БИОЛОГИЧЕСКИЙ АЗОТ В ЭВДОСИМБИОЗАХ ЦАРСТВА ANIMALIA

На протяжении веков ученые искали таинственное вещество - основу жизни. Этому гипотетическому веществу - "началу всех начал" - было дано название из первых и последних букв трех алфавитов, на которых тогда писали научные трактаты. "Альфа" - первая буква греческого, латинского и еврейского алфавитов, "зет" - последняя буква латинского, "омега" - греческого и "тов" - последняя буква еврейского алфавита. Из сочетания этих слов составили слово "азот". Этим же словом алхимики в XVI в. обозначали философский камень, способный "преобразовывать" металлы в золото и совершать другие чудесные превращения (см. Г.С.Посыпанов. Биологический азот. М.1993).

В 1774 г. А.Лавуазье своими опытами обнаружил, что воздух на 78% состоит из инертного газа, не поддерживающего горения и не пригодного для дыхания. Тридцать лет спустя комиссия по химической терминологии, состоящих из виднейших ученых того времени, дала этому элементу название "азот", те безжизненный. Так древнее слово приобрело новый смысл, противоположный первоначальному.
В 1783 г. Г.Кавендиш доказал, что при пропускании электрической искры газообразный азот соединяется с кислородом и дает окислы, которые образуют селитру, чудодейственную соль, способную резко повышать урожаи культур. Вскоре К.Л.Бертоле нашел, что этот же элемент входит в состав аммиака. Таким образом была показана связь между "началом" чудодейственной селитры и инертным газом воздуха, о которой прежде только догадывались. Позднее было установлено, что азот - непременная составная часть белков и нуклеиновых кислот, а отсюда - без азота нет жизни. В пользу этого свидетельствует развитие современной цивилизации, особенно а плане роста ее населения, где проблема белка, а следовательно и азота, отнесена, в разряд глобальных.

Анализируя с естественно-исторических позиций имеющиеся палеонтологические данные по развитию азотфиксирующих симбиозов в царствах живого и их роли в современной проблеме белка, мы приходим к мысли о возможной значимости этих процессов не только в бактериально-растительных сообществах, но и в сообществах пищеварительного тракта представителей царства Animalia, таких, например, как в вымерших гигантах мезозойского периода - динозаврах, и современных представителях этого царства, в частности, "царя природы" - человека.

Уместно напомнить, что прокариотных микроорганизмов, безраздельно царствовавших на Земле 3,5 млрд. лет и существующих сейчас, объединяет одно общее и фундаментальное свойство - способность фиксировать молекулярный азот с участием фермента нитрогеназы. Над исследованием механизма работы этого фермента бьются уже не одно десятилетие ученые всего мира. Ожидается, что решение этой проблемы будет способствовать резкому удешевлению производства белка и снижению нагрузок на природные комплексы, связанных в настоящее время с применением минеральных азотных удобрений. Напомним также, что для микроорганизмов азотфиксация -весьма энергоемкий процесс. Проблема энергии решается ими за счет связи с фотосинтезом, путем извлечения продуктов его "производства" из почвы или растений (например, так называемые "свободноживущие" бактерии-диазотрофы, бобово-ризобиальный, лишайниковый и прочие симбиозы).

Вездесущность бактерий-азотфиксаторов, как носителей выполняемой ими функции, в доступных источниках углерода, по нашей мысли, не могли обойти стороной динозавров, самые крупные из которых, как известно, достигали в длину 20-30 м и весили до 30 т. Причем известно, что наиболее крупные и многочисленные представители их были растительноядными. Для бактерий-азотфиксаторов желудочно-кишечный тракт этих животных мог представлять огромную "'фабрику" по переработке растительного сырья в доступные формы углерода и не воспользоваться которыми они просто не могли. Буквально купаясь в готовом источнике энергии, бактерии фиксировали молекулярный азот и производили для своих нужд, а затем и своих хозяев, различные биологически активные вещества и аминокислоты-те "кирпичики", из которых мог строить свои белки организм динозавра. Эффективность подобного симбиоза, судя по размерам и многочисленности последних, была по-видимому значительна.

Данное предположение находит подтверждение в исследованиях врачей-диетологов, которые выяснили, что проблема белка волнует кого угодно, только не папуасов Новой Гвинеи (см. А.Чупрун, газета "Труд", 27 ноября, 1986 г.) Так, до сих пор считалось, что в ежедневном рационе человека должно быть не меньше белка, чем организм теряет в процессе своей жизнедеятельности, а для молодого, растущего-даже больше. Папуасы же в течение всей своей жизни беззастенчиво игнорируют утвердившееся в науке мнение наших коллег. Так, ученые установили (М.Олейник, С.Панчишина. Дисбактериоз кишечника. Киев, 1983), что их пища не обеспечивает даже "белкового равновесия", т.е. папуас потребляет с пищей 20-30 г белка, расходует же - в полтора раза больше и при этом чувствует себя отнюдь не хуже нас с вами. Не из воздуха же он берет недостающие 10-15 г? По-видимому, именно из воздуха, а точнее за счет деятельности желудочно-кишечных бактерий-азотфиксаторов, о которых говорилось выше.

Почему же этот процесс несвойственен другим народам планеты? Предполагают, что все дело в составе пищи. Папуасы питаются в основном бататом (сладким картофелем), богатым сахарами и крахмалом, и содержащим так мало белка, что кишечные бактерии просто вынуждены использовать молекулярный азот из воздуха, синтезируя аминокислоты для своего, а заодно и хозяйского организма. Основной секрет папуасов, по мнению диетологов, состоит в том, что белки их пищи хорошо сбалансированы. Питание же, к примеру, россиян продуктами из различных зерновых, как давно известно, относится к плохо сбалансированному по аминокислотному составу, что создает совсем иную биохимическую ситуацию в кишечнике, и где азотфиксаторам, скорее всего, нет необходимости производить дополнительные порции аминокислот.
Учитывая заманчивость идеи получать хотя бы часть необходимого белка за счет "бактериально-человеческой" системы, очевидно что, новогвинейский факт требует детального исследования. А почему бы физиологам животных в союзе с микробиолагами, не изучить этот вопрос, например, в таком аспекте - сочетание голодания с витаминно-углеводным рационом на азотфиксирующую активность и аминокислотную продуктивность желудочно-кишечных бактерий у представителей растительноядных и хищных животных? Аспект-то уж больно интересный.

Г.Романов, к.с.-х.н. отдела геоботаники и рекультивации