жизни бактерий подметить солнечные ритмы?
Первым, кто почти полвека назад сформулировал эти проблемы и попытался найти на них ответ, был Александр Леонидович Чижевский. В ту пору он жил в Калуге и во всех своих научных исканиях постоянно советовался со своим другом и наставником Константином Эдуардовичем Циолковским. Великий основоположник космонавтики и на этот раз оказался необыкновенно прозорливым. Он одобрил программу опытов, разработанную Чижевским.
При содействии Циолковского Чижевский раздобыл свинец и из очень толстых свинцовых плит соорудил свинцовую камеру. В этот свинцовый домик Чижевский поместил некоторые бактерии, кусочки раковых опухолей в питательном растворе и, наконец, прорастающие семена растений.
Рядом со свинцовой камерой Чижевский построил маленький деревянный домик таких же размеров и с таким же «населением». Заваленный со всех сторон слоем земли толщиной 75 см, деревянный домик был контрольным сооружением. В свинцовую камеру, по мысли экспериментаторов, никакие космические излучения не проникали.
«Население» же деревянного домика, наоборот, подвергалось невидимым космическим облучениям. Навес над обоими домиками и земляная защита для деревянного домика изолировали их «население» от прямых солнечных лучей и резких колебаний температуры.
Конечно, с точки зрения современных требований к чистоте эксперимента, опыты Чижевского и Циолковского оставляли желать лучшего. Но это были первые шаги в новой, в сущности, области науки — космической микробиологии.
Три месяца продолжался опыт. Его результаты получались неожиданными. В свинцовом домике и бактерии, и семена растений, и раковые опухоли росли гораздо быстрее, чем в контрольном деревянном домике!
Напрашивался вывод, что невидимые космические излучения угнетают живые организмы, препятствуют их росту!
Несколько позже Чижевского и ничего не зная о его опытах, преподаватель Томского медицинского института Петр Михайлович Нагорский построил «биотрон» — свинцовую камеру, внутренность которой была изолирована от внешних космических воздействий. Как и Чижевский, томский врач помещал в свой биотрон самое разнообразное «население» — микроорганизмы, клубни картофеля, гидромедуз, планарии, дафнии, головастиков с отсеченными хвостами, лягушек и даже крысят.
Результаты получились такими же, как и у Чижевского. У колоний микроорганизмов наблюдался (в сравнении с контролем) ускоренный рост. Быстрее, чем обычно, росли хвосты у головастиков, заживлялись раны лягушек и крысят. Выходит, «без космоса» все эти живые существа чувствовали себя гораздо лучше, чем в обычной, естественной обстановке.
Опыты Нагорского, несмотря на отрицательное отношение к ним его коллег по институту, были одобрены академиками В. И. Вернадским и П. П. Лазаревым.
Теперь, когда космические ракеты выносят в космос «микрокосмонавтов» — подопытные микроорганизмы, когда широко изучается влияние космических условий на жизнь мельчайших живых существ, вполне уместно вспомнить и о первых, весьма робких шагах космической микробиологии. В сущности, современные опыты подтвердили выводы Чижевского и Нагорского. Микроорганизмы оказались очень чувствительными ко всем колебаниям космических условий, ко всем причудам весьма изменчивой «космической погоды». Но если это так, нельзя ли использовать микроорганизмы для астрономических наблюдений?
Нельзя ли построить своеобразный живой астрономический инструмент — биотелескоп?
Вдохновленный первыми результатами, А. Л. Чижевский решил продолжить свои эксперименты над микроорганизмами. Начиная с 1927 года в ряде опытов Чижевский доказал, что бактерии очень чувствительны к колебаниям солнечной активности. Эти выводы заинтересовали врача Сергея Тимофеевича Вельховера, руководившего в те годы в Казани клиникой инфекционных болезней. Он пошел дальше Чижевского и получил замечательные результаты.
Бактериологам давно уже были известны возбудители дифтерии — крошечные микроорганизмы, называемые палочками Леффлера. У этих палочек есть близнецы — внешне похожие на них, но совершенно безвредные дифтероидные коринебактерии. В них содержатся так называемые волютиновые зерна, которые под действием некоторых химических веществ (метиленовой сини) приобретают красноватую окраску. Палочки же Леффлера этим свойством не обладают.
