<- предыдущая страница следующая ->

«Природа», 1981, № 7
НОВОСТИ НАУКИ

Космические исследования
Запуски космических аппаратов в СССР (март — апрель 1981 г.)

В марте — апреле 1981 г. в Советском Союзе было запущено 25 космических аппаратов, в том числе 21 спутник серии «Космос» с научной аппаратурой, предназначенной для продолжения исследований космического пространства.
Транспортный космический корабль «Союз Т-4» доставил на орбитальную научную станцию «Салют-6» членов пятой основной экспедиции — космонавтов В. В. Коваленка и В. П. Савиных. Новый экипаж «Салюта-6» начал свою работу с проверки бортовых систем и аппаратуры станции, включая профилактические мероприятия и замену отдельных приборов и устройств для обеспечения дальнейшей эксплуатации станции в пилотируемом режиме. Затем космонавты продолжили исследования и эксперименты, начатые предыдущими экспедициями1.
1 Подробнее о начальном этапе работы пятой основной экспедиции на «Салю-те-6» см: Природа, 1981, № 6, с. 106.
На космическом корабле «Союз-39» стартовал советско-монгольский экипаж — восьмой международный экипаж по программе «Интеркосмос». Космонавты В. А. Джанибеков (СССР) и Ж. Гуррагча (МНР) вместе с основным экипажем станции «Салют-6» выполнили обширную программу медико-биологических, технологических и геофизических исследований и экспериментов.
С международным регистрационным индексом «Стационар-2» выведен на близкую к стационарной круговую орбиту очередной спутник связи серии «Радуга». Его бортовая ретрансляционная аппаратура предназначена для обеспечения в сантиметровом диапазоне длин волн непрерывной круглосуточной телефонно-телеграфной радиосвязи и одновременной передачи цветных и черно-белых программ Центрального телевидения СССР на пункты сети «Орбита».
Очередной спутник связи серии «Молния-3» предназначен для обеспечения эксплуатации системы дальней телефонно-телеграфной радиосвязи и передачи Центрального телевидения СССР на станции сети «Орбита» и в рамках международного сотрудничества.

Параметры начальной орбиты
Космический аппарат
Дата запуска
перигей, км
апогей, км
наклонение, град
период обращения, мин
Космос-1248 5.III 180 371 67,1 89,7
Космос-1249 5.III 258 282 65 89,6
Космос-1250-:-1257 6.III 1450 1500 74 115
Союз Т-4 12.III 250* 331 51,6 90,1
Космос-1258 14.III 332 1032 65,8 98
Космос-1259 17.III 215 405 70,4 90,4
Радуга 18.III 36 590 36 590 0,4 1477
Космос-1260 21.III 435,2 458,7 65 93,3
Союз-39 22.III 271* 320 51,6 90,3
Молния-3 24.III 641 40 655 62,8 736
Космос-1261 31.III 615 40 170 62,8 710
Космос-1262 7.IV 207 418 72,9 90,4
Космос-1263 9.IV 403 1988 83 109,1
Космос-1264 15.IV 216 411 70,4 90,5
Космос-1265 16.IV 210 317 72,9 89,4
Космос-1266 21.IV 259 278 65 89,65
Космос-1267 25.IV 200 278 51,6 89
Космос-1268 28.IV 217 391 70,4 90,3
* Параметры орбиты после коррекции


