Тайная жизнь растений

ОГОРОДНЫЕ АЛХИМИКИ

Веками люди смеялись над заветной мечтой средневекового алхимика — научиться превращать одни элементы в другие. Но теперь благодаря живым растениям превращение элементов не выглядит таким уж невероятным.

В начале двадцатого века один французский школьник, мечтавший о карьере ученого, стал замечать странности у кур в отцовском курятнике. Разгребая лапами землю, они постоянно клевали крупинки слюды, кремнистого вещества, присутствующего в почве. Никто не мог объяснить ему, Луи Керврану (Lois Kervran), почему куры предпочитают именно слюду и почему каждый раз, когда птицу забивали на суп, в ее желудке не было никаких следов слюды; или почему куры ежедневно несли яйца в кальциевой скорлупе, хотя они очевидно не потребляли никакого кальция из почвы, в которой постоянно не хватало извести. Прошло много лет, пока Кервран понял, что куры могли превращать один элемент в другой.

Читая роман Густава Флобера «Бувар и Пекюше» (Bouvard et Pecuchet), молодой Кервран наткнулся на упоминание о выдающемся французском химике Луи Никола Воклане (Louis Nicolas Vauquelin), который «подсчитав массу извести, съедаемой курами с овсом, обнаружил еще больше извести в скорлупе их яиц. Получается, куры могут синтезировать материю. Как, никто не знает».

Кервран задумался: если организм курицы каким-то образом способен производить кальций, тогда необходимо пересмотреть все знания, полученные на уроках химии. Еще в конце восемнадцатого века современник Воклана Антуан Доран Лавуазье (Antoine Laurent Lavoisier), названный «отцом современной химии», сформулировал принцип, что во Вселенной «ничто не исчезает, ничто не создается, а все лишь меняет форму». Считалось, что элементы могут создавать друг с другом различные соединения, но превращаться один в другой они никак не могут; да и миллионы экспериментов только подтвердили слова Лавуазье.

Первая трещина в этой, казалось бы, незыблемой теории образовалась в начале двадцатого века с открытием радиоактивности. Оказалось, что около 20 элементов на самом деле могут превращаться в что-то совсем иное и, очевидно, больше не подчиняются закону сохранения материи. К примеру, радий, распадаясь, превращается в электричество, тепло, свет и различные вещества, например, свинец, гелий и другие элементы. С развитием ядерной физики человек даже научился создавать некоторые элементы, недостающие в знаменитой таблице русского гения Дмитрия Менделеева. Сначала думали, что эти элементы давным-давно исчезли из-за радиоактивного распада или же и вовсе не существовали в естественном виде.

Британский физик Эрнест Рутерфорд (Ernest Rutherford), впервые выдвинувший теорию о существовании ядра атома, в 1919 г. доказал, что трансмутацию элементов можно вызвать бомбардировкой альфа-частицами (идентичными атомам гелия, но без электронов). Этим методом физика частиц пользуется до сих пор, применяя все более «тяжелую артиллерию». Но даже после этих открытий никто не подумал, что великий Лавуазье мог ошибаться в отношении более восьмидесяти нерадиактивных элементов. Химики до сих пор уверены в том, что создавать новые элементы с помощью химической реакции невозможно. Более того, они утверждают, что все происходящие в живой материи реакции являются сугубо химическими. По их мнению, химия в силах объяснить феномен жизни.

Молодой Кервран получил специальность инженера и биолога и все еще помнил об эксперименте Воклана. И тогда он решил повторить его. Своих кур он кормил только овсом, предварительно измерив точное содержание в нем кальция. Затем Кервран проверил содержание кальция в яйцах и помете своих кур и обнаружил, что птицы вырабатывали в четыре раза больше кальция, чем съели вместе с пищей. Кервран поинтересовался у своих коллег-биохимиков о происхождении этого дополнительного кальция. И получил ответ: из скелета птицы. Кервран понимал, что это может иметь место только в исключительных случаях, но если бы курица постоянно брала кальций для яичной скорлупы из своего скелета, то скоро от него осталась бы одна труха. На самом деле, куры, в чьем питании не хватает кальция, несут яйца с мягкой скорлупой уже на четвертые-пятые сутки. Но если курицу начать кормить калием, уже следующее отложенное ею яйцо будет с твердой скорлупой, состоящей из кальция. Очевидно, куры способны превращать калий, которым богат овес, в кальций.

