РАССУЖДЕНИЕ, ПРЕДСТАВЛЕННОЕ В ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ С.-ПЕТЕРБУРГСКОГО УНИВЕРСИТЕТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СТЕПЕНИ МАГИСТРА БОТАНИКИ К. А. ТИМИРЯЗЕВЫМ
ПРЕДИСЛОВИЕ
В исследовании, могущем рассчитывать только на ограниченный круг читателей-специалистов, излишне, даже неуместно было бы распространяться о важном физиологическом значении хлорофилла, а следовательно, о том глубоком интересе, который представляет изучение этого тела.
В настоящее время не подлежит сомнению, что зерно хлорофилла - тот орган, в котором неорганическое вещество, углекислота и вода, превращается в органическое, что зерно хлорофилла тот фокус, та точка в мировом пространстве, в которой живая сила солнечного луча, превращаясь в химическое напряжение, слагается, накопляется для того, чтобы впоследствии исподволь освобождаться в тех разнообразных проявлениях движения, которые нам представляют организмы, как растительные, так и животные. Таким образом, зерно хлорофилла - исходная точка всякого органического движения, всего того, что мы разумеем под словом жизнь.
Но если, благодаря новейщим успехам физики и химии, мы настолько подвинулись в общем понимании этого процесса - усвоения углерода растениями, - то самый механизм этого процесса для нас и теперь почти так же тёмен, как он был за сто лет пред сим (1). Здесь не место вдаваться в объяснения причины этого непонятного застоя физиологии растений. Очевидно, что для разъяснения сущности этого процесса необходимо вполне изучить физические условия, при которых он происходит (т. е. влияние света, теплоты и пр.), и ближе ознакомиться с веществом, присутствием которого он обусловливается, т. е. с хлорофиллом.
Между тем, изучение этого тела сопряжено с непреодолимыми трудностями: во-первых, оно встречается в почти неизмеримо малых количествах*, не кристаллизуется, не летуче и т. д.,
-----------------------------
1. Великому открытию Пркстли [разложение углекислоты зелёным растением и выделение им кислорода. Ред.] в настоящем году минет ровно сто лет - оно сделано 18 августа 1771 г.
* О малом количестве хлорофилла в листе заключали на том основании, что красящая способность этого пигмента очень велика: небольшие хлорофилловые верна, рассматриваемые под микроскопом при очень сильном увеличении, видны как интенсивно окрашенные тела. После того как Вильштеттеру в его классических исследованиях хлорофилла, которые собраны им в книге «Untersuchungen iiber Chlorophyll», Берлин, 1913, удалось выработать методы быстрого и лёгкого выделения хлорофилла и получения его в кристаллическом, почти чистом виде, можно установить довольно точно количество хлорофилла и его составных частей в листе. Это количество в нормальных зелёных листьях составляет 0,8% от сухого веса листьев.
-----------------------------
словом, не обладает ни одним из физических свойств, необходимых для получения тела в чистом состоянии. Химическая функция его также неизвестна. Этих условий достаточно, чтобы показать всю бесплодность попыток установить его формулу. И действительно, произведённые элементарные анализы полны противоречия. По мнению одних исследователей, хлорофилл содержит азот; по мнению других, - не содержит его. Содержание углерода колеблется в различных анализах между 48 и 76%, содержание водорода между 5 и 11%. Наконец, бесплодность элементарных анализов становится окончательно очевидной, когда мы узнаём, что даже относительно ближайшего состава существует полное разногласие: по мнению одних, это - однородное тело, по мнению других - соединение или смесь двух, трёх, четырёх или пяти тел*.
Таким образом, первый вопрос, который предстоит разрешить, это вопрос о ближайшем составе хлорофилла, но зтот-то вопрос, ввиду указанного отсутствия определённых физических свойств, и представляется крайне затруднительным. Значительным пособием в этом отношении, однако, могут служить известные оптические свойства хлорофилла, открытые Брюстером и подробнее описанные Стоксом, именно, своеобразное поглощение света и флуоресценция. Эти признаки драгоценны особенно в том отношении, что они дозволяют нам следить за исследуемым телом во всех операциях, которым оно подвергается, и, несомненно, указывают тот момент, когда оно начинает изменяться, т. е. терять те свойства, которыми оно отличалось в самом организме, например, в живом листе. Таким образом, благодаря этому методу исследования устраняется один важный источник ошибок - становится невозможным смешивать продукты изменения или разрушения с действительными ближайшими составными началами.
Плодотворность этого метода исследования с избытком доказывается примером его применения к изучению пигментов крови.
----------------------------
* Приведённые замечания К. А. относятся к исследованиям до Вильштеттера. Вильштеттеровские исследования настолько подвинули изучение хлорофилла, что позволили установить не только состав, но даже и строение этого пигмента. При дальнейшем их развитии сотрудник Вильштеттера Штоль, основываясь на работах Ганса Фишера (Германия) по синтезу хлорофилла из пироловых ядер и Конанта (США), мог даже дать в наши дни формулу строения хлорофилла. Затруднения возникают при установлении элементарного состава, потому что хлорофилл чрезвычайно гигроскопичен и почти невозможно освободить его от соединения с последними следами воды. Ред.
----------------------------
Применение спектрального анализа к определению ближайшего состава хлорофилла составляет предмет настоящего исследования (1).
Мне казалось, что подобного рода исследование представляет необходимый и самый логический приступ к изучению хлорофилла, но само собою понятно, что его следует рассматривать только как первый шаг, который определит направление дальнейших исследований.
Исследование разделено на три части: в первой приведён сжатый очерк предшествовавших исследований, предпринятых для разъяснения ближайшего состава хлорофилла. Очерк этот дополняется, по возможности, полным сводом литературы, приведённым в конце. Во второй части изложены собственные наблюдения и опыты; в ней приведены только факты, и умышленно опущено всякое отношение их к физиологическим явлениям. Эти выводы и заключения составляют предмет третьей части.
Считаю необходимым сказать несколько слов об этой последней части. По самой сущности своей, она имеет совершенно гипотетический характер; это, насколько мне известно, первая попытка, первое приближение к объяснению физиологической роли хлорофилла. Многие, быть может, найдут её преждевременной и неуместной, но мне кажется, что в физиологии, как науке по преимуществу дедуктивной, гипотеза имеет вполне законное право на существование, лишь бы пользующиеся этим орудием исследования знали ему цену, не смешивали гипотезы с доказанной теорией.
Гипотеза должна быть только попыткой объяснить явление на основании имеющихся налицо данных. Она представляет только связное изложение наличного в данный момент запаса фактов, следовательно,по самой своейприроде изменчива. Вероятных объяснений факта много, возможных ещё более, истина одна. Умение из массы возможных объяснений факта сразу
------------------------------------
1. Исследование это произведено главным образом в 1869 г., в лаборатории Бунзена, и отчасти в 1870 г., в лаборатории Бертло.
------------------------------------
выхватить единственное истинное - дар немногих избранных умов; масса научных деятелей достигает истины более копотливым путём исключения возможных и вероятных объяснений до тех пор, пока не наткнётся на истину. Это единственный верный путь, каждый шаг на котором составляет приобретение. Таким образом, гипотеза, даже ложная, приносит свою долю пользы: в случае её опровержения, остаётся одним возможным объяснением менее, ограничивается число остающихся объяснений, суживается круг, приближающий нас к единственному центру - к истине. В том заслуга всякой гипотезы, в том её оправдание.
Первое основательное исследование зелёного начала листьев принадлежит Пелтье и Каванту. Эти исследователи назвали его хлорофиллом. Под хлорофиллом они разумели вещество, извлекаемое алкоголем из свежих частей растений и обработанное кипящей водой. Они верно описали некоторые его свойства - отношение к растворителям, осаждение гидратом глинозёма, известковой водой и т. д. Им было известно, что уксусная кислота не изменяет хлорофилла, а минеральные кислоты изменяют; впрочем, по непонятной причине они делают исключение для серной кислоты, которая, по их мнению, не изменяет хлорофилла.
Следующее, в хронологическом порядке, исследование принадлежит Макер-Принсепу. Его занимал, собственно, вопрос о переходе зелёного вещества в жёлтое и красное вещество осенних листьев и в пигменты цветочных покровов. Он не сомневался в происхождении всех этих тел из хлорофилла Пелтье и Каванту, который он называл, по примеру де-Кандоля, «Chromulle». Превращение зелёного вещества в жёлтое он считал окислением и описал обратное превращение жёлтого вещества осенних листьев в зелёное при действии щелочей. Впрочем, факт этот был опровергнут Кламор-Марквартом. Кламор-Маркварт получил хлорофилл тем же способом, как Пелтье и Каванту, sa тем исключением, что выпаривал спиртовой раствор и растворял остаток в эфире для отделения некоторых экстрактивных веществ. Он желал, преимущественно, определить отношение хлорофилла к синим и жёлтым пигментам цветочных покровов и пришёл на основании своих опытов к заключению, что хлорофилл, соединяясь с водой (при продолжительном соприкосновении с нею), превращается в жёлтое тело - антоксантин, а теряя воду в соприкосновении с серной кислотой, образует синее тело - антоциан.
Берцелиус изучил хлорофилл основательнее своих предшественников и даже позднейших исследователей. Он полагал возможным различать три видоизменения этого тела, но должно сознаться, что способ их получения и характеристика весьма неопределённы. Вот, вкратце, результат его исследований.
Материалом служили листья Crataegus Aria, содержащие, судя по тёмному цвету, много хлорофилла. Из одной порции хлорофилл был немедленно извлечён эфиром, и полученный раствор исследован по прошествии полугода. Другая порция была засушена и подвергнута обработке эфиром через несколько месяцев. Она дала менее хлорофилла, и цвет его был желтоватый. Растворы были исследованы отдельно.
Отогнав часть эфира и слив оставшуюся (а) с полученного осадка, он подверг этот остаток обработке алкоголем, который извлёк из него часть (6) высокого зелёного цвета и оставил черноватый остаток (с).
