Лучи жизни

С. АЛЬТШУЛЕР

Мышьяк — страшный яд. Но он употребляется и в качестве лекарства. Это не исключение. Сплошь и рядом в биологии и медицине мы встречаемся с тем, что одно и то же вещество, один и тот же физический фактор действуют на организм то благоприятно, то губительно в зависимости от условий, в которых они применяются, и, главное, в зависимости от их интенсивности. И. поэтому пусть не удивляется читатель, что сегодня мы назовем «лучами жизни» те лучи, которые в № 6 за 1937 г. журнала «Техника—молодежи» назывались «лучами смерти» (статья А. Морозова, «Чудеса искусственного света»).

Лучи смерти — это невидимые для глаза лучи, длина волны которых колеблется от 2 до 3 тыс. ангстрем (ангстрем = 0,0000001 мм); эти лучи могут вызвать сильные ожоги на коже человека. Они убивают бактерий и насекомых. Открыты эти лучи были не так давно в лаборатории фирмы Вестингауз.

Те интенсивности излучения, с которыми работали в этой лаборатории, в десятки миллионов раз больше, чем те, с которыми работал наш акад. Гурвич. Не прошло еще и 15 лет с тех пор, как акад. Гурвич открыл «лучи жизни», как уже десятки ученых и у нас, и за границей занялись самым тщательным изучением этих лучей. Правда, лучи, о которых мы хотим рассказать, не воскрешают мертвых и не дают бессмертия тому, кто был ими облучен, но мы надеемся, что читатель, прочтя эту статью, согласится с тем, что лучи эти все же заслуживают названия «лучей жизни».

Дрожжи — это микроскопические грибки. Если кусочек дрожжей взболтать в воде и на каплю смеси посмотреть через микроскоп, то мы увидим, что в воде плавают отдельные клетки и целые цепочки из дрожжевых клеток. Сбоку у некоторых клеток образуются выросты — почки. Они постепенно увеличиваются в размере и превращаются в новую дрожжевую клетку, которая либо отделяется от материнской, либо образует отросток. Дрожжи — эти маленькие грибки, при помощи которых происходит брожение, — размножаются путем образования почек, или, как говорят биологи, почкованием. Они очень хорошо растут на веществе, которое добывается из морских водорослей, — агаре. На поверхности довольно твердого агара вырастает тонкая пленка дрожжевой культуры, состоящая из миллионов дрожжевых клеток. Чем благоприятнее условия для роста дрожжей, тем больше образуется почек, тем быстрее разрастаются пленки.

Дрожжи — это микроскопические грибки. На рисунке видно, что сбоку дрожжевых клеток образуются выросты —  почки. Они постепенно увеличиваются в размере и превращаются в новую дрожжевую клетку. Под действием «лучей жизни» рост почек ускоряется.

И вот оказалось, что если взять два совершенно одинаковых кусочка агара, на которых выросли дрожжевые пленки (мы будем дальше для краткости называть такие кусочки агаровыми блоками), и к одному из них поднести на несколько минут растертый в кашицу кончик корешка обыкновенного лука, то при рассмотрении в микроскоп пленки с этого блока будет видно, что на ее клетках примерно в полтора раза больше почек, чем на клетках пленки другого блока.

Очевидно, кашица, приготовленная из корешка лука, каким-то образом подействовала на дрожжевые клетки и заставила их быстрее делиться. Как же осуществляется это воздействие? На этот вопрос акад. Гурвич отвечает так: кашица из корешка лука является источником коротковолновых лучей, которые, падая на дрожжевые клетки, стимулируют их размножение.

Если такую же луковую кашицу поднести к другим микроскопическим грибкам — плесени, то они тоже начнут быстро прорастать.

На этот раз облучение вызовет не ускорение деления клеток, а ускорение роста зародыша — споры. Но вот что интересно: в этом опыте источником облучения может быть не кашица, приготовленная из корешка лука, а агаровый блок. Значит, дрожжевые клетки не только начинают быстрее размножаться, если их облучают, но и сами служат источником излучения, т. е. излучают ультрафиолетовые лучи. Акад. Гурвич пишет, что дрожжи являются одновременно и детектором (приемником), и индуктором (источником) излучения.