Также Кервран узнал, что когда Воклан отошел от дел, англичанин Вильям Праут (William Prout) скрупулезно изучил и измерил содержание кальция в куриных яйцах. После вылупления цыпленка его тело содержало в четыре раза больше извести, чем первоначально присутствовало в яйцах, хотя содержание кальция в скорлупе осталось неизменным. Праут сделал вывод, что образование кальция имело место внутри яйца. Он сделал это открытие в то время, когда ученые еще и не подозревали о существовании атома, говорил Кервран, поэтому тогда говорить о каких-то атомарных превращениях было преждевременно.

Один приятель рассказал Керврану, что еще в 1600 г. фламандский химик Жан Баптиста Хельмонт (Jan Baptista Helmont) посадил саженец ивы в глиняный горшок, содержащий сто килограммов высушенной в печи почвы. Пять лет деревце не получало ничего, кроме дождевой или дистиллированной воды. Когда Хельмонт вытащил дерево из горшка и взвесил его, оказалось, что оно набрало в весе около 85 кг, тогда как вес почвы остался примерно тем же. Может, дерево превращает в древесину, кору и корни обычную воду?

Tillandsia, или испанский лишайник, стал для Керврана еще одной интересной аномалией в растительном царстве. Этот вид мха мог расти на медных проводах без всякого контакта с почвой. После сожжения в нем не обнаруживалось и следа меди, а лишь окислы железа и другие элементы, очевидно, полученные лишайником из атмосферы.

Другой французский ученый Генри Спиндлер (Henri Spindler) заинтересовался тем, как Laminaria (разновидность морских водорослей) вырабатывает йод. В поисках ответов Спиндлер перелопатил полузабытую литературу на пыльных библиотечных полках и обнаружил, что немецкий исследователь Вогель сажал семена кресс-салата в покрытые стеклянными колпаками горшки и не давал им ничего, кроме дистиллированной воды. Через несколько месяцев Вогель сжег взрослые растения — они содержали вдвое больше серы, чем присутствовало в первоначальных семенах. Спиндлер также раскопал тот факт, что вскоре после Вогеля два англичанина Лоус и Гилберт (Lawes, Gilbert) из Института сельскохозяйственных исследований в Ротамстеде, Англия, открыли, что растения, похоже, могут вытягивать из почвы больше элементов, чем она содержит.

Семнадцать лет Лоус и Гилберт засеивали поле клевером, скашивали его три-четыре раза в год, и засевали новый клевер лишь раз в четыре года, при этом не пользуясь никакими удобрениями. Это поле давало большие урожаи сена. По подсчетам ученых, чтобы компенсировать питательные вещества, которые они отобрали у почвы за семнадцать лет, нужно внести 2,6 тонн извести, 1,2 тонны окиси магния, 2,1 тонны поташа, 1,2 тонны фосфорной кислоты и 2,6 тонн азота, то есть около 10 тонн удобрений. Откуда взялись все эти минералы?

В поисках разгадки этой тайны Спиндлер наткнулся на работу ганноверского барона Альбрехта фон Херзеля (Albrecht von Herzeele), который в 1873 г. опубликовал революционную книгу «Происхождение неорганических веществ» (The Origin of Inorganic Substances). Эта книга представляла доказательства, что растения не настолько примитивны, как кажется: они не только всасывают вещества из почвы, а постоянно производят новые. Всю жизнь фон Херзель проводил сотни и сотни анализов, и все они показывали одно: первоначальное содержание поташа, фосфора, магния, кальция и серы в прорастающих в дистиллированной воде семенах резко возрастает самым непостижимым образом. Если верить закону сохранения материи, то содержание минералов в выросших в дистиллированной воде растениях должно равняться содержанию минералов в семенах, из которых они проросли. Но анализы Херзеля подтверждали не только увеличение содержания минералов в пепле сожженного растения, но и увеличение содержания других веществ, например, азота, который сгорает в процессе сжигания семян.

Фон Херзель также открыл, что растения, похоже, могут алхимически превращать фосфор в серу, кальций в фосфор, магний в кальций, углекислоту в магний и азот в калий.

История науки изобилует странными фактами, один из них заключается в том, что работы фон