Раствор Ь дал первое видоизменение, цвета свежих листьев, эфирный раствор а и нерастворимый в алкоголе осадок с - второе видоизменение, цвета сухих листьев (1).
Первое видоизменение, цвета свежих листьев. Спиртовой раствор b был выпарен, и остаток растворён в хлористоводородной кислоте. Кислый раствор изумрудно-зелёного (синевато-зелёного?) цвета при разбавлении водой давал зелёный, при насыщении мрамором - бурый осадок. Зелёный осадок, промытый водой, растворялся в алкоголе, с черновато-серым оттенком, но после 12-часовой обработки концентрированным раствором едкого кали дал раствор травянисто-зелёного цвета.
Уксусная кислота осаждает из этого раствора хлорофилл в виде зелёных хлопьев. Промытый и высушенный, он представляет настоящий хлорофилл, растворимый в алкоголе, эфире, соляной кислоте и щелочах.
Он, несомненно, соединяется со щелочами, и алкоголь не извлекает его из этих соединений. С баритом и известью даёт нерастворимые осадки. От азотной кислоты принимает даёлтый цвет (о подобном действии других кислот Берцелиус не упоминает). В толстом слое на свет не представляется красным.
Второе видоизменение, цвета сухих листьев. Эфирный остаток а и нерастворившаяся в алкоголе часть с были смешаны с дымящейся соляной кислотой, поглощённый эфир заменён новым, смесь взболтана и, по отделении слоев, ярко-жёлтый эфирный слой слит с сине-зелёного кислого раствора; кислый раствор осаждён водой и мрамором, полученный осадок снова растворён в соляной кислоте, причём остался чёрный нерастворимый остаток (см. ниже, третье видоизменение). Полученный кислый раствор более не осаждается водой - это главная его характеристическая черта (2) - и потому был осаждён
---------------------------------
1. Берцелиус не определяет яснее, какой именно цвет он под этим разумеет.
2. Этого факта я не могу подтвердить; вероятно, раствор был очень слабой концентрации и потому не осаждался.
---------------------------------
мрамором, в виде бурых хлопьев. Цвет спиртового раствора грязно-бурый; в толстом слое, при свечах - высокий красный. Остальные свойства те же, что у первого видоизменения.
В щелочах растворяется с той же краской. Продолжительное действие атмосферного воздуха, при значительной поверхности, ни при обыкновенной температуре, ни при нагревании не превращает этих растворов в первое видоизменение.
Эфирный раствор, слитый с кислого раствора второго видоизменения, содержит жёлтое вещество - ксантофилл.
Третье видоизменение. Это тот нерастворимый в соляной кислоте осадок, о котором было упомянуто выше. Он отличается грязным цветом и слабой растворимостью в соляной кислоте, алкоголе и эфире; более растворим в щелочах.
Затем Берцелиус обратил внимание на действие солнечного света. Он полагал, что в осенних листьях хлорофилл превращается в ксантофилл, хотя говорит, что всякий хлорофилл содержит жёлтое тело ксантофилл, следовательно, мог бы сделать и другое предположение, что осенью хлорофилл разрушается и остаётся один ксантофилл. Он полагал, что это превращение - восстановление, на том основании, что сходное изменение вызывает соляная кислота с цинком. Впрочем, он высказывается по этому поводу весьма осторожно, со всевозможными оговорками.
Следующее после Берцелиуса и, очевидно, сделанное под его влиянием, исследование принадлежит Мульдеру. Мульдер придерживался метода Берцелиуса, он осаждал кислый раствор мрамором, а не водой. Он первый сделал элементарный анализ, показал, что хлорофилл содержит азот, и старался доказать, что хлорофилл превращается в ксантофилл посредством восстановления.
Моро также придерживался методов Берцелиуса, за чистый хлорофилл принимал осаждённый мрамором хлористоводородный раствор, а в спиртовом растворе различал до пяти веществ, которые означал просто буквами А-Е. В исследовании Моро, как и в исследованиях Берцелиуса, достойно замечания, что вещество, осаждаясь ив раствора, становится отчасти нерастворимым в своём растворителе. Объяснение этому факту мы найдём ниже. Главные вещества, найденные Моро, были хлорофилл Берцелиуса и жёлтое вещество (жир, по мнению Моро) - ксантофилл. В жёлтых, этиолированных и осенних листьях Моро нашёл следы вещества, принимавшего от действия кислот синий цвет.
Вердель первый нашёл, что хлорофилл содержит железо, и указал на аналогию его в этом отношении с пигментом крови. Свой чистый хлорофилл он получал, осаждая спиртовой раствор известковой водой, разлагая осадок соляной кислотой и взбалтывая кислый раствор с эфиром, который отнимал у него часть растворённого вещества. По поводу присутствия железа в хлорофилле Рисслер составил целую более или менее фантастическую теорию. Он объяснял зелёный цвет растений одновременным присутствием синевато-зелёной закиси и жёлтой окиси железа и предполагал, что эти два окисла железа образуют гальваническую пару, которая разлагает воду и углекислоту.
Фипсон обратил внимание на то, что жёлтые листья от действия кислот принимают зелёный или синий цвет. Свежие зелёные листья при подобной же обработке сначала буреют, потом синеют.
Подобное же явление было замечено Саксом относительно этиолированных частей растений. По его мнению, в этих частях, ожидающих только известного толчка, сообщаемого светом, чтобы позеленеть, заключается бесцветное тело, лейкофилл, принимающее зелёный или синевато-зелёный цвет при действии кислот. Сакс полагает, что в природе это превращение вызывается озоном.
Пфаундлер подтвердил результаты Верделя относительно содержания в хлорофилле железа и указал на связь между присутствием железа и явлением хлорозиса - связь, экспериментально доказанную гр. Сальм-Горстмаром и Гри старшим. Пфаундлер получал хлорофилл, подвергая свёртыванию выжатый сок растений, обрабатывая свёрток алкоголем, растворяя в соляной кислоте остаток от выпаривания спиртового раствора и осаждая кислый раствор горячей водой. Таким образом полученный хлорофилл был, следовательно, хлорофилл Берцелиуса; он оказался бурого цвета, с сильной флуоресценцией. Анализ показал, что он не содержит азота. Пфаундлер старался затем проверить справедливость воззрения Глазевица, высказавшего мнение, что многие растительные пигменты, в том числе хлорофилл, быть может, не что иное, как продукты, получающиеся из кверцетина, эскулина и тому подобных тел при действии окиси железа, щелочей и воздуха. Это предположение не оправдалось относительно кверцетина: полученные тела отличались от хлорофилла многими признаками.
Глазевиц выразил также мнение, что хлорофилл, быть может, производное берберина, получающееся при нагревании его до 200° с водой, в запаянной трубке. Продукт этой реакции - тело ярко-зелёного цвета с красной флуоресценцией; но едва ли это хлорофилл, судя по тому, что с кислотами он окрашивается в красный цвет вместо синего.
Фреми первый вполне определённо выразил мнение, что хлорофилл состоит из соединения двух цветных начал, именно, жёлтого и синего. На эту мысль его навело дробное осаждение спиртового раствора водой и водным глинозёмом, причём первоначально осаждается зелёный, затем жёлтый лак. Кипящий или концентрированный спирт снова извлекает красящее вещество. Но подобным образом невозможно достигнуть полного разделения. Щёлочи, по мнению Фреми, превращают хлорофилл в золотисто-жёлтое тело (1), дающее с водным глинозёмом жёлтый лак. Спиртовой раствор этого тела снова окрашивается кислотой в зелёный цвет. Таким образом, по мнению Фреми, щёлочи превращают синий пигмент в жёлтый, а кислоты восстановляют первоначальный синий цвет, который со второй, жёлтой, составной частью даёт зелёный. Следующий опыт, повидимому, подтверждает это воззрение самым наглядным образом. Если обработать хло-
-----------------------------
1. Факт этот неверен и опровергается второй работой Фреми.
-----------------------------
рофилл смесью соляной кислоты и воды, то зелёное вещество сначала буреет, а затем распадается на два слоя: нижний синий, а верхний золотисто-жёлтый. Фреми называет синее тело филлоцианином, жёлтое - филлоксантином. Синее тело при насыщении кислотой превращается в бурое, растворимое в спирте и эфире, которое Фреми называет филлоксантеином. Таким образом, филлоциапин и филлоксантеин, в сущности, одно и то же тело в кислом и среднем растворе. Но Фреми иначе объясняет факт; он считает филлоцианин, т. е. кислый раствор, за неизменённое тело, а филлоксантеин за то же тело, изменённое действием оснований. Это вдвойне неверно. Во-первых, изменяющее действие кислот не подлежит сомнению, так как от первых капель жидкость буреет (как показали уже Пелтье и Каванту и др.) и затем уже принимает синий цвет. А во-вторых, щёлочи не имеют того действия, которое им приписывает Фреми, и, кроме того, уравнение соляной кислоты может быть произведено мрамором, а продукт будет тот же филлоксантеин.
Филлоксантин Фреми - не что иное, как ксантофилл Берцелиуса, судя по тому, что Фреми нашёл его в почти чистом виде в осенних листьях. В молодых этиолированных листьях он нашёл, кроме того, филлоксантеин, что обнаруживается их окрашиванием в синий цвет при действии кислот.
Фильоль в исследовании, посвященном почти исключительно пигментам цветов, указал, что хлорофилл теряет свой зелёный цвет от ничтожных количеств минеральных кислот и некоторых органических, какова щавелевая.
Кромайер поспешил подтвердить теорию Фреми и, желая доказать существование синего тела, приводит положительно не существующие факты. Для получения хлорофилла он подверг свеже выжатый сок свёртыванию, извлёк из свёртка хлорофилл эфиром, выпарил, обработал спиртовым раствором едкого кали, уравнил разбавленный водой щелочной раствор соляной кислотой, причём получил в осадке жёлтые хлопья и раствор превосходного синего цвета. Этот раствор при выпаривании образовал синие хлопья, которые, будучи промыты водою, дали чистый филлоцианин в виде тёмно-синей порошковатой массы (1). При осаждении раствора в соляной кислоте уксусным свинцом получались подобные же результаты. Кромайер положительно утверждает, что раствор филлоцианина в алкоголе - синего цвета, но никто, ни до него, ни после него, ничего подобного не видал.
