Ошибка ассистента, ставшая крупным открытием
Цитокинины были открыты в 1955 году, то есть ровно через сто лет после того, как М. Я. Шлейден (1804—1881) — один из со дателей клеточной теории — написал: «Весь растительный мир, если на него смотреть не только как на материал для гербария, дает человеку такое разнообразие взаимосвязей, что всякий, кто посвятит себя их изучению, в дальнейшем будет скорее подавлен постоянно возникающими интересными вопросами и задачами, чем станет сетовать на недостаток материала».
Итак, в 1955 году было выделено вещество, которое активно стимулировало деление растительных клеток. Произошло это довольно своеобразно. Американского ученого Ф. Скуга, работавшего в Висконсинском университете, интересовал вопрос, каким образом можно заставить клетки сердцевинной паренхимы табака делиться на искусственной питательной среде. Для выяснения этого вопроса в питательную среду вводились различные компоненты. Учитывая важную роль дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) в жизни клеток, Скуг предположил, что это вещество должно стимулировать клеточные деления. Из спермы сельди была извлечена ДНК, простерилизована для исключения влияния посторонней микрофлоры и введена в питательную среду. Увы, клетки не реагировали на ДНК. Опыт повторяли вновь и вновь, но результат был прежним. И вдруг во время одного эксперимента кусочек растительной ткани начал быстро расти, клетки, составляющие его, словно ожили, стали быстро делиться. Исследователи тщательно проанализировали результаты этого эксперимента и пришли к выводу, что во всем виноват... ассистент, стерилизовавший ДНК: он нечаянно нарушил режим стерилизации, в результате чего нежные молекулы ДНК подверглись гидролизу с образованием производного одного из четырех пуриновых оснований, участвующих в образовании ДНК. Это вещество и оказалось мощным фактором деления клеток. Его назвали кинетином. Напомню, он был получен из ДНК спермы сельди, а потому чужероден для растений. Однако в 1964 году в незрелых зерновках кукурузы было обнаружено вещество со сходной структурой и аналогичным действием на клетки культивируемых растительных тканей. Оно было названо зеатином (от латинского названия кукурузы Zea). Стало ясно, что в растениях существует новый класс фитогормонов, названный цитокининами.
Ауксины вырабатываются в точках роста, откуда они перемещаются вниз по растению, а цитокинины образуются в корнях и поднимаются вверх, способствуя формированию и росту почек. Если перерезать ствол виноградной лозы и собрать выделяющийся из пенька сок, то в 10 литрах этого сока можно обнаружить 0,5—1,0 миллиграмма цитокинина. Богаты этим веществом семена и плоды, где оно также, по-видимому, синтезируется.
Задержка старения листа нанесением кинетина (верхняя часть изолированного листа табака 10 дней назад была обработана раствором кинетина концентрации 30 мг/л).
Большой вклад в изучение цитокининов внесли работы доктора биологических наук О. Н. Кулаевой. Приступая к исследованиям в этой области, она совместно с профессором из ГДР К. Мотесом обнаружила, что сок, выделяемый пеньком срезанного растения табака, воздействуя на изолированные стареющие листья растений, производит омолаживающий эффект. Обработанная им половина желтеющего листа вскоре становится зеленой. Точно такое же действие оказывает на отдельные стареющие листья кине- тин. На основании этих простых, но наглядных опытов был сделан вывод, что корни синтезируют цитокинины.
Цитокинины нашли применение при культивировании растительных тканей на искусственной питательной среде. Однако в практике растениеводства они еще не употребляются. Главным образом это связано с весьма высокой стоимостью этих препаратов. Ученые работают над биотехнологическим методом производства ЦИТОКИНИНОВ.
В начале 70-х годов кафедре, где я работал, удалось заполучить 10 граммов кине- тина (6-фурфуриламинопури- на) чехословацкого производства.