Новости науки

Космические исследования
Космический полет советско-монгольского экипажа

22 марта 1981 г. в 17 ч 59 мин по московскому времени в Советском Союзе был осуществлен запуск транспортного космического корабля «Союз-39», пилотируемого международным экипажем в составе командира корабля летчика-космонавта СССР В. А. Джанибекова и космонавта-исследователя гражданина МНР Ж. Гуррагчи.
Ракета-носитель вывела «Союз-39» на геоцентрическую орбиту, параметры которой после первого двухимпульсного маневра дальнего сближения составили: высота в апогее 320 км, высота в перигее 271 км, наклонение 51,6°, период обращения 90,3 мин. В дальнейшем формирование монтажной орбиты было продолжено, и 23 марта в 19 ч 28 мин проведена стыковка космического корабля «Союз-39» с научно-исследовательским орбитальным комплексом «Салют-6» — «Союз Т-4». После стыковки и проверки герметичности стыковочного узла В. А. Джанибеков и Ж. Гуррагча перешли в помещение станции, где их встретил основной экипаж «Салюта-6» — космонавты В. В. Коваленок и В. П. Савиных.
Программа работ международного экипажа предусматривала проведение в течение 7 дней медико-биологических, физико-технических и технологических экспериментов, а также исследований атмосферы и природных ресурсов Земли. Эти эксперименты были подготовлены совместно учеными и специалистами СССР и МНР. Были также продолжены исследования, начатые в полетах предыдущих международных экипажей с использованием научной аппаратуры, созданной учеными социалистических стран — участниц программы «Интеркосмос» и ранее доставленной на орбитальную станцию «Салют-6». Советско-монгольский экипаж полностью выполнил научную программу, включавшую 25 экспериментов.
Наиболее обширен комплекс медико-биологических работ (11 экспериментов), в которых продолжено изучение периода адаптации к невесомости: с помощью электротермометра и счетчика частоты сердечных сокращений изучались особенности суточных ритмов человека в острый период адаптации (эксперимент «Биоритм»), исследовались оптимизирующее влияние препарата из облепихи на обмен веществ у человека (эксперимент «Чацаргана»), разрешающая способность глаза и глубинное зрение (способность определять глубину охвата предмета) при различных уровнях освещенности (эксперимент «Нептун»), влияние факторов космического полета на развитие болезни движения (болевые, ощущения при движениях рукой, головой и пр.; эксперимент «Воротник»); были также повторно выполнены эксперименты «Опрос», «Анкета», «Кровообращение», «Время», «Работоспособность», «Восприятие», «Досуг»1.
1 См.: Природа, 1980, № 10, с. 106; № 12, с. 88.
На советской электронагревательной установке «Сплав» с программным управлением проводились два технологических эксперимента «Алтай»: в одном исследовались процессы диффузии и массопереноса в расплаве металлов (на примере свинца и олова) и влияние на эти процессы конвективных потоков, возникающих в градиентном температурном поле; в другом выращивались монокристаллы пятиокиси ванадия в условиях микрогравитации. У05 является полупроводником и используется для изготовления термисторов, а также служит катализатором при получении органических соединений. Структура, электрические и оптические свойства кристаллов, полученных в наземных условиях, изучены довольно подробно. Предполагается, что кристаллы VO5, выращенные в условиях микрогравитации и отсутствия конвекции, будут обладать более совершенной структурой. С помощью специального устройства проводился технологический эксперимент «Эрдэнэт» по исследованию процессов диффузии и перераспределения примесей при растворении в воде и последующей кристаллизации сернокислой соли меди.
Был проведен цикл физико-технических и геофизических исследований атмосферы. Это эксперименты «Горизонт — Терминатор» (определение оптических характеристик атмосферы в районе терминатора), «Контраст» (исследование зависимости характеристик атмосферы от степени загрязнения), «Атмосфера» (отработка методики определения передаточной функции атмосферы), «Улан-Батор» (изучение оптических свойств атмосферы над городами и промышленными центрами), «Солонго» (изучение спектров отражения природных объектов с целью составления их спектрального каталога). Эти эксперименты проводились с помощью болгарского прибора «Спектр-15», а также фотоаппаратуры МКФ-6М (ГДР) и КАТЭ-140 (СССР).
В эксперименте «Излучение» космонавты с помощью диэлектрических детекторов исследовали интенсивность ядерной компоненты космических лучей в области малых энергий, а эксперимент «Голограмма» заключался в получении с помощью голографических установок «Свет» (Республика Куба) и «Фуло» (СССР) голограммы физического процесса и определении влияния канала связи на качество изображения голограмм, передаваемых по телевидению на Землю.
Особый интерес для Монголии как аграрно-индустриальной страны представляют эксперименты «Биосфера-Мон» и «Эрдэм», в которых космонавты проводили наблюдения и съемки отдельных участков территории Монголии в интересах различных отраслей народного хозяйства. Полученная информация позволит исследовать особо сейсмичные зоны с целью прогноза сейсмичности основной территории МНР, изучать кольцевые структуры, рифтовые зоны, ледниковые горные системы, естественные пастбища, определить границы сухостепной и полупустынной зон и другие геолого-географические характеристики, имеющие огромное значение для народного хозяйства страны.
Помимо выполнения научной программы полета, космонавты В. А. Джанибеков и Ж. Гуррагча ежедневно проводили телевизионные репортажи с борта станции. Состоялась традиционная бортовая пресс-конференция, в ходе которой космонавты ответили на вопросы корреспондентов, аккредитованных в Центре управления полетом. Продолжало работать «космическое» отделение связи: двумя специальными штемпелями — советским и монгольским — были погашены конверты, предназначенные для экспонирования в музеях СССР и МНР. Четыре космонавта подписали свидетельство Международной авиационной федерации о выполнении полета советско-монгольского экипажа.
Полет восьмого международного экипажа по программе «Интеркосмос» был завершен 30 марта 1981 г.: в 14 ч 42 мин по московскому времени космонавты В. А. Джанибеков и Ж. Гуррагча на спускаемом аппарате корабля «Союз-39» совершили мягкую посадку в заданном районе территории Советского Союза, в 170 км юго-восточнее Джезказгана.

