлениях свойства различных полимеров схожи.

В Институте биофизики Академии наук СССР попробовали моделировать некоторые свойства мышцы резиной. На резиновой модели изучали, как под различными физическими воздействиями меняются, например, жесткость и прочность, как ведут себя при разных нагрузках межмолекулярные связи.

Молекула полимера обладает одним характерным свойством: у нее удивительно сильные молекулярные связи.

Ее длинные молекулы так цепко держатся друг за дружку, что легче разбить молекулы, чем расцепить их. При этом иа месте разбитой молекулы появляются две чрезвычайно активные группы — свободные радикалы, которые во что бы то ни стало хотят к че-

«...Биополимеры обладают свойством преобразования химической энергии в другие формы. Коэффициент полезного действии мышц превышает вдвое и втрое коэффициент полезного действия (кпд) современных паровых турбин. Нервные волоима и моэговыв илетии перерабатывают химичесиую энергию в элвнтричесиие тони, трансформируют их, производя эти операции со специфичностью и в таних малых габаритах, ноторыв недостижимы для наших элеитроиио-счетных машин».

АКАДЕМИК И. СЕМЕНОВ

му-то присоединиться. И они очень быстро находят жертву: разбивают следующие две молекулы, после чего свободные радикалы «пострадавших» молекул принимаются уже за четыре соседние. Идет очень быстрое «поедание» молекул в полимере — он «стареет», разрушается.

Оказалось, что аналогичные физические воздействия на живую ткань приводят к схожим результатам. Такое же «поедание» молекул в живой ткани происходит при ударе, обмораживании, ожоге.

«ИСКУССТВЕННАЯ МЫШЦА»

Различные стороны мышечной деятельности научились моделировать ученые. Но они не забывали, что человек

ие создал пока ни одного двигателя, хоть сколько-нибудь приближающегося по коэффициенту полезного действия к двигателю природному. Как же ие попытаться построить механический аналог мышцы?!

Для этого прежде всего надо заставить синтетическое высокомолекулярное вещество предельно «походить» на белок. И вот удалось создать синтетическое вещество, названное полииоиным, которое ведет себя своеобразно.

На столе стоят обычные весы, такие весы есть в каждой химической лаборатории. К стрелке их прикреплен конец тонкой длинной ленты из поли-иоииого вещества. Недалеко от другого конца лента прочно зажата рычажком. Конец ленты опускают в пробирку с кислотой — стрелка быстро бежит вниз по диску. Нет сомнения, длина ленты уменьшилась — вещество сократилось. Поменяли кислоту иа щелочь, стрелка весов заняла прежнее место. Значит, длина ленты стала прежней.

Что же это? Искусственная мышца? Надо сказать прямо, ученые очень и очень сдержанно отвечают на такой вопрос. «Пожалуй, нет, — говорят они,— уж чрезвычайно просто строение этого вещества по сравнению с мышечным; уж очень просты и химические реакции по сравнению с обменом веществ в живой ткани. Скорее всего и механизм изменения длины волокне (они даже не говорят «сокращения») и сокращение мышцы — вещи разные. Но все-таки...»

Но есе-таки никто не отрицает, что и здесь, как и в мышце, химическая энергия превращается в механическую работу движения. Замечательные полиионные синтетические волокна заставляют ученых задуматься о реальной возможности постройки двигателя, прообразующего химическую энергию непосредственно в механическую работу, минуя тепловую фазу, заставляют внимательно изучить и коэффициент полезного действия такой системы.

Нужны ли будут блоки, лебедки и другие механические приспособления? Работу лебедки, например, можно будет заменить сокращением каната из синтетического вещества. Гибкие и послушные аппараты из новых полимерных материалов заменят портальные и подъемные краны.

Сейчас нас приводят в восхищение железные руки — манипуляторы, работающие в горячих камерах с радиоактивными веществами. Но нельзя ие признать, что их движения угловаты и резки. И здесь на помощь может прийти «искусственная мышца».

Или представьте себе вездеход, но не на колесах и гусеницах, а на «живой» прокладке, способной сокращаться. Вездеход-червяк, которому не страшно никакое бездорожье!

Какими бы дерзкими ни казались эти мечты, никто ие смеет зачеркнуть их: уж очень много из «невозможного» и «фантастического» вошло в нашу жизнь.

ОТВЕТ на вадачу „Пружина в кислоте⁴', помещенную в Mi 3

Потенциальная анергия сжатой пружины переходит в кинетическую энергию молекул, движущихся в растворе.

38