2000 №5

В поисках гравитационных волн: проект ЛИГО

Доктор технических наук А. ГОЛУБЕВ.

Идея существования гравитационных волн восходит к работам Эйнштейна, точнее, к созданной им к 1916 году общей теории относительности (ОТО) — теории пространства и времени, объединившей эти два понятия. Общая теория относительности, по существу, — это теория гравитации, устанавливающая связь тяготения с геометрией пространства — времени. Геометрические свойства четырехмерного пространства — времени, как и обычного трехмерного пространства, целиком определяются находящейся в пространстве материей, которая создает гравитационное поле. Влияние гравитации на геометрию проявляется в том, что она искривляет пространство— время. Мы не можем представить себе это наглядно (как в случае двухмерного «пространства», скажем, листа бумаги, который легко представить себе и плоским и изогнутым), но можем описать математически.

Эйнштейн показал, что в поле тяготения пространство — время обладает кривизной. Слабой кривизне соответствует обычная ньютоновская гравитация, управляющая Солнечной системой. Но в мощных гравитационных полях, создаваемых массивными космическими объектами, пространство — время искривлено очень сильно. А если такой объект совершает колебательное или вращательное движение, кривизна меняется. Распространение этих изменений (возмущений) в пространстве рождает «волны кривизны», которые и получили название гравитационных волн (см. «Наука и жизнь» № 11, 1969 г.; № 1, 1972 г.; № 8, 1989 г.). И подобно тому, как электромагнитная волна с квантово-механической точки зрения представляет собой поток фотонов, квантование волны гравитационной приводит к понятию гравитона — частицы с нулевой массой покоя.

Излучение колеблющимися массами гравитационных волн очень напоминает излучение электромагнитных волн колеблющимися электрическими зарядами. Согласно ОТО, гравитационные волны имеют такую же скорость, как электромагнитные волны, и тоже переносят энергию. Они вызывают движение (смещение) тел, встречающихся на их пути, но ожидаемый эффект настолько мал, что до сих пор не обнаружен. Еще в 1916 году Эйнштейн вычислил мощность гравитационного излучения вращающегося стержня длиной 1 метр. Если даже раскрутить его до такой скорости, что центробежная сила достигнет предела прочности материала на разрыв, мощность излучения окажется равной всего-навсего 10^-37 Вт, что зарегистрировать невозможно.

Это делает совершенно нереальным обнаружение гравитационных волн от каких-либо «земных» источников — нужны гигантские массы и столь огромные мощности для приведения их в движение, что эта задача технически невыполнима.

Ситуация становится более благоприятной, если в качестве источников гравитационных волн использовать космические объекты, в которых необходимые требования — колоссальные массы и огромные скорости вращения — обеспечены, так сказать, самой природой. Из них наиболее подходят двойные звезды, вращающиеся вокруг общего центра масс, и пульсары — вращающиеся нейтронные звезды. Энергия гравитационного излучения этих источников огромна. Но и здесь, к сожалению, нет оснований для слишком оптимистических надежд, ибо эти источники находятся на громадных расстояниях от Земли (десятки световых лет), и к нам приходит ничтожная часть их гравитационного излучения.

Например, мощность гравитационного излучения двойной звезды йота Волопаса, находящейся на расстоянии 40 световых лет от Земли и состоящей из двух звезд массами 1,35 и 0,68 массы Солнца, согласно расчетам, составляет 2∙10²³ Вт. Земли же достигает поток излучения плотностью 10^-17 Вт/см², а от всех двойных звезд нашей Галактики приходит не намного больше — 10^-14 Вт/см² гравитационной энергии. Частота этого излучения лежит в диапазоне нескольких десятков герц.

Другой пример — излучение знаменитого пульсара PSR 0531 в Крабовидной туманности. Если даже предположить, что он излучает гравитационные волны мощностью порядка 10³¹ Вт (оценка, как полагают, явно завышенная), то и тогда плотность потока на Земле из-за гигантского расстояния до источника (5500 световых лет) составила бы всего 3∙10^-14 Вт/см². Чувствительность же гравитационных детекторов до сих пор ограничивается величиной 10^-1—10^-3 Вт/см², т. е. по крайней мере на 11 порядков меньше, чем нужно.

Однако кроме периодического гравитационного излучения от двойных звезд и пульсаров могут наблюдаться очень мощные всплески (импульсы) излучения при различных космических катаклизмах, вроде вспышек сверхновых, приводящих к образованию нейтронных звезд или черных дыр, или при их столкновениях друг с другом. Поток гравитационного излучения, возникающего при вспышке сверхновой, примерно в 10¹⁵ раз больше, чем поток от ближайшей двойной звезды. Появляется реальная возможность зарегистрировать такое излучение, но трудность состоит в том, что заранее неизвестно, когда и откуда придет всплеск. А в нашей Галактике сверхновые вспыхивают далеко не часто: в среднем один раз за 30 лет.

Поэтому следует рассчитывать на прием излучения и от других галактик: сфера радиусом около 10 миллионов световых лет содержит примерно 300 галактик, и можно ожидать, что импульсы гравитационного излучения с плотностью потока 10^-3 Вт/см² будут приходить несколько раз в год. Но и эта величина находится на пределе чувствительности, и детектировать такие всплески гравитационных волн чрезвычайно трудно.

Первый эксперимент такого рода был осуществлен Д. Вебером (США) в 1969 году. Его гравитационный детектор состоял из двух разнесенных на 1000 километров алюминиевых цилиндров длиной по 1,5 м, диаметром 60 см и весом полторы тонны, подвешенных на тонких нитях в вакуумной камере. Пьезоэлектрические датчики, приклеенные к цилиндрам, преобразовывали их колебания, вызванные гравитационной волной, в электрические сигналы. Они свидетельствовали о регистрации волн довольно большой мощности. Однако результаты экспериментов Вебера вскоре были поставлены под сомнение, так как приводили к некоторым абсурдным заключениям, не согласующимся с известными фактами, например к непомерно большим потерям массы в ядре Галактики. Впоследствии эти сомнения перешли в уверенность: было доказано, что гравитационное излучение мощностью, отвечающей наблюдениям Вебера, из космоса не приходит. После этого было предложено довольно много методов обнаружения гравитационных волн и схем гравитационных детекторов: с использованием ротационных антенн — вращающихся «гантелей» (В. Б. Брагинский и др.), спутников, лазеров, сверхпроводящих магнитометров и лазерных интерферометров.

В интерферометре складываются две световые волны, идущие по разным путям. Если эти волны когерентны (имеют неизменную разность фаз и длину волны), при их сложении образуется устойчивая картина в виде системы полос. Когда длина пути, по которому проходит одна из волн, меняется, полосы смещаются на величину, пропорциональную этому изменению. Поэтому при регистрации гравитационных волн интерферометрическим методом одна световая волна отражается от зеркал, приклеенных к массивным цилиндрам, вместо датчиков, использованных Вебером. Вибрация цилиндров под воздействием волны вызывает колебания интерференционной картины, а современные электронные методы позволяют обнаружить смещения в сотые доли микрона. Но до сих пор обнаружить гравитационные волны еще никому не удалось.