Впоследствии Фреми снова вернулся к своей теории и предложил другой способ разделения филлоцианина и филлоксантина, дающий превосходные результаты, но ещё менее прежнего подтверждающий существование синего тела. Хлорофилл, или, просто, спиртовой раствор, или разложенный спиртом лак, осаждается избытком баритовой воды. Из полученного осадка алкоголь извлекает жёлтое тело - филлоксантин, оставляя нерастворимое зелёное тело, которое Фреми разлагает серной кислотой и полученный синий раствор осаждает щёлочью или водой. Этот осадок растворяется в алкоголе и эфире, сообщая растворам оливковый цвет с сильной флуоресценцией. Это тело,ввиду того, что оно способно образовать соединения с основаниями (например, с баритом), Фреми называет филлоциановой кислотой, но не высказывается, считает ли он это тело и филлоцианин, полученный по первому способу, за одно и то же тело. По мнению Фреми, хлорофилл - не что иное, как сочетание филлоциановой кислоты с филлоксантином, наподобие глицеридов или сахаридов. Непонятно, почему он продолжает называть это тело циановым, когда оно буро-оливкового цвета.
Микели предпринял под руководством Сакса исследование, имевшее целью проверить теорию Фреми. Он отрицает распа-
-----------------------------------
1. Это показание Кромайера неверно с начала до конца. Все неточности мною подчёркнуты. Раствор не мог быть средний, иначе вещество получилось бы в осадке, и притом не синего, а бурого цвета. Полученный при выпаривании осадок был, очевидно, недостаточно промыт, иначе он не был бы синий. Ясно, что Кромайер имел дело с телом, содержавшим большой избыток кислоты, и вообще слишком порадел, желая доказать то, чего и Фреми не утверждал, именно, существование среднего синего тела.
-----------------------------------
дение хлорофилла на два вещества при действии смеси эфира и соляной кислоты (1); распространяется весьма подробно о давно известном факте изменения хлорофилла при действии небольших количеств кислот, считая его, повидимому, новостью; предполагает, что ксантофилл от кислот синеет, и потому очень удивляется, что ксантофилл, полученный по второму способу, не представляет этой реакции, и объясняет это присутствием барита. Для весьма простого факта осаждения хлорофилла баритом Микели изобретает замысловатую и совершенно ненужную теорию, по которой барит должен действовать наподобие кислот (?), т. е. сначала заставляет хлорофилл буреть, затем превращает часть его в синее тело, которое и осаждает. Вообще вся работа Микели полна подобных диковинок и ничего не прибавила к имевшимся уже данным.
Последняя работа Фреми вызвала также новые исследования со стороны Фильоля. Фильоль снова с большею силою настаивал на том факте, что все способы, основанные на употреблении минеральных кислот, не дают ближайших составных начал хлорофилла, но лишь продукты распадения. Впрочем, Фильоль сам употреблял щавелевую кислоту, действие которой столь же энергично, и, следовательно, получал изменённые тела. При действии этой кислоты хлорофилл буреет и распадается на чёрное тело, выделяющееся в виде клочковатого осадка, и жёлтое, остающееся в растворе. Этот жёлтый раствор, в свою очередь, при действии соляной кислоты распадается на другое жёлтое, нерастворимое, и синее, растворяющееся в соляной кислоте и принимающее жёлтый цвет при уравнении кислоты. Чёрное вещество, по мнению Фильоля, тождественно о хлорофиллом Моро; одна
-----------------------------
1. Он говорит, что получал большое количество жёлтого тела и несколько капель бледного, неопределённо синеватого тела, - очевидно, потому, что не следовал указанию Фреми и не брал кислоту и эфир в указанном отношении.
-----------------------------
из любопытных его реакций - превращение его при действии щелочного раствора окиси цинка в ярко-зелёное тело.
Жоден и в недавнее время Мюллер исследовали отношение хлорофилла к газам. Жоден полагает, что при разложении хлорофилла на солнце поглощается кислород и выделяется углекислота, но так как процесс этот длился у Жодена около месяца, то весьма возможно, что, помимо превращения хлорофилла, одновременно происходили и другие побочные процессы. Мюллер наблюдал только поглощение кислорода, но не выделение углекислоты.
Обратимся теперь к другому ряду исследований хлорофилла, именно, к исследованиям спектроскопическим.
Брюстер первый описал оптические свойства хлорофилла, его спектр и флуоресценцию, но в особенности подробно изучил их Стоке. Стоке описал в спектре хлорофилла пять абсорбционных полос, но описание его не вполне ясно, доказательством чему служит тот факт, что все переводчики и референты (1) его работы превратно его поняли. Именно, под пятой линией они разумеют сплошное поглощение голубых, синих и т. д. лучей, между тем как из подлинника, кажется, можно понять, что Стоке имел в виду действительно абсорбционную линию, отделяющуюся от начала сплошного поглощения светлым промежутком. Если считать пять линий, то они будут следующие: одна в красной части спектра, одна в оранжевой, одна в жёлтой, на границе с зелёной, наконец, последняя около фрауенгоферовой линии F; за этой линией после небольшого промежутка начинается сплошное поглощение. В этой работе Стоке преимущественно обратил внимание на отношение между поглощением и флуоресценцией, но мы не остановимся на этих любопытных исследованиях, так как они выходят из рамки нашего вопроса.
-------------------------------
1. Annalen der Physik, Fortschritte d. Physik, Розанов и пр. Эта ошибка тем понятнее, что спектр нормального хлорофилла действительно содержит только четыре полосы. - Стокс вначале не делал различия между зелёным и побуревшим хлорофиллом, и это описание относится к последнему.
--------------------------------
Впоследствии Стокс неоднократно возвращался к исследованию хлорофилла, но, к сожалению, излагал свои исследования так кратко, как бы мимоходом, что трудно себе составить полное о них понятие. Тем не менее, мы приведём их подробнее, почти дословно, так как они представляют самые точные данные по этому вопросу. Стоке предпринял исследования ввиду высказанного предположения о тождестве хлорофилла с биливердином и показал, что это мнение неверно. Относительно хлорофилла пришёл к заключению, что он состоит из четырёх тел, двух зелёных и двух жёлтых (1). Зелёные представляют сильную красную флуоресценцию, жёлтые не представляют её; все четыре растворимы в тех же растворителях, а три из них легко разлагаются кислотами и даже кислыми щавелевыми солями, но при надлежащей обработке могут быть получены в приблизительно чистом виде. Филлоцианин Фреми - не что иное, как продукт действия кислот на одно из зелёных тел, и в нейтральном растворе - неопределённого цвета, но с ясными абсорбционными линиями; растворяясь в кислотах, это тело принимает синий или зелёный цвет. Филлокоантин различается, смотря по способу приготовления: приготовленный чрез осаждение зелёных тел глинозёмом, он представляет одно из жёлтых тел; приготовленный посредством смеси соляной кислоты и эфира, он состоит из этого жёлтого тела и продукта изменения второго зелёного тела. Наконец, филлоксантеин, вероятно, смесь второго жёлтого с продуктами разложения остальных трёх тел.
Стоке настаивает на том, что филлоцианин Фреми вовсе не синий в нейтральных растворах, а также доказывает a priori, на основании флуоресценции, что в хлорофилле не может заключаться синего тела. Ход его аргументации следующий: флуоресценция находится в связи с поглощением, т. е. она возможна только в тех частях спектра, где происхо-
--------------------------------
1. Спектр одного из последних, по Стоксу, состоит из двух полос в синей части.
--------------------------------
дит поглощение; флуоресценция хлорофилла очень сильна в синей части спектра. Но жёлтое тело не флуоресцирует, - следовательно, флуоресценция в синей части спектра принадлежит другому телу; это тело для того, чтобы флуоресцировать в синей части спектра, должно поглощать лучи этой части спектра и, значит, не может быть синим.
Стоке не говорит, каким образом он получал свои зелёные тела; только в одном месте упоминает, что пользовался для разделения смесью сернистого углерода и алкоголя, но, как я убедился, этот способ не даёт зелёного тела.
С точки зрения употреблённых приёмов достойны замечания исследования Ангстрема и Гартинга. Ангстрем задался специальной целью сравнить хлорофилл высших и низших растений с хлорофиллом низших животных и полагал, что нашёл различия, но этот результат был опровергнут Гартингом. Ангстрем исследовал растворы хлорофилла при различной толщине слоя и, соединяя наблюдения в одно изображение, получал закон поглощения света этими растворами. Для этого он употреблял сосуд, состоявший из двух вставленных одна в другую медных трубок, закрытых с переднего конца зеркальными пластинками. По его описанию, спектр состоит из четырёх полос в красной, оранжевой, жёлтой (положение этой линии не совсем постоянно) и зелёной частях спектра; начиная с линии F, или немного ранее, наступает сплошное поглощение. Ангстрем производил наблюдение при свете лампы или свечи, определял положение линии Z), а положение остальных вычислял, зная светорассеяние своей призмы.
Гартинг употребил другой приём: он заключал раствор в полую призму и мог таким образом пропускать луч чрез слой различной толщины. Прошедший чрез жидкость луч разлагался другой призмой. Так как исследования производились с солнечным светом, то положение абсорбционных линий определялось непосредственно фрауенгоферовыми линиями. По его описанию, спектр хлорофилла также содержит четыре абсорбционные полосы; полоса на границе жёлтой и зелёной частей спектра не всегда одинаково ясна. Аскенази довольно подробно исследовал спектр хлорофилла, нормального и изменённого солнечным светом, при различных концентрациях, и вообще представил весьма обстоятельные и ясные описания оптических свойств хлорофилла; но употреблённый им способ обозначения спектров неудачен и уступает в точности способам, употреблённым Гартингом и Ангстремом. Аскенази исследовал также спектр филлоксантина и филлоцианина, но эти спектры оказались почти сходными.
