Джеси Инчауспе
Как растенията създават глюкоза
Изтегляне 6.09 Mb.
|
- Навигация на страницата:
- СЕМЕЙНО НАЧИНАНИЕ
| Как растенията създават глюкоза
Растенията не получават достатъчно признание. Честно казано, те рядко рекламират своите подвизи. (Но ако кактусът на бюрото ви можеше да говори, той щеше да ви впечатли с разказа за своите предци: все пак те са тези, които са изобретили най-важния биологичен процес на Земята - фотосинтезата. Преди милиони години нашата планета е била безплодна скала от вода и кал. Животът се е състоял само от бактерии и червеи в океаните; нямало е дървета, чуруликащи птици и със сигурност бозайници или хора. Някъде, в един от ъглите на тази синя планета, може би там, където сега е Южна Африка, се случило нещо вълшебно. След милиони години на опити и грешки едно мъничко кълнче се промушило през земната кора, отворило едно листо, а заедно с него и нова глава от историята на живота. Това е истински подвиг. Как го е направил този кълн? Някога е било обичайно да се смята, че растенията са "почвояди": че се създават от пръст. През 40-те години на XIX в. фламандски учен на име Ян Баптист ван Хелмонт решил да разбере дали това наистина е така. Той провежда петгодишен опит, известен като експеримента с върбата, от който човечеството научава две неща: първо, че ван Хелмонт е бил много търпелив; второ, че растенията не се произвеждат сами от пръст. Ван Хелмонт засажда 5-килограмова млада върба в голяма саксия, пълна с 200 килограма почва. През следващите пет години той го поливал и наблюдавал как расте. След това, след като изминали тези пет години и дървото пораснало, той извадил дървото от саксията и го претеглил отново: то било 169 килограма - 164 килограма по-тежко, отколкото в началото. Но най-важното е, че теглото на почвата в саксията останало почти непроменено. Това означавало, че 164-те килограма на дървото е трябвало да дойдат от някъде другаде. И така, как растенията правят своите... растителни неща, ако не са от почвата? Да се върнем към малкото кълнче, което току-що е видяло бял свят на Земята. Нека го наречем Джери. Джери пръв състави много елегантно решение: способността да превръща не почвата, а въздуха в материя. Джери комбинира въглероден диоксид (от въздуха) и вода (от почвата, но всъщност не от почвата), като използва енергията на слънцето, за да получи невиждано досега вещество, което използва, за да изгради всяка част от себе си. Това вещество сега наричаме глюкоза. Без глюкоза не би имало растения и живот. Експериментът с върбата доказва, че растенията не са направени от пръст. В продължение на стотици години след експеримента с върбата орди от изследователи се опитват да разберат как растенията правят това, което правят, с помощта на експерименти, включващи свещи, вакуумирани буркани и много различни видове водорасли. Тримата мъже, които най-накрая го разгадават, са американски учени с имената Мелвин Калвин, Андрю Бенсън и Джеймс Башам. За това откритие Калвин е удостоен с Нобелова награда за химия за 1961 г. Процесът е кръстен "Цикълът на Калвин-Бенсън-Башам". Тъй като това не е най-запомнящото се наименование, обикновено го наричаме фотосинтеза: процесът на превръщане на въглероден диоксид и вода в глюкоза с помощта на слънчевата енергия. Малко ми е завидно за начина, по който растенията правят това, което правят. На тях не им се налага да прекарват време в магазина за хранителни стоки. Те сами създават храната си. На човешки език това би било като да можем да вдишваме молекули от въздуха, да седим на слънце и да създаваме кремообразна супа от леща в стомаха си, без да е необходимо да я намираме, да я варим или да я поглъщаме.
