Господин Свещаров Биология за всички

Какъв е механизмът, който при нараняване отключва верига от процеси, водещи до образуването на тумори? Създадени са твърде много хипотези по този въпрос. Изглежда, че е възможно ауксините (хормоните на растежа при растенията) да играят някаква роля в този процес. Например прилагането на нафтил-оцетна киселина (която е един изкуствен ауксин) върху стъблото на заразено с вирус растение предизвиква образуването на тумор върху третираното място. Освен това при такова обработено с разтвор на ауксин растение броят на вирусите е забележително увеличен. Може да се допусне, че ефектът на този стимулант (ауксина) е да отключи веригата от процеси, водещи до нови многобройни клетъчни деления (митози) в тъканта, била дотогава в покой, в резултат на което се ускорява и туморният растеж. Не е изключено първичното туморообразуване у някои междувидови хибриди да е резултат също така и на повишено отделяне на „хормони на нараняването“, наречени травматини.

Какво става с многобройните вириони в туморната тъкан, получена след нараняването? Подобно на всички туморни тъкани те се култивират много лесно ин витро в отсъствие на каквито и да било регулатори на растежа. Много щамове са били изолирани, изхождайки от заразени растения на киселеца и комунигата. Части от техните тъкани са били носители на вирус 11 месеца след отделянето им от стъблото и трансплантирани върху здраво растение, образували тумори. Подобни опити обаче, направени 12–14 години по-късно, давали винаги отрицателен резултат. Като че ли вирусът бил изчезнал от културите, макар клетките да продължавали да бъдат туморни, тъй като се развивали в отсъствие на растителни регулатори. Описаният случай е аналогичен на този със саркома на Раус, при който в тумора също не може да се открие вирус (фиг. 19).

{img:biologija_za_vsichki_f19_tumor_na_dybov_list.jpg}

{img:biologija_za_vsichki_f20_tumor_na_zokum.jpg|#Фиг.19. Тумори: А — върху дъбов лист; Б — в луковицата на едно растение; В — по листата на зохум.}

Един интересен генетичен анализ
Не се знае още точно как наборът от гени (генома) на клетките при висшите организми контролира хармоничното развитие на тъканите и органите им. Добре е известно, че и най-нищожното изменение в генома води до образуването на изроди или на тежки аномалии. Знае се, че както при човека и животните, йонизиращата радиация може да предизвика тумори и при растенията. Вече са съобщени множество добре потвърдени факти в това отношение. По-добре познати са туморите, които се явяват върху някои хибриди като последица от сблъскването между два добре обособени генома. За първи път тези тумори са били наблюдавани през 1931 г. от известния български генетик акад. Дончо Костов. Той установил, че растения, получени в резултат на вътрешно специфично кръстосване между видовете тютюн Никотиана глаука и Никотиана лангдорфи се развиват нормално, докато не получат някакво нараняване. Едно убождане с игла или гънките, които спонтанно се образуват от некрози на власинките по корена, или одраскване на листата са местата, откъдето започва една ранева реакция, която води до образуването на обемисти патологични разраствания. Видният наш генетик проф. Генчо Генчев също обстойно е изследвал морфологичните промени, които настъпват в туморните клетки на хибридни растения от род Никотиана.

През 1944 г. Уайт доказва, че тези разраствания имат туморен характер. Той констатира, че част от тези разраствания, трансплантирана върху един от родителите на хибрида, развива върху него по самостоятелен начин същия тумор. По-нататък е било установено, че това свойство не се отнася само за двата вида тютюн, изучени от акад. Д. Костов. То се среща повече или по-малко върху всички видове от род Никотиана, като това свойство е особено добре изразено при дванадесет вида. Те могат да се разделят на две групи, от които само междувидовите хибриди предизвикват тумори. Тумори не се появяват, когато се кръстосват тютюни от същата група. Това навежда на мисълта, че туморните свойства са резултат на комплементарното действие на двата генома, които се съдържат във всяка една от двете групи.

Първичните хибриди са стерилни, но при удвояване броя на хромозомите им (което се прави по класическия начин чрез третиране с алкалоида колхицин) се наблюдават амфиплоиди, които са фертилни и се поддават на генетични изследвания. Чрез облъчване на зърна от тези хибриди са получени мутанти, някои от които са загубили свойството да образуват тумори. Анализът на това намаляване на способността към кръстосване между тези мутанти показва, че туморният характер, локализиран върху един ген, е бил доминантен. Ето следователно един случай, където туморният характер позволява генетичен анализ, който е много интересен и заслужава да бъде изследван.

