Тяжесть, которая не в тягость

«Нет тяжести, не отекают ноги... Растениям не нужны будут толстые стволы и ветки, которые нередко ломаются отСтанция Салют обилия плодов и составляют бесполезный балласт деревьев, кустарников и даже трав. Тяжесть не мешает и поднятию соков...» Невесомость, представлялось Циолковскому, обернется для растений благом. Но так ли это? В тягость ли растениям сила тяжести?

1974—1975 годы. Борт орбитальной станции «Салют-4». Идут эксперименты с горохом сорта «Пионер». Анализ замедленной киносъемки показал: начальные фазы роста проростков в космосе не отличались от контрольных, выращиваемых на Земле. Однако в дальнейшем, через 2—3 недели, рост в условиях невесомости замедлялся и растения гибли. Или, в редких случаях, выживали, но не давали семян.

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 но прямой, направленной к центру Земли, — проявляет себя в простых опытах. Поместим пробирку с ростком в клиностат. Это устройство не создает невесомости, но результат получается тот 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 же не столь обескураживающий, 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.