Техника - молодёжи 1979-08, страница 23
Разделительная Омафрагмя Многочисленные поры пронизывают диафрагму, чтобы дать возможность кислороду, образующемуся в процессе электролиза воды на аноде, выити на поверхность. лучшего. Вероятней всего, широкое применение он найдет лишь в качестве корма для скота. Поэтому в качестве пищевого продукта предпочтительней все же использовать растения, а не водородные бактерии. Но чтобы искусственно возделывать их в промышленных масштабах, необходимо «привить» им способность к хемосинтезу. Осуществимо ли это?Для того чтобы растения могли «работать» по типу водородных бактерий, им нужен специальный фермент гидрогеназа (с его помощью бактерии вовлекают свободный водород в реакции биосинтеза). Гидрогеназа может заменить растению тонко устроенный аппарат для улавливания световой энергии, в котором оно получает тот же водород, но только за счет расщепления воды при участии света. Дальнейшая судьба усвоенного им газа (как при фотосинтезе, так и при хемосинтезе) проста. Водород претерпевает ряд химических превращений, в ходе которых усваивается углекислота и синтезируются углеводы. Следовательно, фото- и хемосинтез различаются только способом расщепления воды и извлечения из нее водорода. При фотосинтезе поглощенная хлорофиллом энергия преобразуется в конечном итоге в энергию разделенных зарядов — своеобразные «анод» и «катод», выполненные на молекулярном уровне. (На них-то и происходит электролиз воды.) При хемосинтезе же электролиз осуществляется вне живого организма, в техническом устройстве — электролизере. Значит, задача заключается в том, чтобы перенести в растительную клетку ген водородной бактерии, ответственной за образование фермента гидрогеназы. Судя по всему, в этой операции нет ничего сложного. Генная инженерия уже освои ла перенос гена, кодирующего какой-то единственный фермент. После такой процедуры растительная клетка вдруг обретает способность усваивать несвойственный ей питательный субстрат. Например, молочный сахар — галактозу. Конечно, подобные операции очень сложны и успех их пока зависит от элементарного везения. Но если уж повезет, то новый организм, выращенный из клетки с геном гидрогеназы, унаследует способность расти в атмосфере гремучего газа, причем расти, не нуждаясь в освещении. Корни вместо листьев?Листья покрыты плотной кожицей (кутикулой), непроницаемой для газов и влаги. Она защищает растение от потери воды. Необходимая для фотосинтеза углекислота поступает к клеткам листа через специальные поры на его поверхности — устьица. Это тоже приспособление для защиты от излишнего испарения, но в нашем случае малая пропускная способность устьиц становится в буквальном смысле «узким местом» для интенсивности биосинтеза, поскольку он зависит от беспрепятственного доступа газового питания — гремучего газа с добавкой углекислоты. Для нас важно, чтобы поверхность соприкосновения растения с газами была как можно обширней. Что же, выходит, надо «упразднить» традиционные листья? Не будем спешить с выводами. Посмотрим, как поступает природа. У одного растения озимой ржи при площади листьев 4,5 м2 площадь корней составляет 625 м2. Из этих 625 м2 примерно 400 м2 занимают корневые волоски. Если корни обеспечены кислородом, рост их усиливается в 1,5— 5 раз и более. Увеличивается и корневая поверхность. При интенсивной подпитке корневая система развивается максимально. И вот что интересно. При засветке корня начинается «озеленение». Кому, например, не знакомы зеленые верхушки корнеплодов моркови? Корень способен образовывать хлоропласты и осуществлять фотосинтез (и хемосинтез, добавим мы). Но ведь если он возьмет на себя функцию листьев, то последние, по-прежнему требуя питательных веществ, станут, по сути дела, «нахлебниками». А нельзя ли их вообще ликвидировать, сохранив при этом цветы, необходимые для образования плодов и семян? Сколь ни абсурдно выглядит такая задача, имеются реальные перспективы для успешного ее решения. Наблюдая за выращиванием целого растения из отдельной клетки, ученые отметили любопытную закономерность. Чем ближе к цветку находился участок, из которого бралась эта клетка, тем менее развитыми получались стебель и листья у искусственно выращенного растения. Если же наконец взять клетку из самого цветка, стебель и листья исчезнут. Растение будет состоять лишь из корня и цветка. Разумеется, такой «урод» придется искусственно обеспечивать готовыми питательными веществами, ведь фотосинтез без листьев невозможен. Но если корень такого растения окажется способен к хемосинтезу, то жизнеспособность его обеспечена! Более того, это растение — идеал для промышленного культивирования, так как наилучшим образом соответствует его специфике. Недоразвитие стебля и листьев называют ретардацией. Крайнюю Ck€T Хлорофилл а i @ с + Переносил П*тш»тю 0 НййФ uf Хлоропласт ЭЛ««ТР»ОМ - путь ЭЛ«КТР« Водородные ионы, непременные участники любого процесса биосинтеза растений, попадая в катодное пространство, поглощаются растением и вовлекаются в реакцию синтеза. Фд - ферреЭокеи |
