Тихая весна — III

Nov 18, 2023

Рэйчел Карсон

Биолог Джордж Уолд однажды сравнил свою работу в чрезвычайно специализированной области — зрительных пигментах глаза — с «очень узким окном, через которое на расстоянии можно увидеть только полоску света», но через которое, «когда приближаешься, Вид становится все шире и шире, пока, наконец, через то же самое узкое окно человек не смотрит на Вселенную». То же самое происходит, когда мы обращаем внимание на отдельные клетки живых организмов, затем на мельчайшие структуры внутри клеток и, наконец, на молекулы внутри этих структур; по мере того, как мы приближаемся, вид становится все шире и шире. Лишь совсем недавно медицинские исследования начали изучать вопрос о том, как функционирует отдельная клетка, производя энергию, которая является незаменимым качеством жизни, хотя давно было известно, что конечная работа по производству энергии, или окислению, выполняется не не в любом специализированном органе, а в каждой клетке тела. Подобно печи, живая клетка сжигает топливо для производства энергии, хотя «горение» осуществляется лишь с помощью умеренного тепла, при нормальной температуре тела. Если все миллиарды мягко горящих маленьких костров перестанут гореть, как сказал физико-химик Евгений Рабинович, «ни одно сердце не сможет биться, ни одно растение не сможет расти вверх, игнорируя гравитацию, ни одна амеба не сможет плавать, ни одно ощущение не сможет проноситься по нерву, ни одна мысль не сможет двигаться вверх». может вспыхнуть в человеческом мозгу». И теперь этому прекрасно функционирующему механизму грозит опасность быть нарушенным в результате деятельности самого человека, ибо он создал множество радикально новых веществ – не только радиоактивную пыль, но и химикаты для борьбы с насекомыми, грызунами и сорняками. природа некоторых из этих веществ такова, что они могут поражать непосредственно эту самую систему.

Превращение материи в энергию в клетке — это непрерывный процесс, один из циклов обновления природы, который можно сравнить с бесконечно вращающимся колесом. Зерно за зерном, молекула за молекулой, в клетку подается топливо в виде углевода глюкозы. В ходе своего циклического прохождения молекула топлива претерпевает ряд мельчайших химических изменений. Изменения происходят упорядоченно, шаг за шагом, каждый шаг направляется и контролируется ферментом, и на большинстве этих этапов вырабатывается энергия и выделяются отходы (диоксид углерода и вода). Этот процесс, посредством которого клетка функционирует как химическая фабрика, является одним из чудес света. Тот факт, что все функционирующие части имеют бесконечно малый размер, добавляет чуда. За немногими исключениями, сами клетки очень малы и видны только с помощью микроскопа. Однако большая часть работы окисления выполняется в гораздо меньшем пространстве; крошечные гранулы внутри клетки, называемые митохондриями, являются «электростанциями», в которых происходит большинство реакций по производству энергии. Энергия, выделяющаяся в ходе окислительного цикла, передается молекуле, содержащей три фосфатные группы — аденозинтрифосфату, который биохимики обычно называют АТФ. Единственное среди веществ организма АТФ по причинам, которые до сих пор не до конца понятны биохимикам, обладает способностью выделять энергию для нормального функционирования клетки. В ходе переноса энергии АТФ участвует в другом цикле — цикле в цикле. Когда колесо вращается, молекула теряет одну из своих фосфатных групп, превращаясь в молекулу дифосфата, АДФ, и в этот момент она высвобождает энергию; затем, по мере дальнейшего вращения колеса, к АДФ присоединяется еще одна фосфатная группа, и мощный АТФ восстанавливается. Была использована аналогия с аккумуляторной батареей: АТФ представляет собой заряженную батарею, а АДФ — разряженную батарею. АТФ — универсальная валюта энергии, присутствующая во всех организмах, от микробов до человека. Он снабжает механическую энергию мышечными клетками и электрическую энергию нервными клетками. Сперматозоид, оплодотворенная яйцеклетка, готовая к огромному всплеску активности, который превратит ее в лягушку, птицу или человеческого младенца, клетку, которая должна вырабатывать гормон — все они снабжаются АТФ. Некоторая часть энергии АТФ используется для поддержания структуры и функций митохондрий, но большая ее часть немедленно отправляется в цитоплазму для обеспечения энергии для других видов деятельности. Положение митохондрий внутри каждой клетки красноречиво свидетельствует об их функции. Они расположены так, чтобы энергию можно было доставлять именно туда, где она необходима. В мышечных клетках они группируются вокруг сокращающихся волокон; в нервных клетках они находятся в месте соединения с другой клеткой, поставляя энергию для передачи импульсов; в сперматозоидах они концентрируются в месте соединения метательного хвоста с головкой.