Схема интерферометра Майкельсона. Светоделительная пластинка СД делит лазерный луч на два пучка, которые проходят по путям 1 и 2 разной длины, отражаются от зеркал, пластинки и, складываясь на фотоприемнике, образуют интерференционную картину.

К 1992 году в США был подготовлен грандиозный проект по созданию обсерватории для поиска гравитационных волн с использованием лазерных интерферометров — ЛИГО (LIGO — Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) общей стоимостью более двухсот миллионов долларов. В его осуществлении приняли участие ученые и инженеры двух крупнейших научных центров США — Калифорнийского и Массачусетского технологических институтов, специалисты из промышленности, из Колорадского, Стэнфордского и Сиракузского университетов. Технология для ЛИГО разрабатывалась двадцать лет. За это время было построено и исследовано несколько вариантов лазерных интерферометров, изготовлено уникальное помехозащитное оборудование и отработан окончательный вариант всей системы, на которой планируется проводить обширные исследовательские программы.

Проект ЛИГО ставит своей целью экспериментально изучить проблему нелинейной гравитации, черных дыр и гравитонов, выведя ее из сферы теоретических построений, и подтвердить, что пульсации кривизны пространства-времени — гравитационные волны — существуют. ЛИГО может позволить исследователям сделать заключение о величине спина (собственного момента количества движения) гравитона. По разнице во времени прибытия электромагнитных и гравитационно-волновых всплесков от одного удаленного события гравитационная обсерватория позволит определить, одинаковы ли скорости этих волн. Если они приходят одновременно, гравитон, как и предсказывает теория, имеет нулевую массу покоя.

Особенность проекта ЛИГО — возможность использования нескольких интерферометров и создания таких оптических схем, в которых одна и та же пробная масса служит общей для двух или нескольких интерферометров.

Сигналы от двойных или нейтронных звезд могут приходить в частотном диапазоне, простирающемся от очень низких частот до примерно 1 кГц. Созданная аппаратура может воспринимать частоты от 40 Гц до нескольких килогерц с максимумом чувствительности на частоте 100 Гц. Исследователи ожидают, что их уникальная установка, открывающая новое поколение гравитационных телескопов, позволит получить фундаментальные результаты, приближающие нас к разгадке многих тайн Вселенной.

В основу гравитационного детектора положена схема интерферометра Майкельсона (см. рисунок на стр. 7). Пучок света от источника направляется на полупрозрачную пластинку — светоделитель СД, расщепляющий пучок на два луча 1 и 2, которые приходят к зеркалам М₁ и М₂. После отражения они вновь возвращаются к светоделителю, который повторно делит каждый из них на две части. Отраженная часть пучка 1 возвращается к источнику, а прошедшая — поступает на фотоприемник; прошедшая часть пучка 2, наоборот, возвращается к источнику, а отраженная — поступает на приемник. Таким образом, на приемнике совмещаются (как говорят, рекомбинируют) два пучка, прошедшие различные расстояния (до зеркал М₁ и М₂ и обратно). В плоскости фотоприемника возникает интерференционная картина, вид которой зависит от степени параллельности совмещенных пучков. Если пучки строго параллельны, картина имеет вид одного светлого или темного пятна (в зависимости от разности хода пучков). При небольшом угле между пучками (более реальный случай) картина представляет собой систему светлых и темных полос: в тех местах, для которых разность хода оказывается равной четному числу полуволн света (фазы колебаний в пучках совпадают), волны усиливают одна другую, и образуется светлая полоса, а там, где разность хода равна нечетному числу полуволн (фазы отличаются на 180°), пучки «гасят» друг друга, и образуется темная полоса. Если одно из зеркал перемещать вдоль луча света, разность хода начнет изменяться, а вся система интерференционных полос — двигаться в плоскости приемника. Ограничив «поле зрения» приемника диафрагмой шириной немного менее одной полосы, получим, что при перемещении зеркала на приемник поступит то светлая, то темная полоса, т. е. станет периодически меняться интенсивность света от максимума до минимума, а на выходе фотоприемника появится синусоидальный электрический сигнал. Максимумы или минимумы сигнала будут повторяться при изменении разности хода на длину волны света λ, т. е. при перемещении зеркала на λ/2.

В гравитационном детекторе используется интерферометр Майкельсона с четырьмя пробными массами, подвешенными вблизи начала и в конце каждого из двух плеч интерферометра. Расстояния L₁ и L₂ между пробными массами в обоих плечах почти одинаковы (L₁ ~= L₂ = L). Пробные массы могут свободно двигаться в горизонтальной плоскости. Гравитационная волна, падающая перпендикулярно плоскости интерферометра, смещает массы, растягивая одно плечо, сжимая другое и изменяя, таким образом, разность длин плеч (разность хода пучков) ΔL = L₁ — L₂. В общем случае будет наблюдаться изменение относительной разности длин плеч: L(t)/L = h(t). Величину h(t) можно назвать гравитационно-волновым смещением. Относительное движение пробных масс, вызываемое волной, пропорционально расстоянию между ними, и это весьма важное обстоятельство использовано в интерферометре — длина его плеч составляет 4 км. Лазерный интерферометр отслеживает изменение длин плеч L и, таким образом, измеряет гравитационно-волновое смещение h(t).

В оптической схеме интерферометра использован стабилизированный до 10^-7 по частоте и интенсивности излучения лазер на иттрий-алюминиевом гранате, генерирующий на длине волны 1,06 мкм (этот свет лежит в ближней инфракрасной области спектра и невидим глазом). Выходная мощность излучения лазера — 6 Вт. Важный элемент интерферометра — расположенное после лазера зеркало, пропускающее только 3 % падающего на него света. Входные зеркала отражают 97 % света, и, следовательно, это зеркало образует с каждым из входных зеркал так называемые рециркуляторы длиной 20 м, в которых свет постоянно циркулирует, при каждом проходе отдавая в плечи интерферометра лишь 3 % энергии. Вследствие этого в рециркуляторах будет накапливаться световая энергия, и мощность находящегося в них излучения увеличится до 100 Вт. С излучением, прошедшим интерферометр, такая же картина: свет циркулирует между входным и концевым зеркалами. Концевое зеркало отражает практически 100 %, а входное — 97 %, поэтому после каждого двойного прохода длины резонатора только 3 % будет выводиться из него к светоделителю, и при длине плеч 4 км в них накопится мощность излучения уже 4 кВт. Число проходов света в резонаторах может достигать 400. По оценке авторов проекта, минимально обнаруживаемое смещение Л должно составлять величину порядка 10^-20, что соответствует удлинению плеча на полмикрона. Этого достаточно для обнаружения гравитационных волн.

Оптическая схема интерферометра ЛИГО позволяет накапливать световую энергию между зеркалами, а большая длина его плеч дает возможность обнаружить смещения пробных масс на величину 10^-20, то есть на 0,5 мкм.

Все оптические элементы — зеркала и светоделитель — исключительно высокого качества, делались по специальным заказам. Поверхности зеркал отшлифованы с точностью до 1/1300 длины волны света, показатель их поглощения α = 0,001 %. Диаметр зеркал — 25 см, толщина — 10 см, их слабосферические поверхности имеют радиусы кривизны от 7,4 до 14,9 км. Светоделителем служит плоскопараллельная пластина толщиной 4 см.