С. А. Никитин
Москва

Командир международного экипажа космического корабля «Союз-39» летчик-космонавт СССР В. А. Джанибеков.
Космонавт-исследователь, гражданин МНР Ж. Гуррагча.
Фото ТАСС


Астрономия
Вспышка сверхновой в галактике NGC 4536

В ночь со 2 на 3 марта 1981 г. на Крымской станции ГАИШа (Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга, МГУ) Д. Ю. Цветков зафиксировал вспышку сверхновой звезды в спиральной галактике NGC 4536. Эта галактика находится на расстоянии около 15 мегапарсек от Солнца и входит в состав богатого скопления галактик в созвездии Девы. В максимуме блеска сверхновая была ярче всей галактики. Ее видимый блеск в этот момент составлял 12 звездных величин, так что ее можно было изучать с помощью сравнительно небольших телескопов.
Вспышка сверхновой была обнаружена астрономами ГАИШа в ходе работ по международной программе патрулирования некоторых участков неба с целью обнаружения вспышек сверхновых. Обычно во всем мире астрономам удается зафиксировать в год три—четыре сверхновых.
Любопытно, что незадолго до обнаружения Цветковым вспышки сверхновой, в Москве, на научном семинаре ГАИШа Ф. X. Сахибов (Институт космических исследований АН СССР) и М. А. Смирнов (ГАИШ) в своем докладе о статистике вспышек сверхновых показали, что частота вспышек связана с мощностью радиоизлучения данной галактики. Используя эту зависимость, они предсказали, что как раз в галактике NGC 4536 частота вспышек сверхновых должна быть очень большой (примерно одна вспышка за 10 лет), что и подтвердили наблюдения.

В. Г. Сурдин, кандидат физико-математических наук
Москва

Фотография галактики NGC 4536 до вспышки сверхновой звезды (вверху) и во время вспышки (внизу).


Планетология
Геологические карты Марса

Сравнительная планетология достигла такого уровня, когда стало возможным составлять карты планет, обобщающие все накопленные на сегодня сведения. Недавно советские геологи выпустили в едином комплекте геоморфологическую и тектоническую карты Марса1. Они подготовлены на основании детального анализа материалов, полученных во время космических съемок с борта автоматических станций «Марс», «Маринер» и «Викинг».
1 Геоморфологическая и тектоническая карты Марса. Масштаб 1:20 000 000. Под ред. Я. Г. Каца, Ю. Я. Кузнецова, В. Е. Хаина. Всесоюзное объединение «Аэрогеология», Л., 1980.
На геоморфологической карте выделены различные типы рельефа Марса: вулканогенный, тектоногенный, импактно-вулканогенный (показаны разновозрастные равнины со множеством кратеров, трещин, лавовых покровов) и экзогенный (рельеф, образованный внешними факторами, прежде всего процессами выветривания и действием воды). Дальнейшее подразделение (на подтипы и генерации) проведено по морфологии и возрасту. На карте отражены разнообразные структуры, преимущественно тектонические и вулканические, показаны границы древних и современных ледниковых щитов.
В тектоническом отношении на Марсе выделяются континентальные области с мощной корой, океанические области и переходные между ними, а также районы тектоно-магматической активизации континентов; обозначены районы проявления разновозрастных фаз активизации континентов. Показаны кратеры разного возраста, детально классифицированы разрывные нарушения и элементы строения лавовых покровов.
Карты дополнены мелкомасштабными врезками — топографической картой планеты с изолиниями мощности ее коры и схемой тектонического районирования экваториальной части Марса.