Но если к кончику корешка лука, в том месте, где происходит деление клеток, — к так называемой зоне роста — поднести агаровый блок, то деление клеток лука ускорится. Таким образом, и в этом случае источник излучения реагирует на облучение со стороны. Что же общего между растущим луковым корешком и дрожжевыми клетками? Общее то, что и в луковых корешках, и в культуре дрожжей имеется очень много делящихся клеток. Акад. Гурвич и предположил, что в момент деления каждая клетка дает короткую вспышку ультрафиолетового излучения, в свою очередь эти лучи, падая на другую клетку, которая еще не начала делиться, стимулируют, ускоряют ее деление. Теперь становится понятным, каким образом дрожжи и корешок лука могут быть одновременно и индукторами, и детекторами излучения.

Сначала акад. Гурвич думал, что излучение в клетках связано только с их делением, поэтому он назвал открытые им лучи митогенетическими лучами, что значит — лучи, возникающие при делении клеток. Первые опыты, казалось, подтвердили это предположение: источником излучения оказались все те ткани растительного и животного организмов, все те культуры бактерий, микробов и дрожжей, в которых происходит быстрое размножение клеток. Наоборот, те ткани, те культуры, в которых клетки не делятся, не оказывали никакого влияния на скорость деления дрожжевых клеток.

Во взрослом организме животного интенсивное деление клеток происходит в костном мозгу, где непрерывно образуются красные кровяные шарики, в роговице глаза, в некоторых железах. Все эти ткани являются источниками излучения. Волосы же, ногти, кожа, жировая ткань и т. д. не излучают. Такой рисовалась картина излучения на первых порах. Дальнейшие наблюдения и исследования позволили установить, что в организме животного сильным источником излучения является кровь, что при возбуждении нервов и при работе мускулов тоже возникает излучение. Далее, оказалось, что если поднести к агаровому блоку смесь яичного белка с желудочным соком, то обнаружится положительный митогенетический эффект, т. е. почки дрожжевых клеток начнут быстрее расти. И это несмотря на то, что в смеси белка и желудочного сока нет не только делящихся клеток, но и вообще живых клеток. Дальнейшие опыты обнаружили, что излучают не только переваривающиеся белки, но и разлагающийся на спирт и углекислый газ сахар (так называемое спиртовое брожение), и что даже при таких реакциях, как соединение солей и щелочей (нейтрализация), при всех реакциях окисления, при образовании солей растворением металлов в кислотах и т. д. можно обнаружить ультрафиолетовое излучение.

На рисунке изображены 4 этапа прорастания спор плесени. Слева — споры, подвергнутые облучению митогенетическими лучами, справа — контрольные, необлученные споры.

Мы начали с утверждения, что делящиеся клетки излучают какие-то лучи, действующие на другие клетки.

Мы кончим утверждением, что это излучение сопутствует не только делению клеток, но и таким реакциям, происходящим в организме, как переваривание белка, и происходящим вне организма химическим реакциям.

*

Открытие акад. Гурвича не сразу получило всеобщее признание: слишком необычным казалось, что весь человеческий организм, животные и растения пронизаны ультрафиолетовыми лучами, играющими важную роль в развитии и жизни организма. Но так как самый факт индукции, т. е. действия на расстоянии, был несомненен, то ряд ученых попытался объяснить это действие иначе: они предположили, что митогенетический эффект вызывают химические вещества, попадающие через воздух из индуктора в детектор.

Акад. Гурвич и его последователи привели много доказательств того, что в открытом ими явлении речь идет именно о лучах. Одно из них такое: индуцирующая дрожжевая культура помещалась в герметически закрытую камеру, одна из стенок которой делалась из тонкой пластинки кварца. Кварцевая пластинка прозрачна для ультрафиолетовых лучей, но, конечно, через нее невозможно проникновение каких-либо химических веществ. Многочисленные опыты показали, что такая камера не мешает воздействию луковой кашицы на дрожжевые клетки.