Каждое плечо интерферометра заключено в вакуумированную трубу диаметром 1,2 м, а пробные массы порядка 100 кг подвешены на стальных струнах в вакуумных камерах. Предусмотрены все меры для того, чтобы изолировать их от воздействия всевозможных помех. Вакуумные камеры надежно изолированы от земли для устранения сейсмических шумов. Кроме специальных антисейсмических платформ применено сложное оборудование для предотвращения вибраций (в широком диапазоне частот) и тепловых деформаций.

Нулевой цикл медицины

— Лет десять назад, а может быть, даже больше наблюдался огромный всплеск газетных публикаций о генной инженерии. О том, что она учится целенаправленно менять определенные участки в молекуле наследственности — в ДНК и на этом пути может очень много сделать для сельского хозяйства и медицины. Через какое-то время интерес газетчиков к этой теме несколько затих, а недавно вновь вспыхнул, но речь уже почему-то идет не о генной инженерии, а о биотехнологии. В чем здесь дело? В чем разница?

— Очень часто разница не более чем в терминах: просто одну и ту же область называют разными словами. Но в действительности эти разные названия и говорят о разном. Генная инженерия — это, по сути дела, набор технических приемов, позволяющих производить в молекуле ДНК определенные изменения. А вот биотехнологией называют всю огромную научную, а теперь уже и индустриальную область, которая занимается и детальным изучением самой ДНК, и ее работой в организме человека и животных или в растениях, и техникой осуществления нужных изменений в этой главной молекуле всего живого, и, наконец, практическим использованием этих изменений: освоением новых методов диагностики и лечения, производством новых лекарственных препаратов, улучшением видов сельскохозяйственных животных и растений. Сегодня биотехнология — это наука, промышленность и многомиллиардный бизнес, в том числе и в медицинской сфере.

— Вы упомянули технические приемы реконструкции ДНК. Позвольте воспользоваться случаем и спросить о том, что для меня всегда было непонятным: на какой технике основана вся эта молекулярная хирургия? Как удается вырезать из молекулы ДНК совершенно определенную ее часть и вшить на ее место новую? Как можно точно собрать эту задуманную вами новую часть молекулы из отдельных атомов? И как контролировать эти процессы, чтобы не допустить трагической ошибки? Ведь это все-таки молекула наследственности…

— Объяснить непросто, но давайте попробуем. Для начала напомню, что в описании процессов и объектов химики широко пользуются сокращениями, аббревиатурами: иначе просто утонешь в бесконечно длинных названиях. Так, загадочное ДНК, как вам известно, это просто сокращение длинного чисто химического названия «дезоксирибонуклеиновая кислота», точно так же всем известную углекислоту можно было бы называть УК или лимонную — ПК. Четверку небольших атомных блоков — аденин, гуанин, тимин и цитозин, — из которых собрана ДНК, также принято называть сокращенно — А, Г, Т, Ц. Не хочется вводить в нашу беседу еще один термин, но придется. Все эти четыре типа блоков называются нуклеотидами.

Еще одно напоминание — блоки А, Г, Т, Ц, в разных комбинациях соединяясь друг с другом, образуют длинную полимерную нить. Две такие идущие рядом нити, скрепленные одна с другой перемычками и свившиеся в двойную спираль, — это и есть молекула ДНК. Обе нити по длине совершенно одинаковы, в каждой в зависимости от вида ДНК могут быть сотни тысяч и даже миллионы блоков-нуклеотидов. Блоки соединяются в нить в полном, казалось бы, беспорядке, скажем, АЦЦТАГА-ЦАТТТАГГЦТ и так далее. Но на самом деле порядок в цепочке абсолютный, как в тщательно проверенных строчках книги. Именно он, порядок чередования нуклеотидов, и определяет ту наследственную информацию, которая записана в ДНК и вместе с ней передается из поколения в поколение.

По информации, записанной в ДНК, в частности в клетке, будут подбираться и соединяться в сложнейшую конструкцию блоки белковых молекул. И так по удивительному молекулярному «чертежу», именуемому двойной спиралью ДНК, строится весь организм.

— Можно ли как-то количественно оценить этот «чертеж»? Насколько он подробный, детальный?

— В двойной спирали записано так много информации, что если взять 23 молекулы ДНК, образующие полный наследственный «чертеж» человека, и если каждый нуклеотид в этом наборе представить просто одной буквой его условного обозначения, то получится миллион страниц текста, то есть несколько тысяч достаточно толстых книжек. Заметьте — то, что в этом сравнении представлено одной буквой, то есть нуклеотид, в действительности есть довольно сложный химический блок из нескольких десятков атомов. Удивительно вот что: на кодирование белков, то есть на описание всего, из чего сделан организм, приходится лишь 5 процентов всей информации, записанной в ДНК.

— О чем же тогда рассказывают остальные 95 процентов «чертежа»?

— Пока это большая загадка, предполагают, что там просто скопился «мусор», остававшийся в процессе долгой эволюции, начиная чуть ли не с бактерий. Пользуясь моментом, напомню еще два термина: участок ДНК, в котором записано устройство одного из многочисленных белков организма, — это ген, а все гены какого-либо организма — это его геном.

А сейчас, после вынужденного предисловия, попытаюсь ответить на ваш вопрос о технических приемах.

Если отвлечься от подробностей, которые, кстати, тоже очень важны и интересны, то можно сказать, что вся, как вы ее назвали, «молекулярная хирургия» основана на трех замечательных научных изобретениях. Они все были сделаны в последние десятилетия и все отмечены Нобелевскими премиями.

На рисунке представлена структура маленького фрагмента длинной двойной нити молекулы наследственности — ДНК, дезоксирибонуклеиновой кислоты. В этой главной молекуле всего живого четыре химических блока — четыре азотистых основания: аденин (А), гуанин (Г), тимин (Т) и цитозин (Ц). Они чередуются в разных комбинациях, и по этому коду, строго узаконенному для всей живой природы, в клетке подбираются необходимые последовательности других химических блоков — аминокислот.

А из них, из 20 типов аминокислот, собираются тысячи и тысячи типов белковых молекул. Именно они определяют сложность и совершенство живого организма, удивительное многообразие протекающих в нем процессов.

Этот рисунок из нынешнего школьного учебника еще каких-то сорок лет назад был не более чем гипотезой. Ее экспериментальное подтверждение и разгадка генетического кода стали поворотом как в фундаментальной биологической науке, так и в практике наших взаимодействий с живой природой. Человек научился читать генетический код, раскрывая при этом, в частности, механизмы заболеваний и прокладывая новые пути борьбы с ними.

Изобретение первое. Примерно 35 лет назад Гар Гобинд Корана, работая, кстати, в Бостоне, в Массачусетском технологическом институте, научился синтезировать куски ДНК с желаемой последовательностью блоков-нуклеотидов. Проще говоря, он научился записывать в куске молекулярной нити необходимую наследственную информацию — конструировать искусственный ген.

— Каким же микроинструментом он вставлял в свою искусственную нить и сшивал нужные ему атомные блоки — нужные нуклеотиды? Ведь это же работа для Левши — соединять нуклеотиды поштучно…

— Никто, конечно, атомы пинцетом не берет и в цепочку их не вклеивает, наращивание полимерной цепи происходит в пробирке, причем сразу с большим количеством полимерных цепочек. В упрощенном виде все выглядит так.

