В погоне за Солнцем - Ричард Коэн

Пристли продвинулся еще дальше – он показал, что кислород подхватывается кровью в легких, а также что вода состоит из водорода и кислорода в соотношении два к одному, если измерять по объему газа. Но на этом его достижения закончились. Хотя он и смог продемонстрировать, как растения обновляют воздух, истраченный животными, он не сделал вывода о необходимости солнечного света для процесса. Это представляется странным, поскольку Пристли был неплохо знаком с работами Стивена Гейлса (1677–1761), который предполагал, что листья являются “легкими” растений, и задавался вопросом: “Не может ли свет, свободно проникая в широкие поверхности листьев и цветов, способствовать также облагораживанию элементов растения; ведь сформулировал же Ньютон в характерной испытующей манере: “Не могут ли массивные тела и свет переходить друг в друга?”[507]”.

К сожалению, вскоре Пристли потерял интерес к науке и посвятил себя проповедям против божественной природы Христа и кампаниям против рабства. В 1791 году толпа сторонников “церкви и короля” до основания разрушила молитвенный дом и дом Пристли, превратив в угли лабораторию и все остальное. Восемь бунтовщиков и один констебль погибли. Великий ученый отправился в Америку, а эстафетная палочка перешла к голландскому ботанику Яну Ингенхаузу (1730–1799), чьи исследования показали и то, что выдохшийся воздух может быть восстановлен только зеленой частью растения, и то, что для этого требуется участие солнечного света[508].

Ингенхауз также открыл, что именно энергия Солнца в световой форме, а не его тепло было важно для дыхания растений. Он продемонстрировал, что под воздействием света растения впитывают углекислый газ через крохотные поры на поверхности своих зеленых частей, выделяя микроскопические пузырьки кислорода. В темноте пузырьки постепенно прекращили выделение. “Представляется более чем вероятным, – писал ученый, – что у листьев более одного предназначения”.

Научная революция набирала скорость, распутывание загадки фотосинтеза от нее не отставало. В 1845 году Юлиус Роберт фон Майер (1814–1878) объяснил, что растения преобразовывали свет в химическую энергию. Вопрос, как именно это происходило, будет занимать умы ученых еще более ста лет. В 1920-е было подтверждено, что фотосинтез состоит из ряда последовательных этапов, куда входят два отдельных и противоположных использования света – фотоокисление воды и фоторедукция (то есть дезоксидация) углекислого газа.

В 1950–1960-е американский биохимик Мелвин Калвин установил, что световые реакции, генерирующие хлорофилл, не растянуты во времени, а преобразуют солнечную энергию мгновенно[510]. Работая с клетками зеленых водорослей, он смог идентифицировать как минимум десять промежуточных продуктов, образующихся в течение нескольких секунд. За последние десятилетия исследователи сложили по частям историю о том, как фотосинтез, необходимый для процветания биосферы, впервые появился на Земле[511]. Другие исследователи пытаются воспроизвести химические процессы фотосинтеза в поиске новых источников энергии. Общеевропейский проект Solar-H нацелен на поиски способов выделения водорода с помощью солнечного света, это должно помочь решить проблему хранения энергии. Один шведский консорциум изучает искусственные аналоги фотосинтеза. Другие группы разрабатывают водоросли с маленькими антеннами для генерации местной низкотехнологичной энергии биомассы. И так далее.

Фотосинтез может быть вполне понятен на одном из уровней восприятия, но (как в итоге решили мы с Биллом Алберсом) он совсем не прост. В самом деле, исследования фотосинтеза – это растущая индустрия, голова идет кругом от некоторых вопросов, занимающих ученых последние годы: как растения реагируют на слишком большой объем света? Что делают фотосинтезирующие бактерии внутри кристалликов песка в пустыне? Если запустить процесс фотосинтеза в обратном порядке, могут ли вновь образоваться молекулы воды? Как северная и южная части виноградника различаются по уровню производства сахара? По крайней мере часть этих вопросов теперь получили ответы.