Алексей Леонтьев - Искатель. 1962. Выпуск №5

Успехи первых же опытов в космосе были огромны, но ученым эта разведка казалась недостаточной. Они хотели наблюдать микроорганизмы не только до и после, но и во время полета, особенно когда его продолжительность увеличилась. Так возникла необходимость создать автоматические приборы, которые приводились бы в действие самими микроорганизмами, сигнализируя об их самочувствии из космоса в любой нужный момент.

Поиски начались вновь.

Сначала несколько слов об одном из микробов, который называют палочкой маслянокислого брожения. Этот микроб относится к числу «бродильных», открытых еще в прошлом столетии Луи Пастером. Пастер обнаружил, что такие микроорганизмы выделяют в окружающую среду особые вещества — ферменты, вызывающие процессы брожения.

Ферменты вызывают и ускоряют сложные химические реакции, например расщепление крахмала. При этом образуется кислота и большое количество газа. Вот почему «бродильные» микробы называют еще газообразующими.

Палочки маслянокислого брожения отвечали всем требованиям, которые предъявлялись к невидимым космонавтам. Они совершенно безвредны для человека. При неблагоприятных внешних условиях эти бактерии постепенно меняются: их содержимое сгущается, они теряют жгутики, с помощью которых быстро плавают, покрываются плотной, прочной оболочкой и превращаются в споры.

А споры легко переносят кипячение, замораживание, высушивание. Жизнь как будто замирает, едва теплится. Но это, безусловно, жизнь. Ведь и семена в замерзшей почве хранятся до тех пор, пока солнечное тепло не заставит их ожить и дать зеленые всходы.

Исходя из этого советские ученые решили использовать газообразующее свойство этих микроорганизмов. «Что, если попытаться «выдрессировать» их так, — думал ученый, — чтобы на тщательно подобранных питательных средах они образовывали строго определенное количество газа? Тогда, если опыт поставить с достаточной точностью, показание газообразования можно передать со спутника Земли с помощью телеметрических систем».

Чтобы достичь такой степени точности, в одной из лабораторий начались поиски и подбор подходящих питательных сред.

Дни, а подчас и ночи напролет коллектив проводил за бесконечными опытами. Палочки сперва не хотели «слушаться». На одном «бульоне» они вдруг неудержимо размножались и бурно выделяли газ, на другом словно засыпали. Не так-то легко заставить работать живые организмы с точностью часов!

После долгих поисков необходимая питательная среда была найдена.

Но вторая задача оказалась технически куда более сложной.

Как снарядить газообразующие бактерии в путешествие? Обычные запаянные ампулы, плотно упакованные в контейнер, на этот раз не годились. Нужно было создать прибор-автомат, который сам точно регистрировал бы наличие газа, выделяемого бродильными микроорганизмами.

Создание прибора начали с простых на первый взгляд опытов. Питательные растворы с посеянными в них спорами наливали в обычные стеклянные шприцы для инъекций — такими делают уколы в любой амбулатории. Закрыв тщательно притертыми поршнями, их помещали в термостат при температуре 37 °C. Место, где на шприц насаживается игла, плотно закрывали.

В теплом термостате на «вкусном» питательном бульоне споры прорастали, бактериальные клетки начинали размножаться, выделять ферменты.

Ферменты вызывали брожение… И спустя 12–15 часов дежуривший в лаборатории сотрудник слышал приглушенный звук выстрела: газ вышибал поршень.

Этот, казалось бы, несложный принцип (не станем повторять, что стоит найти в науке «простое» решение, так как к любому «простому» решению ведут очень сложные пути) конструкторы использовали при создании автоматического приборчика, названного биоэлементом.

Созданный ими прибор внешне походил на металлический цилиндр, а внутри разделялся стеклянной перегородкой на две изолированные камеры — этакий чемодан с двойным дном. В верхнюю камеру «загружали» споры, а в нижнюю наливали питательную среду.

Сверху на цилиндр навинчивалось ударное устройство. В любой момент по команде автомата боек ударного устройства разбивал стеклянную перегородку, и споры автоматически высевались в питательную среду. Дно нижней камеры заменяла гибкая мембрана. По мере образования газа давление внутри биоэлемента увеличивалось, мембрана прогибалась и замыкала электрические контакты. На Землю поступал радиосигнал: палочки живут и здравствуют. Создание биоэлемента позволяло отныне посылать микрокосмонавтов в полет на любые сроки и расстояния.

И действительно, помещенные внутри космического корабля споры могли лететь, сколько и куда угодно. Ученые стали мечтать о том, чтобы забросить биоэлемент, например, на Луну и через несколько лет проверить, прорастут ли заключенные в нем споры. Но пока биоэлемент позволял микробиологам в любое время получить сведения, как переносят полет невидимые космонавты.

Микроорганизмы, как и всякие живые существа, могут «болеть». У них есть враги — бактериофаги (буквально: «пожиратели бактерий»).

Бактериофаги, или просто фаги, — это вирусы бактерий, и живут Оки, как все вирусы, только внутри клеток. Если разрезать клетку, пораженную, но еще не полностью разрушенную фагом, то под электронным микроскопом можно отчетливо увидеть внутри ядра темные пятнышки. Каждое такое пятнышко — отдельный фаг.

Природа вирусов до сих пор вызывает споры ученых. Одни склонны видеть в них живые простейшие существа, другие, например академик А. И. Опарин, считают, что вирусы гораздо больше похожи на вещества. Дело в том, что вне клеток они вступают в химические соединения с различными веществами, а внутри клеток размножаются, как и все живое.

Сравнительно недавно обнаружены такие виды микроорганизмов, в которых бактериофаги как бы притаились и в нормальных условиях не беспокоят их. Способность совместного существования с бактериофагом передается по наследству от одной бактерии к другой в сотнях и тысячах сменяющихся поколений. Такие бактерии называются лизогенными. Но если лизогенные бактерии подвергаются воздействию рентгеновских лучей или другого вида ионизирующих лучей, в том числе и космических, то у них происходит изменение наследственных свойств.

Это приводит к тому, что притаившиеся фаги как бы пользуются вдруг возникшей «слабостью» бактерии и начинают размножаться в ней, приводя бактерию к гибели.

В отличие от всех известных живых существ лизогенные бактерии чувствительны даже к небольшим дозам излучений, их наследственные свойства изменяются под влиянием ничтожной дозы — 73 рентгена.