В пробирку заливают раствор химического соединения с, так сказать, открытым первым нуклеотидом нужной вам цепочки, с Т, например. Затем в пробирку добавляется раствор следующего нуклеотида, допустим, Ц, он соединяется с первым нуклеотидом Т, и получается двухзвенный участок нити — ТЦ. После этого все оставшиеся свободные нуклеотиды из раствора отмываются, в него добавляется третий нуклеотид, предположим, А, и получается уже трехзвенный участок — ТЦА. Опять отмывка остатков, добавление нового нужного нуклеотида, и так до тех пор, пока не будет собрана вся задуманная цепочка.

— Как все гениальное ошеломляюще просто. Но сам процесс, видимо, сложный и очень долгий…

— Ситуация типичная для нашего времени: великое изобретение стало рядовой технологией. Сегодня в исследовательских лабораториях уже никто сам не синтезирует для себя нужные куски ДНК. Их заказывают в специализированных фирмах, которые используют полностью автоматизированные промышленные синтезаторы. Так что любые нужные цепочки нуклеотидов синтезируются сейчас без участия людей — автоматами, роботами. Заказы выполняются быстро, и стоит все это недорого.

— Любопытно, сколько же? Хотя бы порядок величины…

— Примерно 30 центов за нуклеотид, то есть несколько долларов за участок гена, чаще всего нужный в лаборатории — за так называемый праймер длиной в несколько десятков нуклеотидов.

— Так и бриллианты скоро начнут продавать по доллару за килограмм…

— Второе изобретение сделал английский химик Фредерик Сенгер, кстати, единственный, кто получил две Нобелевские премии по химии: в 1958 году — за секвенирование белков и через двадцать с лишним лет — за секвенирование ДНК. За этим термином — «секвенирование» — стоит чрезвычайно важная процедура: точное определение места конкретных «типовых» блоков в полимерной нити белка или нуклеиновой кислоты. Иными словами, секвенирование позволяет составить своего рода карту большой молекулы — точно определить последовательность ее основных блоков, в частности последовательность нуклеотидов в нити ДНК. Сам термин «секвенирование» происходит от латинского sequor — следовать.

— А как проводится секвенирование?

— Операция непростая, многоступенчатая, но в двух словах выглядит она так. В пробирке идет нормальный синтез полимерных нитей ДНК и в какой-то момент его останавливают, причем так, что известен тип нуклеотида, оказавшийся на конце, — А, Г, Т или Ц. Затем получившиеся отрезки нити давно известным способом собирают в группы, в которые входят полимеры одной и той же длины, и, наконец, с помощью точных лазерных приборов измеряют эту длину. Вот и все — теперь вы знаете концевой нуклеотид в отрезках разной длины и знаете, на каком расстоянии от начала полимерной нити этот нуклеотид находится. Иными словами, вы знаете последовательность нуклеотидов. Это, конечно, недопустимо упрощенное описание, имеющее целью не более чем пояснить суть дела…

— Неужели все эти тонкие операции тоже автоматизированы?

— Именно так. Я вам сейчас прямо у нас в лаборатории покажу автомат, выполняющий секвенирование, — он не больше телевизора.

И, наконец, третье великое изобретение, оно сокращенно называется ПЦР, и сделал его американец Кари Мулис сравнительно недавно, лет пятнадцать назад. Он буквально совершил переворот как в самой биотехнологии, так и в некоторых областях от нее, казалось бы, далеких.

Упрощенная схема ПЦР — полимеразной цепной реакции, позволяющей получать практически неограниченное количество копий любого участка ДНК. В пробирку помещают пробу ДНК (а) и вместе с ней так называемые праймеры, или затравки, заранее подготовленные синтетические кусочки одной нити ДНК, точно совпадающие по строению с концами того отрезка ДНК (гена), который надо размножить. Кроме того, в раствор добавляют нуклеотиды — строительные блоки ДНК и фермент полимеразу. Раствор нагревают до 95 °C, и нити ДНК расходятся (б). Смесь охлаждают до 50–65 °C, тогда праймеры прикрепляются к своим участкам ДНК на каждой нити (в). Температуру поднимают до 72 °C, и полимераза начинает присоединять к праймеру нужные нуклеотиды из раствора, пользуясь нитью ДНК как шаблоном (г). Получается точная копия участка ДНК от одного праймера до другого, то есть вместо одной двойной нити ДНК две такие нити (д). Цикл изменения температуры можно повторять сколько угодно (он занимает несколько минут), и каждый раз число нитей ДНК удваивается. Через 30 циклов мы получаем около миллиарда копий нужного гена.

— Например…

— Например, в криминалистике. Аббревиатура ПЦР расшифровывается, как полимеразная цепная реакция. Суть процесса в том, что, начав с одного-единственного фрагмента ДНК, вы копируете его и увеличиваете количество копий именно в режиме цепной реакции: после первого цикла у вас уже есть 2 фрагмента, после второго цикла — 4, после третьего — 8, после четвертого — 16, затем 32, 64, 128, 256… С каждым циклом происходит удвоение числа копий, и после двадцати циклов счет уже идет на миллионы, а после тридцати — на миллиарды. Цикл длится считанные минуты и сводится к определенному изменению температурного режима в очень небольшом химическом реакторе. Здесь в растворе в достаточном количестве находятся все нужные компоненты синтеза, прежде всего, нуклеотиды А, Г, Т и Ц, а также проведены тонкие подготовительные химические операции для того, чтобы с каждого готового отрезка ДНК тут же снималась точная копия, затем с этой копии — снова копия, в этом и состоит разветвленная цепная реакция.

— И как это связано с криминалистикой?

— Самым непосредственным образом. Даже единичные фрагменты одной-единственной молекулы ДНК, оставшиеся на месте преступления, с помощью ПЦР удается размножить и получить количество, пригодное для анализа. И тогда обнаруженную ДНК можно сравнить с ДНК предполагаемого преступника — одной молекулы для этого было совершенно недостаточно. Кстати, уже немало людей выпущено из тюрьмы после того, как ПЦР помогла провести генетическую экспертизу и доказать их невиновность. С помощью ПЦР удалось сделать достаточно уверенное заключение об истинности останков царской семьи. Наконец, на ПЦР опирается ряд экзотических проектов, таких, скажем, как воссоздание живого мамонта либо динозавра или даже (страшно подумать!) неандертальца по их ископаемым останкам, в которых есть фрагменты ДНК.

Но даже без этой экзотики ПЦР уже внесла решающий вклад в реализацию ряда фантастических проектов.

Упрощенная схема одного из методов секвенирования — определения последовательности нуклеотидов в нити ДНК. Размноженные с помощью ПЦР одинаковые отрезки ДНК (гены) снова превращают путем нагревания из двойных в одинарные, разливают по четырем пробиркам и в каждую добавляют один из четырех типов ферментов, каждый из которых разрезает нить ДНК в том месте, где стоит один из четырех блоков-нуклеотидов: А, Г, Т или Ц. В пробирках накапливаются отрезки ДНК разной длины, но все оканчивающиеся на тот или иной нуклеотид. Методом электрофореза содержимое пробирок сортируют по длине и точно измеряют длину каждой образовавшейся группы. А поскольку в каждой пробирке длина отрезков самая разная, то фактически измеряется расстояние от начала отрезка до того или иного нуклеотида. Суммируя эти данные, можно воссоздать последовательность нуклеотидов в нити ДНК, то есть в гене.

