Господин Свещаров Биология за всички

Първоначално земеделието на ранните цивилизации е било със затворен характер, т.е. имало е ясно обособени ареали, в които са се отглеждали само типични за даден район хранителни видове. Постепенно с развитието на търговията, с нашествията и войните тези „затворени“ ареали започнали да загубват строгите си очертания и разпространението на културните растения придобило повсеместен характер. Финикийците са изиграли историческа роля в това отношение. Техните построени от ливански кедър кораби обикаляли цялото Средиземноморие, навлизали в Черно море и вероятно са посещавали Индия и Зондските острови, извършвайки плаване около Африка.

Разпространяването на растенията по света станало възможно благодарение на оформилите се вече търговски пътища, по които непрекъснато вървели натоварени със стока кервани. Главните стоки на тези кервани били продукти от растителен и животински произход. По огромни разстояния и на определени пунктове преди крайната цел се пренасяли най-различни сушени плодове, семена или клубени, които се засявали по нивите и градините. Някои видове били разпространени несъзнателно от човека при неговите нашествия в чужди земи или при преминаването на огромни стада от една страна в друга, като семената полепвали по козината, вълната или краката на животните. Изключително големи заслуги за разпространяването на множество азиатски културни видове растения в Европа имат арабите, които като отлични търговци пренесли през VII–VIII в. от н.е. ориза, захарната тръстика, памука и цитрусовите плодове на нашия континент.

Според проф. Жуковски произходът на много от съвременните културни видове се свързва с Източна, Южна, Средна Азия и Задкавказието. Цялата тази огромна територия е заета от гигантски планински масиви. В нея има богати речни долини и най-разнообразен климат — от сух, влажен, тропичен и субтропичен до умереноконтинентален и студен.

Ние наистина няма за какво да завиждаме на трапезата на европейците от средните векове. Всички подправки от растителен произход, като черен пипер, бахар, дафинов лист, индийско орехче, канела и др., чрез които придаваме приятен и пикантен вкус на съвременните кулинарни изделия, в онези времена са били съвсем непознати за голяма част от населението и затова много от приготвяните тогава ястия имали блудкав и не особено приятен вкус. Макар нашите предшественици да са отглеждали най-старателно основните и най-продуктивни сортове житни и маслодайни растения, трапезата им е била бедна на растителна храна и доста еднообразна. В подкрепа на това могат да се приведат следните любопитни примери.

Доматите са пренесени от Америка е Европа от испанците и дълго време са се отглеждали като декоративни растения. Хората се страхували да ги ядат, защото ги смятали за отровни. Когато се уверили, че плодовете на растението са безвредни, първоначално започнали да консумират само зелените плодове. В България това продължило чак до идването на руските войски през 1877 г., когато нашите прадеди се убедили, че зрелите плодове на домата са много по-вкусни и полезни. От този момент започва масовото разпространение в нашата страна и в други страни на Европа на това растение, което сега заема огромни площи в зеленчуковите градини и парниковите полета на континента.

Днес вече е известно, че царевицата е била растението, осигуряващо преди 5000 години основната храна на населението на целия американски континент. В Европа тя е била пренесена през XIV в. от хората на Христофор Колумб. Дълги години царевицата е била отглеждана също като декоративен вид, но когато попаднала в ръцете на турците, те бързо разбрали нейните изключително ценни хранителни качества и растението се разпространило в пределите на турската империя под името „турско жито“.

По такъв начин царевицата намерила втората си родина и у нас, а впоследствие чрез португалците е била пренесена в Индия, оттам в Китай, на о-в Ява и т.н.

Приблизително същата история има и друго растение, чиито клубени днес са основна храна на много народи на стария континент — картофите. Първите количества от това растение били докарани към средата на XV в. от Чили и дълго време испанците се радвали на хубавите му цветова. Едва 100 години по-късно населението на Европа разбрало за чудесните хранителни и вкусови качества на картофите и започнало масово да ги сади. В България картофите започват да се отглеждат доста късно. Пренесени от Румъния чрез лясковски градинари, народът дълго време ги е наричал „влашки боб“.

Както на царевицата, така и на картофите европейците са дали пътен паспорт към Северна Америка, Азия, Африка и Австралия.

Жителите на американския континент трябва да бъдат много благодарни на европейците, които преди повече от 450 години пренесли със себе си семената на пшеницата и научили местното население да приготвя непознатия дотогава за тях вкусен и хранителен пшеничен хляб. Същото се отнася и за Австралия, където първите пшеничени ниви били засети едва към края на XIX в.