Ю. М. Клейнер, кандидат географических наук
Москва


Физика
«Гало»-лазер

В результате экспериментов, проведенных в Физическом институте им. П. Н. Лебедева АН СССР венгерскими и советскими специалистами, создан новый вид лазера на молекулах красителя — «плоский», или «гало»-лазер. Он дает двумерное в форме диска (отсюда и название), равномерно расходящееся в радиальных направлениях от оси прибора когерентное монохроматическое излучение. Длина волны «гало»-излучения зависит от вида красителя.
«Гало»-лазер представляет собой установленный на плоской кварцевой пластине стеклянный цилиндр с частично прозрачными внутренними стенками, наполненный раствором красителя и освещаемый снизу светом от лазера накачки (530 нм). «Гало» излучается тонким придонным слоем раствора красителя, возбужденного светом накачки, в плоскости этого слоя.
Излучение накачки состоит из цепочки (протяженностью ~1 мкс) импульсов длительностью от 15 пс до 25 не каждый с пиковой мощностью ~450 кВт. В свою очередь, «гало»-излучение возникает также в виде последовательности импульсов с длительностью от 1,5 до 4 нс и мощностью 100 кВт.
Излучение возникает, когда мощность света накачки превышает некоторое пороговое значение, зависящее от диаметра цилиндра и концентрации красителя; порог уменьшается с уменьшением диаметра и увеличением концентрации.
Когда краситель возбуждался одиночными импульсами накачки, то наблюдалось лишь «гало»-сверхизлучение (т. е. когерентно усиленное спонтанное излучение) с теми же пространственными параметрами, что и -у лазерного «гало», но большей длительности и спектральной ширины. Генерация исчезала и когда цилиндр с красителем погружался в спирт, в результате чего уменьшался относительный показатель преломления на границе стекло — спирт.
По мнению авторов работы, новый лазер может стать основой для системы оптической связи одновременно между несколькими объектами, расположенными в одной плоскости. Кроме того, «гало»-лазер может открыть новые возможности для лазерного инициирования термоядерных реакций. Было также высказано мнение, что вслед за плоским лазером будет создан сферический лазер (лазер-«лампа»), излучающий когерентный монохроматический свет равномерно по всем направлениям внутри сферы, центр которой совпадает с центром активной среды.

Laser focus, 1980, v. 16, № 6, p. 32 (США); Optics Communication, 1980, v. 35, № 1, p. 142 (Нидерланды); Physics Letters, 1980, A80, № 2/3, p. 44 (Нидерланды).

Схема «гало»-лазера: 1 — цилиндр; 2 — раствор красителя; 3 — кварцевая пластина; 4 — «гало» (плоскость «гало» выделена цветом); 5 — кольцевой экран; 6 — проекция «гало» на экран; 7 — накачка.


Физика
Гигантское увеличение выхода фотоэффекта

А. Шмидт-Отт, П. Шуртенбергер и X. Зигман (Цюрихский политехнический институт, Швейцария) обнаружили, что выход фотоэлектрического эффекта — испускания веществом электронов под действием падающего электромагнитного излучения — резко увеличивается, когда световые кванты бомбардируют не объекты сравнительно больших размеров, а ультрамикроскопические частицы ~5 нм и меньше.
Опыты проводились на аэрозолях; микрочастицы были взвешены в смеси азота с кислородом в пропорции, близкой к составу атмосферного воздуха. Использовались микрочастицы серебра, образовавшиеся при высокотемпературном нагреве серебряной проволоки в среде газообразного азота при атмосферном давлении; аналогичным образом получали микрочастицы золота и окислов молибдена и вольфрама.
Эффект измерялся следующим образом. К электродам (центральной осевой проволоке и окружающему ее металлическому цилиндру) двух ячеек, заполненных аэрозолем, прикладывалось переменное напряжение. Одну из ячеек через соответствующее окошко освещали монохроматическим ультрафиолетовым светом (Л=230 нм). В результате в ней происходило увеличение проводимости аэрозоля, что явилось следствием фотоэффекта — под действием света возникали свободные электроны, переносчики заряда. По измеренному увеличению проводимости освещаемой ячейки вычислялось значение выхода фотоэффекта, т. е. число вырываемых светом электронов в пересчете на один квант падающего электромагнитного излучения.
При переходе от макроскопической плоскости к частицам радиусом 2 нм выход фотоэффекта увеличивается в 110 раз; в случае микрочастиц из окиси вольфрама это увеличение становилось еще больше.
По мнению исследователей, поглощение электромагнитного излучения возрастает, когда размеры частиц становятся существенно меньше длины волны излучения. Пока, однако, нет окончательного понимания найденного эффекта и необходимы конкретные теоретические расчеты.
Тем не менее, по-видимому, возникает новая и довольно удобная методика изучения атмосферных аэрозолей, а эта проблема особенно важна в свете современных требований по поддержанию чистоты окружающего воздуха.