Микели, по его словам, исследовал как хлорофилл, так и тела Фреми, но пришёл к заключению, что все спектры между собою сходны и что вообще спектроскоп не может принести никакой пользы при этих исследованиях (1).
Уже после окончания моей работы до моего сведения дошли две заметки о хлорофилле: Шёна и Луневского. Шён также нашёл, что оба тела Фреми, филлоксантин и филлоцианин, представляют одинаковые спектры. В исследовании Луневского любопытен тот факт, что в эмульсии свежего хлорофилла от прибавления щёлочи получается спектр, отличающийся от спектра хлорофилла тем, что в нём, вместо одной главной типической линии в красной части спектра, появляются две. Спектры филлоцианина и филлоксантина также оказались сходными, даже спектр эфирного слоя, по Луневскому, более сходен со спектром хлорофилла, вследствие чего он полагает, что соляная кислота разлагает хлорофилл,
-------------------------------
1. К числу диковинок, которыми изобилует эта работа, можно прибавить ещё следующую: говоря о спектре концентрированных растворов хлорофилла, он замечает: Се dernier (l'espace rouge) depasse notablement le champ visible du spectre solaire et est du a la fluorescence. [Это последнее (красное пространство) превосходит значительно видимое пространство солнечного спектра и есть результат флуоресценции. Ред.]. Известно, что это явление зависит от поглощения самой светлой части спектра, вследствие чего становятся видимыми крайние красные лучи.
--------------------------------
а эфир удерживает неразложившуюся часть. Луневский говорит далее, что синий кислый раствор скоро разлагается и утрачивает абсорбционные полосы, но это несогласно с показаниями всех предшествовавших исследователей.
Ив приведённого очерка можно усмотреть, что важнейшими сведениями о хлорофилле мы обязаны Берцелиусу, Фреми и Стоксу.
2
СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Прибор и способ наблюдения. - Количественное определение. - Первый способ Фреми. - Филлоцианин и филлоксантеин. - Филлоксантин. - Сочетанный спектр филлоксантина и филлоксантеина. - Два способа осаждения филлоцианина. - Бесцветное тело, сопровождающее филлоцианин. - Несостоятельность элементарных анализов. - Ничтожные количества хлорофилла в растении. - Различие спектров нормального хлорофилла и хлорофилла, изменённого кислотами. - Исследования по второму способу Фреми. - Получение чистого филлоксантина. - Получение филлоциановой кислоты. - Спектр её. - Превращение ее спектра при действии щелочей. - Филлоцианин и филлоциановая кислота не одно и то оке тело. - Их взаимное отношение. - Разложение органическою кислотою. - Хлорофиллин. - Непостоянство его растворов. - Хлорофиллеин. - Предлагаемая номенклатура. - Другие способы разделения хлорофиллина и ксантофилла. - Происхождение филлоксантеина из филлоксантина, хлорофиллеина из хлорофиллина. - Сомнения насчёт однородности состава филлоксантеина и хлорофиллеина. - Превращение филлоксантина в хлорофиллин. - Происходит ли это превращение путём окисления? - Превращение хлорофиллина происходит ли путём восстановления? - Значение окислов железа и цинка. - Действие света на хлорофилл состоит в превращении хлорофиллина в филлоксантин. - Обратное превращение инсолированного хлорофилла в зеленый. - Дальнейшее действие света на хлорофилл. - Отношение филлоксантина к окиси углерода. - Выводы.
Из предшествующего очерка ясно, что неудовлетворительность данных, приобретённых путём спектрального исследования, проистекает, главным образом, от неточности способов, употреблённых для разделения тел, и от несовершенства обыкновенных способов наблюдения и обозначения спектров, вследствие чего тела, очевидно различные, оказывались сходными в отношении спектров (Аскенази, Микели, Шён, Луневский), так что показания спектроскопа были менее надёжными, чем указания невооружённого глаза.
Следовательно, требовалось позаботиться одновременно о получении, по возможности, чистых, по крайней мере, оптически чистых, тел и об усовершенствовании способа наблюдения и регистрирования спектров.
Я буду излагать свои наблюдения в их хронологической последовательности, как самой естественной и логической, но прежде скажу несколько слов о принятом мною способе наблюдения и обозначения спектров.
Мы видели, что уже Ангстрем и Гартинг убедились в необходимости последовательного наблюдения спектров при изменяющейся концентрации раствора или толщины слоя. Оба способа одинаково верно ведут к цели, но второй из них удобнее на практике, так как он соединяет наибольшую точность с наименьшей тратой времени. После нескольких более или менее неудачных попыток я остановился на следующем небольшом приборе (рис. 1), вполне достигающем своей цели.
Две концентрические стеклянные трубки соединены между собою посредством оправы из обыкновенной пробки таким образом, что внутренняя может двигаться в наружной, как поршень или, скорее, как окуляр зрительной трубы. Передний конец наружной трубки отшлифован и закрыт пластинкой из зеркального етекла, которая удерживается в этом положении двумя гуттаперчевыми кольцами, протянутыми к металлической оправе заднего конца этой трубки. Передний конец внутренней трубки закрыт тщательно отшлифованной пробочкой, также из зеркального стекла, а самая трубка снабжена вытравленною в стекле миллиметрической скалой, дозволяющей при вдвигании и выдвигании трубки измерять толщину слоя жидкости, находящейся между передними концами обеих трубок, т. е. между заднею поверхностью зеркальной пластинки и переднею поверхностью зеркальной пробки. В верхней, передней части наружной трубки находится отверстие с каучукового трубочкою, в которое вставляется маленькая пипетка о испытуемою жидкостью. Прибор этот дозволяет работать с ничтожными количествами веществ (вместимость его 7 куб. см) и пригоден для всевозможных растворов, спиртовых и водяных, щелочных и кислых, так как он состоит исключительно из стекла и пробки, без всякого цемента или клея. Наблюдение идёт весьма быстро: определив сначала спектры, положим, через каждые 10 мм, можно заметить места, требующие более точного наблюдения (т. е. где линии сливаются между собою или выклиниваются), и там определить спектры чрез каждый миллиметр, имея притом возможность сколько угодно раз возвращаться к сделанному уже определению, чтобы проверить его. При таком способе наблюдения, спектральное исследование жидкостей достигает желаемой точности (1).
-----------------------------------
1. Для достижения полной точности в изображении спектров желательно было бы, кроме положения и ширины полос, обозначать их относительную черноту и ясность промежутков. Для этого я воспользовался фотометрическим приёмом, описанным недавно Фирордтом (Pogg. Ann., 1869,8). Приём этот заключается в следующем. Ослабляя напряжение источника света, освещающего микрометр спектроскопа, достигают момента, когда он перестаёт быть видимым на поле спектра. Этот момент для различных частей спектра наступает ранее или позднее. Таким образом, например, на резкой чёрной линии в красной части спектра светлые линии микрометра перестают быть видимыми гораздо позже, чем на остальных. Для ослабления света Фирордт употреблял систему дымчатых стёкол, но подобные стёкла хорошего достоинства довольно редки, и во всяком случае, представляют то неудобство, что ослабляют свет скачками. Я пробовал заменить их раствором китайской туши с аравийской камедью. Подобный раствор, неоднократно профильтрованный, не образует более осадка и может вполне ваменить дымчатые стёкла, с тем преимуществом, что при употреблении его в приборе, сходном с описанным, можно увеличивать слой, а следовательно, и ослаблять свет, с желаемою постепенностью.
Понятно, что при этих и вообще при всех сравнительных наблюдениях источник света и ширина щели спектроскопа должны быть, по возможности, одинаковы. Считаю нелишним упомянуть здесь о приёме, который я употребляю для измерения ширины щели, так как мне не случалось встретить указаний на него. С этой целью щель из вертикального приводится в горизонтальное положение, а микрометр, наоборот, ив горизонтального в вертикальное. Тогда в поле зрения получается увеличенное изображение щели, перекрещиваемое скалой микрометра.
-----------------------------------
Понятно, что и способ обозначения спектров отличается от обыкновенного бунзеновского, превосходного, пока дело касается спектров раскалённых газов, но неприменимого для обозначения поглощения света цветными средами, так как изображаемые величины, т. е. высота и чернота бугорков, совершенно произвольны (см. спектры хлорофилла у Аскенази и растворов солей дидима у Бунзена).
Полученные данные обозначаются следующим образом. Принимая деления микрометра за абсциссы, толщину слоя жидкости за ординаты, соединяя все наблюдения одною кривою и зачернив всю часть рисунка под кривой, - получим изображения, приведённые на таблице II и дающие точное понятие о поглощении света испытуемою жидкостью (1). Для наглядности можно себе представить, что каждый подобный чертёж изображает в плане четвероугольный сосуд, в 5 см шириною и 8 длиною, наполненный раствором испытуемой жидкости. На переднюю (в плане верхнюю) стенку этого
---------------------------------
1. Подобный способ обозначения был, если не ошибаюсь, в первый раз употреблён И. Мюллером (Pogg. Ann., 1847). [Их называют спектрограммами. Ред.]
---------------------------------
сосуда отброшен спектр, светлые языки означают глубину, на которую лучи различной преломляемости проникают в жидкость.
Как видно, красные лучи пронизывают всю толщу этого слоя и, судя по наклону абсорбционной линии, вероятно, проникают далее ещё на такое же расстояние.
