Секрет долголетия ночницы.

Биологи уже давно считают, что продолжительность жизни животного определяется очень просто: чем оно больше, тем дольше живет.

Потребность в кремнии живыми организмами и растениями

Материалы по биологии и химии / Выделение и изучение силикатных бактерий / Потребность в кремнии живыми организмами и растениями

Страница 1

Научная история роли кремния в жизненных процессах началась в 1789 году, когда датчанин П. Абильгард выделил кремнезем из тела морских губок. Шло время, включались в работу все новые и новые исследователи, и кремний был найден почти во всех растениях и животных. Большинство этих живых существ принадлежит к древнейшим классам простейших, обитающих главным образом в морской воде. Это простейшие растения - диатомовые водоросли и силикофлагелляты - и низшие животные - фораминиферы, радиолярии, кремневые губки и солнечники.

Все они, а также многие другие простейшие организмы, на которые приходится львиная доля фито - и зоопланктона, извлекают кремний из морской воды и складируют его в основном в своих твердых тканях (кремнеземистые панцири, скелеты). В начале нашего века шотландские океанографы Д. Меррей и Р. Ирвин, размышляя во время своего длительного морского путешествия об источнике питания диатомей, предположили, что те поглощают кремний из мельчайших частиц глинистой мути, взвешенной в соленой океанской воде. Возвратившись из плавания, они экспериментально доказали, что диатомеи действительно разлагают глину, извлекая из нее кремнезем.

Кремний им необходим не только для панциря, но и для размножения, синтеза ДНК. Если нет кремния, синтез ДНК замедляется в десять-двадцать раз. При добавлении в воду силиката натрия немедленно начинается бурный синтез ДНК и процессы клеточного деления. При экспериментальном выращивании некоторых диатомовым водорослей в бескремниевой среде выяснилось, что они могут построить панцирь из пектиноподобного органического вещества. Значит, у диатомей есть некий тонкий адаптационный механизм, по-видимому, древнего происхождения, который в необходимых случаях весьма просто решает проблему «кремний или углерод». Появление такого механизма в далекие от нас эпохи могло быть одним из узловых пунктов эволюции.

Полимеразы и другие связываемые ДНК протеины образуются в тельце диатомей лишь в присутствии кремния. Зато большинство белков, если не все остальные, могут появиться только во время кремниевого голодания. Так или иначе, но ортокремневая кислота в обмене веществ диатомовых водорослей играет роль первой скрипки: она усиливает синтез аминокислот и белков, локализованных в хромосомах и хлоропластах, регулирует дыхании синтез хлорофилла.

Использование кремния диатомеями, по-видимому, неразрывно связано с циркуляцией калия. Во всяком случае, если в воде нет калия, а на улице ночь, поглощение Si(ОН)4 почти совсем прекращается, а при солнечном свете замедляется более чем на треть.

Кремний в грибах, лишайниках и бактериях.

Еще в прошлом столетии предположили, что кремний нужен грибам. Во всяком случае, в их золе было найдено до 10% кремнезема.

Лишайники тоже хорошо себя чувствуют, произрастая на голых камнях и скалах, в жарких тропиках, в холодной тундре и высоких горах, где нет другой растительности. Они внедряются в горные породы и минералы механически и химически. Их гифы, проникнув по трещинам в скалы, отщепляют от них мелкие кусочки, которые потом химически разрушаются выделяемыми лишайником органическими кислотами. Из горной породы лишайники извлекают минеральные вещества, в том числе и кремний. Количество усвоенного кремния зависит как от вида лишайника, так и от состава горной породы, которой он питается.

Еще более скудное меню у автотрофных бактерий, источником питания которых служат лишь одни неорганические вещества. Так называемые силикатные бактерии усваивают азот из атмосферы и фосфор из фосфорсодержащих минералов, а кремний - из кремнезема, силикатов и алюмосиликатов.

На рубеже ХIХ и ХХ столетий наши соотечественники М. Егунов и Г. Надсон наблюдали образование кремнезема, выделяемого бактериями: на стенках пробирок из озерного или вырастала тонкая пленка кремнезема. Чуть позже, в 1912 г. немецкий исследователь К. Бассалик в кишечнике дождевых червей обнаружил бактерии, разрушающие алюмосиликаты с образованием кремнезема. Такие же бактерии потом были найдены и в желудочно-кишечном тракте некоторых насекомых, обитающих в песке.

Выносливость силикатных бактерий превыше всяких похвал. Они, например, не теряют жизнеспособность при морозе в - 40 0С и после нагревания до 150-160 0С, им нипочем длительное солнечное облучение. Такая жизнестойкость, очевидно, была палочкой-выручалочкой в те времена, когда на земной суше почти не было органических источников питания, а в атмосфере витали лишь крохи кислорода и озона, защищающего все живое от губительного ультрафиолета и космических лучей.