Physical Review Letters, 1980, v. 45, № 15, p. 1284—1287 (США).


Физика
Гомогенная кристаллизация углерода

В Институте физической химии АН СССР успешно проведены эксперименты по гомогенной кристаллизации метастабильных форм углерода (в частности, алмазов). До этого алмазные и другие формы углерода получали при кристаллизации на поверхности, т. е. при гетерогенной1 кристаллизации. Наличие поверхности существенно уменьшает работу, необходимую для образования критического зародыша новой фазы, по сравнению со случаем, когда процесс кристаллизации спонтанно начинается в газе при больших пересыщениях исходной фазы (т. е. по сравнению с гомогенной кристаллизацией).
1 Более подробно о гетерогенной и гомогенной кристаллизации см.: Рост кристаллов. Достижения и проблемы (интервью с участниками VI Международной конференции по росту кристаллов).— Природа, 1980, № 10, с. 14.
Эксперименты проводились в двух вариантах — электроразрядном и лазерном. В первом случае кристаллизация проходила в плазме разряда в парах углеводородов — октана, декана, додекана. В кювету из оргстекла, заполненную жидким углеродом, вставлялись никелевые электроды, между которыми осуществлялся пробой. Энергия разряда составляла 50 Дж, время — 10 мс. После разряда в жидкости выделялись твердые частицы, которые подвергались рентгеноструктурному анализу. Были зарегистрированы алмаз и его модификация — лонсдейлит.
Хотя при таком методе синтез различных модификаций углерода проходил, несомненно, в газовой фазе, нельзя было полностью исключить влияния поверхности электродов. Поэтому были поставлены эксперименты по синтезу углерода при лазерном нагреве. Когда плотность потока инфракрасного лазерного излучения превышала 1500 Вт/см2, наблюдалась искра; в результате вокруг углеводородной капли образовывался аэрозоль, содержащий как жидкие, так и твердые частицы.
Рентгеноструктурные, дифракционные и электронно-микроскопические исследования показали, что в обоих методах образуются частицы графита, алмаза, карбинов и неустановленных форм углерода размерами до 20 мкм (не исключается слипание отдельных частиц). Их форма разнообразна — от неправильной до строго сферической.
Поскольку при кристаллизации в области больших пересыщений образуются различные формы углерода, то в принципе появляется возможность поиска еще неизвестных форм углерода. Разумеется, эта возможность относится не только к углероду.

ЖЭТФ, 1981, т. 80, вып. 1, с. 413.


Физика
Искусственный двумерный кристалл

Прогресс физики поверхностных явлений и ее приложений, в особенности микроэлектроники, стимулирует все возрастающий интерес к свойствам двумерных упорядоченных кристаллических структур. Примером такой двумерной структуры может служить слой над поверхностью жидкого гелия1. Для прямого исследования процессов образования и разрушения таких двумерных кристаллов в последнее время делаются попытки моделировать их в макромасштабе.
1 Природа, 1980, № 3, с. 108; № 4, с. 113.
П. Пиранскому (Университет Бредэ в Волтхэме, штат Массачусетс, США) удалось получить двумерный коллоидный кристалл, образованный маленькими, диаметром 0,245 мкм полистироловыми шариками, располагающимися на поверхности воды с примесью латекса. Когда число шариков в кубическом сантиметре превышало 2•10-13, они распределялись по поверхности правильным образом, создавая устойчивую треугольную плоскую кристаллическую решетку. Расстояние между шариками изменялось от 1 до 10 мкм в зависимости от их концентрации; когда оно превышало 10 мкм, упорядоченное расположение шариков заменялось хаотическим.
Выяснилось, что вследствие диссоциации в воде отдельных молекулярных групп полистирола шарики заряжались отрицательно, а прилегающий к ним слой воды — положительно. Таким образом возникали связанные с шариками и ориентированные вниз, перпендикулярно водяной поверхности, электрические диполи, которые создавали между шариками отталкивающие дипольдипольные силы. Величина энергии отталкивания, отнесенная к одному шарику, примерно в тысячу раз превышала энергию теплового движения этого шарика, что приводило к большой поверхностной жесткости возникавшей двумерной решетки.
В этой системе наблюдалась также конденсация шариков в двумерные «молекулы» и кристаллические «капли».
Таким образом, прямое моделирование и наблюдение двумерных кристаллов может оказаться полезным для понимания процессов кристаллообразования, и наоборот — разрушения кристаллического состояния.