Первый рисунок на таблице II изображает полученный подобным образом спектр спиртового раствора хлорофилла. Он состоит (согласно описанию вышеприведённых авторов) из четырёх тёмных полос, за которыми, с линии F или b, смотря по концентрации, начинается сплошное поглощение голубых, еиних и прочих лучей. Совершенно сходные спектры получены мною при исследовании различных растений: злаков, шпината, ежевики, плюща. Единственная, быть может, подверженная колебанию часть спектра - это третья черта (слева); она представляется о различною степенью ясности, но тем не менее встречается во всех исследованных мною спектрах. Это различие, может быть, объясняется тем обстоятельством, что она вообще менее явственна, чем остальные. Свежие листья, в особенности такие, в которых воздушные полости инъектированы водой, вследствие чего они становятся прозрачнее, представляют спектры, соответствующие растворам слабой концентрации. Следовательно, не подлежит сомнению, что извлечение хлорофилла спиртом не подвергает его изменению, по крайней мере, в оптическом отношении. Точно так же не подвергает его изменению осаждение водным глинозёмом и вторичное растворение в спирте (1), т. е. приём, употребляемый Фреми для получения чистого хлорофилла.
При этом способе наблюдения обнаруживаются различия, ускользающие от точного определения при наблюдении спектров только средней концентрации или средней толщины слоя. Следующий пример лучше всего пояснит сказанное. Хлорофилл нормальный и хлорофилл, изменённый действием солнечного света, ясно различаются по цвету: первый - зелёный, второй - бурый; но абсорбционные полосы одни и те же (спектр III, см. табл. I); всё различие заключается в их ширине или большей или меньшей ясности светлых промежутков, что становится понятным из сравнения первого и второго рисунков II таблицы.
Прежде чем перейти к исследованию ближайших составных начал и продуктов изменения хлорофилла, скажу несколько слов о возможности количественного определения этого вещества посредством спектрального анализа. Если определение абсолютных количеств станет возможным только тогда, когда хлорофилл будет получен в химически чистом виде, когда будет известен его элементарный состав, то определение относительных количеств, весьма любопытное в физио-
---------------------------------------
1. Вообще во всём следующем излошении под нормальным раствором хлорофилла разумеется спиртовая вытяжка, выпаренная, обработанная горячей водой для извлечения желтоватого или буроватого, растворимого в воде вещества, обыкновенно сопровождающего хлорофилл, и снова растворённая в спирте или эфире. Как сказано, лак, получаемый осаждением водным глинозёмом, даёт растворы нормального хлорофилла. Высушенный лак уже не уступает всего хлорофилла спирту и скоро буреет, изменяется, даже в темноте.
---------------------------------------
логическом отношении, становится возможным уже в настоящее время. На возможность подобного количественного определения указал Аскенази (на основании количественных определений пигментов крови, сделанных Прейером), но это заключение было преждевременно, потому что на основании данных, которыми обладал Аскенази, строгое количественное определение было невозможно.
Возможность количественного определения основывается на следующем положении. Равные объёмы растворов, дающие при одинаковом напряжении света и одинаковой толщине слоя одинаковые спектры, содержат равные количества вещества. Откуда, при прочих равных условиях, количества данного вещества, содержащиеся в растворе, прямо пропорциональны объёму раствора и обратно пропорциональны толщине слоя. Измеряя то или другое или то и другое вместе, получим меру для относительных количеств вещества.
Эти прочие равные условия будут: равное напряжение света и равенство спектров.
Первое условие будет выполнено при равной ширине щели и одинаковом напряжении источника света, второе вполне достигается непосредственным сличением спектров в том же спектроскопе. Но если измерение ширины щели достигается весьма просто, то получение источника света постоянного, определённого напряжения составляет задачу, ещё не разрешённую физиками.
Впрочем, при непосредственном сличении спектров не представляется необходимости в подобном источнике; для избежания его необходимо только иметь постоянный, неизменяющийся нормальный раствор, который будет служить единицей или эталоном. Если невозможно получить подобный неизменяющийся, нормальный раствор, то и самый способ количественного определения становится невозможным. Это обстоятельство, т. е. невозможность получения источника света определённого напряжения, а за отсутствием его необходимость в нормальном растворе для сравнения, упущено из виду всеми исследователями, предлагавшими спектральный анализ для количественных определений.
Для хлорофилла возможность получения постоянного раствора представлялась в высшей степени невероятною, так как известна лёгкая изменяемость хлорофилла под влиянием света. Растворы хлорофилла, даже сохраняемые в темноте, утрачивают зелёный цвет, а с тем вместе изменяется и спектр. По счастью, это непостоянство вполне устраняется сохранением растворов в отсутствие воздуха. Спиртовой раствор, запаянный в стеклянной трубке после продолжительного кипячения, сохраняется, не изменяясь, неопределённое время, даже на солнце (1). Таким образом, возможность количественного определения путём спектрального анализа не подлежит сомнению; остаётся только испытать его чувствительность и избрать наиболее удобный приём для измерения.
Первый испытанный мною способ отделения ближайших основных начал хлорофилла был первый способ Фреми, как простейший.
Как было сказано выше, взбалтывая хлорофилл со смесью хлористо-водородной кислоты и эфира, удаётся разделить его на две составные части, располагающиеся в два слоя: верхний - эфирный, золотисто-жёлтый, и нижний - кислотный, сине-зелёный или почти синий. Первый содержит, по Фреми,
-------------------------------
1. Привожу самое убедительное из сделанных мною наблюдений. Спиртовой раствор хлорофилла, запаянный в стеклянной трубке в августе 1869 г., в Гейдельберге, сохранил, нисколько не изменяясь, свой велёный цвет до июля месяца 1870 г. Во время необыкновенно знойных и ясных дней, стоявших в это время в Париже, трубка эта была неоднократно выставляема на несколько часов на солнце без всяких последствий. Затем кончик трубки был отломлен под ртутью, чтобы убедиться в отсутствии воздуха, и открытая трубка снова выставлена на солнце. По прошествии десяти минут раствор заметно побурел. В других трубках, не выдержавших этой пробы, оказался воздух. Любопытно, что эфирные растворы постояннее - даже в присутствии воздуха в запаянной трубке они долгое время сохраняют свой цвет на солнце.
-------------------------------
раствор его филлоксантина, второй - филлоцианина. Спектры обоих растворов (при слабых и средних концентрациях) сходны между собою и с хлорофиллом, с тем существенным различием, что филлоцианин пропускает более синих лучей, чем хлорофилл. Насыщая кислый раствор щёлочью или мрамором и взбалтывая с эфиром, можно получить средний эфирный раствор филлоцианина (филлоксантеин Фреми), который будет уже не синего, а бурого цвета. Это изменение цвета при насыщении всего лучше наблюдать при насыщении мрамором; тогда образуется три слоя: нижний - бесцветный слой хлористого кальция, средний - кислый раствор филлоцианина, и верхний - слой эфира. Пояс филлоцианина становится все уже и уже, причём принимает всё более и более высокий синий цвет; наконец, наступает момент, когда вся кислота насытится и филлоцианин почти мгновенно растворяется в эфире, сообщая ему описанный бурый цвет.
Полученный таким образом средний эфирный или спиртовой раствор филлоцианина (филлоксантеин Фреми) отличается сильной красной флуоресценцией; спектр его (при средней концентрации) представляет все абсорбционные линии хлорофилла и ещё одну в синей части (следовательно, сходен со спектром V табл. I), которая в хлорофилле, вероятно, маскируется филлоксантином. Кроме того, все линии гораздо резче выделяются на более ясном поле. Таковы оптические свойства филлоцианина.
Обратимся теперь к ярко-жёлтому эфирному раствору филлоксантина. Раствор этот представляет значительную флуоресценцию и спектр, сходный со спектром среднего раствора филлоцианина, за исключением обильного поглощения голубых и синих лучей. Таким образом, или оба эти тела, наглаз совершенно различные, представляют одинаковые спектры и флуоресценцию или одно из них содержит примесь другого (1). Зная, с одной стороны, что филлоксантин нерастворим в соля-
-----------------------------
1. Достойно удивления, как мало внимания обратили на это обстоятельство Аскенази, Микели, Шён, Луневский и пр.
-----------------------------
ной кислоте (что обнаруживается тем, что при растворении хлорофилла в соляной кислоте остаются нерастворимые жёлтые клочья), а с другой, что филлоцианин растворим в обеих жидкостях, можно было заключить, что филлоксантин содержит примесь филлоцианина, а не наоборот. Это предположение вполне оправдалось. Взбалтывая жёлтый, эфирный раствор филлоксантина с новым количеством хлористо-водородной кислоты, можно было приметить окрашивание её в зелёно-голубой цвет; одновременно с тем в спектре филлоксантина замечалось постепенное исчезание абсорбционных линий, вместе с чем утрачивалась способность флуоресцировать. Наблюдение это производилось со всей желаемою точностью перед спектроскопом. Для этого я брал трубку с краном; спуская постоянный слой кислоты и добавляя испарявшийся или растворявшийся в кислоте эфир так, чтобы сохранять неизменным объём, а следовательно, и концентрацию филлоксантина, можно убедиться, что при повторной обработке соляной кислотою жёлтое вещество, нисколько не изменяясь, уступает кислоте филлоцианин.
Но так как филлоцианин растворим в обеих жидкостях, то здесь происходит явление разделения тела между двумя растворителями, явление, превосходно изученное недавно Бертло, и потому понятно, что этим способом невозможно извлечь весь филлоцианин; и действительно, самый чистый филлоксантин, приготовленный таким способом, представляет следы линии в красной части спектра и слабую флуоресценцию.
Для того чтобы убедиться, что эти следы абсорбционной линии могли зависеть от примеси, я приготовил раствор филлоксан-теина соответствующей концентрации, т. е. с абсорбционной линией соответствующей ширины; оказалось, что этот раствор был до того бесцветен, что, только поставив его рядом с водою, можно было заметить, что он окрашен; несмотря на то, он заметно флуоресцировал. Таким образом, раствор филлоксантеина, настолько слабый, что он не способен изменить оттенок другого цветного раствора, способен еообщить ему заметную черту в спектре и флуоресценцию.
Этих фактов уже было достаточно, чтобы заключить, что оптически чистый (1) филлоксантин не представляет ни линии поглощения, ни флуоресценции. Чистый филлоксантин также не представляет синего окрашивания с кислотами, как полагают Фреми, Фильоль и пр., - эта реакция только служит признаком присутствия филлоксантеина.
