Наталья Сердцева - 99 секретов науки

Активное изучение фотосинтеза началось на рубеже XVIII–XIX веков. В то время уже были открыты законы движения планет, ученые рассматривали далекие звезды и галактики и при этом ничего не знали об уникальном процессе, происходившем буквально у них под носом! Первые попытки понять, где растения берут энергию, чтобы превратиться из маленького семечка в цветок, куст или огромное дерево, предпринимались задолго до этого, но выводы из экспериментов делались неверные. Считалось, что все питательные вещества находятся в земле и воде, об участии света в процессе питания растений биологи не догадывались. Так же как и о том, что в процессе своего питания наши зеленые друзья выделяют кислород, необходимый для дыхания всего живого.

Итак, где и как происходит процесс фотосинтеза? Он осуществляется в листьях, стеблях и других зеленых частях растения. Они потому и зеленые, что содержат хлорофилл – пигмент, участвующий в фотосинтезе и окрашивающий их в привычный природный цвет. Для фотосинтеза нужен углекислый газ, который проникает в листья из воздуха, вода, поступающая в них через корни и стебли, и свет, излучаемый солнцем или искусственным источником.

Свет, проникающий в молекулы хлорофилла, действует как источник энергии, благодаря которому начинаются химические реакции между водой и углекислым газом: вода окисляется до кислорода, углекислый газ превращается в углеводы (ткань растений).

Чем больше света и тепла, тем быстрее происходят все эти реакции, выделяется больше кислорода, а зеленая масса растений прирастает почти на глазах – такое можно наблюдать в тропиках. В наших лесах все процессы наиболее активны летом, когда солнечный день длится долго, а температура благоприятствует росту и цветению. В это время в лесу очень легко дышится – все благодаря большому количеству выделяемого кислорода.

Согласно современной биологической теории, жизнь на нашей планете зародилась около 4 миллиардов лет назад. Именно тогда появилась первая клетка, обладающая обменом веществ, отделенная от хаотичной окружающей среды оболочкой и способная к самовоспроизведению. От этой клетки, через длинную цепь живых существ, растянувшуюся на миллиарды лет, произошли мы с вами. Можно сказать, что жизнь той клетки удалась, она достигла невероятного успеха.

Очень вероятно, что эта попытка зарождения жизни была не первой. Не исключено, что и раньше, к примеру 5 или 6 миллиардов лет назад, происходило зарождение жизни. Но первые слабые живые организмы погибали, не сумев приспособиться к окружающей среде. Нашему общему предку повезло: он выжил и положил начало всему невероятному многообразию живой природы, которое мы можем наблюдать на Земле сегодня. Нужно понимать, что в те далекие времена наш универсальный предок был не единственной формой жизни, существовали и другие, но именно он оказался самым приспособленным. И именно благодаря ему мы такие, какие есть.

Кто же такой универсальный общий предок всего живого? Точно на этот вопрос ученые ответить не могут, этого загадочного предка, естественно, никто не видел, а оставленные им послания потомкам зашифрованы в наших ДНК. Предположительно, он представлял собой примитивное соединение молекул, что-то вроде «биохимического супа», его размножение происходило делением, существовал он при температуре около 50 °C. На самом деле это только догадки, единственное, что мы получили от своего прапрадедушки, – это генетический материал, а этого недостаточно, чтобы делать выводы.

Почему же биологи уверены, что общий предок существовал? Потому что все живое на клеточном уровне очень похоже. Все существа на нашей планете состоят из клеток, окруженных липидной оболочкой, в которых есть белки и РНК и которые одинаковым способом добывают энергию.

Как вы думаете, много ли у нас, людей, общего, например, с ящерицей? С плесенью, выросшей на старом хлебе? С березой, что растет за окном? Вроде бы совсем ничего. Но если посмотреть на ткани, из которых состоит все живое, под мощным микроскопом, то обнаружится общий компонент – клетка. Все клетки всех живых существ на нашей планете очень похожи: они имеют внешнюю мембрану, внутреннюю среду, называемую цитоплазмой, органоиды (что-то вроде органов клетки) и ДНК, где хранится генетическая информация.