Physical Review Letters, 1980, v. 45, № 7, p. 569—572 (США).


Физическая химия
Влияние микродобавок на однородность расплавов

Золото и его сплавы, образующие с германием и кремнием эвтектики1 с относительно низкой температурой, широко используются в технике полупроводников для получения электрических контактов. Как было установлено А. Я. Губенко (Московский институт стали и сплавов), в присутствии добавок сурьмы, висмута и алюминия ускоряется процесс образования расплавов, заметно снижаются начальная температура плавления и неоднородность расплавов кремний-золото и германий-золото — основная причина ухудшения качества контактов.
1 Эвтектика — расплав, содержащий твердые компоненты.
Однородность расплавов германия или кремния с золотом при введении сурьмы контролировалась по изменению ряда параметров, которые зависят от структуры расплава: поверхностному натяжению на границе жидкость — газ, углу смачивания твердой поверхности, плотности. Оказалось, что зависимость этих параметров от концентрации сурьмы имеет экстремумы. Минимумы (или максимумы) соответствовали одной определенной концентрации сурьмы. Например, максимум приращения растворимости кремния при различных температурах лежал вблизи 0,1 атомного процента сурьмы.
Для объяснения этого явления автор использовал теорию ассоциированных жидкостей. Действительно, ассоциаты на основе атомов золота были обнаружены в расплаве германия, содержащем золото при 960° С. Ассоциаты затрудняют выравнивание концентраций в расплавах. Введение добавок сурьмы может приводить к разрушению ассоциатов и вследствие этого — к повышению однородности расплавов. Однако такой процесс возможен только при достаточно малых концентрациях добавок в расплаве.

Доклады АН СССР, 1980, т. 254, № 1, с. 145.


Молекулярная биология
Актин в хрусталике глаза

Белок актин не только входит в состав мышечных клеток, но обнаружен также во многих других тканях и клетках, где может выполнять функции, связанные с движением1. Характерное свойство актина — способность к полимеризации с образованием длинных нитчатых структур — филаментов. С помощью электронного микроскопа нити, похожие на актиновые, были обнаружены и в клетках хрусталика глаза млекопитающих; отсюда было сделано предположение, что актин может присутствовать в этих клетках2. Голландские исследователи из Лаборатории биохимии, цитологии и гистологии университета г. Неймегена и Лаборатории аутоиммунных заболеваний Амстердама получили биохимические подтверждения электронно-микроскопических данных: результаты аминокислотного анализа, сравнение пептидных карт и данные аффинной хроматографии свидетельствовали о присутствии белка актина в хрусталике глаза позвоночных3.
1 Природа, 1981, № 2, с. 108.
2 Benedetti Е. L. et al. Biochim. biophys. acta, 1976, v. 457, p. 353.
3 Kibbelaar M. et al. Europ. J. Biochim., 1979, v. 95, p. 543.
На втором этапе работы голландские исследователи с помощью метода иммунофлюоресценции попытались выяснить, где располагается актин и какова его роль. Для этого были использованы антитела к актину, химически связанные с изотиоцианатом флюоресцеина, которые позволили обнаруживать актин по флюоресценции. Удалось установить, что у разных видов позвоночных расположение актина в хрусталике глаза может существенно отличаться, причем была обнаружена связь между расположением актина в клетке и особенностями аккомодации глаза. Исследователи высказали предположение, что актин может выполнять в хрусталике две функции. Так, в хрусталике глаза теленка и крысы, где аккомодация не сопровождается существенной деформацией хрусталика, обнаружен преимущественно структурированный актин, присутствующий в форме нитей. В основном эти нити размещаются в районе плазменной мембраны. В то же время, в хрусталике глаза голубя, значительно деформирующейся при аккомодации, структурированного актина почти не обнаружено, зато там присутствует много АТФ. При такой особенности строения глаза, как у голубя, может происходить зависимая от АТФ полимеризация (и деполимеризация) актина, что создает структурную основу для выполнения примитивной сократительной функции.
Предположение о роли актина в аккомодации все же еще требует дополнительной экспериментальной проверки.

