Семена тыквы. Часть I

Взято отсюда:
https://systemity.wordpress.com/2021/01/08/177/. (там, где брошка, там перёд. Где пробелы - там в оригинале рисунки, которые на проза.ру поместить невозможно. Смотрите рисунки на systemity.wordpress.com)

Между орехами и яйцами общим является то, что Природа наделила их свойствами, сходными с особенностями беременных матерей, однако без конкретного срока разрешения от беременности. И одновремененно свойствами, сходными с особенностями кормящих матерей. Из яиц должны вылупиться цыплята, утята, гусята, орлята, крокодилята и т.п. Из семян, должны вырасти жизнеспособные проростки, которые превратятся в кусты и деревья. Именно по этой причине яйца и семена, например, различные орехи являются самыми питательными субстратами на свете, они рассчитаны на полноценное кормление потомства.

Хотя прорастание семян было одним из немногих феноменов, которые интересовали человека с древнейших времён, переход семян от состояния покоя до стадии прорастания до сих пор является тайной. Надеюсь, что мысль о том, что "природа наделила семена свойствами, сходными с особенностями беременных матерей, однако без конкретного срока разрешения от беременности" не вызовет больших возражений у читающих. Прорастание семян, хранившихся сотни лет, хорошо известно и доказано (https://blog-travushka.ru/prorosshie-drevnie-semena.html). В Израиле вырастили финиковые пальмы из семян, пролежавших в пещерах на юге страны и среди древних развалин около двух тысяч лет. Археологи при раскопках нашли семена тыквы, которым было 800 лет. Семена успешно были пророщены. Известно, что подавляющее большинство органических веществ, из которых состоят живые организмы и их покоящиеся формы, со временем подвергаются окислению и деградации. Поэтому сохранение живой силы, позволяющей семенам, находящимся в состоянии биологического покоя, переходить в состояние оживления, представляет собой вопрос исключительно интересный.

Но, к сожалению, вопрос о механизма хранения и проявления жизненной силы семян до сих является абсолютно непонятным. В многочисленных статьях на этот счёт или ограничиваются эквилибристикой научными терминами, или используют ничего не значащий набор слов. В Википедии, например, можно прочесть: "Прорастание семян - переход семян растений от покоя к  активной жизнедеятельности, начальный этап онтогенеза растений, на котором образуется росток. Происходит при обеспеченности влагой и кислородом,  подходящем  температурном и световом режиме. В процессе прорастания повышается обмен веществ в зародыше и эндосперме; семена набухают в воде, крахмал, жиры и белки распадаются на сахар, жирные кислоты и аминокислоты". И ни слова о том, что без синтеза АТФ вообще ничего не произойдёт, ни слова о том, что ревитализация семени начинается именно с синтеза АТФ и никак не иначе. Я полагаю, что впервые привожу объяснения, которые раскрывают природу прорастания семян и способность семян сохранять долгие годы такую способность в состоянии покоя.

Золотым ключиком, открывающим семенам дорогу в жизнь, является фитиновая кислота, содержащаяся в любом семени, находящемяся в состоянии жизненного покоя.  Она представляет собой инозитол  - шестиатомный спирт на основе  циклогексана (ещё его называют витамином В8, хотя это не совсем верно, поскольку он синтезитруется человеком), этерифицированный шестью молекулами фосфорной кислоты. Эти шесть молекул фосфорной кислоты связаны с инозитолом очень прочно. С остатками фосфорной кислоты прочно связаны различные катионы.


               


Отщепляются молекулы ортофосфорной кислоты от фитиновой кислоты с помощью ферментов под названием фитазы, которые относятся к так называемым гидролазам. Гидролазы способны  расщеплять эфирные связи с присоединением воды или же наоборот - в безводных средах отщеплять воду с образованием эфирных связей. То есть при подготовке семян к состоянию покоя присоединять фосфорную кислоту к инозитолу, а при прорастании семян отщеплять фосфорную кислоту от инозитола. Фитазы широко распространены в природе.

Жизнь начинается и кончается синтезом АТФ, без которой не осуществляется ни один из механизмов обмена веществ. Биология отличается от химии и физики тем, что к реагирующим молекулам энергия в живых организмах в отличие от неживых поступает для осуществления химических реакций в виде индивидульных молекул, главным образом АТФ и АДФ, а с прекращением синтеза АТФ жизнь в любом её проявлении мгновенно прекращается (http://proza.ru/2018/09/08/378). И в согласии с моей гипотезой происхождения жизни (https://systemity.livejournal.com/4661963.html) любой процесс концентрирования энергии - фотосинтез или  окислительное фосфорилирование происходит только с участием магния, окисление которого и стояло в начале зарождения жизни. Так вот, возвращаясь к моим словам о золотом ключике, открывающем дорогу в жизнь семенам растений. Любая форма жизни начинается с синтеза АТФ, с синтеза АТФ началась жизнь на Земле.

