Вездесущие гормоны - Кветной Игорь (читать бесплатно полные книги .txt) 📗
Личинки морских желудей - своеобразных представителей ракообразных,проплавав определенное время в воде, должны прикрепиться к камням для того,чтобы, создав "домик со створками", обеспечить развитие взрослыхособей. Но как им найти хорошее удобное место? Очень просто. Оказывается, о нихпозаботились собратья. Предшественники оставляют свой след опять же с помощьюферомона. Запах этого вещества личинки не воспринимают. У них нет органовобоняния. Но есть гораздо более сложные анализаторы, "ощупывающие"конфигурацию белковых молекул. Удивительно?! Ни физики, ни химики пока не имеюттакого высокочувствительного прибора. Еще один пример роли эндокринныхмеханизмов регуляции в развитии бионики.
Изучение феромонов продолжается. Являясь потенциально эффективнымисредствами управления поведением животных, они уже сегодня используются внародном хозяйстве и в еще большей степени принесут ощутимую пользу вживотноводстве и других важных отраслях агропромышленного комплекса в будущем.
Чего не знал Дарвин?
Чарлз Дарвин знал многое. Но в тот день 1880 года, когда он со своим сыномФрэнсисом изучал влияние света на изгибы проростков злака, великий биолог дажене предполагал, что мог бы стать автором еще одного выдающегося открытия:впервые обнаружить гормоны у растений. Правда, в 1880 году биология тольковступала в эпоху развития эндокринологии и понятия "гормон" несуществовало, поэтому у автора "Происхождения видов" не былотеоретических предпосылок для такого суждения.
Опыт Дарвина был прост. У проростков злаковых растений есть колеоптиль -первый зародышевый лист, который, подобно футляру, защищает почку проростка ипервым пробивает почву. Поместив светонепроницаемые цилиндрические стеклянныеэкраны на колеоптили, Дарвин с сыном обнаружили, что, хотя свет воспринимаеттолько верхушка проростка и изгибается под влияпием этого, точно такой же изгибвозникает в экранированной зоне, расположенной ниже верхушки. Анализируя этинаблюдения, Дарвин в своей книге "О способности растений к движению",опубликованной в 1881 году, высказал предположение (и как впоследствииоказалось, был совершенно прав) о том, что свет вызывает активизацию какого-тохимического фактора, который проходит от верхушки в глубь колеоптиля и вызываетспецифический эффект.
Идея великого биолога о "ростковых веществах" дала толчок кпроведению многочисленных экспериментов по проверке этого предположения. Онидлились много лет, и только в 1928 году датский ботаник Ф. Вент получилубедительные данные об образовании в верхушках колеоптилей злаков биологическиактивного вещества, способного к диффузии и контролирующего рост нижележащихзон.
Это вещество было названо ауксином (от греческого auxanomai - расти) иявилось первым идентифицированным растительным гормоном, открытие которого, посуществу, совершило переворот в сельском хозяйстве, поставив его на рельсыхимизации.
Если Венту принадлежит честь обнаружения первого гормона растений, то самуконцепцию растительных гормонов (фитогормонов) выдвинул в 1927 году советскийученый академик Н. Холодный. Отдавая дань уважения двум известным ученым,концепция гормональной регуляции жизнедеятельности растений именуется вучебниках и руководствах по ботанике теорией Вента-Холодного.
Справедливости ради следует отметить, что хотя ауксины были открыты намногопозднее, чем первые гормоны животных, указания на существование растительныхгормонов содержались и в работах конца прошлого века. Так, В. Бейеринк в 1888году связывал развитие листьев у ивы с действием, как он писал, "ростовогофермента". Немецкий естествоиспытатель Ф. Фиттинг сообщал в работах1909-1910 годов об обнаружении им в пыльце орхидеи вещества, вызывающегоотцветание цветка. Позднее было установлено, что это - гормон, идентичныйауксину. Изучив химическую природу вещества, Ученые убедились в том, что он ипо химической структуре соответствует гормональным веществам, являясьпроизводным аминокислоты триптофана, близким по строению к одному изактивнейших гормонов животных - серотонину.