Nature, 1980, № 285, p. 506— 508 (Великобритания).

Плазменная мембрана глазной линзы быка. Стрелками указаны актиновые нити.


Генетика
Гены, контролирующие фиксацию азота бактериями

В настоящее время довольно хорошо известно строение ферментативных комплексов в микроорганизмах, осуществляющих процесс фиксации молекулярного азота из воздуха. Однако чтобы управлять этим процессом, необходимо расширить наши знания о строении генов, кодирующих образование таких комплексов. В последние годы удалось выделить гены, определяющие способность к фиксации азота, из микроорганизма Klebsiella pneumoniap и ввести их в клетки хорошо исследованной бактерии — кишечной палочки (Escherichia coli). Такой подход позволил установить существование 17 генов, определяющих способность к фиксации азота. Они расположены в виде некоторых блоков, образуя 7 или 8 оперонов, что обеспечивает возможность одновременного синтеза нескольких продуктов этих генов — ферментов фиксации азота. Так, идентифицировано 3 гена, контролирующих синтез ферментов фиксации азота: nif Н кодирует синтез железосодержащего белка нитрогеназы, nif К и nif D — синтез разных субъединиц фермента, содержащего атомы молибдена и железа.
Возможность переноса генов из азотфиксирующих организмов в Е. coli открывает новые методические подходы к исследованию рассматриваемых генов. Например, вполне реально получать мутации генов фиксации азота в клетках Е. coli, затем мутировавшие гены вернуть обратно в клетки азотфиксирующего организма (например, Rhizobium) и следить за проявлением генов с известной локализацией в них мутационных изменений.
Используя методы молекулярной гибридизации, удалось показать, что гены, контролирующие способность к фиксации азота, обладают консервативностью строения: сравнение этих генов у 19 прокариотических азотфиксирующих микроорганизмов, среди которых были грамположительные и грамотрицательные бактерии, цианобактерии и актиномицеты, показало значительное сходство их строения.
Конечной целью таких исследований может стать пересадка генов, контролирующих фиксацию молекулярного азота, из бактериальных клеток в клетки растений с сохранением их функциональной активности.

Nature, 1981, v. 289, p. 16—17 (Великобритания).


Биохимия
Метод очистки интерферона

Получение высокоочищенного и концентрированного интерферона — эффективного средства против вирусных и онкологических заболеваний сопряжено со сложностью его очистки, существенно повышающей стоимость готового препарата. Недавно Д. С. Сечер и Д. К. Бурке (Кембридж, Великобритания) предложили простой метод, позволяющий получать большие количества высокоочищенного интерферона.
Метод основан на использовании антител из гибридом1 (линий гибридных клеток, получаемых при слиянии клеток миеломы и клеток селезенки мышей, иммунизированных каким-либо антигеном, в данном случае — интерфероном). Вначале такие антитела прикрепляют к специальному носителю — сефарозе. Затем сырой неочищенный интерферон (выделенный из человеческих лейкоцитов, а также с помощью продуцирующих его бактерий)2 пропускают через колонку с сефарозой и антителами, которые связываются с интерфероном. Меняя состав и рН пропускаемого через колонку буферного раствора, можно отделить интерферон от фиксированных на сефарозе антител и получить его в чистом виде. Этим способом можно достичь 5000-кратной очистки интерферона.
1 О получении с помощью гибридом антител повышенной специфичности см.: Природа, 1980, № 11, с. 111.
2 О получении интерферона с помощью бактерий методом генной инженерии см.: Природа, 1980, № 10, с. 112.
Такой метод позволит намного упростить и удешевить производство интерферона для терапевтических и научных целей.

Nature, 1980, v. 285, p. 446—450 (Великобритания).