Таким образом, спектр хлорофилла (или, вернее, хлорофилла, изменённого кислотой) будет сложный, происшедший чрез наложение спектра филлоксантина на спектр филлоксантеина (см. спектры III, IV и V, табл. I).
Итак, хлорофилл при обработке его кислотой и эфиром распадается на два оптически различные тела. Но заключать из этого, что это действительные и единственные ближайшие составные начала хлорофилла, как сделал Фреми, было бы преждевременно. Мнение Фреми, что кислый раствор филлоцианина и эфирный раствор филлоксантина, смешанные, при прибавлении спирта снова образуют хлорофилл, неверно; во-первых, цвет вовсе не прежний изумрудно-зелёный, а синевато-зелёный, и раствор необходимо должен содержать небольшой избыток кислоты, при уравнении которой принимает бурый цвет, т. е. тот, который он получает от первых капель кислоты. Этого соображения достаточно, чтобы убедить, чао тела, которые Фреми называет филлоцианином и филлоксантеином, не действительные, ближайшие составные части хлорофилла, а продукты изменения, вызванные действием кислоты.
Что означенные два тела не единственные составные начала хлорофилла, яено из следующего опыта. Известно, что кислые, еиние растворы хлорофилла могут быть осаждены или уравнением кислоты, как выше описано, или разбавлением её водою.
Неоднократно было указано на то, что осадок в том и другом случае различен: в первом он клочковатый, оседающий на дно,
------------------------------
1. Я буду употреблять это выражение, не считая себя вправе употреблять выражение: химически чистый.
------------------------------
во втором - мелкий, лёгкий, взвешенный в жидкости (1). Я сделал опыт, чтобы убедиться, действительно ли осадок в том и другом случае будет одинакового состава, но различной консистенции. Осадив концентрированный раствор водою, я затем уравнил профильтрованный, почти бесцветный раствор и получил обильный клочковатый, почти бесцветный осадок; повторным осаждением получился совершенно бесцветный осадок.
Не имея этого тела в достаточном количестве, я не могу ещё притти ни к каким заключениям о его природе. Замечательна его лёгкая растворимость в кислотах и щелочах; ничтожного избытка щёлочи при уравнении кислого раствора достаточно,, чтобы снова растворить образовавшийся осадок. Он растворим и в спирте, но при неизвестных мне условиях, и со временем теряет способность растворяться в спирте и кислотах. Этим, вероятно, объясняется факт, описанный, как мы видели выше, Берцелиусом и Моро, что хлорофилл, осаждённый из спиртового или кислого раствора, становится отчасти нерастворимым в этих жидкостях.
Филлоксантеин, полученный тем или другим путём, т. е. уравнением или осаждением водой, представляет те же оптические свойства.
Как бы то ни было, из приведённого факта можно вывести два важных заключения. Во-первых, им доказывается окончательная бесполезность произведённых до сих пор элементарных анализов; исследователи, получавшие свой чистый хлорофилл уравнением или осаждением водою, анализировали совершенно различные тела. Этим, быть может, объяснятся противоречия относительно содержания азота. Мульдер и Моро, осаждавшие мрамором, нашли азот. Пфаундлер, осаждавший горячей водой, не нашёл его. Быть может, найденный азот принадлежит не пигменту, а описанному бесцветному телу.
-----------------------------
1. Осадок в первом случае бурого цвета; во втором - зеленовато-синего, потому что осаждается ив кислой жидкости; тщательно промытый водой, вопреки показаниям некоторых исследователей, он также бурого цвета.
-----------------------------
Второе заключение, которое можно вывести из этих фактов, то, что содержание в растении, собственно, хлорофилла, т. е. пигмента, столь ничтожное по оценке некоторых исследователей (1), должно быть, в сущности, ещё менее, так как большая часть вещества, принимавшегося за хлорофилл, состояла из описанного бесцветного вещества*.
Итак, мы видим, что тела Фреми не единственные составные части хлорофилла и что филлоцианин не действительное ближайшее начало хлорофилла, присутствующее в нормальном растворе или в самих растительных органах.
Это тело бурого цвета; то же тело, которое находится в растении, должно быть зелёное в средних растворах, т. е. должно так же относиться к нормальному хлорофиллу, как филлоксантеин относится к хлорофиллу, изменённому кислотой.
Но выражения бурый, зелёный, которыми мы до сих пор характеризовали эти два видоизменения хлорофилла, весьма неопределённы. Кроме того, мы видим, что и самые спектры сходны; большая или меньшая чернота линий, большая или меньшая ясность промежутков не могут служить для точной оптической характеристики тела.
Простейшего размышления, однако, достаточно, чтобы убедить, что тела, представляющие резкое различие в цвете для невооружённого глаза, должны представить не менее резкие различия при исследовании их спектров, лишь бы их сравнивали при концентрации или толщине слоя, при которых различие наиболее очевидно (2). И действительно, сравнивая очень концентрированные растворы хлорофилла, нормального и изменён-
-------------------------------
1. По Берцелиусу, всё содержание хлорофилла в целом дереве не превышает нескольких граммов; по Моро, и это количество преувеличено.
2. Например, очень слабые растворы того и другого будут почти одинакового желтоватого цвета.
* Как показал Вильштеттер, при извлечении хлорофилла спиртом, ацетоном и другими органическими растворителями в раствор действительно переходят главным образом бесцветные вещества. Но количество хлорофилла не очень мало; оно составляет от 1,5 г до 3,5 г на 1000 г свежего листа. См. примеч. ред. на стр. 388-389. Ред.
-------------------------------
ного кислотами, можно убедиться, что спектры их совершенно различны: первый представляет светлую красную полосу и две зелёные, отделённые узким промежутком; второй - более широкую, красную, и узкую, но очень явственную, жёлтую, несколько правее линии D (см. спектры VI и VII табл. I). Но ещё нагляднее различие это обнаруживается исследованием этих тел при различной толщине слоя. Фигуры 1 и 2 таблицы II представляют поглощение света растворами нормального хлорофилла и хлорофилла, изменённого действием кислот.
Определив подобным же образом поглощение света филло-ксантином и филлоксантеином, получим изображения (фиг. 3 и 5 табл. II), наглядно показывающие, что от смешения этих двух тел может произойти тело, изображённое на фиг. 2, но ни в каком случае не нормальный хлорофилл, изображённый на фиг. 1.
Искомая неизменённая составная часть хлорофилла должна иметь спектр, который относился бы к спектру нормального хлорофилла, как спектр филлоксантеина относится к спектру изменённого хлорофилла.
Вот те главные результаты, к которым приводит исследование хлорофилла по первому способу Фреми. Он, очевидно, не даёт ближайших составных начал хлорофилла, а продукты изменения; кроме того, этим путём нельзя получить чистого филлоксантина.
Второй способ Фреми, как известно, заключается в осаждении спиртового раствора хлорофилла баритом, причём получается превосходный зелёный осадок, уступающий при обработке алкоголем филлоксантин, но удерживающий другое, эелёное начало. Трёх, четырёх обработок алкоголем достаточно, чтобы извлечь весь филлоксантин, причём нерастворимый осадок получает более изумрудный оттенок вследствие удаления жёлтого начала. Уже при осаждении заметно, что осадок не однообразный, а состоит из двух: более тяжёлого, порошковатого, зелёного, и клочковатого, жёлтого; первоначально осаждается первый, а затем и второй, повидимому, вследствие разбавления алкоголя баритовой водою.
Жёлтый раствор, если хлорофилл был вполне осаждён, представляет чистый филлоксантин, без следов абсорбционных линий или флуоресценции. В противном же случае он может быть получен в чистом виде повторным осаждением и растворением. Таким образом получаются значительные количества этого вещества. Спектр его изображён на таблице I, спектр IV, закон поглощения - на таблице II, фиг. 3*. Характеристична выемка между 70 и 80 делениями микрометра, которая видна и на спектре хлорофилла (фиг. 1 табл. II).
Баритовый осадок промывается алкоголем, пока алкоголь окрашивается, и затем разлагается серной кислотой. Полученный синий раствор осаждается водой, но не вполне - водяной раствор сохраняет высокий синий цвет с красной флуоресценцией (1). Осадок промывают водой и растворяют в алкоголе.
Судя по первому способу разложения хлорофилла, можно бы ожидать, что здесь происходит подобное же распадение, что спиртовой раствор содержит филлоксантеин, но уже самый цвет раствора указывает, что полученное тело отличается от него. Вместо золотисто-бурого цвет его каштаново-бурый. Это тело названо Фреми филлоциановой кислотой, но он нигде не говорит, считает ли его тождественным с филлоцианином, полученным по первому способу.
Спектр его резко отличается от спектра хлорофилла или филлоксантеина (см. спектр IX табл. I). Вместо одной линии в красной части спектра являются две, лежащие одна правее, другая левее линии хлорофилла; линии в оранжевой части
------------------------------
1. Аскенави и Микели отрицают существование синих растворов - описываемый раствор лавурно-синего цвета, без малейшего зелёного оттенка. Этот раствор при синем цвете обладает превосходной красною флуоресценциею.
* На I и II таблицах К. А. применил номенклатуру, предложенную им на схеме, стр. 427. Здесь филлоксантеин Фреми переименован в филлоксантин, а за филлоксантином Фреми оставлено название Берцелиуса - ксантофилл. Ред.
------------------------------
недостаёт, линия при D очень слабо выражена (при толщине слоя, изображённой на спектре IX, её ещё не видно), линия между D и Е гораздо чернее и шире, чем в хлорофилле, наконец, абсорбционная линия при F очень слабо выражена. Следовательно, это тело по спектру совершенно отличное от филлоксантеина.
Но этот спектр легко превратить в спектр филлоксантеина, стоит прилить несколько капель щёлочи. Изменение особенно быстро происходит при взбалтывании жидкости, причём, быть может, происходит поглощение кислорода.
