Живите организми управляват времето
Живите организми са се научили да управляват времето преди милиони години. Това умение е достъпно само за най-примитивните от тях – бактериите. Оказва се, че точно те играят ключова роля при образуването на снежинките като се проявяват като активни центрове за кристализация в облаците.
Това, че учените понякога се държат като деца, беше доказано от френски и американски биолози, които през миналата година се радваха на снега като най-малките любители на игрите със снежни топки и други подобни зимни развлечения. Е, възрастните се оказаха доста добри познавачи, които събираха за своите научни цели само прясно натрупания сняг в Америка, Антарктика и в Европа.
Веселото занимание беше част от поредното изследване на образуването на снежинките в облаците. В момента учените считат, че зараждането на тези малки чудеса става при охлаждане на “активния център”, на зародиша на кондензацията, представляващ някаква малка частица с органичен или неорганичен произход. Когато подобни частици липсват, водата замръзва само при много ниски температури (под минус 40 градуса по Целзий). Обикновено центровете на кондензация събират около себе си молекули вода, като ги превръщат в кристали лед и при по-високи температури. Този процес е толкова уникален, че е прието, че не е възможно да се намерят две еднакви снежинки.
Резултатите от изследването бяха публикувани в последния брой на сп. „Сайънс“. Те за пореден път обединиха органичния и неорганичния живот на планетата ни. Според учените по-голямата част от тези “центрове” на самоорганизация представляват биополимери. Тази идея беше спомената още преди 40 години, но невъзможността да се докаже ключовата роля на биополимерите и на бактериите в образуването на снега, не позволи тя да бъде развита.
Този път учените разтопиха събрания в максимално стерилни условия сняг в херметически съдове, а след това започнаха постепенно да го замразяват. В тези случаи образуването на лед (кристализацията) започваше около определени активни центрове, аналогични на центровете в облаците.
Оказва се, че биологични частици, които стимулират кристализацията, има най-много в САЩ и във Франция – около 110 на един литър вода, а най-малко в Антарктика – едва по 4 на литър вода. Различията в концентрацията на активните центрове се проявявали и при температурата, при която се образуват снежинките – европейските образци започвали да замръзват при бързо охлаждане до минус 4 – минус 7 градуса, а антарктическите трябвало да бъдат доведени до минус 9 градуса.
Близо една десета от частиците в стопения сняг били биополимери и други органични вещества. Живите клетки – по-точно клетките, чиито размер е от 0,3 до 15 микрона, и които имали ДНК – се оказали още по-малко, средно около 0,1 процента от общия брой частици. Оказало се обаче, че именно те са основната причина за образуването на снежинките.
За да изяснят този феномен учените започнали да затоплят вода от стопен сняг. Нагряването над 50 градуса по Целзий довело до разрушаване на структурата на биологическите молекули, но не повлияло на минералните частици. Процедурата на практика напълно лишила водата от способността да замръзва при температура над минус 10 градуса. В затоплената, а след това охладена вода концентрацията на леда се оказала най-малко със 70 процента по-малко, отколкото в незагрятата вода.
Подобен, макар и по-слабо изразен ефект на дезактивация се проявил и при обработката на стопена от сняг вода чрез лизозим – фермент, който се съдържа в слюнката и разрушава бактериалната клетъчна стена на полизахаридите.
Опитите се оказали достатъчни за множество хипотези за кръговрата на живота в природата и взаимодействието между живата и неживата природа. Първо, бактериите имат интерес да замръзват бързо при относително високи температури. Кристалите на леда са троянският кон, който разрушава клетъчната стена отвътре и позволява на прокариотите да се нахранят със съдържимото. Второ, колкото по-бързо се образува снегът, толкова по-бързо падат снежинките, и следователно бактериите имат шанс да се върнат на земята по-рано, където има много повече хранителни вещества и където е по-топло, което е съществено за процеса на делене. Така че теорията на Вернадски за биосферата като взаимодействие на живите същества с неорганичната природа получи съвсем неочаквано развитие.
В името на справедливостта трябва да отбележим, че голяма част от изброеното е все още в сферата на хипотезите, доколкото пробите са събирани от повърхността на земята и би могло да се „обогатят с органични вещества” в долните слоеве на атмосферата. Въпреки че дори в бедната на живот Антарктика органичните частици се оказали твърде много.
Да се съберат части от облаците за потвърждение на резултатите е доста трудно, тъй като повечето от тях се образуват на височина няколко километра. Освен това, за да се отдели от тях литър вода, в лабораторията би трябвало да се доставят няколкостотин до няколко хиляди кубически метра типичен облак, което изглежда нереално.
Основното е, че учените получиха ново потвърждение не просто за приспособяването, а и за управляването на процесите в природата от страна на живите организми. Досега беше прието, че освен хората, едва започващи да се учат да управляват времето, на това не е способен никой друг.