о мюсюо

О © ° о ®

®/Y\ ® ®

Азотобактер поглощает азот и строит из него свое тело, Но коварное ра стение, дождав шись смерти ми кроба, в свою оче редь, поглощает азотистые веществ ва азотобактера.

Рис. Б. БОССАРТА

быстро делиться, а затем сильно укрупняются, в результате на корне образуется маленький нарост — клубенек. В клубеньке с бактериями продолжаются превращения. Во-первых, «инфекционная нить» рассыпается, и отдельные клеточки бактерий начинают жить самостоятельно. Да и сами микробы начинают видоизменяться. Мелкие подвижные палочки сначала становятся неподвижными, а потом приобретают уродливую ветвистую форму. Бактерии начинают сожительствовать с растениями.

Бобовые растения снабжают клубеньковые бактерии углеродистой и минеральной пищей — в основном сахарами. В свою очередь, система «бактерии — клубенек» связывает азот атмосферы и частично использует его для построения тела микроба, а частично для развития самого гостеприимного растения. Первоначально азот, видимо, связывается с водородом и дает аммиак, из которого затем получаются аминокислоты и белок. Количество поглощаемого таким путем азота огромно — от 100 до 300 кг на гектар почвы, зараженной клубеньковыми бактериями. Такие колебания зависят как от биологического вида самого растения, так и от расы клубеньковых бактерий. Вот почему ученые стремятся применить для удобрения почвы наиболее активно работающие виды этих замечательных микробов.

(Нитрагин — так называется удобрение, содержащее активные клубеньковые бактерии. Он применяется подобно азотогену вместе с высеваемыми семенами, однако иногда вносится и непосредственно в почву.

Итак, бобовые растения не только строят свои стебли и листья с помощью азотистых веществ, доставляемых бактериями, но и накапливают эти бактерии, а следовательно и азотистые вещества в своих клубеньках. Посла уборки бобовых культур в почве остаются миллионы растительных контейнеров, наполненных азотистыми удобрениями. Вот почему на таком поле другие злаки дают впоследствии хороший урожай.

На этом можно и закончить наш небольшой рассказ о том, как работает в тонком слое почвы «невидимый комбинат», оснащенный невероятным количеством микроскопических биохимических «машин».

О ЧЕМ РАССКАЗАЛ ИЗОТОП АЗОТА?

Ф. ТУРЧИН, профессор (Институт по удобрениям и инсектофунгицидам]

До недавнего времени было совершенно неизвестно, каким образом осуществляется процесс усвоения атмосферного азота в корневых клубеньках бобовых рас-* тений. И в который раз на помощь пришли меченые атомы. Природный азот, будь то чистый газ или соединения этого элемента, представляет собой смесь двух изотопов — азота с массовым числом (атомный вес) 14 и азота с массовым числом 15. В природе соотношение между этими изотопами всегда и везде строго постоянно — 99,62% приходится на изотоп 14 и только 0,38—на более тяжелый изотоп 15. По своим физико-химическим свойствам эти два изотопа совершенно одинаковы, и они «на равных правах» могут участвовать во всех биохимических реакциях: в синтезе аминокислот, белка и любых других веществ. Если бобовые растения, имеющие корневые клубеньки, поместить в атмосферу, обогащенную тяжелым изотопом азота, то можно проследить за всем ходом превращений азота в клубеньках, в бактериях и в самом растении. В специально оборудованной, герметизированной стеклянной камере обычный воздух мы заменили искусственной атмосферой, обогащенной изотопом азота 15. В камеру на время ставили сосуды с растущими в них бобовыми культурами — горохом, клевером и др. Затем производили анализ всех азотистых соединений в различных частях растения — в клубеньках и бактериях — и определяли концентрацию в них тяжелого изотопа азота. Оказалось, что бобовые растения очень быстро усваивают атмосферный азот; при этом количество связанного газа находится в прямой зависимости от степени развития растений. За один день хорошо развитые бобовые растения в период цветения усваивают из воздуха около 15 кг азота на гектар.

Процесс усвоения азота воздуха происходит в клубеньках. Бактерии, изолированные от клубенька, не связывают атмосферный азот. Однако если клубеньки отделить от бобовой культуры, то они через несколько часов прекращают усвоение азота. То же самое происходит, если растения на некоторое время лишить света, — скажем, поместив их в темную камеру. Следовательно, фиксация атмосферного азота в клубеньках тесно связана не только с бактериями, но и с жизнедеятельностью самого бобового растения. Дальнейшие опыты показали, что первым аналитически уловимым продуктом фиксации атмосферного азота в клубеньках является аммиак. В производственных условиях этот газ синтетически получается. из азота воздуха, но при давлении от 100 до 1000 атмосфер и температуре от 300 до 550°.

В клетках же клубеньков синтез аммиака, катализируемый особым ферментом, осуществляется при обычном давлении и температуре от 5 до 35°. Синтезированный аммиак сразу же перерабатывается в клеточном соке клубеньков в так называемую амидную форму, а затем получаются аминокислоты и белки как самого растения, так и клубеньковых бактерий. Это еще один пример того, как меченые атомы помогли раскрыть интересную загадку природы.

9