... Жан-Жак де Мэран был астрономом. Но, как и положено настоящему ученому, он был еще и наблюдательным человеком. А потому летом 1729 года обратил внимание на поведение гелиотропа - комнатного растения, стоявшего в его кабинете. Как оказалось, гелиотроп обладает особой чувствительностью к свету; он не только поворачивал свои листья вслед за дневным светилом, но с заходом солнца его листья поникали, опускались. Растение как бы засыпало до следующего утра, чтобы расправить свои листья лишь с первым солнечным лучом. Но самое интересное не в этом. Де Мэран обратил внимание, что гелиотроп занимается своей "гимнастикой" и в том случае, когда окна комнаты задернуты плотными шторами. Ученый поставил специальный опыт, заперев растение в подвал, и убедился, что гелиотроп продолжает засыпать и просыпаться в строго определенное время даже в полной темноте.
Де Мэран рассказал о замечательном явлении друзьям и... не стал продолжать опыты дальше. Как-никак он был астроном и исследования природы полярного сияния занимали его больше, чем странное поведение комнатного растения.
Однако зерно любопытства было уже брошено в почву научной любознательности. Рано или поздно оно должно было прорасти. Действительно, 30 лет спустя, там же, в Париже, появился человек, который подтвердил открытие де Мэрана и продолжил его опыты.
Звали этого человека Генри-Луи Дюамель. Его научные интересы лежали в области медицины и сельского хозяйства. И потому, узнав об опытах де Мэрана, он заинтересовался ими гораздо больше самого автора.
Для начала Дюамель воспроизвел опыты де Мэрана с возможно большей тщательностью. Для этого он взял несколько гелиотропов, разыскал старый винный подвал, вход в который вел через другой темный подвал, и оставил растения там. Более того, некоторые гелиотропы он даже запирал в большой, обитый кожей сундук и укрывал сверху несколькими одеялами, чтобы стабилизировать температуру... Все оказалось напрасно: гелиотропы поддерживали свой ритм и в этом случае. И Дюамель с чистой совестью записал: "Эти эксперименты позволяют заключить, что движение листьев растений не зависит ни от света, ни от тепла..."
Тогда от чего же? Дюамель не смог ответить на этот вопрос. Не ответили на него и сотни других исследователей из многих стран мира, хотя в их рядах бьыи и Карл Линней, и Чарлз Дарвин, и многие другие ведущие естествоиспытатели.
Лишь во второй половине XX века тысячи накопленных фактов наконецтаки позволили прийти к выводу: все живое на Земле, даже одноклеточные микробы и водоросли, имеет свои собственные биологические часы!
Запускаются эти часы в ход сменой дня и ночи, суточными колебаниями температуры и давления, изменением магнитного поля и другими факторами.
Порою достаточно одного светового лучика, чтобы "стрелки" биологических часов были переведены в определенное положение и дальше шли самостоятельно, не сбиваясь довольно долгое время.
Но как устроены часы живой клетки?
Что является основой их "механизма"?
"Хрононы" Эрета. Чтобы выяснить принцип, лежащий в основе действия живых часов, американский биолог Чарлз Эрет попытался представить их возможную форму. "Конечно, механический будильник со стрелками и шестернями, - рассуждал Эрет, - искать внутри живой клетки бессмысленно. Но не всегда же люди узнавали и узнают время с помощью механических часов?.."
Исследователь стал собирать сведения о всех измерителях времени, когда-либо использовавшихся человечеством. Он изучал часы солнечные и водяные, песочные и атомные... В его коллекции нашлось место даже для часов, в которых время определялось по пятнышкам белой плесени, за определенное время выраставших на розовом питательном бульоне.
Конечно, такой подход мог увести Эрета бесконечно далеко от поставленной цели. Но ему повезло. Однажды Эрет обратил внимание на часы короля Альфреда, жившего в IX веке. Судя по описанию, сделанному одним из современников короля, часы эти представляли собой два спирально перевитых куска каната, пропитанных смесью пчелиного воска и свечного сала. Когда их поджигали, куски горели с постоянной скоростью по три дюйма в час, так что, замерив длину оставшейся части, можно было довольно точно определить, сколько времени прошло с момента пуска таких часов.
Двойная спираль... Что-то удивительно знакомое есть в этом образе! Эрет не напрасно напрягал память. Он в конце концов вспомнил: "Ну, конечно же! Форму двойной спирали имеет молекула ДНК..."
Впрочем, что из того следовало? Разве общность формы определяет общность сути? Спираль из канатов сгорает за несколько часов, спираль же ДНК продолжает копировать сама себя в течение всей жизни клетки...
И все-таки Эрет нс отмахнулся от случайно пришедшей мысли. Он стал искать живой механизм, на котором мог бы проверить свои предположения. В конце концов он остановил выбор на инфузории туфельке - самой маленькой и простой клетке животного происхождения, у которой обнаружены биоритмы. "Обычно инфузория в дневное время ведет себя более активно, чем ночью. Если мне удастся, воздействуя на молекулу ДНК, перевести стрелки биологических часов инфузории, можно считать доказанным, что молекула ДНК также используется в качестве механизма биочасов..."
Рассудив таким образом, Эрет использовал в качестве инструмента, переводящего стрелки, световые пуски с различной длиной волны: ультрафиолетовые, голубые, красные... Особенно эффективно действовало ультрафиолетовое излучение - после сеанса облучения ритм жизни инфузории заметно менялся.
Таким образом, можно было считать доказанным: молекула ДНК используется в качестве механизма внутренних часов. Но как работает механизм? В ответ на этот вопрос Эретом была разработана сложнейшая теория, суть которой сводится вот к чему.
Основой отсчета времени служат очень длинные (длиной до 1 м!) молекулы ДНК, которые американский ученый назвал "хрононами". В обычном состоянии молекулы эти свернуты тугой спиралью, занимая очень мало места. В тех местах, где нити спирали немного расходятся, строится информационная РНК, достигающая со временем полной длины одиночной нити ДНК. Одновременно протекает ряд взаимосвязанных реакций, соотношение скоростей которых можно рассматривать как работу "механизма" часов. Таков, как говорит Эрет, скелет процесса, "в котором опущены все подробности, не являющиеся абсолютно необходимыми".
Пульсирующие пробирки. Обратите внимание, основой основ цикла, его фундаментом американский ученый считает химические реакции. Но какие именно?
Чтобы ответить и на этот вопрос, давайте из года 1967-го, когда Эрет вел свои исследования, перейдем еще на десяток лет назад. И заглянем в лабораторию советского ученого Б.П.Белоусова. На его рабочем столе можно было увидеть штатив с обычными лабораторными пробирками. Вот только содержимое их было особым. Жидкость в пробирках периодически меняла цвет.
Только что она была красной и вот стала уже синей, затем снова покраснела...
Об открытом им новом виде пульсирующих химических реакций Белоусов доложил на одном из симпозиумов биохимиков. Сообщение выслушали с интересом, однако никто не обратил внимание, что исходными компонентами в циклических реакциях были органические вещества, весьма сходные по своему составу с веществами живой клетки.
Лишь два десятилетия спустя, уже после смерти Белоусова, его работа по достоинству была оценена другим отечественным ученым А.М.Жаботинским.
Он вместе со своими коллегами разработал подробную рецептуру реакций такого класса и в 1970 году доложил о главных результатах своих исследований на одном из международных конгрессов.