— Что вы имеете в виду?

— Это изобретение, в частности, позволило взяться за грандиозную и еще недавно совершенно нереальную работу — расшифровать полный геном человека. Уже одна нитка ДНК расшифрована полностью, всего, как уже говорилось, их 23 в полном наборе хромосом, но работа идет очень быстро, в этом году она, скорее всего, будет закончена. И тогда мы точно узнаем все, что записано в нашем главном «чертеже», а, значит, биологи, биохимики, медики получат возможность изучать его в деталях, открывая неизвестные механизмы заболеваний и новые возможности их лечения. Такая работа, кстати, уже ведется, и есть результаты.

— Хотелось бы узнать хоть что-нибудь об этих результатах. Например, о конкретных новых возможностях врачевания, связанных с расшифровкой ДНК человека…

— Примеров немало, особенно в сфере наследственных болезней или предрасположенности к тем либо иным заболеваниям. Так, скажем, у некоторых людей существует несколько пониженная сопротивляемость возникновению опухолей кишечника, что явно отражено в определенном участке генома. Поэтому изучается возможность достаточно простыми методами детально исследовать соответствующий участок ДНК у определенных групп пациентов и при необходимости принимать предупредительные меры.

Наряду с такими поисковыми исследованиями союз биотехнологии и медицины дал уже немало реальных практических результатов, причем не только одобренных всеми контрольными ведомствами, но и получивших широкое распространение в медицинской практике.

— Расскажите, пожалуйста, об этом подробнее. Очень может быть, что многие из нас уже пользуются достижениями биотехнологии, даже не подозревая об этом и напоминая тем самым известного мольеровского героя, который не знал, что всю жизнь говорит прозой.

— Первое, что приходит на ум, — это искусственный белок инсулин, неотличимо такой же, какой вырабатывается в нашем организме. Думаю, что слово «искусственный» применяется в данном случае весьма условно, оно отражает лишь способ получения. Этот способ уже давно стал классикой биотехнологии: с ДНК человека снимают слепок гена, который содержит описание инсулина, затем полученный таким образом участок ДНК размножают и «вшивают» в молекулу наследственности определенных микроорганизмов. Они, подобно микроскопическим химическим комбинатам, и вырабатывают нужный нам белок, в данном случае — искусственный человеческий инсулин. Им сейчас пользуются миллионы диабетиков, у которых другие виды инсулина вызывают аллергию.

Сейчас оба эти процесса выполняют автоматы — и полимеразную цепную реакцию (фото вверху), и секвенирование (фото внизу). В солидных лабораториях эти автоматы стоят десятками, что сильно ускоряет чтение наследственной информации.

Нельзя не вспомнить получаемый биотехнологическими методами искусственный гормон роста человека. Из-за того, что этот гормон не вырабатывается в организме, человек не растет, появляются карлики, лилипуты. Сейчас этой проблемы практически нет, ее решил вводимый в организм искусственный гормон. Нужно подчеркнуть — речь идет именно об искусственном человеческом гормоне роста. Никакие естественные его заменители, например гормоны роста каких-либо животных, вместо данного человеческого гормона не работают. В отличие, скажем, от свиного инсулина — его успешно принимают миллионы диабетиков, если у них при этом не возникает аллергии.

Очень интересен получаемый методами биотехнологии известный белок интерферон. Его организм использует для борьбы с некоторыми вирусными инфекциями, прежде всего, с гриппом. Интерферон — это особое вещество, не во всем еще понятное, оно как бы дополняет основное защитное средство организма — иммунитет. Применяя искусственный интерферон, удалось выявить еще одну его удивительную «профессию»: он каким-то образом приостанавливает развитие рассеянного склероза, болезни, против которой еще недавно не было реально действующих средств.

Еще один пример. Методами биотехнологии удалось выделить соответствующие гены и осуществить синтез белков, которые стимулируют и тормозят рост кровеносных сосудов. Ясно, что первый из них работает тогда, когда ребенок растет и сосуды должны удлиняться и расширяться. И вот оказалось, что у этого белка может быть и другая важная функция: способствуя устойчивому расширению сосудов, он дает положительный эффект при инфарктах. Но это еще не все — профессор Джуда Фоллман из Гарварда показал, что белок, сдерживающий рост сосудов, может быть эффективным противоопухолевым средством. Потому что с ростом опухоли растут и ее сосуды, а если приостановить их рост — опухоль расти не сможет. В то же время для остальных сосудов белок этот не опасен: у взрослого человека сосуды уже не растут, кроме, конечно, случая заживления ран. Соответствующие лекарственные средства сейчас проходят испытания.

Одним словом, биотехнология передала медицине достаточно много препаратов, некоторые из них вытесняют традиционные медикаменты, другие еще только ведут соревнование с ними, третьи их дополняют. Можно вспомнить препарат, который в дополнение к гепарину противодействует агрегации тромбоцитов, препятствует образованию тромбов. Есть препарат, который представляет собой не встречающееся в природе объединение двух белков — рецептора и антитела. Препарат используется вместо не всегда безвредных стероидов при лечении артритов.

Биотехнологические фирмы успех того или иного лекарственного препарата оценивают по объему продаж. Для интерферона этот успех сейчас превышает миллиард долларов в год, многие другие препараты уже преодолели порог в полмиллиарда.

После короткого перечисления того, что пришло на память, у меня появилось опасение, как бы читатели не подумали, что вклад биотехнологии в медицину — это всего лишь новые способы разработки и производства лекарств. Новые лекарства — это, разумеется, огромный вклад, но главная сила биотехнологии в другом. Она в принципе меняет подход к лекарственному воздействию на болезнь и на больного: детально изучаются все молекулярные механизмы заболевания и создаются такие же молекулярные средства, чтобы его остановить или предотвратить.

— Например…

— Нет лучшего примера, чем вирусные инфекции. Ведь у нас никогда не было лекарственных препаратов, которые, так сказать, прямым попаданием разрушают вирус. Или опять-таки прямым воздействием останавливают его быстрое размножение в организме.

— Вы говорите, что нет противовирусных средств, а как же прививки? Например, против оспы? Это ведь тоже вирусное заболевание…

— Здесь совсем другое дело, здесь мы просто помогаем организму, готовим его к борьбе с вирусом, нацеливаем на вирус грозную силу иммунитета. Но разрушать вирусы каким-либо лекарством так, как антибиотик разрушает бактерии, мы не умеем. Точнее, не умели, пока биотехнология не начала менять ситуацию. Одной из первых ее мишеней стал вирус СПИДа, против которого, как известно, иммунитет бессилен: этот вирус просто разрушает иммунную систему. Сегодня методами биотехнологии уже удалось нащупать препараты, которые помогают и сам вирус СПИДа разрушать, и, что особенно важно, блокировать его «главный чертеж», то есть приостанавливать размножение.

— И есть уже какие-то практические результаты?

— Мне кажется, очень убедительные: в основном благодаря новым методам лечения только за последний год в штате Массачузетс на 60 процентов снизилась смертность от этой вирусной болезни.

