Страница 28 из 44
Итак. Для обеспечения жизнедеятельности живой организм должен потреблять кислород и выделять углекислый газ, что он и совершает в процессе дыхания. Перенос этих газов во встречных направлениях (от внешней среды к тканям организма и обратно) и осуществляет кровь. Для этого «приспособлены» специальные элементы крови – так называемые дыхательные пигменты, которые содержат в своей молекуле ионы металла, способные связывать молекулы кислорода и углекислого газа и при необходимости отдавать их.
У человека дыхательным пигментом крови является гемоглобин, в состав которого входят ионы двухвалентного железа (Fe2+ ). Именно благодаря гемоглобину наша кровь красная.
Но даже на основе железа может быть иной цвет дыхательных пигментов (соответственно и другой цвет крови). Так у многощетинковых червей пигмент хлорокруорин имеет зеленый цвет; а у некоторых плеченогих насекомых пигмент гемэритрин придает крови фиолетовый оттенок.
Однако этими вариантами природа не ограничилась. Перенос кислорода и углекислого газа, оказывается, вполне могут осуществлять дыхательные пигменты и на основе ионов других (помимо железа) металлов. Скажем, у морских асцидий кровь почти бесцветная, так как в ее основе – гемованадий, содержащий ионы ванадия. У некоторых растений из металлов в пигменты в ходит молибден, а у животных – марганец, хром, никель.
Есть среди дыхательных пигментов в живом мире и искомый нами голубой цвет. Этот цвет придает крови пигмент гемоцианин – на основе меди. И этот пигмент весьма широко распространен. Благодаря ему голубой цвет крови имеют некоторые улитки, пауки, ракообразные, каракатицы и головоногие моллюски (осьминоги, например).
Соединяясь с кислородом воздуха, гемоцианин синеет, а отдавая кислород тканям – обесцвечивается. Но и на обратном пути – от тканей к органам дыхания – такая кровь теряет цвет не полностью. Дело в том, что углекислый газ (СО2), выделяясь в ходе биологической деятельности клеток организма, соединяется с водой (Н2О) и образует угольную кислоту (Н2СО3), молекула которой диссоциирует (распадается) на ион гидрокарбоната (HCO3–) и ион водорода (Н+ ). А ион HCO3–, взаимодействуя с ионом меди (Сu2+), образует в присутствии воды соединения сине-зеленого цвета...
Самое интересное то, что в принятом в настоящее время «родословном древе» растительного и животного мира родственные группы нередко имеют разную кровь, а произошли вроде бы друг от друга. Например, у моллюсков кровь бывает красная, голубая, коричневая, и даже с разными металлами. Выходит, что состав крови не столь уже важен для живых организмов.
И подобную картину можно наблюдать не только у низших животных. Например, группы крови человека являются признаком очень низкой категории, так как расе в самом узком смысле слова свойственны различные группы крови. Более того, оказывается, что и у шимпанзе существуют группы крови, аналогичные группам человека, и еще в 1931 году было осуществлено переливание крови от шимпанзе человеку той же группы крови без малейших вредных последствий.
Жизнь оказывается очень неприхотлива в этом вопросе. Похоже, что она использует все возможные варианты, перебирая их и отбирая лучшие…
Но может ли случиться такое, чтобы не только у низших животных была голубая кровь?.. Возможно ли это для человекоподобных существ?..
А почему бы и нет!?.
Рис. 60. Осьминог – обладатель голубой крови
Наукой уже давно установлено, что окружающая среда способна весьма сильно влиять на элементный состав живых организмов. При длительном изолированном существовании их в тех или иных окружающих условиях возникает изменчивость – появление физиологических рас, которое может происходить даже без видимых внешних изменений, но сопровождается изменением химического состава организма. Появляются химические мутанты с изменением в ядрах клеток числа хромосом и т.п.; а изменчивость может приобрести наследственный характер.
Ясно, что в условиях дефицита какого-либо элемента эволюция пойдет по пути замены его на другой, способный обеспечить те же функции, но находящийся в достатке. У нас, судя по всему, эволюция в ходе развития живого мира переориентировала организмы на железо, которое составляет основу дыхательных пигментов большинства живых видов.
Значительная часть железа находится в крови. 60-75% этого металла связано с гемоглобином, белковая часть которого «блокирует» окисление железа из двухвалентного в трехвалентное состояние, поддерживая таким образом его способность связывать молекулы кислорода. Гемоглобин же входит в состав красных кровяных клеток – эритроцитов (см. Рис. 24-ц), составляя более 90% их сухого остатка (около 265 млн. молекул гемоглобина в каждом эритроците), что обеспечивает высокую эффективность эритроцитов в переносе кислорода.
Рис. 24-ц. Красные кровянные клетки
Железо, как и любой другой микроэлемент, совершает в организме постоянный кругооборот. При физиологическом распаде эритроцитов 9/10 железа остается в организме и идет на построение новых эритроцитов, а теряемая 1/10 часть пополняется за счет пищи. О высокой же потребности человека в железе говорит хотя бы то, что современная биохимия не обнаруживает никаких путей выведения избытка железа из организма. Судя по всему, эволюция не знает такого понятия – «избыток железа»…
Дело в том, что хотя железа в природе достаточно много (второй металл после алюминия по распространенности в земной коре), наибольшая его часть находится в очень трудно усваиваемом трехвалентном состоянии Fe3+. В результате, скажем, практическая потребность человека в железе в 5-10 раз превосходит действительную физиологическую потребность в нем.
Но несмотря на все сложности по усвоению железа, несмотря на постоянное балансирование на грани «железного дефицита», эволюция на Земле все-таки пошла по пути использования именно этого металла для обеспечения важнейшей функции крови – переноса газов. Прежде всего потому, что дыхательные пигменты на основе железа более эффективны, нежели на основе других элементов (о высокой способности, скажем, гемоглобина к переносу кислорода уже упоминалось; а о других его преимуществах будет говориться далее). И раз эволюция пошла по такому пути, то значит, что железа на Земле все-таки достаточно для именно такого выбора природы…
Но представим теперь другую ситуацию: на некоей планете железа оказалось существенно меньше, чем его есть на Земле, а меди – гораздо больше. По какому пути пойдет эволюция?.. Ответ представляется очевидным: по пути использования меди для транспорта газов и питательных веществ голубой кровью!..
Может ли подобное случиться в природе?
Для ответа на этот вопрос используем известные по химическому составу Солнечной системы. Оказывается, что во внешней оболочке Земли железа несколько больше, чем его находится на Солнце (в процентном соотношении), а меди – почти в 100 раз меньше, чем на Солнце!.. В то же время, по всем соображениям, химический состав Солнца в целом должен соответствовать составу того протопланетного облака, которое его окружало на стадии формирования планет, и из которого образовалась и Земля. Следовательно, если избыток железа еще можно списать на погрешность данных, то меди все равно явно «не хватает».
То есть на родной планете богов вполне может быть такая ситуация, что меди гораздо больше, чем на Земле, а железа – меньше. И можно найти даже косвенные свидетельства того, что именно так дело и обстоит.
Первое косвенное свидетельство.
Согласно древним легендам и преданиям, искусство металлургии было передано людям богами. Однако если внимательно проанализировать тексты, то можно заметить, что это относится именно к цветным металлам, а не к железу. У египтян, например, медь была известна очень давно, и уже при первых фараонах (4000-5000 лет до нашей эры) добыча меди производилась в рудниках Синайского полуострова. Железо же появляется в обиходе людей намного позже – лишь во II тысячелетии до нашей эры.