Окраска большинства цвет­ков определяется присутствием различных пигментов. Самые распространенные — каротиноиды, растворимые в жирах соединения: каротин, его изо­меры и производные. В раство­ре все они имеют бледно-жел­тую, оранжевую или светло-красную окраску. Названия каротиноидов, содержащихся только в цветках, столь же кра­сивы, как и придаваемая ими окраска: эшшольксантин, пе-талоксантин, газанияксантин, ауроксантин, хризантемаксантин, рубихром...

Наряду с каротиноидами ок­раску цветков определяют и антоцианы. Оттенки этих пиг­ментов очень разнообразны — от розового до черно-фиолето­вого. Несмотря на такое цве­товое многообразие, все анто­цианы устроены по одному ти­пу — они представляют собой гликозиды, то есть соединения сахара с неуглеводной частью, так называемым агликоном. Примером может служить кра­сящее вещество, содержащее­ся в цветках василька,— антоцианин. Его агликон — цианидин — один из самых рас­пространенных, образуется в результате отщепления двух молекул глюкозы от антоциана.

Как уже говорилось, антоциановые пигменты могут из­менять свою окраску в зави­симости от кислотности среды. Вспомните два вида герани, распространенной в средней полосе: герань лесную и герань луговую. У лесной лепестки розовые или лиловые, а у луговой — синие. Различие в цвете обусловлено тем, что сок герани лесной более кис­лый. Если приготовить водную вытяжку из лепестков герани либо лесной, либо луговой — и изменить ее кислотность, то в кислой среде раствор станет розовым, а в щелоч­ной — синим.

Такую же операцию можно проделать и над целым расте­нием. Если цветущую фиалку поместить под стеклянный кол­пак рядом с блюдцем, куда налит нашатырный спирт (он при испарении выделяет ам­миак), то ее лепестки станут зелеными; а если вместо на­шатырного спирта в блюдце будет дымящаяся соляная кис­лота, они окрасятся в красный цвет.

Мы уже говорили, что одно и то же растение медуницы может иметь цветки разной окраски: розовые — молодые и синие — старые. Посинение ле­пестков по мере их старения можно объяснить индикатор­ными свойствами антоцианов. Клеточный сок растения, в ко­тором растворен пигмент, име­ет кислую реакцию, а цито­плазма — щелочную. Вакуоли с клеточным соком отделены от цитоплазмы мембраной, ко­торая обычно непроницаема для антоцианов. Однако с возрастом в мембране возника­ют дефекты, и в результате пигмент начинает проникать из вакуолей в цитоплазму. А поскольку реакция здесь иная, меняется и окраска цветков.

Чтобы убедиться в справед­ливости этой точки зрения, возьмите ярко-красный лепес­ток какого-то растения, на­пример герани, розы, и раз­давите его между пальцами. При этом также произойдет смешение содержимого ци­топлазмы и вакуоли, в резуль­тате лепесток в месте повре­ждения посинеет.

Впрочем, было бы непра­вильно связывать окраску ан­тоцианов лишь с их индикатор­ными свойствами. Исследова­ния последних лет показали, что она определяется и неко­торыми другими факторами. Цвет антоциановых пигментов может меняться, например, в зависимости от того, с ка­кими ионами они находятся в комплексе. При взаимодей­ствии с ионами калия комплекс приобретает пурпурную окрас­ку, а с ионами кальция или магния — синюю. Если срезать цветущий колокольчик и по­местить его в раствор, со­держащий ионы алюминия, то лепестки посинеют. То же самое наблюдается, если соединить растворы антоцианина и соли алюминия.

Многим читателям, возмож­но, знаком роман Александра Дюма «Черный тюльпан», в ко­тором в остросюжетной форме рассказывается о выведении сорта тюльпана необычного черного цвета. Вот как описы­вает его автор романа: «Тюль­пан был прекрасен, чудесен, великолепен; стебель его во­семнадцати дюймов вышины. Он стройно вытягивался квер­ху между четырьмя зелеными гладкими, ровными, как стре­ла, листьями. Цветок его был сплошь черным и блестел, как янтарь».

Почти пять веков преследо­вали неудачи садоводов, пы­тавшихся вывести черный тюльпан. И вот, Фризский ин­ститут цветоводства в Га­аге сделал официальное за­явление о том, что в Гол­ландии черный тюльпан полу­чен в результате последова­тельного скрещивания двух сортов — «Царица ночи» и «Венский вальс». В работе принимали участие шесть гол­ландских исследовательских центров. Полученный цветок идеален по своим классиче­ским размерам.

Садоводы стремятся со­здать также черные розы. Выведены такие сорта, кото­рые при неярком освещении действительно кажутся черны­ми (на самом деле они темно-красного цвета). На Гавай­ских островах растут дикие черные розы.

В честь бессмертного про­изведения Гете «Фауст» са­доводы создали сорт анюти­ных глазок черного цвета под названием «Доктор Фауст». Анютины глазки, как известно, были любимыми цветами- вели­кого немецкого поэта и бота­ника.