Другую возможность, открытую биотехнологией, очень хочется назвать персональной медициной. Сегодня мы принимаем лекарства, разработанные и испытанные в расчете на среднего человека. Но совсем иной результат может быть, если, изучив определенный участок генома данного конкретного пациента, давать ему препараты, рассчитанные персонально на него. Работа в этой сфере, конечно, предстоит огромная — очень много еще неясного в тонких механизмах нашего нормального, здорового существования и тем более в бессчетных его нарушениях. И все же не считайте персональную медицину далекой и тем более несбыточной мечтой: сегодня методы биотехнологии уже осваиваются в ряде клиник и, более того, уже есть первые обнадеживающие результаты.

Хромосомный набор человека состоит из 23 пар хромосом. Строение одной из них — 22-й — уже расшифровано полностью. Ниже на схеме показано расположение генов на ней.

— Вы хотите сказать, что под влиянием биотехнологии уже сегодня зарождается медицина будущего?

— Стопроцентно…

— В самом начале вы буквально двумя словами упомянули об успехах биотехнологии в аграрной сфере. Какие достижения здесь вы считаете наиболее значительными?

— Это сравнительно далекая от меня область, но некоторые ее достижения общеизвестны. Реконструируя молекулы наследственности сельскохозяйственных растений, биотехнология создала у них новые качества. Например, повысила морозоустойчивость, сделала нечувствительными к химикатам, которыми воздействуют на сорняки, создала устойчивую защищенность от самых разных болезней, часто сводивших на нет весь труд земледельца.

Причем все это не какие-то лабораторные успехи — сегодня треть всей сельскохозяйственной продукции, а может быть, и больше получают от сортов, сконструированных с помощью биотехнологии. Раздаются даже голоса, призывающие притормозить прогресс в этой области и более тщательно продумать ограничения, которые предотвратят несанкционированную передачу новых наследственных признаков растениям, так сказать, дикой природы.

— Когда говорят о будущем биотехнологии, то, как правило, называют именно те экзотические проекты, о которых вы упоминали: мамонт, динозавр, пещерный человек, конвейерное размножение домашних животных. Существуют, видимо, более прозаические, но в то же время не менее важные для человечества «задания на завтра». Какое из них вы лично поставили бы на первое место?

— Без каких-либо претензий на раздачу первых мест, хочу назвать одну весьма важную задачу: нужно готовиться к исчезновению антибиотиков. Уже много лет мы наблюдаем, как каждый новый антибиотик постепенно становится неэффективным: бактерии в результате мутаций и отбора приспосабливаются к нему, и выглядит это очень просто — в живых остаются только те их штаммы, на которые данный антибиотик не действует. С этим, кстати, связаны отмеченные в некоторых странах вспышки тяжелых заболеваний, прежде всего, туберкулеза. В будущем проблема должна усугубиться: число возможных антибиотиков хоть и велико, но не беспредельно, и может наступить момент, когда медицина останется без этого мощнейшего антибактериального оружия. Биотехнология, думается, могла бы найти решение проблемы, но дело это не быстрое и начинать нужно уже сегодня. Если решение будет найдено раньше критического срока — тем лучше, антибиотикам не помешает неуязвимый союзник, действующий против общего врага.

— Вы связаны с биотехнологией чуть ли не с самого ее становления. Какое из событий в этой области представляется вам особо важным, особо перспективным?

— Мне действительно посчастливилось быть современником практически всех выдающихся научных достижений в нашей области. Но из числа особо важных хотелось бы назвать событие, которое лежит вне научной сферы. Это перелом, который произошел во взглядах крупных химических, медицинских, сельскохозяйственных и иных компаний на возможности биотехнологии. В какой-то момент они поняли, что в тихих университетских лабораториях на сравнительно небольшие деньги налогоплательщиков и меценатов сделаны чисто научные открытия, которые могут дать начало совершенно новым массовым и высокоприбыльным технологиям. Поняв это, крупный бизнес начал вкладывать в биотехнологию огромные деньги, стали создаваться новые фирмы, стали осваивать новую тематику мощнейшие промышленные ветераны. Судя по всему, сегодня биотехнологию двигает вперед экономический мотор мощностью в несколько триллионов долларов. И самое главное — фирмы стали создавать у себя мощнейшие научные центры, и резко усилилась научная база биотехнологии, ее возможности изучать, исследовать, открывать новое.

Уже сегодня рядовой человек, как говорится, человек с улицы, чувствует результаты этого «великого перелома». Завтра они будут еще во много раз значительнее. События разворачиваются настолько быстро, что подчас и у профессионала просто не хватает воображения, чтобы, думая о возможностях биотехнологии, представить себе даже сравнительно близкие ее перспективы.

Из настоящего — в будущее

Наш корреспондент В. ДАДЫКИН недавно побывал в этом институте.

Небольшой подмосковный поселок ВНИИССОК. Именно здесь в полутора десятках километров западнее столицы расположено старейшее в России селекционное учреждение. За 80 лет работы несколько поколений талантливых исследователей — среди них С. И. Жегалов, А. В. Алпатьев, С. П. Агапов, Е. И. Ушакова, С. В. Мохов, О. В. Юрина, И. И. Ершов, Е. М. Попова, В. А. Епихов и многие другие ученые — создали и улучшили свыше 450 сортов и гибридов овощных культур, 258 из них внесены в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию.

По словам директора института, академика РАСХН В. Ф. Пивоварова, поддерживать научные исследования на высоком уровне сейчас непросто — государство финансирует их лишь на тридцать процентов. В то же время современный рынок буквально наводнен широко рекламируемыми зарубежными сортами и гибридами, которые сами по себе вовсе и не плохи, но созданные в европейских южных странах они не всегда приспособлены к суровому климату России — нередко с поздней весной и холодным коротким летом.

Из предлагаемого ныне зарубежного сортимента интерес для россиян представляют лишь некоторые сорта и гибриды разновидностей капусты, салата, лука-порея, петрушки и других зеленных; в этих направлениях отечественная селекция действительно отстает от зарубежной. Во всем остальном — наши семена лучше. По крайней мере, отечественные сорта основных культур созданы применительно к определенным особенностям климата и почвы. И устойчивы они к таким заболеваниям и болезням, которые зарубежным селекционерам просто невозможно учесть.

Среди разнообразных овощей помидор всегда занимал особое место — из-за соблазнительного яркого цвета, красивой формы, а главное — ни с чем не сравнимого вкуса — в меру сладкого и кислого.

Все претензии к нему диетологов по части мнимой «вредности» недавно полностью сняты. Более того, томаты признаны чуть ли не панацеей от самых серьезных болезней. Оказывается, томаты являются источником редкого микроэлемента селена, который вызывает в нашем организме резкое повышение иммунитета в случае угрозы любой инфекции, в том числе и к вирусам, вызывающим онкологические заболевания. Кроме того, селен необходим для нормального функционирования сердечной мышцы и кровеносных сосудов. Выходит, помидор не только вкусен, но крайне желателен для здоровья каждого из нас.