Интересна съдба в Европа има едно друго растение, което заради извънредно ценните качества на семената му е било наречено шеговито „зелената крава“. Касае се за соята, която от незапомнени времена е била отглеждана от китайците. Европа станала нейна втора родина едва през XVIII в., но дълго време селяните не искали да я отглеждат, тъй като не знаели как да приготвят ястия от плодовете й. Впоследствие европейците разбрали грешката си и останали възхитени от вкусовите качества на соята. От зелените шушулки се приготвя вкусно ястие като от зеления фасул, но все пак най-ценни са зрелите семена. От тях се получава великолепно масло, което се използува за храна и в индустрията. От обезмаслените семена се получава брашно, което служи за приготвяне на много вкусен соев хляб и сладкиши.

Сварени и смлени, соевите зърна по вкус наподобяват свинско или агнешко месо. При по-специална технология от тях вече се приготвят различни ястия. А когато соевите зърна се смелят и залеят с вода, от тях се получава мляко, което не се отличава съществено по цвят и вкус от кравето. Днес соята е широко разпространена и с нея са засети милиони декари обработваеми площи.

Независимо от почти повсеместното разпространение на основните културни растителни видове географските условия на всяка страна определят и производството на основните храни от растителен произход. А на много места по земята местното и предимно не особено високо цивилизовано население все още продължава да консумира растителна храна от някои диви видове растения, които за високоразвитите страни нямат голям икономически ефект, висока хранителна стойност и добри вкусови качества. Трябва веднага да се отбележи, че за разлика от животинския свят, който видово е много по-богат и предлага на човешката трапеза значително по-голямо разнообразие, за растителните видове не може да се каже същото. Общо до този момент ботаниците са открили и систематизирали около 500 000 растителни вида, но от тях хранителните видове достига едва 2900, а отглежданите от човека всички полезни видове са около 20 000 за цял свят. В България за храна и други цели се отглеждат към 100 вида.

Ботаниците от цял свят със съжаление констатират, че всички растения, от които човек може да извлече полза за себе си и най-вече тези, които спадат към хранителните видове, са вече най-подробно изучени и се използуват най-рационално. Нови растителни видове със споменатите качества засега не са намерени. Съществува слаба надежда, че във все още непроучените огромни територии на джунглите в Африка, Азия и Южна Америка може да се открият някои непознати за учените растителни видове с ценни качества. Тези растения обаче едва ли ще могат да придобият повсеместно разпространение по земята, тъй като те трудно биха се аклиматизирали вън от тропичния климат.

На науката са известни някои видове растения, които в определени страни са отровни, а в други — не. Така например известната у нас сиротица (Грациола официналис) навсякъде в литературата е описана като отровен вид, но овчарите по дунавското поречие от дългогодишни наблюдения са забелязали, че за селскостопанските животни в този район сиротицата е полезна и силно увеличава млеконадоя им. Същото се отнася и за познатата на всички ни овчарска торбичка (Капсиела бурса пасторис), за която се знае, че съдържа отровния алкалоид бурцин и едно производно на етаноламина, наречено холин. На други места по земята, особено в Китай, овчарската торбичка се смята за хранително растение и младите стръкове се употребяват за салата. По същите причини в някои страни младите растения на глухарчето (Тараксакум официнале) също се използуват за приготвяне на вкусна салата. У нас на много места населението употребява глухарчето за салата, но в други държави салата от глухарче е въобще непозната, тъй като това растение там е отровно. Подобни противоречия при консумирането на едно и също растение в различните райони на света произтичат от местните екологични условия, от годишния сезон, през който се бере растението, от едва различимите вариетети на вида и в крайна сметка — от индивидуалните свойства на консумиращия организъм.

Населението на земята от година на година все повече се увеличава и според данни на ЮНЕСКО в 2000 година то ще надхвърли колосалната цифра от 6 милиарда души. И макар най-оптимистично настроените учени да доказват, че обработваемите площи на земята, засети с високодобивни сортове, са в състояние да изхранят дори 30 милиарда души, още отсега се търсят нови източници на пълноценна растителна храна и възможности за получаване и отглеждане на по-високодобивни видове културни растения.

Като особено перспективни в това отношение се смятат водораслите, някои видове от които са цели фабрики за белтък. В тях се натрупват вещества с висока хранителна стойност, тъй като с помощта на хлорофила си те синтезират белтъци, мазнини, въглехидрати, витамини и други биологично активни вещества. Много интересни данни се получават, когато се сравни продуктивността на водораслите с тази на известните зърнени видове, които съдържат от 6 до 12 на сто белтъци и при изключително добра реколта и висока агротехника дават до 40–50 центнера (към 250 кг) от декар. Водораслите съдържат повече от 50% белтъци, а продуктивността им от декар превишава десетки пъти тази на зърнените храни. Освен това растежът на водораслите може да се управлява, като във водната среда се добавят необходимите за целта вещества.