Оказалось (и в этом суть открытия Вельховера), что красноватая окраска коринебактерий испытывает сезонные колебания и, что еще важнее, усиливается с повышением активности Солнца. Свыше 85 тысяч тщательно проведенных наблюдений подтверждают эти выводы. И, что самое замечательное, коринебактерии начинали заметно краснеть иногда за несколько часов, а чаще даже за несколько суток до очередной вспышки на Солнце! Получается, что по окраске коринебактерий можно предсказывать появление вспышек на Солнце!
Совсем недавно, в 1969 году, этот «эффект Чижевского — Вельховера» был подтвержден новыми исследованиями советских биологов М. М. Горшкова и М. Г. Давыдовой.
Недолго продолжалось тесное творческое содружество А. Л. Чижевского и С. Т. Вельховера. Начавшаяся война и смерть казанского бактериолога в 1942 году помешали продолжению интереснейших исследований. Но все-таки еще накануне войны, в 1940 году, А. Л. Чижевский построил первый биотелескоп — живой бактериальный прибор, в котором коринебактерий заранее реагировали на солнечные вспышки. 23 года спустя, в 1963 году, на Всесоюзной конференции по авиационной и космической медицине А. Л. Чижевский прочитал доклад о биотелескопе и перспективах его использования для нужд космонавтики. А нужда в таком инструменте очень остра.
Солнечные вспышки — самые яркие и самые мощные проявления солнечной активности. Они длятся от нескольких минут до нескольких часов. Каждую вспышку можно рассматривать как сильнейший взрыв, равноценный одновременному взрыву миллионов водородных бомб. Скорее всего, здесь происходит своеобразный «электрический пробой», вызванный особым состоянием солнечной плазмы.
Благодаря сильному току и резкому сжатию плазмы температура солнечных газов в области вспышки повышается до нескольких миллионов градусов. Вспышка «выстреливает» в мировое пространство потоки корпускул, самые энергичные и быстрые из которых достигают Земли уже через 20 мин.
Наблюдения показывают, что в конечном счете источником энергии солнечных вспышек служат солнечные магнитные поля. Еще до начала вспышки магнитные поля в активной области приобретают особо сложную структуру и большую напряженность. Значит, по изменению магнитных полей на Солнце можно за несколько дней вперед предсказывать наступление солнечной вспышки, причем эти пока еще не вполне совершенные прогнозы оправдываются в 80 случаях из 100.
Не только магнитные поля предупреждают о солнечных вспышках. Перед вспышкой активная область посылает в пространство особые, характерные только для этого случая сантиметровые радиоволны.
Значит, в том месте Солнца, где должна произойти вспышка, уже за несколько дней до нее усиливаются магнитные поля и радиоизлучения на сантиметровых волнах. Как бы сигнализируя земным астрономам, Солнце само предупреждает их о предстоящем резком ухудшении космической погоды.
В такие дни полеты космонавтов становятся опасными.
Самые мощные из солнечных вспышек могут создать для космонавтов дозу облучения в тысячи рентген, тогда как уже при дозе в 400–600 рентген смертельный исход неизбежен. Правда, космонавтов в какой-то мере защищают стенки космического корабля. Если под каждым квадратным сантиметром защитной оболочки поместить 20–30 г вещества, защита получится надежной. Но это, увы, непомерно утяжелит конструкцию космического корабля, что пока для современной техники непосильно.
Есть лекарственные органические вещества, предохраняющие от лучевой болезни или, по крайней мере, облегчающие ее течение. Приходится иногда пользоваться и ими. Но все-таки проблема защиты от мощных солнечных вспышек пока остается нерешенной.
Вспышки исключительной мощности повторяются в среднем через каждые три-четыре года. Большие вспышки бывают примерно раз в год. Зато в периоды повышенной солнечной активности рядовые солнечные вспышки повторяются каждый месяц, а то и чаще. А это опасно для космонавтов, особенно для тех, кто в такие дни собирается выходить из корабля в открытый космос или разгуливать по поверхности Луны.