Превращение спектров можно наблюдать перед самым спектроскопом. Явление это весьма любопытно; оно происходит следующим образом: к существующим уже линиям (спектр IX) присоединяются новые (например, в красной части спектра появляются три: две уже существовавшие начинают раздвигаться, и в промежутке появляется третья; см. спектр X); старые стушёвываются, как бы тают, новые растут, и, наконец, получается спектр V. Всего долее сохраняются следы первой линии в красной части; следы её мне случалось видеть и в филлоксантеине, полученном по первому способу.
Итак, филлоксантеин и филлоциановая кислота различаются между собою, но могут взаимно превращаться, или, вернее, филлоциановая кислота Фреми способна при действии щелочей превращаться в тело, оптически сходное с филло-ксантеином. По мнению Фреми, хлорофилл - сочетание филлоциановой кислоты с филлоксантином. Приведённые факты, повидимому, благоприятствуют предположению, что это тело - кислота, но противоречат предположению, что эта кислота образует сочетание с филлоксантином. В самом деле, предположим, что это кислота; тогда спектр с двумя чертами будет спектр свободной кислоты, а спектр филлоксантеина, получающийся при действии щёлочи, будет спектр её соединений, солей и пр.
Как бы то ни было, второй способ Фреми ещё менее первого даёт возможность получить ближайшие составпые части хлорофилла в неизменённом виде, т. е. со всеми физическими свойствами, о которыми они встречаются в хлорофилле.
Первая, очевидная причина изменения заключается, как и в первом способе, в употреблении энергических минеральных кислот. Из опытов Берцелиуса и Фильоля оказывается, что некоторые органические кислоты, например, уксусная, не действуют так, как минеральные кислоты или щавелевая, или, выражаясь точнее, действуют менее энергично, так что нужен известный избыток, чтобы вызвать это явление.
Ясно, что для разложения баритового осадка следовало употребить органическую, уксусную или винную кислоту. Для этого я поступал следующим образом: баритовый осадок разлагал раствором гидрата кали; получился превосходный изумрудно-зелёный раствор, с красной флуоресценцией и спектром нормального хлорофилла с пятой линией в синем (1). Полученный раствор я сливал в стеклянный цилиндр с пробкой и наливал сверху слой эфира.
Несмотря на взбалтывание, эфир нисколько не окрашивался, пока жидкость сохраняла щелочную реакцию. Затем, приливая каплю за каплей кислоту, я уравнивал щёлочь. С последней каплей кислоты, насыщающей основание, всё красящее вещество переходит в эфирный слой, а нижний слой обесцвечивается. Таким образом избегается вредный избыток кислоты. Растворимость зелёного тела в щёлочи весьма значительна - одной капли достаточно, чтобы снова перевести его в нижний, водяной слой. Таким образом, капли кислоты или основания достаточно, чтобы переводить всё вещество из одного растворителя в другой.
При насыщении щёлочи, обыкновенно всплывает в верхней части водянистого слоя бесцветное вещество в виде плёнок, остающихся на границе водяного и эфирного слоев. Быть может, это то же вещество, которое было описано выше.
-------------------------------
1. Растворение в едком кали нужно потому, что разложение осадка кислотой не идёт успешно ни вводе, ни в алкоголе, так как филлоциановая кислота нерастворима в воде, а баритовая соль - в алкоголе.
-------------------------------
Полученный средний эфирный раствор превосходного изумрудного цвета, более высокого, чем цвет хлорофилла, так как из последнего выделено ярко-жёлтое тело - филлоксантин. Раствор этот обладает флуоресценцией в высшей степени, чем сам хлорофилл, что также объясняется отсутствием филлоксантина, который, не флуоресцируя сам, должен ослаблять флуоресценцию. Наконец, спектр его - спектр хлорофилла, с тем только различием, что он представляет ещё пятую абсорбционную черту в синей части спектра (1), которая в хлорофилле маскируется филлоксантином. Подробное исследование спектра при различной толщине слоя обнаружило полнейшее сходство, так что оба изображения (т. е. описываемого тела и филлоксантина, фиг. 3 и 4), наложенные одно на другое, дают спектр хлорофилла.
Итак, полученное тело, без сомнения, та искомая составная часть, которой хлорофилл обязан своими характеристическими оптическими свойствами, и получена она в неизменённом виде. Я предлагаю назвать это тело хлорофиллином.
Следовательно, хлорофиллин относится к хлорофиллу так же, как филлоксантеин к хлорофиллу, изменённому кислотами. Почти излишне говорить, что хлорофиллин при действии кислот превращается в филлоксантеин, т. е. от нескольких капель теряет зелёный цвет, от избытка кислот принимает сине-зелёный, который при уравнении переходит в бурый, свойственный филлоксантеину. Таким образом, действием кислот утрачивается зелёный цвет хлорофиллина.
Но полученные описанным образом растворы хлорофил-лина, эфирные или спиртовые, весьма непостоянны. По прошествии нескольких часов или суток спектр, а вслед за тем и цвет их, начинает изменяться. Они уже не предста-
-----------------------------
1. При очень сильном освещении замечается ещё minimum черноты между 80 и 90 делениями хлорофилла.
-----------------------------
вляют прежнего яркого зелёного, а в толстом слое яркого красного цвета и роскошной флуоресценции (1). Конечным продуктом является тело, стоящее по своему спектру в таком же отношении к хлорофиллину, в каком филлоциановая кислота находится к филлоксантеину, т. е. характеризующееся, главным образом, двойной линией в красной части спектра (см. спектр VIII, табл. I). Сходство это увеличивается ещё тем, что нескольких капель щёлочи достаточно, чтобы превратить его спектр обратно в спектр хлорофиллина, точно так же, как спектр филлоциановой кислоты превращается в спектр филлоксантеина. Я буду называть его в дальнейшем изложении хлорофиллеином, хотя, как будет сказано ниже, насчёт этого тела, как и насчёт филлоциановой кислоты, имею некоторые сомнения; весьма возможно, что и то и другое окажется смесью двух тел (2).
Для выражения аналогии между описанными четырьмя телами я предложил бы переименовать филлоксантеин Фреми в филлоксантин (оставив за филлоксантином прежнее на-
-------------------------------
1. В присутствии ничтожного количества щёлочи растворы эти сохраняются долее. По всей вероятности, изменение вызывается атмосферной углекислотой. Подобное же явление замечается относительно гемоглобина, который в присутствии щёлочи сохраняется долее, но всё-таки переходит в метгемоглобин, по Гоппе-Зейлеру, или смесь гемоглобина и гематина, по Кюну.
2 Нормальный хлорофилл Берцелиуса, бев всякого сомнения, состоял из хлорофиллеина или смеси хлорофиллина и хлорофиллеина. Это можно заключить из способа получения, а также из выражения: Diese Losung zeigt sich beim Durchsehen im Peuerschein nicht rot (Pogg. Ann., 1838, 300 стр.). [Эти растворы при рассматривании через них пламени не кажутся красными. Ред.]. Растворы хлорофиллеина действительно не представляют в толстом слое того превосходного красного цвета, который свойствен хлорофиллу и хлорофиллину. По этому признаку и по уменьшению флуоресценции, можно безошибочно, не прибегая к спектроскопу, заметить начало разложения хлорофиллина. Явление это понятно, потому что хлорофиллеин, а особенно смесь его с хлорофиллином, поглощает почти все красные лучи, пропуская только самые крайние, тусклые лучи около линии А.
-------------------------------
звание Берцелиуса-ксантофилл), а филлоциановую кислоту, ввиду того что это название совершенно неправильно, так как тело это не синее, назвать филлоксантеином. Тогда все описанные тела можно выразить в следующей схеме:
Хлорофиллин превращается в филлонсантин. Ксантофилл, разлагаясь, образует образует
Хлорофиллеин » » Филлоксантеин
В дальнейшем изложении я так и буду называть эти тела.
Тела, стоящие в одном вертикальном ряду, - сходного цвета, зелёные или бурые. Тела, стоящие в одном горизонтальном ряду, имеют аналогичные спектры (1).
Ведь до сих пор описанные различными исследователями продукты распадения хлорофилла сводятся или на эти пять тел или на их смеси между собою и с описанным выше бесцветным веществом. Таким образом, становится возможным провести синонимику в этом хаосе зелёных, жёлтых, бурых, синих, чёрных и прочих тел, которыми изобилуют все работы по хлорофиллу (см. в особенности работы Берцелиуса, Моро и Фильоля).
Будут ли хлорофиллин и хлорофиллеин те два зелёные тела, о которых упоминает Стокс, нельзя решить по скудности сообщаемых им данных.
Полагая, что лёгкая изменяемость хлорофиллина обусловливается действием хотя и слабых кислот, я старался заменить их ещё слабейшими или придумать способ отделения хлорофиллина от ксантофилла, вовсе не прибегая к кислотам.
-----------------------------
1. Нельзя не заметить аналогии между этими четырьмя телами и телами, получающимися из пигментов крови:
Оксигемоглобин - Гемоглобин Гематин - Гемохромоген
-----------------------------
Раствор в едком кали я с этой целью разлагал, пропуская струю углекислоты (1). Углекислые щёлочи растворяют хлорофиллин, но в меньшей степени, чем гидрат, почему этим путём можно, взбалтывая с эфиром, получить только часть зелёного тела, состоящую, как оказалось, из смеси хлорофиллина и хлорофиллеина.
Затем я пробовал разлагать баритовый осадок сернокислым натром. При нагревании с раствором этой соли часть осадка становилась растворимой в алкоголе и в воде и состояла из смеси обоих зелёных тел.
Убедившись, что всеми этими путями получается или хлорофиллин, весьма непостоянный, или прямо смесь хлорофиллина и хлорофиллеина, и полагая, что это изменение вызывается осаждением баритом, я стал приискивать способ разделения хлорофиллина и ксантофилла без осаждения баритом.