Краун-галата — един уникален случай в канцерологията

Доказателствата за туморната природа на краун-галите бяха дадени от Ф. Уайт и А. Браун. През 1942 г. те успяха да култивират ин витро при асептични условия тъкани от краун-гали на нападнат от бактерии слънчоглед. Тези тъкани след многобройни пасажи ин витро са били трансплантирани върху здрави растения. Те образували тумори, идентични с тези, които се образуват от бактериите. Тези опити показват, че действието на бактериите се състои в едно действително трансформиране на клетката.

Работите на Браун доказват, че става преминаване на една самовъзпроизвеждаща се единица в туморната клетка. Това е въпрос, който през последните години много изследователи се опитват да изяснят. Възможно е тази единица да представлява нуклеинова киселина, която следва да се установи и изследва било директно, било с помощта на новата информация, която тя внася в трансформираната клетка.

Изучаването на галите по растенията има и друг аспект. Известно е, че много страни по света закупуват големи количества шикалки, защото в тях се съдържа 80% повече танин, отколкото в дъбовите листа. А танинът е извънредно ценно вещество. От него приготвят лекарства за стомашно-чревни болести, използуват го при щавене на кожи, той придава на виното тръпчив вкус, с него оцветяват вълнени и копринени платове. Други гали пък съдържат повишено количество алкалоиди. Така че растителните тумори могат да станат източник за получаване на допълнителни количества лекарствени вещества.

Тук се разглеждат само някои страни от голямата и сложна проблема за рака при растителните организми. Искаме да обърнем внимание на обстоятелството, че тумори с различна степен на злокачественост са установени при почти всички многоклетъчни организми — растения, безгръбначни и гръбначни животни и хора. Този факт идва да ни докаже, че ракът не е само медицинска, а преди всичко общобиологична проблема, за решаването на която са необходими солидни общобиологични познания и задълбочени изследвания върху организми, намиращи се в еволюционната стълбица на различна степен на развитие. В това отношение растенията се очертават като особено благодарни за изследване обекти, с помощта на които ще могат да се разберат редица механизми и причини, играещи важна роля при злокачественото израждане на клетките.

На фитоонколозите от цял свят предстоят още много интересни и пълни с напрежение изследвания върху тайнствения свят на злокачествено изродените растителни клетки. Няма съмнение, че техните изследвания ще подпомогнат усилията на биолози и медици за освобождаване на хората от една от най-тежките болести — рака.

Дразнимост при растенията
Когато някъде се заговори за чувствителност и движение, винаги смятаме, че те са привилегия на животните. Но не бива да забравяме, че спокойните и величествени в своето безмълвие зелени приятели на човечеството — растенията — също притежават специфично за живата високоорганизирана материя свойство дразнимост. Защото дразнимостта е присъщата на всички клетки, тъкани и органи възможност да реагират на въздействия от външната среда, като променят по специфичен начин вътрешното си състояние и външните си реакции. В основата на дразнимостта стои високата чувствителност на основното клетъчно съдържимо — цитоплазмата — към всякакви физични и химични въздействия. Едноклетъчните растения и животни извършват с нейна помощ всички жизнени процеси, каквито са храненето, дишането, размножаването и възприемането на дразненията. В многоклетъчните организми обаче съществува отлично организирано разпределение на труда. Цели групи от клетки са ангажирани в изпълнението на строго определени задачи. Тези, които възприемат външните дразнения, изпълняват ролята на сетивни органи. Независимо от неподвижността си нисшите растения имат възможност по определен начин да отговарят на външните въздействия и своевременно да се защищават от неблагоприятни въздействия. Изследванията на редица видни учени-физиолози доказаха, че макар външно растенията да са лишени от видими и специално обособени сетивни органи, такива съществуват при тях, макар и значително по-просто устроени.

Пространствена ориентация при растенията

„Зеленият мост“ към Слънцето

Интересно се е приспособил към знойните лъчи на Слънцето в мексиканските пустини един вид кактус. Цялото му стъбло е зарито в пясъка, а навън се подава само едно „грамадно око“, колкото двустотинкова монета. То също съдържа силициева киселина и не само следи движението на Слънцето, но и провежда голямо количество слънчева светлина вътре в самото растение, благодарение на която се осъществяват необходимите за живота му фотосинтетични процеси. По такъв начин огнените лъчи на пустинното слънце не могат да достигнат до стъблото на кактуса и да го изсушат.

„Нервната система“ на растенията
Разбира се, за истинска нервна система, каквато съществува при животните, не може и дума да става. Само по аналогия дразнимостта и реагирането при растенията може да се сравнят с животинските. Могат ли растенията да реагират бързо на едно докосване, убождане или внезапно осветяване? Запитани по този начин, мнозина биха отговорили категорично „не“! Това ще бъде обаче едно прибързано твърдение, тъй като някои растения притежават учудващи способности, които по странен начин напомнят качества, свойствени само за животните.