Растенията превръщат слънчевия следобед в глюкоза по време на фотосинтезата и сглобяват глюкозата в различни форми, за да растат. Тук виждаме корени, листа и плодове. Веднъж създадени, растенията могат да разградят глюкозата, за да я използват като енергия, или да я запазят непокътната, за да я използват като градивен елемент. И не бихте могли да мечтаете за по-добра тухла. Тя е толкова малка и пъргава, че бихте могли да поберете 500 000 нейни молекули в точката в края на това изречение. От нея могат да се направят твърдото стъбло на растението, гъвкавите листа, вретеновидните корени или сочните плодове. Точно както диамантите или оловото за моливи могат да бъдат направени от един и същ атом (въглерод), растенията могат да направят много различни неща от глюкозата. СИЛНО ЗЪРНО Сред нещата, които растенията могат да направят от глюкоза, е нишестето. Живите растения се нуждаят от енергия по всяко време. Когато обаче навън не е слънчево, било то защото е облачно или защото е тъмно, фотосинтезата не може да се осъществи и да осигури на растението необходимата му за оцеляване глюкоза. За да решат този проблем, растенията произвеждат допълнителна глюкоза през деня и я прибират в резерви за по-късна употреба. Работата е там, че съхраняването на глюкоза не е лесно. Естествената склонност на глюкозата е да се разтваря във всичко наоколо, подобно на децата, пуснати на свобода на детската площадка по време на междучасие. Децата се надбягват и хвърчат в произволни посоки, като цяло неконтролируемо и непредсказуемо, но могат да бъдат събрани от учителя си и да седнат (най-вече) тихо зад чиновете си, когато класът започне отново. По същия начин растенията имат решение за събиране на глюкоза. Те привличат малки помощници, наречени ензими - помощници на учителя, ако щете - които хващат молекулите на глюкозата за ръка и ги прикрепят една към друга: лява ръка с дясна ръка, лява ръка с дясна ръка, стотици и хиляди пъти. Резултатът е дълга верига от глюкоза, която вече не се състезава и не се движи в произволни посоки. Тази форма на глюкоза се нарича нишесте. Тя може да се съхранява в малки количества в цялото растение, но най-вече в корените му. За да съхраняват глюкозата, растенията я обединяват в дълги вериги, наречени нишесте. Цвеклото, картофите, морковите, целината, пащърнакът, ряпата, джикамата и сладките картофи са корени и съдържат нишесте. Семената също съдържат нишесте, което им осигурява необходимата енергия, за да израснат в растение. Оризът, овесените ядки, царевицата, пшеницата, ечемикът, бобът, грахът, лещата, соята и нахутът са семена и всички те също съдържат нишесте. Дисциплината владее нишестето в тази класна стая - дотолкова, че "нишесте" идва от германската дума, която означава "силен". Нишестето наистина е силно, но това не означава, че е негъвкаво. То може да бъде разглобено с подходящия инструмент. Когато растенията се нуждаят от глюкоза, те използват ензим, наречен алфа-амилаза, който се насочва към корените и освобождава някои молекули глюкоза от веригите на нишестето. Глюкозата се освобождава и е готова да бъде използвана като енергия или като градивен елемент. Кореноплодните зеленчуци и семената са пълни с нишесте. ПЪЛНОЦЕННИ ВЛАКНИНИ Друг ензим (има няколко такива) може да бъде призован да изпълни друга задача: да създаде фибри. Вместо да свързва молекулите на глюкозата ръка за ръка, за да създаде нишесте, този ензим свързва молекулите на глюкозата ръка за ръка и получената верига се нарича влакно. Това вещество е толкова важно, колкото фугиращата смес между тухлите на една къща. То е това, което позволява на растенията да растат високи, без да падат. Най-често се среща в стъблата, клоните, цветовете и листата, но фибри има и в корените и плодовете. Хората са открили практическо предназначение на влакната: те са били събирани и преработвани за създаване на хартия - от египетските папируси насам. Днес то се извлича от стволовете на дърветата, полимеризира се и се превръща в листове и пачки хартия. Ако четете тези думи във физическа книга, вие четете книга за глюкозата, отпечатана върху глюкоза. Най-много фибри се съдържат в стволовете, клоните и листата. ВЛАКНОВИ ПЛОДОВЕ Ако оближете глюкоза, тя ще има сладък вкус. Но растенията също така превръщат част от глюкозата си в изключително сладка молекула, наречена фруктоза, която е около 2,3 пъти по- сладка от глюкозата. Растенията концентрират фруктозата в плодове - ябълки, череши, киви и други - които висят по клоните им. Целта на фруктозата е да направи вкуса на плодовете неустоим за животните. Защо растенията искат плодовете им да са неустоими? Защото в тях се крият семената им. Това е ключът към размножаването: растенията се надяват, че животните ще изядат плодовете им и семената им ще останат незабелязани, докато не излязат от другия край на яденето. Така семената се разпространяват надлъж и нашир, като по този начин осигуряват оцеляването на растенията. По-голямата част от фруктозата на растенията се използва по този начин, но част от нея, с помощта на друг ензим, се свързва за известно време с глюкозата. В резултат се получава молекула, наречена захароза. Захарозата съществува, за да помогне на растенията да компресират още повече енергията (молекулата на захарозата е малко по-малка от молекулите на глюкозата и фруктозата, които са една до друга, което позволява на растенията да съхраняват повече енергия в по-тясно пространство). За растенията захарозата е гениално решение за временно съхранение, но за нас тя има огромно значение. Използваме я всеки ден, но под друго име: трапезна захар. Плодовете са пълни с фруктоза. Нишестето, фибрите, фруктозата и захарозата - различните форми, които глюкозата може да приема - съществуват благодарение на фотосинтезата. И това, елегантното решение на Джери, проправя пътя за останалия живот на тази планета. 3.СЕМЕЙНО НАЧИНАНИЕ Изтегляне 6.09 Mb. Сподели с приятели:
|