Урожайная грядка этого исключительно теплолюбивого растения в средней полосе, на даче — гордость любого садовода и всегда результат особого его умения и мастерства. Это знает каждый, кто хотя бы однажды пробовал вырастить более-менее приличный урожай капризной неженки при коротком лете под Москвой. Теплым и длинным оно было лишь в прошлом году (такое, говорят, случается раз в сто лет!), а обычно оно крайне неблагоприятно для выходцев из Южной Америки. Кстати, реальные погодные условия последних десяти лет стали, как говорят селекционеры, провокационным фоном для отбора лучших образцов из полутора тысяч первоначальных «претендентов» в сорта и гибриды. В подобной широкомасштабной научной работе ведущий селекционер института доктор сельскохозяйственных наук Р. В. Скворцова не имеет себе равных среди ученых других селекционных центров.

Как известно, температура 6-10 °C и влажность воздуха выше 75 процентов задерживают рост, развитие растений и снижают завязываемость их плодов. А в средней полосе такая погода в отдельные дни (ночью даже ниже — до 2–5 °C) стояла в 1991, 1993 и в последующие четыре года, включая 1998-й. Подобные условия противоестественны для самой природы пасленовых. Казалось бы, без добротных теплиц вырастить их просто невозможно.

Однако в результате многолетних экспериментов и усилиями нескольких поколений селекционеров — в частности академика А. В. Алпатьева (он работал над этой проблемой полвека) — среди многих тысяч сеянцев отобрали холодостойкие, ультраскороспелые, сверхранние, дружносозревающие в средней полосе: через 55–60 дней после высадки рассады в грунт даже при неблагоприятной погоде и без теплицы!

Но раннеспелость — не единственное требование к будущему сорту. Каждый садовод знает, что во второй половине лета в любой области средней полосы при понижении температуры воздуха (ниже 10 °C) почти созревшие помидоры вдруг начинают покрываться бурыми пятнами и как бы изнутри сгнивают: они поражаются опасным грибным заболеванием — фитофторой. Специалисты считают фитофтору основной и труднопреодолимой причиной неудач при получении урожая, причем повсеместно.

Еще несколько лет назад «уходить» от поражения фитофторой удавалось за счет посадки таких ранних сортов, как Белый налив, Талалихин, Сибирский скороспелый и Грунтовый Грибовский, которые успели отдавать свой урожай до вспышки заболевания — к началу августа. Однако в последние годы «великолепная четверка» не выручала из-за быстрого распространения возбудителя уже во время цветения.

Именно поэтому еще в начале шестидесятых годов сотрудники ВНИИССОКа взялись за поиск нового поколения ультраскороспелых сортов, обладающих, кроме прочих достоинств, повышенной устойчивостью к фитофторе. Задача оказалась не из простых. Ведь на родине дикорастущих томатов — в Южной Америке — вредоносного гриба никогда не было, поэтому в природе не существует дикорастущих, иммунных к этому заболеванию растений. И все же после многолетних поисков в огромной всемирной коллекции томатов удалось отыскать несколько исходных форм-доноров, обладающих генетической устойчивостью к фитофторозу. От них получили следующее поколение — 40 313 растений — кандидатов в будущие сорта. И только 120 (0,3 %) из них оказались здоровыми после искусственного заражения возбудителями болезни. При последующем «конструировании» сортов растения дополнили комплексом разнообразных достоинств и еще раз отбраковали не слишком удачные экземпляры. В результате оставили только самые урожайные, которые во время испытаний в естественных условиях — в открытом грунте Подмосковья — даже в самое неблагоприятное холодное лето поражались фитофторой лишь незначительно — не выше 20–35 процентов урожая, тогда как урожай прежних надежных сортов (Талалихина и прочих) погибал на 80—100 процентов.

По устойчивости к фитофторозу, быстрому развитию растений и качеству плодов выделился новый сорт Гранд — исключительно раннеспелый. Вот его характеристика: куст невысокий, до 40–60 сантиметров. Способен завязывать плоды даже при неблагоприятных погодных условиях. Помидоры мясистые, примерно одной величины, хотя и не слишком крупные — весом до 50 граммов.

Другая новинка для открытого грунта раннего срока созревания и тоже с повышенной устойчивостью к фитофторозу — сорт Гном. Поскольку кусты у этого сорта невысокие — до полуметра, в случае похолодания их нетрудно прикрыть нетканым или любым другим подручным материалом. Плоды — весом до 65 граммов, завязываются при любой погоде. Хороши как для салата, так и для засолки, консервирования.

По устойчивости к болезням, скороспелости и способности приспосабливаться к непогоде аналогичен предыдущему сорту — сорт Дубрава. Плоды у него довольно крупные — весом 160–250 граммов, созревают почти одновременно, очень дружно.

Все три сорта, о которых рассказано, имеют куст обыкновенного типа, но появились и штамбовые сорта. В переводе с латинского «штамбовый» (validum) означает сильный, крепкий, здоровый, прочный. Штамбовые растения отличаются от прочих толстым, компактным стеблем с короткими междоузлиями. За такими растениями легко ухаживать: они не требуют ни пасынкования, ни подвязки к кольям. А компактность куста позволяет сажать их часто: 5–6 растений на квадратный метр. Среди новинок штамбового типа — три сорта.

Челнок — среднеранний. Высота стебля — до 40 сантиметров. Плоды — весом до 60 граммов, удлиненные, с «носиком» на вершине — идеальная форма для консервирования, соления.

Фонарик — среднепоздний сорт. Кусты невысокие, до 55 сантиметров. Плоды слегка ребристые, весом до 250 граммов, мясистые и не растрескиваются. Предназначены для потребления в свежем виде и засолки.

Бонус — среднепоздний сорт, устойчив к фитофторе. В открытом грунте высота куста до 60 сантиметров. Плоды — весом до 200 граммов, плотные, мясистые и сладкие; универсального назначения: хороши как для салатов, так и для переработки. Сохраняются до самого Нового года.

Помидоры низкорослого холодостойкого сорта Веста, одного из последних достижений селекционеров.

Помидоры сорта Челнок идеальны для консервирования.

Не менее значительных успехов достигли ученые ВНИИССОКа в селекции холодностойкого сладкого перца. Во время экспериментов из множества форм самых выносливых и устойчивых к температурному стрессу растений выделяли такие, семена которых были способны прорастать в относительно холодной почве — при температуре плюс 10 градусов. В результате перец отныне можно выращивать не только на юге страны, но и прямо в открытом грунте средней полосы. Лучше, конечно, с использованием мульчирующей, утепляющей грунт пленки. Среди самых северных сортов — Золотой дождь, Агаповский, Янтарь, Родник, Изабелла… — всего около полутора десятков с такими достоинствами, как холодостойкость, скороплодность, высокое качество плодов (ароматных и толстостенных) и даже… красота окраски. По цвету они, что радуга: помимо традиционно красных — желтые, розовые, фиолетовые, коричневые, белые. С множеством оттенков. Вот характеристика одного из новых подмосковных перцев.

Патичок — гибрид патиссона и кабачка.

Заведующая лабораторией тыквенных культур В. П. Кушнерева с новыми сортами тыкв.

Карлик — раннеспелый, низкорослый сорт. Высота куста — до 35 сантиметров. Рекомендован для выращивания по уплотненной схеме посадки в открытом грунте и под пленкой. Плоды конусовидные, ярко-красные, средний вес их 100 граммов, толщина стенки до 10 миллиметров.

