История биологии с начала XX века до наших дней - [80]

Что касается вопроса об адаптации к отдельным неблагоприятным факторам, то наиболее обоснованными можно считать представления О. Штокера и X. Росса (1956, 1967) о фазах реакции и реституции (восстановления), наблюдающихся у растения в ответ на засуху. Различение этих фаз, в которых находится растение, по мнению Штокера, очень важно для оценки его состояния.

* * *

На современном этапе развития физиологии растений отчетливо проявились две основные тенденции, характерные для всей биологии последних трех десятилетий, — ведение исследований в направлениях редукционизма и интегратизма. При этом следует заметить, что первое из них — изучение процессов, жизнедеятельности растений на молекулярном уровне — по объему работ несколько уступает второму направлению — интеграционным исследованиям взаимодействия процессов в растениях на разных уровнях познания (от молекулярного до организменного). Это объясняется спецификой фитофизиологии, в центре внимания которой стоит растительный организм как целое, в отличие от биохимии растений, где преобладают работы первого направления. Пока нет оснований предполагать, что существующее соотношение двух названных направлений в фитофизиологических исследованиях в дальнейшем изменится. Несомненно, однако, что со временем гораздо шире развернется изучение взаимосвязей между отдельными растениями, составляющими фитоценоз и, в частности, агроценоз как наиболее просто устроенную экосистему.

Фитофизиологи всегда помнили заветную мечту К.А. Тимирязева «подчинить окружающую природу разумной воле человека», являющуюся по существу целью всех биологических исследований. Теоретические работы по физиологии растений немало дали практике народного хозяйства и прежде всего сельскому хозяйству. В настоящее время физиологи и биохимики растений уделяют гораздо больше внимания разработке фундаментальных проблем науки. Это позволяет решать вопросы практики растениеводства на более высоком уровне.

Глава 6 Биологическая химия

Формирование биологической химии как самостоятельной дисциплины в системе биологических наук было длительным и сложным процессом. Современная биологическая химия сформировалась на рубеже XIX и XX вв. Основными факторами ее формирования было развитие химии важнейших природных соединений — жиров, углеводов и особенно белков, первые успехи энзимологии, разработка основных положений о многоступенчатости обмена веществ и роли ферментов в этих процессах. Главной целью биологической химии стало изучение методами химии не суммарных процессов обмена веществ, а превращений в организме каждого отдельного соединения и разработка представлений о всех деталях обменных процессов в их совокупности.

В первой половине XX в. были сделаны кардинальные открытия, позволившие построить общую схему обмена веществ, установить природу ферментов и исследовать их важнейшие свойства, значительно расширить знания о других биологически активных соединениях. В 40-50-е годы быстрыми шагами пошло развитие и усовершенствование биохимических методов исследования. В настоящее время биохимия определяется как «наука, изучающая состав организмов, структуру, свойства и локализацию обнаруживаемых в них соединений, пути и закономерности их образования, последовательность и механизм превращений, а также их биологическую и физиологическую роль»[52].

Биохимические исследования охватывают очень широкий круг проблем: по существу сейчас нет ни одной отрасли теоретической или прикладной биологии и медицины, которая не была бы теснейшим образом связана с биохимией.

Применение органического анализа для изучения химических процессов в организме.

Использование методов химии в исследованиях жизнедеятельности биологических объектов началось вместе с рождением новой химии.

Уже А. Лавуазье, изучая в 1776 г. процесс горения, одновременно проследил химические изменения, которые претерпевает воздух в организме животных. Создание теории горения позволило А. Лавуазье и П.С. Лапласу впервые коснуться проблемы энергетики обмена веществ организмов. 18 июня 1789 г. они доложили Парижской академии об экспериментах по определению теплового баланса химических и физиологических процессов.
Метод сжигания А. Лавуазье как первый метод органического анализа позволил в начале XIX в. приступить к исследованиям химического состава различных продуктов животного и растительного происхождения. Среди первых веществ, подвергнутых достоверному элементарному анализу французскими учеными Ж.Л. Гей-Люссаком и Л.Ж. Тепаром в 1810 г., были яичный белок, фибрин крови и казеин. Естественно, что наибольшее внимание химиков привлекали основные компоненты организмов — жиры, углеводы и белки. Интерес к первым двум группам веществ стимулировался также потребностями развивающихся сахарных, мыловаренных и свечных производств. Гей-Люссак установил, что сахара являются производными углерода и воды. Вскоре другой французский химик, М. Шеврель, заложил основы химии жиров (1823). В 1933 г. Гей-Люссак установил обязательное присутствие азота в белках растений.
В 30-40-е годы XIX в. голландский врач и химик Г.Я. Мульдер предпринял первую попытку расшифровать химическое строение белковых веществ. Созданная им «теория протеина» была с энтузиазмом встречена физиологами, так как позволяла представить не только конституцию белковых веществ и их производных, но и приблизительную картину их образования и распада, а следовательно, химизм основных процессов обмена веществ. Например, процессы, происходящие в организме при дыхании, после А. Лавуазье описываемые суммарными результатами, стало возможным представить в виде химической реакции образования окислов протеина. Однако вскоре работами Ю. Либиха и его ученика, молодого русского химика Н. Лясковского, было показано, что предложенные Мульдером формулы не соответствуют данным анализа, и теория протеина, несмотря на ее поддержку Я. Берцелиусом, была оставлена.