Лев Кокин - Пути в незнаемое

Не добившись заметных успехов в «мирных переговорах» с бактериями, Федор Васильевич решил попробовать вторгнуться в секретные «цеха» бобовых и похитить ценные реактивы. Четыре года профессор Турчин и его сотрудники разрушали клубеньки люпина и извлекали оттуда белковые вещества, надеясь, что какое-нибудь да окажется искомым ферментом.

В почти невидимые капельки белка подмешивали марганец, молибден, аденозинтрифосфорную кислоту и кое-какие другие вещества, возбуждающие жизненную активность организмов.

Схема опытов оставалась прежней: образец выдерживали в камере с меченым азотом, затем переводили в газ, ампулку вставляли в масс-спектрометр — и… торопливые шаги по крашеной лестнице, ворчание Галины Григорьевны, что, мол, всегда им к спеху, а стоять вот эдак без дела — время есть, заглядывание Федора Васильевича через ее плечо на шкалы прибора, — в общем, схема опытов оставалась прежней.

Это длилось месяцами и могло кончиться ничем, как у многих других.

…Биологическая фиксация азота оставалась все еще немножко чудом, то есть каждый знал, что она происходит, но никто сам не видел как. На такой почве одна за другой вырастали версии. Серьезные, правдоподобные, защищенные диссертациями или хотя бы не осмеянные. По одной схеме азот окислялся, по другой — процесс трактовался как восстановительный… Ко времени, когда Турчин приступил к своим последним экспериментам, предполагаемых моделей азотфиксации было построено достаточно. А поскольку «очевидцев» все не появлялось, можно было построить еще одну. Но Федор Васильевич отказался «тасовать ту же колоду». Он надеялся получить факты.

Упрямство Турчина сыграло свою роль, потому что ничто ровным счетом не указывало на приближение дня, когда масс-спектрометр сообщит неправдоподобно радостную вещь: белковая жидкость связала свободный азот.

День этот явился вдруг.

— Да, да, можете уж не сомневаться, — отвечал старый черный масс-спектрометр на повторные запросы, — он там, голубчик, химически связанный по рукам и по ногам.

А они все запрашивали и запрашивали. Не сомневаться было трудно: ферментный «коктейль» оказался, выходит, столь крепок, что растормошил химического мертвеца — газ азот — и сделал его подходящим для строительства белковых сооружений.

На такое дело азот пускается, будучи только в ненормальном состоянии, то есть не в молекулярном, а в атомарном. Но чтобы вывести азот из его нормального состояния, нужна силища! Нужно разорвать одну за другой три цепи, связывающие пару атомов азота в молекулу. Назовем, во что оценивается крепость каждой из трех связей, — 225, 138 и 62 килокалории на грамм-молекулу — и для наглядности поясним: чтобы из ста молекул азота пять распалось на атомы, требуется температура выше точки плавления тугоплавкого металла вольфрама, а чтобы разорвать связи атомов в сорока из ста молекул, нужна температура выше, чем на Солнце.

Такой разрушительной силой белковые капельки, конечно, не обладали, но они обладали соизмеримой . В общем, это были крепкие концентраты энергии.

…Удача Турчина относится к числу тех крайне редких научных сенсаций, которые остаются не замеченными прессой.

Лаборатория Турчина получила ферментную жидкость в ничтожных количествах — тысячные доли грамма. Ни состав, ни структура этих веществ еще не определены.

В них, видимо, не один фермент, а по крайней мере три — по одному ферменту на каждую связь молекулы азота. До тех пор пока эти ферменты не будут разделены, о них ничего сказать определенного нельзя. Нельзя и уточнить ход биохимической фиксации азотом.

Но доказана принципиальная возможность выделять из сока растения таинственную живую жидкость и связывать ею атмосферный азот. При комнатной температуре. При нормальном давлении.

Мы живем в интересную пору, когда иные принципиальные возможности котируются выше крупных реальных ценностей.

…А ведь внешняя, видимая сторона дела могла показаться весьма скромной.

Да, профессор Турчин и другие исследователи пришли к выводу, что бобовое растение может самостоятельно (без бактерий) переваривать «сырой» азот. В клеточном соке растения, как мы помним, этот элемент был найден до того, как он попал в распоряжение бактерий. То есть был установлен приоритет, назван истинный автор старинного «патента».

Да, профессор Турчин показал зависимость бактерий от растения в их совместной переработке атмосферного азота. «Хозяин» снабжает своих «квартирантов» неким веществом, без которого те неработоспособны.

Более того, вещество это выделено.

И что же, оно действует эффективно? Может бобовое растение перейти на самоснабжение?

Атмосферным азотом — нет. Не может. Растение потребляет эту тяжелую пищу в очень незначительном объеме. Если б не клубеньковые бактерии, то клевер, люцерна, люпин были бы рядовыми, ничем не приметными травами. И не видать бы им тех площадей, которые они занимают во всем мире.

Бактерии, повторяем, зависимы, нуждаются в ферментах «хозяина». Но используют они эти вещества более успешно. Они берут из атмосферы такое количество азота, которое представляет уже практическую, а не только теоретическую ценность. В общем, они реализуют чужой патент неизмеримо эффективнее, чем сам автор. Ситуация обидная, но распространенная.

К какому же заключению можно прийти?

Например, к такому. Восстановление приоритетов, особенно запоздавшее, — дело благородное и возвышенное. Но в хозяйстве его не приткнешь. А как бы хотелось.

И вот, испытывая любопытство и надежду, ученые задают себе вопрос: как же удается клубеньковым бактериям с помощью довольно вялых ферментов, получаемых от растения, поглощать большие порции атмосферного азота?

На ум приходит аналогия.

В промышленном синтезе аммиака, где азот связывают с водородом (между прочим, все больше голосов раздается в пользу того, что и биологическая фиксация — восстановительная), катализатором служит окись железа. В свою очередь, этот ускоритель реакции еще более активизируется, когда к нему добавляют окись алюминия. В присутствии добавки азот связывается намного быстрее.

Не поступают ли точно так маленькие хитрецы? Не подмешивают ли они к основным катализаторам-ферментам, которые дает им растение, что-то свое, магическое, как окись алюминия?

Конечно, аналогия — не ответ. Но дальнейшие исследования исходят из того, что именно в расторможении, активизации ферментов все дело. Либо надо узнать, что бактерии используют «вместо» окиси алюминия, либо самим найти активизирующий состав. И тогда… Но об этом чуть позже. Прежде надо сказать, что сами-то ферменты, поглощающие свободный азот, были обнаружены группой Турчина не только в клубеньках бобовых растений, но также в стеблях и листьях. А впоследствии даже в зерновых культурах, чего уже никто не ожидал. Выходило, что в обширном растительном царстве не одно семейство избранных — бобовые, но и другие культуры могут усваивать атмосферный азот.