Чтение онлайн

Насекомоядные растения: а) мухоловка; б) росянка.

Итак, только зеленые растения способны создавать органические вещества из минеральных солей, воды и углекислого газа, используя для этого солнечную или любую другую лучистую энергию.

Все животные для своей жизнедеятельности нуждаются в сложных органических соединениях в виде белков, жиров, углеводов или продуктов их распада [2] . Такой тип питания, при котором организмы используют готовые органические вещества, называется гетеротрофным (от лат. слова гетеро — иной).

Все органические вещества состоят из сложных молекул, поэтому они не могут в неизменном виде усваиваться организмами. Лишь обработанные различными ферментами и разложенные до простых составных частей, эти вещества усваиваются клетками гетеротрофных организмов.

Чтобы яснее представить, как это происходит, рассмотрим схематично питание человека. Основной пищей человека являются белки, жиры и углеводы. Начнем с последних, которых мы потребляем больше всего.

В пищевом рационе мы употребляем обычно самые сложные молекулы углевода (полисахариды) — крахмал и гликоген (животный крахмал). А наш кишечник способен всасывать углеводы только в форме простых сахаров (моносахаров) — глюкозы, фруктозы и галактозы, имеющих наименьший размер молекул. Поэтому уже в ротовой полости полисахариды начинают расщепляться на более простые вещества — ди- и моносахариды. Этому содействуют фермент амилаза или птиалин слюны. Попробуйте долго пережевывать кусочек хлеба, и вы почувствуете сладковатый привкус во рту. Это значит, что безвкусный крахмал расщепился до сладкого моносахарида глюкозы. Не успевшие расщепиться в ротовой полости полисахара заканчивают свое превращение в двенадцатиперстном и тонком кишечнике под действием ферментов (диастазы, мальтазы и других). Образовавшиеся моносахара всасываются стенками кишечника, попадают в кровеносные сосудики и током крови разносятся по всем клеткам нашего организма. Здесь они сразу же окисляются или используются на построение клеток и их структур. Избыточные углеводы в организме синтезируются в гликоген, который откладывается главным образом в печени. Большая же часть избыточных углеводов превращается в резервный жир, откладывающийся в подкожной ткани.

Растительные и животные жиры пищи расщепляются под действием фермента липазы при непременном участии в этом процессе желчных кислот. Наш желудок справляется только с легкорасщепляющимися жирами (например, жир молока). Основная же масса жиров перерабатывается уже в кишечнике. Составляющие жир части — глицерин и жирные кислоты — в виде молекул тоже всасываются стенками кишечника и попадают в кровь. В клетках глицерин и жирные кислоты синтезируются с помощью фермента липазы в жиры, которые по своему составу соответствуют жирам данного организма.

Очень важное значение для человека и животных имеет обмен белков, многогранную роль которых мы подробно освещали в предыдущей брошюре («Три тайны жизни»). С пищей попадают белки животного и растительного происхождения. Однако все они отличаются по составу от белков организма, да и молекулы их слишком крупны. Поэтому в пищеварительном тракте потребляемые нами белки расщепляются на составляющие их вещества — аминокислоты — и только затем используются организмом.

Существуют десять аминокислот, совершенно незаменимых для человека, и потому белки, в которых все они содержатся в достаточном количестве, называются полноценными. В молоке, мясе, яйцах и рыбе содержатся эти важные для нас белки.

Белковые вещества начинают расщепляться в желудке под действием фермента пепсина, активированного соляной кислотой желудочного сока. В двенадцатиперстном и тонком кишечнике более простые белки (альбумозы и пептоны) под действием фермента трипсина расщепляются до аминокислот. Последние, попав в кровеносные сосуды стенок кишечника, приносятся с кровью в каждую клеточку организма. О том же, как синтезируются белки из аминокислот, подробно рассказано в предыдущей брошюре.

Так осуществляется ассимиляция (или питание) у гетеротрофных организмов. В процессе ассимиляции организмы запасают энергию, которая им необходима во всех проявлениях жизни. Питание в научном понимании — это обогащение организма той потенциальной энергией, которая была «законсервирована» в органических веществах пищи при создании их автотрофными организмами. Таким образом, на живых организмах мы видим замечательное подтверждение закона сохранения и превращения энергии, открытого еще М. В. Ломоносовым. Солнечная энергия, улавливаемая зелеными растениями, переходит в потенциальную химическую энергию синтезированных автотрофными организмами органических веществ. Эта энергия поступает вместе с продуктами питания в гетеротрофные организмы.