Другое доказательство, сыгравшее большую роль в изучении митогенетического излучения, привел проф. Франк. Из физики известно, что лучи, переходя из одной среды в другую, преломляются, причем угол преломления зависит как от свойств среды, так и от длины волны луча, поэтому, например, обыкновенный видимый солнечный свет, состоящий из световых волн длиной от 4 до 8 тыс. ангстрем, пройдя через призму, разлагается на свои составные части, образуя солнечный спектр, содержащий все цвета радуги. Проф. Франк поместил между источником предполагаемого излучения (в его опытах таким источником была сокращающаяся мышца лягушки) и агаровыми блоками призму.

Схема опытов проф. Франка по изучению спектра митогенетических лучей: a — источник излучения; b — призма; C₁—блоки агаровых культур. Опыты проф. Франка позволили измерить длину волн митогенетических лучей.

Опыты проф. Франка подтвердили правильность теории акад. Гурвича. Лучи, идущие от сокращающейся мышцы лягушки, преломлялись призмой и падали на агаровые блоки; но так как степень преломления лучей при прочих равных условиях зависит от длины их волн, то по тому, где надо поместить агаровый блок, чтобы получить митогенетический эффект, можно вычислить длину волны. В этом и заключается значение опытов проф. Франка. Они не только доказали лучевую природу митогенетического эффекта, но и дали возможность очень точно определить длину этих волн.

Мы уже говорили, что излучение сопровождает целый ряд химических реакций. Но для каждой реакции характерны волны определенной длины, каждой реакции соответствует свой спектр излучения. Так, при разложении сахара возникают волны длиной 1900—1920, 1940—1970, 2170—2180 ангстрем, а реакция разложения белка характеризуется волнами длиной 1980—1990, 2030—2040, 2110—2130, 2340—2350, 2380—2420 ангстрем.

Мы видим, что спектры химических реакций не сплошные, а состоят из отдельных отрезков, как говорят физики, — из отдельных линий. Это дает возможность анализировать спектр митогенетического излучения и по тому, какие линии присутствуют в нем, судить о химических реакциях, которые протекают при делении клеток, в крови человека и т. д.

На рисунке изображены спектры митогенетических лучей, возникающих при возбуждении нерва. Сверху — спектр излучения, полученный при механическом раздражении нерва (постукиванием легким костяным молоточком). Внизу — спектр нерва при раздражении электрическим током. Цифры указывают длину волн в ангстремах. Черные полосы соответствуют линиям спектра. Разница в спектрах говорит о том, что химические процессы, протекающие в нерве при механическом и электрическом возбуждении, не одинаковы.

Нетрудно понять, какое огромное значение для изучения химических процессов в живых тканях имеет спектральный анализ митогенетических лучей. Возбуждение нервов, работа мышц и желез, — словом, все жизненные функции организма связаны с активными химическими процессами. Изучение этих процессов является одной из важнейших задач биологии. Но все существующие способы биохимических исследований не позволяют узнать, что происходит в самый момент возбуждения нерва или сокращения мышцы. Они исследуют химический состав нерва, мышц и т. д. уже после их работы. Все эти способы связаны с разрушением или повреждением ткани.

Спектральный анализ митогенетических лучей — это новый, более совершенный способ изучения химии живых тел. До сих пор думали, что существует только одно возбуждение, которым нерв отвечает на любое раздражение. Анализируя излучение из нервов во время различных раздражений, акад. Гурвич установил, что спектры этих излучений не одинаковы, а следовательно, не одинаковы и химические процессы, происходящие в нерве при возбуждении. Много обещает дать физиологии и медицине изучение митогенетического излучения мозга. Мозг в покое не излучает, но при возбуждении какого-нибудь органа, например глаза, начинают излучать те части мозга, в которые поступают раздражения из глаза. В лаборатории акад. Гурвича опытами, поставленными над мозгом лягушки, удалось установить, что при раздражении глаза светом начинает излучать продолговатый мозг. Это позволяет поставить вопрос об участии в акте зрения и продолговатого мозга. Если это подтвердится, то придется значительно изменить наше представление о зрительных центрах в мозгу.