Не так давно стало известно, что перенос энергии с помощью АТФ и АДФ на реагирующие молекулы осуществляется с помощью гидролиза окиси магния, в виде комплекса с которым АТФ И АДФ синтезируются в живых организмах. В отличие от АМФ, поскольку для связывания с окисью магния необходимы две рядом расположенные фосфатные группы, а у АМФ - всего одна фосфатная группа. Это хорошо иллюстрируется рисунком, изображающим комплекс АТФ с окисью магния:



Синтез АТФ в  семенах происходит, благодаря распаду фитиновой кислоты с помощью фитаз, находящихся в любом семени и принимающих активную структуру при набухании  семени в воде, поскольку в отсутствие воды по понятным причинам фитазы неактивны. При набухании семени в воде крахмал подвергается воздействию различных гидролитических ферментов - диастазы, амилазы, мальтазы и других, в результате чего образуется глюкоза - субстрат для синтеза АТФ. Различные семена содержат различные количества крахмала. Некоторые семена содержат крахмал в очень малом количестве, но при протастании его количество увеличивается, другие содержат очень большие количества, как, например, семена риса, содержащие до 80% крахмала по весу. Но для реанимации покоящихся семян досточны незначительные количества глюкозы, которые используются для начального синтеза АТФ с участием магния и фосфорной кислоты, образующихся при гидролизе фитиновой кислоты фитазами. В дальнейшем процесс прорастания различных семян зависит от их природы. Семена масличных культур используют для синтеза АТФ липиды, другие семена используют белки, но в отсутствие магния исходные необходимые количества АТФ и АДФ не образуются.

Выше я привёл две формулы фитиновой кислоты. На левой формуле, фигурирующей в интернете, показаны железо, цинк и кальций, замещающие водородные атомы фитиновой кислоты, которые никакого отношения к синтезу энергии, необходимой для инициации перехода от стадии покоя к стадии прорастания семян не имеют. Эта вопиющая безграмотность, к сожалению, распространена повсеместно. Ни железо, ни кальций, ни цинк не являются теми катионами, которые необходимы для начала прорастания семян, поскольку только магний участвует в появлении переносчика энергии, без которого ничего произойти просто не может.

Таким образом, на самой ранней стадии эволюции природа "придумала" красивый механизм  сохранения жизнеспособности растений в неблагоприятных условиях для последующего  роста и развития. Фитиновая кислота, связанная с магнием и другими необходимыми для прорастания элементами, при наличии воды и благоприятной температуры с помощью вездесущих фитаз выделяет свободную фосфорную кислоту и магний,  необходимые для синтеза из аденозина АТФ, которая в свою очередь запускает процессы обмена веществ в соответствии с генетическими механизмами, лежащими в основе онтогенеза растений. Прорастание семян после сотен лет хранения объясняется тем, что фитиновая кислота - чрезвычайно устойчивое при нормальных температурах соединение. Таким образом, фитиновая кислота - это универсальная находка природы,  необыкновенно изящная, универсальная и весьма простая, каким простым в жизни обычно бывает всё гениальное.

Семенные растения - господствующая в  настоящее время группа высших растений появились на Земле около 360 млн лет назад. Таким образом, вся история эволюции человека и его предшественников была связана с потреблением с пищей фитиновой кислоты. Животную пищу люди начали использовать значительно позднее после изобретения орудий охоты и приручения огня. Фитиновая кислота содержит фосфорные остатки, имеющие активные кислотные группы, способные присоединять катионы. В семенах на стадии формирования условий анабиоза фосфорные остатки фитиновой кислоты соединяются преимущественно с магнием и вообще со специфическим набором катионов, необходимых с точки зрения оптимальных условий прорастания семени. Кроме того, шесть фосфатных групп фитиновой кислоты способны образовывать связи практически с любыми биологически активными соединениями - аминокислотами, белками, углеводами, фосфолипидами, т.е. при переходе к анабиозу растение формирует в семени на базе фитиновой кислоты "джентльменский набор" всего, что понадобится для прорастания.

При этом необходимо помнить то, что я говорил выше: "Любое проявление жизнедеятельности неотделимо от производства и траты энергии". Когда же семена поглощаются животными, то они попадают в условия, в которых фитиновая кислота теряет своё функциональное предназначение как стартового набора для прорастания семян. В составе пищеварительных секретов моногастричных животных, включая человека, фитазы практически отсутствуют, а гидролиз солей фитиновой кислоты - фитатов - осуществляется под воздействием ферментов микрофлоры и кислой среды желудка. Фитазы были найдены у бактерий и грибов, в том числе дрожжей. Дело в том, что далеко не все семена, опавшие с деревьев на почву, прорастают. Эти семена являются источником пищи для большого числа микроорганизмов, у которых фитаза встроена на генетическом уровне в качестве инструмента выживания.