Азот – несучий життя
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Ми звикли до того, що атмосферний азот не підтримує життя, що по відношенню до всього живого він байдужий і з точки зору гігієни дихання не представляє інтересу. Говорячи про дихання – джерело життєдіяльності, ми завжди мали на увазі тільки кисень. Без нього неможливо було б наше існування. Але основним матеріалом, з якого побудовано все живе, служать азотовмісні речовини – білки і нуклеїнові кислоти. Не випадково кажуть: життя – це спосіб існування білкових тіл. Кожні сто грамів білка містять 16 грамів азоту. А ну прикиньте: скільки азоту в дорослій людині, якщо в ній міститься 13 кілограмів білка?
Відповідь: два кілограми. Ось і виходить, що роль азоту в «творчості природи» колосальна. Однак усталена точка зору досі була зовсім іншою. Вчені вважали, що джерелом азоту для синтезу білків служать тільки солі ґрунту і води. Рослини поглинають їх для отримання амінокислот і білків протоплазми. А так як тварини їдять ці рослини, то, в свою чергу, використовують рослинні білки для синтезу своєї протоплазми. Ну, а ми з їжею отримуємо тваринний білок. Азот ж, який знаходиться в повітрі, ні ми, ні тварини, ні рослини засвоювати не можуть. Лише деякі синьо-зелені водорості та бульбочкові бактерії становлять виняток.
З точки зору житейськи-здорового глузду все ніби правильно. Помістіть мишу в атмосферу чистого азоту, і тварина загине. Саме такий дослід поставив близько двох століть тому знаменитий французький хімік Антуан Лавуазьє, після чого він і назвав азот азотом, додавши до грецького слова «зот», тобто «життя», букву «а» – частинку заперечення.
Висновок Лавуазьє: вільний азот живим істотам не потрібен – став беззастережно прийматися за істину, міцно увійшов в підручники, а з ними і в свідомість багатьох поколінь. Те, що азот біологічно неактивний, ясно було, як двічі два – чотири, як те, що Сонце світить, а Земля обертається навколо нього. Але в історії науки чимало прикладів, коли факти, здобуті вченими, вступали в конфлікт з міцно сталими поглядами. Так було й тепер.
Приблизно шістдесят років тому професор Горьківського інституту інженерів водного транспорту М. І. Вольській дозволив собі засумніватися: чи справді азот, якого так потребує все живе, грає настільки скромну роль у природі – служить тільки інертним розчинником кисню повітря? Адже він становить близько 4/6 атмосфери. І ось професор-інженер з олівцем у руках почав гортати підручники, посібники, монографії – вивчати, скільки азоту живі організми споживають з їжею і скільки виділяють. І виявив, що традиційна точка зору суперечить його розрахунками.
Дані літератури говорили і про те, що в венозній крові міститься менше газоподібного азоту, ніж в артеріальній. «Значить, – уклав М. І. Вольській, – кров, пройшовши через органи і тканини, залишила в них частину газоподібного азоту. Невже вільний азот бере участь в акті дихання? »
Сама постановка такого питання могла здатися дивною. Тим більше що виходила вона не з вуст біолога або біохіміка, фізіолога або медика, а інженера-механіка. Деякі з його колег багатозначно переморгувались: «Ну і ну, куди вже далі!» А М. І. Вольській, не звертаючи ні на кого уваги, вирішив перевірити свою гіпотезу експериментально. У його лабораторії поруч з машинами, котрі випробовують сталеві зразки на міцність, з’явилися … інкубатори.
Якби азот повітря не брав участь в диханні, то у щойно народжених курчатах його мало б бути стільки ж, скільки і в яйці. Але М. І. Вольській встановив, що в процесі свого розвитку курячий ембріон нарощував азот. У щойно народжених курчатах азоту містилося на 3-10 відсотків більше, ніж в ще не інкубованих яйцях тієї ж серії.
Вчений виконав досліди і з лялечками бджіл. Картина вийшла та ж: із зростанням лялечок в них підвищувався вміст азоту. Щоб остаточно переконатися у правильності своїх висновків, М. І. Вольській провів досліди з інкубації курчат в повітрі з міченим азотом. Складні фізико-хімічні аналізи показали, що курячий ембріон засвоював мічений азот з навколишньої атмосфери. Досліди вченого перевірили на кафедрі хімічної кінетики МДУ і підтвердили правильність їх результатів.
Так було спростовано помилкове положення в науці, ніби азот повітря не підтримує життя. Негативну частинку «а» слід було б тепер відкинути. Вольській підрахував, що за добу людський організм засвоює з повітря від 18 до 26,5 грама азоту. «Мені здається, – сказав він, – таким шляхом ми поповнюємо наше білкове харчування, і воно тим інтенсивніше, чим активніше ми дихаємо. Ось вам ще один аргумент на користь фізичної культури. Тепер зрозуміло й інше: чому у корів знаменитої Караваєвської породи білка в молоці набагато більше. У цих корів добре розвинений дихальний апарат, так як вони містяться в просторих, світлих приміщеннях, де постійно відчувається приплив свіжого повітря … »
Дослідження М. І. Вольського неоціненні і для космічної медицини і біології. Як відомо, проблема штучної атмосфери в кабінах космічних кораблів – одна з основних. Свого часу між вченими велися суперечки, яке газове середовище найкраще відповідає умовам космічного польоту. Американці, наприклад, вважали, що достатньо одногазового, чисто кисневого середовища. Не кажучи вже про біологічну сторону справи, таке середовище виявилося небезпечним навіть у пожежному відношенні. У січні 1967 року при тренуваннях в кабіні космічного корабля «Аполлон» загинули від пожежі три американських космонавта.
Роботи М. І. Вольського показали, що атмосфера кабіни космічного літального апарата повинна за своїми фізичними властивостями та хімічним складом повністю відповідати земній атмосфері. Ніякі заміни азоту – цього життєво необхідного компонента повітря – неприпустимі.
Автор: Л. Голованов.