Поразительно, но гравитационная биология зародилась еще в прошлом веке. Уже тогда ботаникам пришло на ум высевать семена в горшки, размещенные на центрифуге.
Растения в гравистате вытягивались точно по стрелке вектора, суммирующего действие сил земного тяготения и центробежной. Дальнейшие исследования привели к открытию в чехликах корешков и растущих верхушках стеблей особых клеток — статоцистов, сходных по устройству с органами равновесия беспозвоночных животных.
Направление силы тяжести растение воспринимает так. Под ее действием смещаются плавающие в «чувствующих» клетках относительно более тяжелые крахмальные зерна. Их давление раздражает цитоплазму клетки у той или иной стенки, и растение «определяет», правильно ли оно ориентирует свой рост.
Но мало «почувствовать», куда направлен вектор тяжести. Надо еще соответственно прореагировать. Что направляет изгиб стебля вверх или корешка вниз? Поиск ответа привел к ауксинам, гормонам роста, химическим регуляторам, вырабатываемым верхушками побегов. А в 20-х годах нашего столетия возникла гормональная теория направленного роста: он идет в основном в тех частях растительного организма, куда транспортируются ауксины.
Геотропизм растений, в норме их корни и стебли располагаются по прямой, направленной к центру Земли, — проявляет себя в простых опытах. Поместим пробирку с ростком в клиностат. Это устройство не создает невесомости, но результат получается тем же. Растение заставляют непрерывно делать «кульбиты». Эти воздействия настолько быстры, что гравитационное раздражение не успевает достигнуть пороговой величины, которая способна вызвать ответную реакцию растительного организма.
Любопытно смотреть на две кучки прорастающих семян: одна получена в мире тяжести, другая — «в невесомости», на клиностате. В первой бледно-зеленые стебельки стоят, как в строю, параллельно друг другу, во втором — хаотично тянутся в разные стороны: у этих ни вершки, ни корешки не знают своего направления. Каждый проросток словно бы застыл в позе недоумения.
Та же картина наблюдалась в космосе: удрученные, «дезорганизованные» ростки быстро гибли.
Итог всех и космических и наземных опытов по изучению геотропизма все ж не столь обескураживающ, как это могло бы показаться с первого взгляда. Во-первых, эти исследования позволяют проникнуть во многие еще не разгаданные тайны живого.
Во-вторых, неожиданно выяснилось, что растениям необходима не вся сила земной гравитации, а скорее намек на нее. Достаточно, чтобы пороговая величина гравитационного раздражения составляла тысячные доли от силы земного тяготения. Тогда растение уже может развиваться вполне нормально. Этот важнейший вывод проходит проверку в космосе.
Ну а в-третьих, установлено, что отсутствие гравитации в космосе можно компенсировать разными способами.
Холод Арктики, иссушающая жара пустынь, разреженный воздух высокогорья и густая стопроцентная влажность тропиков — многое одолели растения Земли на трудном и длительном пути к совершенству. Теперь перед ними новый барьер — невесомость.
Есть ли тут у растений какие-то шансы? Безусловно. Вот доказательные опыты. Две пустившие небольшие зеленые перья луковицы поместили в клиностат. Полиэтиленовые стаканчики с растениями каждые две секунды поворачиваются то вверх, то вниз корнями. А теперь главное: к одной из луковиц подвели электрический ток, другая, контрольная, продолжала расти сама по себе.
Такие попытки компенсировать отсутствие гравитации электричеством начали ученые Смоленского филиала сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева и ВНИИ электрификации сельского хозяйства. Затем эти эксперименты продолжили космонавты Леонид Кизим, Олег Макаров и Геннадий Стрекалов на корабле «Салют-6».
Испытания были успешными. Буквально в первые же сутки ростки контрольного растения стали беспорядочно изгибаться, разошлись в стороны. На шестые сутки начали появляться перетяжки на перьях, а кончики их увяли — все свидетельствовало о близкой гибели растений. И совсем иначе шли события для растения, находящегося «под напряжением» — лук оставался прямым, перья его имели более темную, больше хлорофилла, окраску.
Чтобы снять все сомнения, полнее убедиться в живительном воздействии электричества, экспериментаторы поменяли подключение тока. И все пошло наоборот: увядший лук ожил, а благополучно развивавшийся росток стал увядать.