Еще важнее другое наблюдение над кровью человека. Оказалось, что при некоторых заболеваниях кровь перестает излучать. К таким заболеваниям относятся тяжелое заражение крови, некоторые отравления и, что особенно важно, злокачественные опухоли. Проблема рака — это одна из самых животрепещущих проблем медицины. Для того чтобы своевременно произвести операцию, надо уметь распознать рак в самой первой стадии заболевания, надо сразу уметь отличить злокачественную опухоль от незлокачественной. Важным средством, помогающим это сделать, обещает стать в ближайшем будущем анализ излучения крови. Но акад. Гурвич пошел еще дальше. Рост раковой опухоли отличается от роста всех других тканей в организме. Во всех физиологических очагах размножения здорового организма — в железах, во внутреннем слое кожи и т. д. — существуют зоны роста. После деления клетки одна клетка, прилегающая к зоне роста, сохраняет способность к дальнейшему делению, а другая клетка навсегда утрачивает эту способность — она растет, превращается в клетку кожи, железы, в красный кровяной шарик и пр. и через некоторое время умирает. Только в зоне роста происходит митогенетическое излучение. Иначе обстоит дело в злокачественной опухоли: здесь клетки в любом месте опухоли делятся. Они не дифференцируются — не превращаются в клетки той или иной ткани, а делятся непрерывно и беспорядочно и образуют раковую или саркоматозную опухоль.

В соответствии с этим излучение в опухолях не связано с определенной зоной — излучает вся опухоль. Анализ этого излучения позволил установить целый ряд особенностей в химических процессах, происходящих в клетках опухолей. Так что и здесь митогенетический анализ может помочь биологам и врачам.

Но почему же «лучи жизни» обнаружены так недавно? В чем трудность их изучения? Все дело в том, что интенсивность излучения крови, нервов, мышц и др. страшно мала. Подсчеты физиков показали, что эта интенсивность равна приблизительно 10⁻⁸ эрг на см²/сек. Чтобы наглядно представить себе эту величину, укажем, что 50-ваттная электрическая лампочка дает в сотни миллионов раз более интенсивное излучение. Понятно, что такие ничтожные интенсивности могли ускользнуть и от внимания физиков, и от внимания биологов.

В данном случае биологи опередили физиков: они открыли эти лучи и поставили перед физиками вопрос о том, почему при химических реакциях возникает излучение и от чего зависит его интенсивность.

*

Чтобы дополнить картину митогенетического излучения, мы приведем несколько данных о том, как действуют эти лучи на организм. Если взять мускул лягушки с кусочком нерва, идущим к нему от спинного мозга, и начать раздражать электричеством кончик нерва, то мышца начнет сокращаться. Но если где-нибудь посредине нерва небольшой участок подвергнуть длительному облучению агаровым блоком, то дальнейшее раздражение кончика нерва перестанет вызывать сокращение мышцы. Раздражая нерв ниже места облучения, можно вновь получить сокращение мышцы. Из этого опыта следует, что под влиянием длительного облучения нерв утратил способность проводить возбуждение. Эта способность вновь восстанавливается через некоторое время. Итак, мы увидели, что работа всех частей живого организма связана с излучением, что митогенетические лучи влияют и на рост, и на развитие организма, что они вызывают паралич нервов. Мы увидели, следовательно, что эти лучи теснейшим образом связаны с жизнью организма. Вот почему мы и назвали нашу статью «Лучи жизни».

На рисунке вверху изображены нормальные зародыши морских ежей,

а на рисунке внизу — зародыши после длительного облучения митогенетическими лучами. Чрезмерное облучение нарушило правильное развитие зародышей, привело к возникновению уродливых, патологических форм.