Биохимия
Замена аминокислоты на зеркально-симметричную вызывает реверсию поведения

Первые работы, в которых было установлено, что гормон передней доли гипофиза кортикотропин (АКТГ) влияет на память1, были сделаны в конце 60-х годов. Дальнейшие эксперименты показали, что при образовании у животных условных рефлексов улучшает память и стимулирует обучение не только сам кортикотропин, но и его пептидные фрагменты. Наименьший фрагмент, который замедляет у крыс угасание выработанного рефлекса, соответствует олигопептиду, состоящему всего из трех-четырех аминокислот2. На первых этапах в качестве тестов на запоминание использовали условные рефлексы с отрицательным подкреплением (например, болевым ощущением). Однако методика наказания животного за ошибку часто вызывает стрессовую ситуацию, и в этом случае процесс запоминания может отличаться от условий с положительным подкреплением (например, пищей как наградой). Одна из первых работ, показавшая, что фрагменты кортикотропина укрепляют память в опытах с положительным подкреплением 3, была выполнена на кафедре биохимии МГУ.
1 Wied D. de — In: Frontiers in Neuroendocrinology. N. Y., 1969, p. 77.
2 Белый В. П., Надеждин Д. С. Журн. высшей нервной деят., 1980, т. XXX, № 6, с. 1294.
3 Ашмарин И. П., Каменский A. А., Шелехов С. Л. Доклады АН СССР, 1978, т. 240, № 5, с. 1245.
В последних работах эти исследователи, стремясь выяснить механизм действия кортикотропина и его фрагментов на память, сравнивали два олигопептида — природный и синтезированный в НИИ молекулярной генетики АН СССР, который отличался от природного только тем, что одна из шести встроенных в пептид аминокислот находится не в L-, а в D-форме 4.
4 Молекулы аминокислот могут существовать в двух модификациях — правой (D) и левой (L). Подавляющее большинство аминокислот, входящих в состав белков, находятся в L-форме. Таким образом, синтетический гексапептид отличался от природного фрагмента тем, что на месте седьмой аминокислоты — L-фенилаланина стоял его зеркально-симметричный аналог D-фенилаланин. В дальнейшем для простоты мы будем всю синтетическую молекулу олигопептида называть «зеркальной».
Оба гексапептида использовались при обучении (с положительным подкреплением) белых лабораторных крыс в Т-образном лабиринте. Крысу помещали у входа в лабиринт; через некоторое время, попав в нужное место, она находила награду — хлеб. Измерялось время реакции — от выхода до момента, когда был найден хлеб. Если в течение трех минут крыса не находила пищу, реакцию относили к числу невыполненных. Крыс обучали в течение четырех дней; каждый день крысам делали внутрибрюшинную инъекцию АКТГ или «зеркального» пептида. Контрольной группе животных вводили дистиллированную воду или раствор тех же шести аминокислот, входящих в состав АКТГ, но химически не связанных в пептидную цепочку. Опыт показал, что существует оптимальная концентрация (15 мкг/кг), при которой как природный, так и «зеркальный» пептиды оказывают действие на память.
В проведенных экспериментах было установлено, что организм чувствует подмену аминокислоты: в то время как природный фрагмент с L-фенилаланином способствует лучшему запоминанию, «зеркальный» пептид, содержащий D-фенилаланин, оказывает противоположное действие. В первом случае обучение идет быстрее, чем в контроле, во втором — замедляется.
Характерно, что природный и синтетический пептиды влияют на обучение только при введении их в определенное время. При этом природный пептид одинаково успешно стимулирует память, независимо от того, ввели его до начала эксперимента или сразу после обучения. «Зеркальный» пептид, введенный перед опытом, практически бездействует; его действие сказывается, если он введен не позднее, чем через минуту после сеанса обучения.
По мнению авторов работы, «зеркальный» фрагмент связан с оборонительной мотивацией животных. Инъекция после обучения связана с болью (от самого укола) и может восприниматься, как наказание. Введение «зеркального» пептида, по-видимому, приводит к усилению мотивации страха, которая при обучении доминирует над пищевой. Возможно, разнонаправленное действие природного пептида и его «зеркального» аналога связано с тем, что пептид с L-аминокислотой улучшает формирование процессов, связанных с запоминанием, независимо от знака подкрепления, а пептид с D-аминокислотой обладает избирательным действием, которое проявляется при отрицательном подкреплении.

Журнал высшей нервной деятельности, 1980, т. XXX, № 6, с. 1 196—1203.

<- предыдущая страница следующая ->