В то время меня интересовала проблема опухолей растений. Было известно, что в опухолях количество цитоки- нинов возрастает. Поскольку клетки опухолевых тканей интенсивно делятся, можно было предполагать, что это связано с действием цитокининов. Опухоли растений делят на две группы: автономные и неавтономные. Клетки первых приобретают способность к нерегулируемому синтезу ауксинов и цитокининов, причем «выключить» этот механизм синтеза фитогормонов не представляется возможным. Другие опухоли синтезируют ауксины и цитокинины только на первых этапах, а затем сами прекращают их выработку. Это, например, рак картофеля, кила крестоцветных... По существу, клубеньки на корнях бобовых растений не что иное, как неавтономные опухоли. Когда-то клубеньковые бактерии паразитировали на корнях бобовых, образуя опухоли. Затем в ходе эволюции между бактериями и растениями сложились симбиотические взаимоотношения: растение стало снабжать бактерии сахарами, синтезируемыми в ходе фотосинтеза, а те — обеспечивали его азотсодержащими соединениями, образующимися в результате фиксации атмосферного азота. При этом сами опухоли стали средой обитания клубеньковых бактерий, превратились в полезную принадлежность многих бобовых растений.
Возникла мысль: если клубеньки по сути своей являются опухолями, для образования которых необходимы цитокинины, то, обработав растения кинетином, мы должны увеличить их число. Опыты с клевером, люпином, кормовыми бобами, разными сортами гороха и фасоли подтвердили это предположение. Особенно мощные клубеньковые конгломераты возникли под влиянием кинетина на корнях гороха Бровцына 28. У контрольных растений этого же сорта ничего подобного не было. Увеличение числа клубеньков под влиянием кинети-
на не могло не сказаться на химическом составе и внешнем облике растений. В листьях значительно увеличилось количество общего азота и белка. Неудивительно, что рост опытных растений и их урожайность возросли. Причем чем интенсивнее под влиянием кинетина образовывались у растений клубеньки, тем активнее был их рост, что свидетельствует о том, что действие этого ростового вещества на темпы роста опосредовано через изменения в азотном обмене. Позднее аналогичные результаты были получены и другими исследователями. Таким образом, представляется перспективным применение кинетина в посевах бобовых растений.
По-видимому, эти препараты могут быть использованы для более быстрого отраста
ния растений после скашивания, ведь цитокинины усиливают рост боковых и пазушных почек, а это как раз и необходимо для достижения весомого второго укоса трав. Хорошие результаты получены при применении цитокининов для продления срока хранения свежих фруктов, овощей и особенно цветов. Мы со студентами проводили такой опыт: срезанные цветущие
хризантемы приблизительно одного возраста вставляли в колбы с водой и раствором кинетина. В растворе кинетина они более длительное время сохраняли свежесть. Ничего удивительного в этом нет, ведь цветок — это видоизмененный побег. А одним из наиболее четко выраженных эффектов кинетина как раз и является омоложение стареющих листьев. В опытах с хри
зантемами отчетливо было видно, что у опытных растений листья длительное время оставались сочными, темнозелеными, тогда как в контроле сравнительно быстро желтели. Омоложенные листья, в свою очередь, способствовали более длительному сохранению срезанных цветов. Позднее наши результаты были подтверждены в работах зарубежных авторов с розами и гвоздиками. Так что у цитоки- нинов прекрасные перспективы использования в практике. Сейчас важно наладить производство дешевых препаратов и в достаточном количестве.
Еще по теме Ошибка ассистента, ставшая крупным открытием:
- Врачебные ошибки.
- ОТ ОТКРЫТИЯ ДО ИСТРЕБЛЕНИЯ ОДИН ШАГ
- Посев в открытый грунт
- Открытие и исследование погонофор
- Открытие Г. Менделем законов наследования
- НАСЕЛЕНИЕ ПТИЦ ОТКРЫТЫХ И МАЛООБЛЕСЕННЫХ БОЛОТКОСТОМУКШСКОГО ЗАПОВЕДНИКА
- ОТКРЫТИЕ ДЕЙСТВИЯ УНИПОЛЯРНЫХ АЭРОИОНОВ НА ОРГАНИЗМ
- Любопытно и весьма показательно открытие исследователей дворцов на острове Крит…
- Разработка биохимических основ учения о питании. Открытие витаминов
- Первые успехи в изучении природы биокаталитических реакций. Открытие специфичности действия ферментов
- Решение проблемы аэробного дыхания. Открытие цикла трикарбоновых кислот