Нека вземем като пример мимозата. Тя е известна с наименованието „срамежлива“, защото при резки промени на външната среда реагира незабавно със свиване на листата си. Нейната чувствителност е била отбелязана още от Теофраст през III в. пр.н.е., но едва към края на миналия век върху растението са започнали да извършват задълбочени научни изследвания. Пръв французинът Клод Бернард подложил на наркоза чрез етер едно растение от мимоза и установил, че то се упоява също като животно и не реагира на никакви външни дразнения.

Когато се подложи на механично дразнене, мимозата най-напред реагира, като започва да затваря малките листчета, които изграждат сложната листна петура по начин, както се затварят страниците на книга. Ако дразненето продължи, започват да се свиват дръжките, по които са разположени дребните листенца, също като че ли се прибират пръстите на човешката ръка. Ако усилим въздействието, растението реагира, като започва да свежда към земята листните дръжки, закрепени по клоните. Това се дължи на едно подобно на става устройство, което осъществява движението на дръжката.

Трябва веднага да кажем, че макар и много добре развит, „двигателният апарат“ не е монопол само на мимозата. Подобни на стави органи притежават много други растения, но те не са така съвършени както при срамежливата мимоза и затова движенията не са толкова ясно изразени. Като се използува апаратура за забавени снимки, може да се покаже, че подобни движения, но много по-плавни, извършват и листата на фасула.

Много учени са се запитвали дали не е възможно да се докаже, че при растенията съществува явление, аналогично на проводимостта на нервните импулси при животните и по-специално в „ставата“ на мимозата. Микроскопските изследвания, които бяха направени, доказаха, че двигателните клетки и растителната „става“ имат специална вакуолна система и че водното съдържание в цитоплазмата има огромно значение за свиването на листа. Дори е открито едно вещество, което е подобно на миозина — един вид съкратителен белтък, който свива мускулите на животните. Всички тези изследвания са още в рамките на хипотезите. Няма сигурни доказателства за съществуването на два вида клетки при мимозата — чувствителни и двигателни, — което идва да ни подскаже, че тези две функции са обединени в едни и същи клетки.

Осезанието при човека е много добре развито. Достатъчно е с върха на тънка игла на микроманипулатор (връхчето му има диаметър няколко десетки от милиметъра) да докоснем кожата по ръката си и веднага ще почувствуваме убождането. Фактически ние предизвикваме механично деформиране на епидермисните клетки. По всяка вероятност същата тази деформация е причина за чувствителността на филизите или на мустачките на много растения. С тяхна помощ виещите се растения могат да задържат стъблата си. Такива са тиквените растения, бобовите, лозата и много други. Мустачките пък и върховите части на виещите се растения се намират в непрекъснато бавно въртеливо движение. Щом се допрат до твърд предмет, те бързо започват да се увиват около него и да пълзят нагоре.

По същия начин реагират и власинките, които покриват интересното насекомоядно растение „вълчи капан“. Щом върху тях кацне насекомо, веднага двете половинки на листа се затварят с учудваща бързина и насекомото е обречено на смърт. Незабавно започват да се отделят храносмилателни сокове и скоро от мушицата остава само хитиновият скелет. Подобен е случаят с реакциите на тичинките при някои растения. Щом насекомо кацне върху цвета, тичинките правят рязко движение, при което част от прашеца се посипва върху животното и по този начин се осигурява кръстосаното опрашване. Подобни интересни явления са достатъчни, за да може да се говори за явления, наподобяващи проводимост на „нервен импулс“, които са свойствени само за животните. Разбира се, тези реакции у растенията се осъществяват от устроени по друг начин органи.

Какво още могат да усетят растенията

Интересно е да надникнем в лабораториите на проф. Иван Гунар, завеждащ Катедрата по физиология на растенията при Московската селскостопанска академия. Там сега се провеждат интересни опити. Потапят корени на ечемичен стрък в гореща вода. Растението е свързано чрез прецизни миниатюрни електроди с извънредно чувствителен електронен прибор. „Почувствувало“ горещата вода, растението „надава вик“. Разбира се, никакъв звук не се чува, само писецът на свръхчувствителния прибор лудо се мята по хартията и чертае невероятни криви. Макар растението да запазва бодрия си ярко зелен вид, явно организмът му бурно реагира на непривичните и опасни условия, при които е поставен.

Следващият опит е още по-интересен. Извършва го самият Горчаков. Той отделя от стъблото на тиква токопроводящи снопчета и ги свързва с микроелектроди. След това започва по различен начин да дразни корена на растението. Само няколко секунди след като ученият порязва леко с нож тъканта, на екрана на осцилоскопа припламва светкавица — растението е „почувствувало“ тежкото механично дразнене!

