Карлики рождают гигантов

Когда кадр за кадром картина эта будет готова, мы сможем «прокрутить» ее и еще раз убедиться, как захватывающе интересна окружающая нас действительность.

Когда это будет? Без сомнения, в наши дни. Биология находится перед прорывом вперед, как считают многие ученые. Прорыв приведет нас к научной и технической революции не меньшего масштаба, чем открытие атомной энергии.

«Достигнутый современной молекулярной биологией и еще продолжающийся детальный анализ всех звеньев процесса биосинтеза белков может рассматриваться как решающая фундаментальная подготовка к тому гигантскому научному скачку, который должен привести к разгадке основных принципов и законов живых систем, — скачку, все будущие теоретические и практические последствия которого сегодня невозможно даже предугадать». Так считает биохимик А. Спирин. Я намеренно цитирую этого молодого ученого, находящегося, образно говоря, в точке роста этой науки и небезуспешно двигающего ее вперед и выше. Новейшая биология представлена в нашей книге самыми молодыми отраслями знания. И именно молодежи суждено сказать в ней самое веское слово.

Вступление к книге, которая еще не написана

Пора перевернуть последнюю страницу книги. По обычаю здесь положено сделать заключение, подвести кое-какие итоги.

Нарушим традицию. Поговорим о новой книге. Неважно, кем она будет написана, этим автором или другим, — она должна быть написана. Потому что теме, затронутой нами, нет конца. Ибо нет конца у научного поиска, который ведется сегодня и будет вестись завтра, послезавтра, всегда.

Наука накапливает новые факты с невероятной быстротой! Читатель перелистал эту книгу, быть может, за несколько минут. А за это же время химики мира открыли или синтезировали еще одно новое вещество. Биологи, биохимики, биофизики планеты закончили за эти минуты не один десяток и начали не одну сотню новых опытов.

Новые факты. Новые выводы. Новые открытия и теории. Популяризатор не в состоянии поспеть за творцами науки. Стремясь разобраться хотя бы в главном, он выхватывает случайное. Его рассказ подобен следам путника на песке. По ним можно видеть только дорогу, по которой он шел. Кто хочет знать, что именно он видел на своем пути, должен пользоваться его глазами.

Вот почему из того беглого и весьма поверхностного обзора фактов и путей современной экспериментальной биологии, который проделан выше, можно сделать только два определенных вывода.

Первый отдает дань вечному пессимизму исследователя: как мало мы еще знаем. Зато второй вполне оптимистичен и не менее употребителен в среде ученых: как много нам предстоит узнать!

О чем же мы узнаем в новой книге? До сих пор мы говорили о биологии, о благотворном влиянии на ее развитие точных наук — физики, химии, математики, механики. Кибернетика, электронная микроскопия, изотопы и другие новейшие методы исследования перевооружили биологию. Применение их помогло вскрыть важнейшие закономерности живого. Четкость действия живых механизмов, экономическая эффективность и сказочная быстрота процессов, происходящих в биологических системах, вызывают восхищение. И — зависть. Зависть, за которой следует стремление поставить биологию на службу точных наук. В самом деле: почему бы не использовать биологические закономерности для создания средств современной техники? Средств, более надежных и эффективных, чем те, которыми мы ныне располагаем.

На химических комбинатах мы получаем аммиак из азота воздуха и водорода. Мы тратим на это огромные количества природного газа и электроэнергии.

Почвенные микробы превращают инертный азот воздуха в тот же аммиак без заметных усилий. «Экономическая эффективность» их деятельности куда выше. Изучая полет птиц, человек создал летательные аппараты. Подобно этому, говорил в свое время академик А. Н. Бах, по-видимому, можно усовершенствовать технический синтез аммиака, изучив процесс фиксации азота бактериями.

Другая проблема — механохимия. Известно, что при работе мышц происходит прямое превращение энергии химических реакций в механическую работу. Коэффициент полезного действия мышцы чрезвычайно высок. Такого к.п.д. не знают пока ни электрические, ни бензиновые, ни иные моторы, созданные человеком. Первые искусственные модели механо-химических двигателей мы уже видели на технических выставках. Но они так же далеки от идеала, как модель самолета с резиновым моторчиком от современного турбовинтового лайнера.

У природы есть чему поучиться.

Процесс фотосинтеза — усвоение углерода из углекислоты воздуха — дает материал для построения остова всех органических соединений живой природы. Этот процесс происходит в каждом зеленом листе. Но секреты его неведомы пока современной индустрии. Химическая промышленность черпает ресурсы углерода из запасов, созданных растениями в далекой древности, — из угля, нефти, а также из леса, выросшего в наше время. Углекислота воздуха нами пока не используется.

Фотосинтез — самое крупное химическое «предприятие» на земном шаре. И хотя к.п.д. фотосинтеза очень мал (используется только один процент солнечной энергии, падающей на зеленый лист), общая продукция этого предприятия колоссальна. За год он производит приблизительно 1011 тонн органических веществ (в пересчете на углерод). Это в 100 раз больше ежегодной продукции угольной и нефтяной промышленности всего мира. Энергия, которую фотосинтетические машины накапливают ежегодно, в 10 000 раз превосходит энергию всех гидростанций планеты! Создание искусственных фотосинтетических машин — это пока что мечта человека. Когда они будут сконструированы, в истории развития химической индустрии начнется новая эра.

Ее наступление предвещает синтез хлорофилла, осуществленный впервые в 1961 году. Этот факт означает, что первая схема будущей машины уже вычерчена. Теперь нужно уточнить детали проекта, превратить эту схему реально в металл. Правда, от проекта до действующей машины всегда проходит какое-то время. Но проходит же в конце концов!

Инструменты, исследования, которые биология уже сегодня предоставляет в распоряжение других наук (долг платежом красен!), удивительно просты и — употребим это слово — дешевы. Самый недорогой и самый эффективный метод химического анализа — хроматографический — подсмотрен у природы. Его первооткрыватель русский ученый М. С. Цвет. Ученики Цвета ввели в методику исследования обыкновенную промокашку. В Олайне я видел, как практикантка изучала эту промокашку под ультрафиолетовыми лучами. Еле заметные простым глазом пятна на бумаге вспыхивали в этих лучах, и юная биологиня записывала в свою тетрадку:

— Аденин… Гуанин… Цитозин…

Слова, с которых начинается азбука генетики.

Только живая клетка «посвящена» сегодня в тайны биологического катализа. Ферменты осуществляют его с молниеносной быстротой и совершенством. Раскрыть эту тайну — значит совершить революцию в практике химической технологии. Академик В. А. Энгельгардт считает, что ее прямым следствием явилась бы коренная перестройка крупных отраслей химической индустрии и колоссальное расширение ресурсов для сельского хозяйства.

Наконец, бионика. Воздействие биологических идей на усовершенствование сложнейших, достигших технических высот конструкций становится все более значительным. Биологические системы, свойства которых выработаны в процессе миллионолетней эволюции, отличаются удивительной надежностью, гибкостью, моментальной реакцией на воздействия внешней среды. Качества, которых так не хватает кибернетическим машинам. Конструкторская мысль работает над тем, чтобы позаимствовать у живых организмов принципы высокой надежности, гибкость поведения, точность.

Каждый пример (а их можно привести много больше) — это направление научного поиска, это тема новой книги. Научная революция в биологии, начавшаяся несколько лет назад, стремительно совершается на наших глазах.