Ауксины, как и другие фитогормоны, вызывают разнообразные физиологическиеэффекты. Кто из нас не радуется распусканию почек у деревьев весной и быстромуросту молодых побегов? Это "дело рук" ауксина. Мягкое падение листьевосенью тоже зависит от ауксина - он застилает землю красно-желтым ковромлиствы.
Функциональные свойства ауксина нашли широкое применение не только всельском хозяйстве, но и в… военном деле. США в ходе агрессии во Вьетнамеиспользовали синтетический ауксин для преждевременного опадения листвы, что,естественно, затрудняло маскировку сил освобождения. Искусственные аналогиауксина используются в садоводстве и огородничестве для борьбы с сорняками,ускорения созревания плодов и ягод. Рациональное применение ауксиновспособствует получению стабильных урожаев из года в год, улучшает сахаристостьтаких фруктов, как ананасы и виноград.
С помощью ауксинов была решена проблема приживаемости черепков айвы вАфганистане. Из-за особенностей почвы там плохо укоренялись саженцы. Обработкаих ауксином способствовала быстрому и сильному росту корней, благодаря чемутеперь эти фруктовые деревья нормально растут и плодоносят.
Известно, что в пауке большое значение для обнаружения новых фактов имеетобъект исследования. Так было и в истории с растительными гормонами. В то времякак в Европе обнаружили ауксины в злаковых растениях, в Японии, работая срисом, сумели открыть другой класс фитогормопов - гиббереллины. Своим названиемони обязаны грибу, именуемому Gibberella, который достаточно часто поражаетрастения риса. Больные растения усиленно растут, стеблям их недостает жесткостии упругости и поэтому длинные всходы теряют вертикальное положение и полегают.Японцы называют их "баканэ" - бешеные всходы. В течение несколькихвеков причина этой таинственной болезни оставалась неясной. В 1912 годуяпонский ботаник Т. Савада предположил, что в этом повинно какое-то вещество,выделяемое грибом-паразитом. В 1926 году его ученик С. Куросава подтвердилправильность взглядов своего учителя, доказав, что обработка здоровых растенийэкстрактом гиббереллы вызывает симптом баканэ.
"Выделив и очистив в 1938 году два соединения, вызывающие поражения риса,и назвав их гиббереллинами Д и В, ученые стали искать подобные вещества ввысших растениях, не поражаемых этим грибом. Поиски увенчались успехом.Природные гиббереллины были обнаружены сначала в незрелых семенах и плодах.Сейчас известно уже более 50 гиббереллинов, идентифицированных в растениях.
Гиббереллины, как и другие гормоны, способны творить чудеса. Карликовыекультуры кукурузы они превращают в гигантов. Кустовую фасоль делают вьющейся.Придают стреловидную форму листьям хризантем, что значительно повышает ихценность на цветочном рынке. В сельском хозяйстве эти гормоны используются дляулучшения прорастания семян, ускорения цветения и усиления плодоношенияфруктовых деревьев.
Заманчивые и не совсем обычные перспективы в разведении овощей и фруктовоткрываются в связи с обнаружением еще одного класса растительных гормонов -цитокининов, которые получили свое название из-за присущего им свойствастимулировать цитокинез - клеточное деление. Их открыл в 20-х годах нашегостолетия немецкий ботаник Г. Габерландт. Ему же принадлежит идея, казавшаясяраньше, мягко говоря, нелепой, но впоследствии нашедшая совершенно блестящееподтверждение. Габерландт предложил выращивать изолированные растительные тканина искусственных питательных средах. Понадобилось несколько десятилетий, преждечем были разработаны подходящие среды, установлены компоненты, которые онидолжны были содержать, но дальше, чем культивирование отдельных растительныхклеток, дело не шло. Не шло до тех нор, пока не попробовали добавить в питательныесреды ауксин и цитокинины. Результат окапался поразительным. В короткий срокбыли получены оптимальные соотношения ауксина и цитокининов, открывшиевозможность практически неограниченно долго не только культивироватьрастительные ткани разного происхождения на синтетических средах, но ввыращивать на них отдельные растения. Наверное, читая это, многие читателивспомнят один из сюжетов программы "Время", посвященный выращиваниюпомидоров японскими селекционерами на синтетической губке, пропитанной иорошаемой составом, секрет которого не раскрывался.