Помощта на електрофизиологията — науката, която изучава електрическите процеси, протичащи в живите организми — в описаните опити е повече от очевидна. Съвременните прибори, с които си служи тази наука, позволиха не само да се измери силата на електрическото поле, което съществува около мозъка и сърцето на животните и човека, но откриха силови полета, които се пораждат и от други живи същества. С помощта на т.нар. „сондиращ усилвател“ можаха да се открият електрическите „гласове“ на растенията. Множество опити, които учените направиха в последно време, недвусмислено показаха, че в растенията се появяват електрически импулси, подобни на нервните импулси при животните и човека. Доказано бе също така, че управляването на вътрешните процеси и тяхната координация с външната среда се осъществява с помощта на сложна дразнителна система, която контролира цялостната жизнена дейност при растенията.

Известно беше, че когато се удължи прекомерно светлинният ден, растенията се „уморяват“. Съвременните прецизни уреди потвърдиха това състояние, което доказва, че както при животните, така и при растенията съществуват определени жизнени ритми. Но най-поразителното откритие на специалистите по растителна електрофизиология бе това, че в растенията се наблюдават прояви, които могат да се оприличат на елементи от памет. Например растения, чиито корени са киснати продължително време в ледена вода, „помнят“ това драстично за тях физическо въздействие. Когато бъдат отново подложени на него, те изразяват на лентата на записващия апарат състояние, аналогично на предишното въздействие. Фасулът, пшеницата, краставиците и картофите са показали, че „запомнят“ много добре ритъма на мощни светлинни импулси, които са били изпращани към тях с помощта на ксеноново-водородна лампа. След своеобразно обучение тези растения започнали да възпроизвеждат с невероятна точност ритъма на изкуственото светлинно излъчване. В много растения се забелязва и склонност към известна ритмичност, която ни навежда на мисълта за „навици“ у тях. Например някои растения отварят в един и същ час цветчетата си сутрин и също в определен час ги затварят вечер. Пренесени в тропиците, нашите листопадни дървета пак „по навик“ продължават да хвърлят листата си през периода на топлата зима.

Съвременните електрофизиологични изследвания дадоха възможност за откриване на нови, неизвестни досега явления в жизнената дейност на растенията. Видният съветски специалист в областта на физиологията на растенията акад. Андрей Лвович Курсанов казва: „Изследванията, които се провеждат в наши дни върху явленията на дразнимост при растенията, заслужават най-сериозно внимание. С помощта на съвременните методи се разкрива сложната картина на това как растенията реагират на промените във външната среда. Този нов раздел на науката ще помогне за по-нататъшното усъвършенствуване на практическите начини за управляване на жизнената дейност при растенията“.

Хората се готвят да населят космоса
Човекът — жител на космоса
В наши дни много учени оприличават родната ни планета — Земята — на един гигантски космически кораб, който заедно с над 4 милиарда „космонавти“ се движи със завидната скорост от 102 900 км в час около Слънцето. Ние нямаме основание да се оплакваме от нашия космически кораб — природата се е постарала по най-рационален начин да предпази всички живи същества от убийственото въздействие на космическите и слънчевите лъчения и от страхотния междузвезден мраз. Повече от 1,5 милиона години човекът използува при този си полет земната система за осигуряване на живот, наречена екологична, тъй като неговото съществуване е неразривно свързано с обкръжаващата го среда.

Развитието на науката и техниката позволи на хората да осъществят своята хилядолетна мечта да овладеят околоземното космическо пространство и да стъпят на естествения спътник на Земята — Луната. Естествено космическите кораби са все още малки и неудобни за създаване в тях на екологична среда, която да отговаря на земната. Основната задача на инженерите и конструкторите в това отношение бе да намерят най-приемливи, компромисни решения за осигуряване живота на космонавтите и те се справиха много добре с тази задача. В съвременните орбитални станции на космонавтите е създаден достатъчен комфорт.

Сега вече е известно, че човекът може да живее и извършва сложни експерименти в Космоса. Но колко много въпросителни съществуваха около тази възможност в миналото! Най-големи неизвестности криеха състоянието на безтегловност, в което изпадат космонавтите при своя полет, и процесът на реадаптация при завръщането им на Земята. Не се знаеше как ще се отразят върху психиката на космонавтите редица стресови фактори, на които те са подложени по време на полета, дали ще бъде достатъчно сигурна защитата срещу йонизиращите радиации и доколко човекът и корабът ще могат да функционират като една единна система. Не по-малко въпросителни стояха и пред специалистите по космическа биология и медицина по отношение на микроорганизмите, които неотлъчно придружават хората в космическите полети, а също така и по проблемите, свързани със запазването на нормалните за човешкия организъм биоритми (фиг. 20).