У более просто устроенных многоклеточных животных, гетеротрофно питающихся растений, одноклеточных организмов и бактерий принцип одинаков. Эти организмы тоже выделяют во внешнюю среду или в полость тела ферменты, с помощью которых осуществляется расщепление сложных органических веществ до исходных соединений. В клетках снова происходит синтез, но уже специфических для данного организма белков и других органических веществ.

Гетеротрофные организмы в процессе ассимиляции используют воду и минеральные элементы. Например, человеку для нормальной жизнедеятельности в сутки необходимо потреблять: хлористого натрия (поваренная соль) от 2 до 15 г, кальция — 1,2 г, магния — 0,3 г, фосфора — 1,5 г, кальция — 0,8 г, железа — 1,012 г, меди — 0,001 г, марганца — 0,0003 г, иода — 0,00003 г.

Кроме того, человек и животные нуждаются в витаминах, которые, как и минеральные элементы, гетеротрофные организмы получают с органической, главным образом растительной пищей.

В природе существует несколько видов бактерий, которых называют хемосинтетиками. Называют их так потому, что энергию, необходимую для синтеза органических веществ, они получают путем окисления сравнительно простых неорганических веществ. Например, в почве имеется множество так называемых нитрифицирующих бактерий. Они окисляют аммиак до азотной кислоты. Аммиак — сильнейший яд для растений, а соли азотной кислоты — очень ценное питательное вещество. В результате такой «деятельности» и растениям хорошо, и сами нитрифицирующие бактерии получают для жизни около двухсот килокалорий энергии.

Серобактерии тоже очень ценная группа хемосинтетиков. Они окисляют ядовитый сернистый газ, образующийся при гниении органических остатков. После окисления получаются сера и вода. Эта реакция дает бактериям 115 килокалорий энергии для их жизнедеятельности. Серобактерии играют большую роль при очистке водоемов. Так, например, на больших глубинах Черного моря скапливаются огромные массы мертвых организмов, которые гниют, а образовавшийся при этом сероводород отравляет все живое в воде. Но этот ядовитый газ не поднимается до поверхности воды: на глубине 150–200 метров сплошным слоем живут серобактерии. Вот поэтому слой воды, располагающийся выше серобактерий, вполне пригоден для жизни водных животных.

Назовем еще одного представителя хемосинтетиков — это водородные бактерии, которые для построения органических веществ используют энергию, образующуюся при окислении водорода.

В настоящее время установлено, что хемосинтетики, как и другие микроорганизмы, играют колоссальную роль в геологической деятельности. Они принимают участие в разложении горных пород и образовании залежей полезных ископаемых. Ученым уже удалось воспроизвести некоторые геохимические процессы, осуществляемые микробами. С помощью серных бактерий, например, удается производить окисление серы в рудах, содержащих медь, и этим облегчается добыча меди. Серобактерии окисляют сероводород нефтяных или сточных вод, дают нам элементарную серу, так необходимую химической промышленности. Существуют бактерии, окисляющие марганец и железо. Бактерии стали в руках геологов чувствительными индикаторами, способными определять присутствие углеводородов в грунтах и почве. Это свойство микроорганизмов легло в основу разработанного в СССР микробиологического метода разведки на нефть и горные газы.

Итак, хемосинтетики, как и автотрофные организмы, сами строят органические вещества из неорганических. Но если автотрофным организмам для этого необходим свет, то хемосинтетики обходятся без света, получая энергию в процессе окисления неорганических веществ.

Можно найти много общего в способах ассимиляции и у других групп организмов. Так, например, миксотрофные организмы — насекомоядные растения — занимают как бы промежуточное звено между автотрофными и гетеротрофными организмами.

Эти обстоятельства дают основание считать, что все живые организмы, населяющие Землю, имеют единую принципиальную основу в процессах ассимиляции. Для всего живого питание — это строительный материал для организма и средство накопления энергии.

Органические вещества и заключенная в них энергия, образовавшаяся в клетках любого организма в процессе ассимиляции, претерпевают обратный процесс — диссимиляцию. При диссимиляции освобождается химическая энергия, которая в организме же превращается в различные формы энергии — механическую, тепловую и т. д. Освобожденная при диссимиляции энергия является той самой материальной основой, которая осуществляет все жизненные процессы — синтез органических веществ, саморегулирование организма, рост, развитие, размножение, реакции организма на внешние воздействия и другие проявления жизни.