Идеята за използуване на водораслите като храна за хората и селскостопанските животни датира от няколко десетки години. Първите опити започнаха с придобилата вече голяма известност хлорела и някои други видове, отнасящи се към зелените едноклетъчни водорасли. Интензивните изследвания в това направление се водят в много страни по света, включително и в България.

От 1962 г. големи надежди се възлагат и на друго водорасло — спирулината. Някои африкански племена, живеещи около езерото Чад, събират от повърхността на плитките водоеми големи количества от тези синьо-зелени водорасли, изсушават ги на пясъка и ги употребяват за храна. Има предположения, че това водорасло е влизало в менюто на древните ацтеки. Сега френският институт за нефта съвместно с една мексиканска фирма е построил в Мексико басейни за изкуствено отглеждане на спирулина. Резултатите били доста обнадеждващи — получената спирулина съдържала всички важни за човека аминокиселини, витамини (включително и твърде ценния витамин B{sub}12{/sub}) и много малко мазнини. Освен това водораслите спирулина са значително по-големи от хлорелата и реколтата лесно се събира чрез просто филтруване. Смята се, че в бъдеще спирулината успешно ще може да конкурира соевото брашно и обезмирисеното рибено брашно. Мексиканският национален институт по хранене дори е включил в своята програма използуването на спирулината в храната на децата (фиг. 17).

{img:biologija_za_vsichki_f17_ednokletychni_vodorasli.jpg|#Фиг.17. Едноклетъчни морски водорасли.}

Бъдещето ще покаже дали отглеждането на водорасли в промишлени мащаби има оправдание и доколко биха се харесали на хората бифтеците от спирулинов белтък или пък хляб, в който има примеси от водораслово брашно (фиг. 18). По всяка вероятност учените ще успеят да се справят с някои трудности, свързани с традиционния вкус и предубеждение на хората (нека си припомним отрицателното отношение в миналото към широко употребяваните днес домати, картофи, соя и др.).

{img:biologija_za_vsichki_f18_kafjavi_vodorasli.jpg|#Фиг.18. Кафяви морски водорасли.}

Сега друг, много по-важен въпрос вълнува селекционерите от цял свят. Развитието на молекулната биология разкри много от тайните на наследствеността на организмите, механизмите на белтъчната синтеза в клетката и подсказа на учените възможности за намеса в процесите на интимното развитие на организма.

Както вече е известно, наследствените признаци на организма се определят от гените — структурни участъци в хромозомите, — които от своя страна са изградени от сложните молекули на ДНК. Хромозомите, разположени в ядрата на зародишните растителни клетки, съдържат в себе си тези именно гени, които впоследствие ще определят студоустойчивостта, продуктивността, неполягането на стъблото, устойчивостта към болести и други подобни признаци на интересуващото ни културно растение. За най-голямо съжаление обаче всички гореизброени гени са разхвърляни в различни сортове на растението. Комбинирането на тези гени по определен начин днес се постига с помощта на кръстосването на различни сортове и отбор на получените хибриди — работа дълга, сложна и изискваща голяма прецизност на опита. От друга страна, една голяма част от най-добрите и високодобивни сортове културни растения са получени по този път. Какво трябва да се направи в бъдеще?

Преди всичко на ботаниците предстои още не малък труд по издирването, описването и задълбоченото проучване на редица диви растения, които могат да се окажат ценни в бъдещата работа на селекционерите. По такъв начин ще се натрупа богата колекция от гени, при комбинациите на които в крайна сметка ще могат да се създадат растения с нови и много по-ценни качества.

Новите успехи на науката поставят пред селекционерите и принципно нови задачи. На човека не е необходимо вече каква да е храна. Съвременният човек се нуждае от храна, в която белтъците, мазнините, въглехидратите и другите вещества да са строго балансирани. Особено важни са белтъците. Но и влизащите в състава на пшеничните зърна белтъци също не са равностойни. Най-полезни за хората са тези, в чиито състав влиза максимално количество от т.нар. незаменими аминокиселини, които се образуват в животинския организъм, каквито са например лизинът, триптофанът и метионинът. По тази причина наред с високите добиви новите сортове трябва да се отличават и с високо съдържание на най-ценните белтъци. Затова се налага учените още много пъти да се връщат към световната колекция от гени, за да открият в нея такива, които ще създадат белтъци с необходимия ценен аминокиселинен състав. Бъдещите пшеничени ниви ще могат да дават на човечеството хляб с предварително „програмирани“ биохимични качества.

