Горный свет Памира. Таким увидел его и показал в своих воспоминаниях еще один герой нашей истории — Юрий Лукич Соколов, доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник Института атомной энергии имени Курчатова.
В одиночку Гурскому-ботанику пришлось бы туго. Требовалась помощь со стороны. Радиация — область физическая: вот бы поддержку физика! И, словно услышав призыв Гурского, к нему на выручку поспешил Соколов.
Он знает Памир не понаслышке. Примерно четверть века — впервые попал сюда в 1950 году, приехал изучать космические лучи — периодически наезжал Соколов в эти края. Здесь познакомился с Гурским, узнал от него про растительные диковины. Очарованный дикой красотой памирского края, заинтригованный растительными загадками, Соколов теперь уже зимой начинал готовиться к летним поездкам на Памир. Жадно читал все, что было известно про действие ультрафиолетового излучения на живые объекты.
Поверхности Земли достигает только часть ультрафиолетовой радиации Солнца. Содержащиеся в атмосфере водяные пары, частицы пыли и главным образом слой озона, он находится на высоте около 50 километров, играют экранирующую роль.
По физиологическому воздействию на живое ультрафиолетовое излучение условно подразделяют в порядке уменьшения длин волн на три области: А (от 400 до 320 нанометров), В (от 320 до 280) и С (от 280 до 200).
Ультрафиолета С, самого «злого», в горах нет, его полностью задерживает озоновый слой, однако интенсивность ультрафиолета А и В на Памире значительна.
А вот что писали авторитеты про воздействие ультрафиолета на организмы. Мнение биологов было единым и безапелляционным: получалось, что таких доз, как на Памире, растениям ни за что не перенести.
Биологи спорили лишь по частностям: какие именно из «цветочков» ультрафиолетового «букета повреждений» должны бы на Памире сильнее проявить себя. А-лучи считались практически не опасными. Но вот ожоги ультрафиолета В не должны были пройти для растений бесследно.
А к особо печальным последствиям привела бы встреча растений с ультрафиолетом С. Поставленная под прямой удар С-лучей (если, допустим, растения напрямую, без светофильтров, облучать светом ртутно-кварцевой лампы) листва вскоре должна была бы принять, все это в опытах демонстрировалось неоднократно, характерную бронзово-коричневую окраску. А затем начался бы и некроз — омертвение растительных тканей.
Но коли это так, задавал себе Соколов все тот же неотвязный вопрос, то, спрашивается, как же облучаемые вредным для них ультрафиолетом В растения там все-таки существуют? Мало того, отчего же это памирская зелень бывает столь обильна в сравнении с равнинной?..
В середине 50-х годов после одного из возвращений с Памира Соколов рассказал о своих наблюдениях и сомнениях Игорю Васильевичу Курчатову, под руководством которого в то время работал.
— Что же это ты, — сказал тогда Курчатов, — ведь каждый год ездишь на Памир, а в чем там дело, так и не разобрался. Вот возьми и разберись!..
Курчатов очень заинтересовался проблемой и дал возможность оказать большую помощь памирским биологам. «Если б не этот толчок, — вспоминал Соколов, — я вряд ли бы занялся столь запутанной проблемой». (Основного своего дела: изучения интерференции атомных состояний, экспериментальная проверка основ квантовой электродинамики — ученый бросать не собирался. — Ю. Ч.)
Автор не раз встречался с Соколовым. Он работает в Москве и на Памир летает и не теряет надежды узнать окончательную разгадку памирского феномена.
— Проблема ультрафиолета оказалась столь запутанной, — объяснял мне Соколов, — потому что физиологи растений, привыкшие работать не в горах, а в долинах, где, естественно, ультрафиолета мало, имели обыкновение смотреть на этот агент примерно так, как мы воспринимаем рентгеновское излучение, полагая, что его можно создавать лишь искусственным путем, в лаборатории. Лет 30 назад ультрафиолетовых спектров Солнца, чтобы понять, какай тут связь с жизнью растений, в горах никто не измерял. Но что бы вы, например, сказали о физиологе, который в своих опытах по воздействию температуры на живые организмы, измерял бы эту температуру не термометром, а… пальцем? А ведь в «ультрафиолетовых» экспериментах было и того хуже: там даже и такого прибора, как палец, не существовало… Вообще с ультрафиолетовым излучением биологи работали очень мало. Известно вам, какая радиация обжигает на Памире наши носы? В те годы я таких работ не видел и ни разу не слышал о них…
Став из чистого физика наполовину фотобиологом, мучимый ультрафиолетовой загадкой (растения великолепно себя чувствуют под губительным ультрафиолетовым дождем?!), Соколов энергично взялся за дело.
Прежде всего надо было создать приборы, способные анализировать горный свет, особенно же его коротковолновую ультрафиолетовую часть. С благословения Игоря Васильевича Курчатова (позднее Соколова очень поддержал и бывший президент АН СССР, академик Анатолий Петрович Александров) Юрий Лукич сконструировал и изготовил в Москве специальный переносной кварцевый спектрофотометр с электрической регистрацией и другие необходимые приборы. Затем, регулярно бывая в летние сезоны на Памире, он приступил к прямым экспериментам. Совместная работа Соколова с Гурским велась с 1958 по 1965 год.