Недавно в этом же институте создано 12 разнообразных сортов острого мини-перца: Рябинушка, Созвездие, Язык дракона и другие. Эти низкорослые, компактные кустики особенно хороши для выращивания в горшках на подоконнике, подобно комнатным многолетним растениям. Они обильно цветут и плодоносят почти круглый год. На одном растении формируется до 90—100 плодов, массой по 5—15 граммов каждый. Окраска их при созревании самая разнообразная — сиреневая, оранжевая, желтая.

Недавно в столичных магазинах, торгующих семенами, я провел нечто вроде журналистского мини-опроса. Интересовал меня один вопрос: какие сорта и гибриды огурца в нынешнем сезоне спрашивают чаще других? Оказалось, по спросу лидируют Маринда и Малыш. Первый — гибрид из Голландии, второй — сорт из Волгограда. При всех достоинствах — самоплодности и урожайности — недостатки их очевидны не только для специалистов: оба отнюдь не для средней полосы, неустойчивы к заболеваниям, не говоря уже о том, что в пакете их всего лишь несколько семян при неоправданно высокой стоимости.

Понятно, что подобные опросы помогают отыскать не наилучшие, а, скорее, самые рекламируемые сорта. Сам я за последние три года испытал на своем приусадебном участке в Подмосковье около 50 различных российских и зарубежных сортов и пришел к выводу, что для засолки и маринада нет ничего лучше сорта Единство и гибрида Катюша, а для самого вкусного салата — гибрида Кумир. Все три созданы В. П. Кушнеревой и ее коллегами в лаборатории тыквенных ВНИИССОКа на основе стародавних российских сортов путем сложной гибридизации. Любопытная деталь: голландские селекционеры — авторы самых популярных гибридов огурцов — считают наши старые сорта лучшими в мире и часто используют их при создании собственных новинок.

Ультраскороспелый, устойчивый к пониженным температурам сорт кабачка Якорь.

Как же иначе, если еще десять веков назад жители Мурома методами народной селекции сумели приспособить, акклиматизировать у себя малоизвестное в ту пору тропическое растение родом из далекой Индии. Даже сейчас, спустя тысячу лет, старый огуречный сорт Муромский по-прежнему считается уникальным — за исключительную холодостойкость и скороспелость. Его лучшие качества и были использованы при создании сортов нового поколения, которые вполне отвечают современным вкусам потребителей, а главное — устойчивы к широко распространенным в наших условиях заболеваниям. Одним из первых был создан скороспелый сорт Единство, дающий отличные урожаи в открытом грунте и отличающийся устойчивостью к таким болезням, как ложная и настоящая мучнистая роса, оливковая и угловатая пятнистость. Листья и плети этого растения долго не желтеют и не отмирают, поэтому и урожай оно дает на две недели позже других сортов. Плоды крупнобугорчатые, длиной до 12–14 см, без горечи.

Другой среднеранний гибрид для открытого грунта — Катюша, тоже с высокой устойчивостью к основным болезням огурцов. Плоды с белым опушением, короткие — до 9—11 сантиметров, крупнобугорчатые, а также, что немаловажно, с генетически закрепленным отсутствием горечи.

И, наконец, самый вкусный и нежный, на мой взгляд, огурец — Кумир. Может расти в средней полосе в открытом грунте, хотя под пленкой урожаи более высокие. Плоды некрупные, до 9—12 сантиметров, белоопушенные, крупнобугорчатые. Растения — ветвистые, на них почти не бывает пустоцветов. Болеют редко.

Холодостойкие сорта сладкого перца (слева направо): Изабелла, Золотой дождь, Янтарь.

Перец сорта Мария.

«Темнокожий» гибрид перца Отелло.

Новый перспективный гибрид перца, пока без названия.

Посадки нового раннеспелого сорта перца Карлик на опытном поле. Высота кустов — до 35 сантиметров.

А теперь о ближайших «родственниках» огурца. Селекционеры института создали для средней полосы целую серию кабачков и сладких овощных тыкв разных сроков созревания.

Среди всех выращиваемых у нас в стране кабачков трудно отыскать более скороспелый и холодостойкий сорт, чем Ролик. Посеянный в середине мая, он дает урожай уже в конце июня, да еще какой: на каждом кусте одновременно завязывается 3–5 плодов. Кабачки овальной формы, весом по 900 граммов, со светло-желтой нежной мякотью.

Неделю спустя после Ролика созревает Якорь. Плоды его завязываются даже при прохладном лете. Красивые, по 600–700 граммов каждый, с плотной, светло-желтой мякотью. А вот новый кабачок-цуккини Фараон хотя и ранний, но может лежать почти до весны.

Основное достоинство тыкв, полученных селекционерами за последние годы, — необычно маленький, порционный размер плода. Среди новинок: ультраскороспелый сорт Веснушка, созревающий уже в начале августа, а под пленкой — даже в середине июля. Растение кустовой формы, с укороченными стеблями, на кусте одновременно завязывается и вызревает по 15–20 плодов весом от 600 граммов до килограмма.

И скороспелый сорт Улыбка со сладкими плодами ярко-оранжевой окраски. На небольшом компактном кусте формируется 6–8 плодов весом 0,8–1,0 килограмм.

Есть новость и для любителей патиссонов: селекционеры получили скороспелый сорт Чебурашка, вступающий в плодоношение уже через полтора месяца после появления всходов.

Но, пожалуй, самое оригинальное достижение лаборатории тыквенных — гибрид патиссона и кабачка, получивший название патичок. Похож он на небольшой округлый кабачок. Созревает очень рано — уже в конце июня и превосходит многие кабачки по своим вкусовым достоинствам, особенно в фаршированном виде.

О сортах и гибридах других овощных культур — в следующем номере журнала.

СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ МАГАЗИНЫ «СЕМЕНА» ГОСУДАРСТВЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ «РОССОРТСЕМОВОЩ»:

пр. Серебрякова, д. 4 (м. Ботанический сад). Продажа в розницу и оптом. Тел. 189-05-05,

Чермянский пр., д. 5 (м. Медведково). Продажа в розницу и оптом. Тел. 476-68-06, г.

Зеленоград, корп. 14/43. Тел. 537-10-55,

ул. Большая Косинская, д. 16/1 (м. Выхино). Тел. 700-11-49,

Черемушкинский рынок, киоск «Семена», ул. Платовская, д. 4 (м. Киевская). Тел. 240-03-73,

Останкинский оптовый рынок, контейнер № 19 (м. ВДНХ),

ВВЦ, павильон «Цветоводство» (м. ВДНХ),

ул. Митинская, д. 37 (м. Тушинская, Митино),

ул. Верхоянская, д. 16 (м. Свиблово). Тел. 471-17–60,

ярмарка «Сокольники», ул. Русаковская, д. 33 (м. Сокольники)

ярмарка «На Смольной», ул. Смольная, д. 24 (м. Речной вокзал),

ул. Бакунинская, д. 26/30 (м. Бауманская),

г. Королев Московской обл., пр. Космонавтов, Д. 12А,

г. Воскресенск Московской обл., ул. Советская, Д. 2,

г. Истра Московской обл., ул. Ленина, д. 19.