В това направление много добре се работи във Всесъюзния институт по растениевъдство „Н. И. Вавилов“ в СССР. Под ръководството на самия акад. Вавилов в миналото са извършени редица експедиции и е създадена уникална и най-голяма в света колекция от живи растения. В нея има 175 000 сортове, разновидности и форми растения.

Вероятно не е много далеч времето, когато синтезирани по изкуствен начин гени ще бъдат пренасяни до вътрешността на растителните клетки. По такъв начин бъдещите учени ще могат да влияят на растежа, развитието и плодовитостта на растенията. Една такава „хирургия“ на молекулно ниво ще спести на учените преди всичко дълги години селекционна работа и ще позволи да се въздействува по-точно на желаното направление — повишаване на студоустойчивостта, невъзприемчивост към болестотворни вируси или бактерии, увеличаване съдържанието на белтъци или захари в плодовете и т.н. Нещо повече — пълното разкриване и овладяване на тайните на фотосинтезата ще бъде от изключително голямо значение за хората, тъй като ще могат да се получават огромни количества хранителни вещества на извънредно ниски цени.

Докато се стигне до този все още далечен етап в развитието на биологичните науки, за днешните биолози най-важни остават естествените растителни ресурси на планетата ви. В тях са скрити тайните на растителния генетичен фонд на Земята. За нас те са онези величествени зелени лаборатории на природата, чиито фини и извънредно сложни биологични механизми ние упорито се стремим да овладеем.

Боледуват ли растенията от рак?
Една моя близка роднина веднъж патетично се провикна:

— Защо природата така толерира растенията?

Можете да си представите учудването на моята близка, когато й отговорих, че в нейните биологични познания има сериозен пропуск. Обясних й, че растителните организми също не са застраховани срещу злокачествени и доброкачествени израждания на клетките. Нещо повече — докато биолози и медици все още спорят за причинителите на много от туморните заболявания при животните и хората, ботаниците отдавна добре познават причинителите на тези болести при растенията. Туморни заболявания при растенията предизвикват хиляди най-различни същества. Така например един вид низши гъби предизвикват рака по картофите и по хвойновите храсти; паразити от класа на нематодите причиняват тумори по цвеклото, зелето и морковите; представителите на един бактериен вид довеждат до тумори по корените на ябълката; един вид житни дървеници — до уродливото развитие на пшеничните класове и много други.

Преди да опишем по-подробно някои от най-характерните причинители на рак по растенията, нека кажем накратко в какво се състои злокачественото израждане на клетките. Неговата истинска природа е била открита от Джон Мюлер през 1838 г. Той доказал, че тази болест се дължи на изменение в клетъчното делене и че туморите се образуват в резултат на ненормална клетъчна пролиферация.

Хармоничното развитие на всеки организъм се осъществява чрез значителен брой контролни механизми, природата на някои от които е все още неизвестна. Този контрол е на различни нива: клетъчно, органно и на нивото на целия организъм. Допуска се, че чрез цитоплазмените връзки, които се образуват между нормалните клетки, се извършва обмен на сигнали, контролиращи клетъчната активност. Такива връзки не са установени нито между туморните клетки, нито между нормални и туморни клетки. Този факт идва да ни подскаже за една автономност на туморните клетки, установена при много животински тумори, каквито са карциномите, саркомите, епителиомите, миеломите и т.н. Друга проява на автономността при туморните клетки е липсата на контактно подтискане. Нормалните животински клетки, каквито са фибробластите например, при култивиране ин витро мигрират активно върху вътрешната повърхност на съда, в който се развиват. Когато две клетки влязат в контакт, те взаимно се обездвижват. Като резултат от това културата от нормални клетки образува един едноклетъчен слой върху повърхността на съда за култивиране. Туморните клетки се отнасят по съвършено различен начин. Техните мембрани образуват псевдоподи, чието движение не се спира при контакт с други клетки. Това води до образуването не на единичен слой, както при нормалните клетки, а до струпвания на маса от клетки. Затова раковите клетки лесно се отделят от тумора и се инфилтрират в здрави органи, където често на големи разстояния от основния тумор те образуват нови огнища, наречени метастази. Този вид дезорганизиран растеж, на който ракът е една от формите, не се среща само при човека и животните, а изглежда, че засяга всички многоклетъчни организми.