Исследователей ждали большие удачи. Однажды им пришла крамольная мысль: не ослаблять, с помощью светофильтров ультрафиолетовый гнет, а усилить его! Растения облучаются на Памире ультрафиолетом А и В, но не С, так что ж, восполним этот пробел! Начнем бомбардировать растения еще и С-радиацией. Сделать это просто: достаточно облучать растения лучами ртутно-кварцевой лампы.
Решили — сделали. И неожиданно получился эффект, перевернувший все обычные представления. Творилась какая-то чертовщина! По всем прописям биологии растениям следовало бы погибнуть, сникнуть, пропасть под ультрафиолетовыми С-ливнями.
«Вне всяких сомнений, стоит тот факт, что „короткие“ ультрафиолетовые лучи с длиной волны менее 290 нм вызывают гибель всякого растительного организма, будь то гриб или высшее растение. Речь может идти лишь о большей или меньшей устойчивости тех или иных видов растений. Несомненно, что данное явление находится в связи и с поглощением „коротких“ ультрафиолетовых лучей белками протоплазмы и денатурацией белков под влиянием квантов, превышающих 4 эВ. Мы предлагаем назвать эти лучи витацидной радиацией, несущей смерть всякому живому организму», — так писал Алексей Федорович Клешнин в 1954 году.
Так нет же! Растения не только не погибали, но как бы набирались новых сил, в ряде случаев развивались заметно лучше тех растений, которые не получали летальных доз радиации. Многие виды, лук например, просто-таки тянулись к смертоносным лучам лампы.
— Понятно, реакция растений на ультрафиолет индивидуальна, — рассказывал Соколов. — Одни виды, скажем фасоль, С- и даже В-лучи угнетают, другие же растительные формы получают мощный стимул для развития. Возьмем столовую свеклу. Ее листья под лампой приобретают синеватый оттенок, становятся волнистыми и более толстыми, покрываются сверху блестящим белесоватым налетом. Изменения есть, однако по всему заметно: растения вполне приспособились к столь необычному для них радиационному режиму и даже извлекают для себя при этом немалую пользу. А рекордсменом выносливости стал тут овес, уж он-то, кажется, ведет свое начало от черта! Выдерживает чудовищные дозы ультрафиолета С. Все выгорело вокруг, а овес вывернул лист наизнанку, белой стороной, и ему хоть бы что. Он может погибнуть от нагрева лампой, но не от ультрафиолета…
Более 2 тысяч смертоносных доз витацидной радиации, случалось, получали растения и не гибли! Поразительное явление, оно просто обязано было иметь простую причину.
Раскрыть секрет помогли прямые опыты.
Прежде всего Гурский и Соколов решили убедиться в правильности обычных представлений о губительности С-лучей. Для этого часть растений облучали по ночам ртутно-кварцевой лампой, а днем ростки затеняли от солнечных лучей непрозрачным экраном. И вот на этот раз, через несколько суток после того, как их листья покрылись оранжевыми пятнами ожогов, растения погибли.
Слава создателю! Хоть здесь-то все было по правилам. И совсем не заблуждались Клешнин и другие работающие с ультрафиолетом биологи, те, кто вел эксперименты в лабораториях, оранжереях, на открытых площадках равнин. Они были правы всюду, но только не на Памире, где действовали иные закономерности.
Какие? Постепенно это стало понятным. Продолжая опыты, Гурский и Соколов решили облучать растения ртутно-кварцевыми лучами ночью, как и прежде, но днем оставлять их открытыми. Не затенять, что они делали до этого, а дать к растениям доступ памирскому свету. И на этот раз растения развивались как ни в чем не бывало.
Значит?.. Значит, памирский свет может как-то нейтрализовать вредоносное воздействие как В-, так и С-лучей!
Этот вывод-гипотеза в конце концов превратился в факт науки. Впрочем, схожие явления ученым были известны и получили особое название — «фотореактивация». Вспомним хотя бы про эффект Гершеля. Если обычную фотопластинку с зафиксированным на ней световым изображением облучать инфракрасными лучами, изображение полностью стирается.
Грубо говоря, фотореактивация у высших растений имеет, по-видимому, ту же природу. (Соколов назвал комбинированное воздействие на растения длинноволнового и коротковолнового ультрафиолета «Ф-режимом».) Внешне явление выглядит так, будто ультрафиолет А сглаживает, парализует, и часто не без пользы для растений, негативное влияние ультрафиолета В и С. Скорее всего главную роль в этих превращениях играют растительные пигменты-каротиноиды, они-то, видимо, и умеют защищать зеленые клетки от ультрафиолетовых разрушений.
— Это древнейшее свойство растений, — комментировал в беседе со мной свое понимание фотореактивации Соколов. — Она была для них крайне важна в далекие эпохи, при переселении живых организмов из океана на сушу. Кислорода тогда еще в атмосфере было маловато, оголенную Землю облучали мощнейшие потоки ультрафиолета. И растения вынуждены были выработать у себя защитную реакцию. Не оттого ли на том этапе растительной жизни планета была покрыта гигантскими папоротниками и хвощами. Позднее они исчезли: сами же растения, увеличив содержание кислорода в атмосфере, дали возможность образоваться слою озона, полностью поглощавшему опасный ультрафиолет С и большую часть ультрафиолета В. Необходимость в фотореактивации — ее рудименты все же сохранились в растениях и проявляют себя в условиях, близких к памирским, — отпала, а сами растения стали значительно меньше в размерах…