Черная или почти черная окраска цветков обусловлена присутствием в околоцветнике антоцианов. Кроме каротиноидов и ан­тоцианов, лепесткам могут придавать окраску и другие вещества, в том числе флавоны и флавонолы. А какой пигмент окраши­вает в молочный цвет вишне­вые сады, превращает в снеж­но-белые сугробы кусты че­ремухи? Оказывается, никаких белых пигментов в их лепест­ках нет. Белый цвет придает им... воздух. Если рассмотреть под микроскопом лепесток че­ремухи или любого другого белого цветка, то можно уви­деть множество прозрачных и бесцветных клеток, разде­ленных обширными пустыми промежутками. Именно благо­даря этим заполненным возду­хом межклетникам лепестки сильно отражают свет и по­тому кажутся белыми. А если раздавить такой лепесток меж­ду пальцами, то на месте сдав-ливания появится прозрачное пятно: здесь воздух будет вы­теснен из межклетников.

И все же в природе есть белая краска, например, ею окрашена в нарядный белый цвет кора нашей любимой березы. Это красящее веще­ство так и называется — бетулин, от латинского назва­ния березы — Betula.

Заблуждаются те, кто счи­тает, что береза — единствен­ное растение с белой корой. Это не так. В Австралии про­израстает эвкалипт зато­пляемый. Он назван так потому, что растет в руслах пересы­хающих рек и в сезон дож­дей оказывается стоящим в воде. Стволы этих эвкалиптов имеют чисто-белый цвет, эф­фектно выделяющийся на фоне окружающих зеленых зарос­лей.

У треххвойной сосны Бунге также белая кора. Это редкий вид, встречающийся в природе в основном в горах Центрально­го Китая. Растение разводит­ся по всей стране возле двор­цов и храмов. Белоствольные сосны производят неизглади­мое впечатление.

Еще много интересного мож­но было бы рассказать об окраске растений и о расти­тельных пигментах, которые давно привлекают внимание исследователей всего мира. Более 30 лет назад известный индийский ученый Т. Р. Сешадри, много занимавшийся изучением природных крася­щих веществ, писал: «Музыка красок более сложна и из­менчива по своей природе, нежели музыка звуков. Воз­можно даже, что в действи­тельности она еще более утонченна, чем мы предпола­гаем...»

12.Зеленые животные — реальность или фантазия!

В произведениях фантасти­ческого жанра нередко можно прочитать о человекоподобных существах зеленого цвета. Зе­леная окраска этих организ­мов, обусловленная хлорофил­лом, позволяет им самостоя­тельно синтезировать органи­ческие вещества из неоргани­ческих за счет энергии света. Возможно ли такое в природе?

Прежде всего следует заме­тить, что на Земле имеются животные, питающиеся подоб­ным образом. Например, хоро­шо известная всем биологам эвглена зеленая, часто встре­чающаяся в застоявшихся лу­жах. Ботаники считают эв­глену водорослью, а зоологи до сих пор по традиции от­носят ее к животным. В чем дело?

Эвглена свободно передви­гается в воде при помощи жгутика. Такой способ пере­движения характерен как для ряда простейших животных, так и для некоторых ботани­ческих объектов, например зооспор отдельных видов во­дорослей. Эвглена содержит хлорофилл, поэтому при ин­тенсивном ее размножении во­да в лужах приобретает изум­рудно-зеленую окраску. На­личие хлорофилла позволяет ей питаться углекислым газом подобно всем зеленым расте­ниям. Однако, если водоросль перенести в воду, содержа­щую некоторые органические вещества, то она теряет зе­леную окраску и начинает, подобно животным, питаться готовыми органическими ве­ществами.

Эвглену все-таки нельзя назвать типичным животным, поэтому поищем других пред­ставителей. питающихся, по­добно растениям, при помощи хлорофилла.

Еще в середине XIX века немецкий зоолог Т. Зибольд обнаружил в телах пресновод­ной гидры и некоторых чер­вей хлорофилл. Позднее он был найден в организмах и других животных: гидроидных полипов, медуз, кораллов, гу­бок. коловраток, моллюсков. Выяснено, что некоторые мор­ские брюхоногие моллюски, пи­тающиеся сифоновыми во­дорослями, не переваривают хлоропласты этих растений, а длительное время содержат их в организме в функциональ­но-активном состоянии. Хло­ропласты сифоновых водорос­лей кодиума хрупкого и кодиума па­утинистого , попадая в организм моллюс­ков, не перевариваются, а ос­таются в нем.

Попытки освободить мол­люсков от хлоропластов, по­местив их в темноту на полто­ра месяца, оказались безус­пешными, равно как и выве­дение их из яиц. Бесхлоропластные личинки моллюсков погибали на ранней стадии развития.

Внутри животной клетки хлоропласты плотно упакова­ны и занимают значительный объем. Благодаря им моллюс­ки, не имеющие раковины, оказываются окрашенными в интенсивно зеленый цвет.