Както при животните, в растенията също се срещат и прости хиперплазии (разраствания на тъканта), които спират да растат, когато индуциращият ги агент изчезне. Такива са многобройните подутини по растенията, които познаваме под името гали и които всички често сме срещали. Те се причиняват от паразити, насекоми или гъби. Ето защо в наши дни започна все по-често да се среща и наименованието фитоонкология. Така преди 10 години съветският учен Рижиков предложи да се нарича разделът, който се занимава с изучаването на рака при растенията. Но преди да се доближим до проблема за растителните тумори, би следвало да се дефинира какво се подразбира под тумор и да се прецизират критериите, които позволяват да ги разпознаваме.

През 1910 г. датският ветеринарен лекар Йенсен в резултат на една блестяща серия от експерименти, извършени върху плъхове и мишки, доказа, че туморни клетки от плъх, трансплантирани (присадени) върху здраво животно, предизвикват образуването на тумори. Няколко години по-късно той установява същия механизъм и за растителните тумори. Той доказва, че едно късче туморна тъкан от червено цвекло, изолирано и трансплантирано върху захарно цвекло, продължава да се развива по автономен начин, образувайки тумор. Туморът остава червено оцветен поради съдържанието на характерния за червеното цвекло пигмент бетацианин.

Между истинските растителни тумори и галите, предизвикани от паразити, има една съществена разлика. Галите спират да се развиват от момента, когато се прекрати действието на туморогенния причинител. Освен това една част от такава свръхразраснала се тъкан, трансплантирана в стъблото на здраво растение, никога не образува тумори. За развитие на тъканна култура от нормални растителни клетки са необходими регулатори на растежа, каквито са ауксините и цитокинините. Туморни клетки от същия вид обаче се развиват извънредно активно ин витро при пълна липса на регулатори на растежа, и то много по-интензивно, отколкото нормалните клетки. Туморните клетки изглежда са способни да се запазят практически безкрайно дълго. Например някои човешки клетъчни линии много трудно може да претърпят повече от 50 пасажа. След това клетките или умират, или придобиват някои ненормални цитологични отнасяния, като загуба на някои хромозоми или появата на нови допълнителни хромозоми. Напротив, познатата в целия свят туморна клетъчна лилия Хе-Ла, която е изолирана, още в 1950 г. от тумор на матката на болна жена от Балтимор, продължава да се култивира и до днес.

Растителни тумори, предизвикани от вируси
Произходът на растителните тумори, както и на животинските е изключително разнообразен. Познати са тумори с вирусна етиология, тумори, предизвикани от генетични промени, тумори с бактериен произход и най-сетне — спонтанни тумори, дължащи се на хормонални разстройства.

През последните години в резултат на блестящите постижения на молекулната биология изследването на вирусните тумори при животните получи извънредно голямо развитие. Тези тумори се причиняват било от ДНК-вируси, какъвто е маймунският вирус CB-40, било от РНК-вируси, като този на саркома на Раус. Най-забележителният резултат, получен при тези изследвания, е, че вирусът, след като инфектира клетката, като че ли изчезва. Той не може да бъде отделен и никакъв вирион не се вижда под електронния микроскоп. Както впоследствие се изясни, вирусът се включва в генома на клетката, като се размножава с хромозомите при всяка митоза.

При растенията някои вируси също предизвикват тумори. Така например една тежка болест на какаовото дърво, при която се образуват подутини по клоните, се предизвиква от вирус. Много интересни проучвания са били извършени върху т.нар. раневи тумор. Той се причинява от вируси, но едва след нараняване на тъканите на растенията. Този вирус, който бил наречен „вирус на нараняването“, е открит от Бляк през 1941 г. Ученият забелязал, че един вид насекоми от рода на цикадите предават определени вируси на червената детелина, които предизвикват у нея болест, характеризираща се с надебелявания по нерватурата на листчетата. Този вирус е бил отделен и инокулиран върху голям брой растения, спадащи към 20 различни семейства. Около 40 от тези растения след инокулацията са показали симптомите на описаната болест. Други растения, като киселеца и комунигата, образували тумори, които се развивали едва след нараняване на стъблото или корените им. Оказало се, че това е един РНК-вирус, съставен от полиедрични частици с размер 75–80 микрона в диаметър. Твърде интересен е фактът, че той показва много подобни отнасяния с един животински вирус от групата на реовирусите.

В растението разпределението на вирусите е твърде неравномерно. Туморите съдържат приблизително 100 пъти повече частици, отколкото незасегнатите и недеформираните части на стъблото. Туморът не се развива, освен ако не се предизвиква чрез някакво нараняване.