Миллионы лет назад поверхность нашей планеты была покрыта голыми скалами, водой и грязью. Единственными формами жизни на ней были бактерии и морские беспозвоночные. Никаких деревьев, птиц, млекопитающих или людей не существовало.
Но однажды в одном из уголков этой голубой планеты, возможно, там, где сейчас находится Южная Африка, произошло чудо. После миллионов лет проб и ошибок сквозь земную кору пробился нежный росток, который выпустил крошечный листочек и открыл новую главу в истории развития жизни.
Что это, если не чудо? Но как слабый росток смог его сотворить?
Когда-то люди называли растения пожирателями почвы, которые создавали сами себя из грязи. В 1640-х годах фламандский ученый Ян Баптиста ван Гельмонт попытался выяснить, так ли это на самом деле. Он провел пятилетний опыт, известный как эксперимент с ивой, в результате которого человечество узнало две вещи: во-первых, что ван Гельмонт обладал неистощимым терпением; во-вторых, что растения не создают себя из грязи.
Ван Гельмонт посадил ивовую ветвь весом в 5 фунтов (2,268 килограмма) в большую кадку, наполненную 200 фунтами (90,718 килограмма) почвы. В течение следующих пяти лет он поливал ветку дождевой водой и наблюдал, как она росла. За это время из ветки выросло дерево, которое он извлек из кадки и взвесил: вес растения составил 169 фунтов (76,657 килограмма), то есть увеличился на 164 фунта (74,389 килограмма). Но самое главное в том, что вес почвы практически не изменился[3]. Это означало, что 164 фунта древесной массы должны были взяться откуда-то еще.
Так как же растения создают свои… тела, если не из почвы? Давайте вернемся к крошечному ростку, который только что увидел лучи солнца, и дадим ему имя – Джерри.
Джерри стал первым, кто придумал очень элегантное решение: создавать ткани тела не из почвы, а из воздуха. Джерри соединил углекислый газ (взятый из воздуха) с водой (она была извлечена из почвы, но фактически не являлась почвой) и использовал солнечную энергию, чтобы синтезировать невиданное ранее вещество, которое он применил для строительства новых частей самого себя. Сейчас мы называем это вещество глюкозой. Без глюкозы не было бы ни растений, ни жизни.
Эксперимент с ивой доказал, что растения созданы не из грязи
На протяжении сотен лет после эксперимента с ивой орды исследователей, пытавшихся понять, как происходит развитие растений, проводили бесчисленные эксперименты со свечами, герметично закрытыми банками и множеством видов водорослей.
В конце концов разгадку нашли трое американских ученых: Мелвин Кальвин, Эндрю Бенсон и Джеймс Бассам. (За это открытие Кальвин в 1961 году получил Нобелевскую премию по химии.) Открытый ими процесс получил официальное название «цикл Кальвина – Бенсона – Бассама». Со временем вместо этого громоздкого названия в практику был введен термин «фотосинтез», означающий процесс превращения углекислого газа и воды в глюкозу с помощью солнечной энергии.
Я немного завидую тому, как растения это делают. Им не нужно тратить время на посещение продуктовых магазинов. Они сами создают себе еду. С точки зрения человека, это равнозначно способности вдохнуть молекулы воздуха, посидеть на солнышке и приготовить прямо в желудке чечевичную похлебку, без необходимости искать для нее ингредиенты, варить и глотать.
В процессе фотосинтеза растения превращают солнечный день в глюкозу и используют эту глюкозу для создания своих частей, таких как корни, листья и плоды
Растения могут либо расщеплять глюкозу, чтобы использовать ее как источник энергии, либо сохранять ее молекулы в нетронутом виде, как строительные кирпичики. Чтобы дать вам представление об их размере, скажу лишь, что в точке на конце этого предложения могло бы разместиться 500 тысяч молекул глюкозы. Ее можно использовать для формирования жесткого ствола растения, гибких листьев, тонких корней или сочных плодов. Точно так же, как из одного и того же химического элемента (углерода) могут быть созданы алмаз и карандашный грифель, растения могут производить из глюкозы множество разных вещей.
Сильный крахмал
В число веществ, которые растения могут создавать из глюкозы, входит крахмал.