Почему же сифоновые водо­росли «полюбились» моллюс­кам? Дело в том. что в отли­чие от других зеленых водорос­лей они не имеют клеточного строения. Их крупное, часто причудливое по форме тела представляет собой одну ги­гантскую «клетку». Слово «клетка» я взял в кавычки не случайно. Хотя клеточные стенки в теле сифоновых водо­рослей отсутствуют, вряд ли можно назвать их одноклеточ­ными организмами, скорее это конгломерат не вполне разде­лившихся клеток. Подтвер­ждением тому служит нали­чие не одного, а множества клеточных ядер. Такое строе­ние назвали сифонным, а сами водоросли — сифоновыми. Отсутствие клеточных стенок, безусловно, облегчает процесс поглощения водоросли живот­ными клетками.

Ну а каковы хлоропласты этого растения? В теле водо­росли содержатся один или несколько хлоропластов. Если их много, они имеют дисковидную или веретеновидную форму. Одиночные обладают сетчатым строением. Ученые считают, что сетчатая струк­тура создается в результате соединения мелких хлороплас­тов друг с другом.

Многие ученые наблюдали усвоение углекислого газа хлоропластами, находящими­ся в животных клетках. У све­жесобранных моллюсков, эли­зии зеленой интенсивность фотосинтети­ческого усвоения углекислого газа составляла 55—67 % величины, определен­ной для неповрежденной водоросли кодиума хрупкого, из которого моллюсками были «приобретены» хлоропласты. Любопытно, что и содержание хлорофилла на 1 грамм сырой массы ткани у водоросли и животного было сходным.

Благодаря фотосинтезу мол­люски фиксировали углекис­лый газ на протяжении всех 93 дней опыта. Правда, ско­рость фотосинтеза постепенно ослабевала и к концу экспери­мента составляла 20—40 % от первоначальной.

В 1971 году ученые наблю­дали выделение кислорода в ходе фотосинтеза хлоро­пластов, налюдящихся в клет­ках тридакны. Тридакны—типичные обитатели тропических морей. Особенно широко они рас­пространены на коралловых рифах Индийского и Тихого океанов. Великаном среди моллюсков выглядит тридакна гигантская, достигающая иногда длины 1,4 метра и общей массы 200 килограммов. Тридакны интересны для нас своим сим­биозом с одноклеточными во­дорослями. Обычно они так располагаются на дне, чтобы их полупрозрачная мантия, выступающая между створка­ми раковины, была обращена вверх и сильно освещалась солнцем. В ее межклеточном пространстве в большом коли­честве поселяются зеленые водоросли. Несмотря на зна­чительные размеры, моллюск питается только теми вещест­вами, которые вырабатывают водоросли-симбионты.

В Средиземном море и у бе­регов Франции в Атлантике встречается червь конволюта, у которого под кожным покровом также оби­тают зеленые водоросли, осу­ществляющие синтез органи­ческих веществ из неоргани­ческих. Благодаря активности своих «квартирантов» червь не нуждается в дополнитель­ных источниках пиши, поэто­му желудочно-кишечный тракт у него атрофировался.

Во время отлива множество конволют покидает свои норы для того, чтобы принять сол­нечные ванны. В это время водоросли под их кожей ин­тенсивно фотосинтезируют. Некоторые виды этих червей находятся в полной зависи­мости от своих поселенцев. Так, если молодой червь не «заразится» водорослями, то погибнет от голода. В свою очередь водоросли, поселив­шиеся в теле конволюты, теряют способность к сущест­вованию вне его организма. «Заражение» происходит с по­мощью «свежих», не живших еще в симбиозе с червями водорослей в момент, когда личинки червя выходят из яиц. Эти водоросли, по всей вероятности, привлекаются какими-то веществами, выде­ляемыми яйцами червей.

В связи с рассмотрением вопроса функционирования хлоропластов в клетках жи­вотных чрезвычайно большой интерес представляют опыты американского биохимика М. Насса, в которых было по­казано, что хлоропласты си­фоновой водоросли каулерпы, харовой водоросли нителлы, шпината и африканской фиал­ки захватываются клетками соединительной ткани (так называемыми фибробластами) мышей. Обычно в фибробластах, заглотавших инородное тело (этот процесс ученые называют фагоцитозом), во­круг поглощенной частицы образуется вакуоль. Посте­пенно чужеродное тело пере­варивается и рассасывает­ся — исчезает. Когда же в клетки ввели хлоропласты, ва­куоли не возникали, а фибробласты даже не пытались их переварить.

Пластиды сохраняли свою структуру и способность к фотосинтезу на протяжении трех недель. Клетки, ставшие из-за их присутствия зелеными, нормально делились. При этом хлоропласты стихийно распределялись по дочерним клеткам. Пластиды, находив­шиеся в фибропластах около двух дней, а затем вновь выделенные, оставались непо­врежденными. Они усваивали углекислый газ с такой же скоростью, с какой фотосинтезировали свежие хлороплас­ты, выделенные из растений.