Всевозможные сочетания растворителей, мною испробованные, оказались безуспешными (2). Дробное осаждение водным глинозёмом также не дало удовлетворительных результатов. Тогда я снова начал пробовать действие щелочей. В спиртовом растворе хлорофилла растворяется немного едкого кали, отчего хлорофилл нисколько не изменяется. Затем раствор выпаривается досуха; остаток растворяется в смеси воды и эфира, взбалтывается и оставляется на несколько часов отстояться. По прошествии этого времени слои отделяются начисто: верхний, эфирный, золотисто-жёлтый содержит ксантофилл; нижний, щёлочный, зелёный или, при значительной концентрации, красный содержит хлорофиллин. В верхней части зелёного слоя всплывает какое-то более
-------------------------------
1. Баритовый осадок отчасти разлагается углекислотой, но реакция не идёт удобно ни в воде, ни в спирте, почему нужно переменять эти жидкости, чтобы растворять зелёное тело, которое и оказывается смесью хлорофиллина и хлорофиллеина.
2. Стокс говорит, что ему удалось разложить хлорофилл смесью сернистого углерода и алкоголя, но, по моим наблюдениям, сернистый углерод действует наподобие кислот, т. е. получается не хлорофиллин, а филлоксантин.
-------------------------------
густое вещество, образующее тёмный непрозрачный пояо между двумя жидкостями (1). Эфирный слой декантируется, наливается новое количество эфира, снова взбалтывается и оставляется на несколько часов; эта операция повторяется до тех пор, пока эфир перестанет окрашиваться. Тогда с зелёным щелочным раствором для получения из него хлорофиллина поступают следующим образом. К нему приливают концентрированного раствора хлористого аммония и слегка нагревают. В уравненной таким образом жидкости осаждаются зелёные хлопья; их собирают на фильтре и промывают сначала концентрированным раствором хлористого аммония, потому что оставшихся следов аммиака было бы достаточно, чтобы снова растворить их, а затем - водою. Промытый осадок растворяется в спирте или эфире. Но и этот раствор редко содержит чистый хлорофиллин, а в большей части случаев - смесь его с хлорофиллеином; до сих пор мне не удалось уловить условия образования этого последнего*.
------------------------------
1. Может быть, это то самое бесцветное вещество, которое неоднократно упоминалось выше.
* Такой же приём - действие на хлорофилл концентрированным раствором едкого калия в спирту - применил Вильштеттер («Untersuchungen iiber die Assimilation der Kohlensaure», Berlin, 1918, стр. 12) для отделения зелёных пигментов хлорофилла от жёлтых. Происходящая при этом алломеризация хлорофилла - разрыв лактамного кольца в одной карбоксильной группе и вамыкание его с другим N молекулы - проявляется в преходящем изменении зелёного цвета хлорофилла в бурый (реакция Молиша).
Одновременно с этим происходящее омыление двух других карбоксильных групп, находящихся в форме сложных эфиров, ведёт к отделению от них двух спиртовых радикалов, легко омыляющейся фитильной группы и труднее омыляющейся метильной группы (фитола и метанола). Для обозначения свободного кислотного остатка Вильштеттером был взят термин, применённый Климентом Аркадьевичем, - хлорофиллин. Так как весь процесс идёт в щелочном растворе, то хлорофиллины получаются в форме калийных солей, нерастворимых в эфире, но растворимых в воде. Таким путём зелёные пигменты, переведённые в воднорастворимую фазу, а каротиноиды - в эфирный слой, могут быть разделены количественно («Untersuchungen iiber Chlorophyll», Berlin, 1913, стр. 51 и 313). Свободный хлорофиллин крайне нестоек, что отмечал и К. А. Ред.
------------------------------
Наконец, последний испробованный мною способ получения хлорофиллина без содействия кислот основывался на любопытном свойстве его выделяться из насыщенного раствора едкого кали. Для получения его этим путём на промытый эфиром щелочной раствор наливается слой эфира и прибавляется едкого кали в кусках. По мере насыщения раствора зелёное тело переходит в эфир, и полученный раствор представляет все свойства хлорофиллина, за исключением флуоресценции. Раствор, совершенно прозрачный при проходящем свете, при падающем представляется мутным. Кроме того, этот эфирный раствор оеаждается алкоголем и водою. Итак, ни один из описанных способов не даёт постоянного хлорофиллина, хотя вещество это при первоначальном получении представляет все физические свойства хлорофилла, но, очевидно, его внутреннее строение потрясено, и оно лишилось прежней прочности. Всего естественнее предположить, что основания, щёлочи или барит, разлагают хлоро-филлин, вступая с одной из составных его частей (хлорофиллеином?) в соединение (1) и выделяя другую; а по насыщении их кислотой составные части хлорофиллина снова соединяются, вполне или отчасти, но уже не так прочно, как прежде. Но какая же будет та предполагаемая, неизвестная часть хлорофиллина?
Ввиду этой лёгкой изменчивости хлорофиллина любопытно было изучить в этом отношении филлоксантин. Мы видели, что, поступая по второму способу Фреми, получаем прямо филлоксантеин (т. е. филлоциановую кислоту Фреми), а не филлоксантин, или емесь того и другого. Для того чтобы убедиться, в аналогии хлорофиллина и филлоксантина, и в этом елучае я поступил с баритовым осадком так же, как при получении хлорофиллина, но разлагал хлористоводо-
-----------------------------
1. Соединение, по спектру не отличающееся от хлорофиллина.
-----------------------------
родною кислотою в получал иногда чистый филлоксантин, иногда смесь его с филлоксантеином. Филлоксантин, полученный по первому способу, осаждённый баритом и разложенный кислотой, дал сходные результаты, т. е. снова или филлоксантин или смесь.
Таким образом, все способы получения хлорофиллина или филлоксантина, основанные на употреблении оснований, не дают удовлетворительных результатов, но для получения хлорофиллина до сих пор неизвестно иного способа; филлоксантин же может быть получен по первому способу Фреми, не прибегая к действию оснований; впрочем, и тогда, как было замечено выше, в нём иногда примечаются следы филло-ксантеина в виде едва приметной, узкой линии в крайней красной части спектра.
В настоящее время, следовательно, мы не в состоянии объяснить, в чём заключается превращение хлорофиллина в хлорофиллеин и филлоксантина в филлоксантеин. Как было замечено выше, самое существование этих последних, т. е. хлорофиллеина и филлоксантеина как самостоятельных тел, может быть подвергнуто сомнению; быть может, они, в свою очередь, окажутся смесями. Поводом к этому предположению служит непостоянство их спектров, едва ли согласимое с постоянством состава; так, например, относительная величина двух полос в красной части спектра изменчива: то они равны, то преобладает та или другая. Весьма возможно, что этот спектр представляет сочетание двух простейших (1).
-------------------------------
1. Здесь неуместно было бы распространяться о фактах, убеждающих меня в возможности подобного предположения; замечу только, что при более внимательном исследовании, может быть, и самый спектр хлорофилла окажется не столь простым, каким представляется. Так, при известной средней концентрации растворов в средине главной абсорбционной линии, в красной части спектра, обнаруживается minimum черноты. Подобное явление можно объяснить только тем, что линия эта состоит из трёх линий, налегающих одна на другую краями; этим объяснилась бы и её замечательная чернота, сравнительно с остальными полосами хлорофилла и абсорбционными полосами других тел. Сказанного достаточно, чтобы показать, сколько новых вопросов возникает на каждом шагу и как поспешен приговор Микели, что спектроскоп не в состоянии принести пользы при изучении хлорофилла.
[Следует отметить, как оправдалось это указание К. А. Применение спектроскопа, в форме спектроколориметра, позволило Вильштеттеру вести препаративное выделение хлорофилла и его продуктов распада с полным количественным учётом пигмента. Это и привело Вильштеттера к его блестящим исследованиям хлорофилла. Ред.]
--------------------------------
Убедившись в существовании зелёного тела, хлорофиллина, настоящего ближайшего начала хлорофилла, убедившись в его превращении в филлоксантин при действии кислот, любопытно было воспроизвести обратную реакцию, т. е. превратить филлоксантин в хлорофиллин, или, что всё равно, изменённый действием кислот хлорофилл - в нормальный зелёный.
Предшествовавшие исследователи, повидимому, считали это превращение невозможным и хлорофилл, изменённый кислотами, окончательно, безвозвратно изменённым. Действительно, как мы видели, нормальный цвет хлорофилла не возвращается с удалением, т. е. насыщением, кислоты. Никакими испытанными средствами не удалось получить из него вновь хлорофилла. Единственное исключение составляет нормальный хлорофилл Берцелиуса, но зато и получение этого тела представляет единственное непонятное место в его исследовании. Все три видоизменения хлорофилла, им полученные, были, очевидно, филлоксантин, так как все осаждены из соляной кислоты (1); но первое видоизменение при продолжительном действии щелочей превращалось в зелёное тело, остальные же два не превращались, несмотря на все попытки. Филлоксантин при действии щелочей действительно не пре-
------------------------------
1. В первом случае кислый раствор осаждался водою и осадок был велёного цвета от присутствия кислой жидкости (Берцелиус говорит, что выложенный на лакмусовую бумагу, он окрашивал её), но по промывке водою и до обработки едким кали он должен был быть, как и остальные два, бурого цвета. При насыщении кислоты это изменение очевиднее, потому что вся жидкость буреет.
------------------------------
вращается в хлорофиллин, в чём я имел случай неоднократно убедиться. Каким образом получилось зелёное тело из первого видоизменения, решительно невозможно объяснить иначе, как случайною примесью соли железа (как увидим впоследствии) (1).
Ознакомившись ближе со свойствами хлорофилла и продуктов его распадения, я пришёл к тому убеждению, что различные чёрные, бурые и жёлтые тела, описанные Фильолем, не что иное, как смеси в различных отношениях филлоксантина с ксантофиллом. Наиболее чистый филлоксантин представляют те чёрные хлопья, которые Фильоль получал, осаждая хлорофилл щавелевой кислотой. Об этом теле Фильоль говорит, что при действии щелочей оно принимает оранжево-жёлтый цвет, переходящий на воздухе в оливковый, но именно таково действие щелочей на филлоксантин. Далее Фильоль говорит, что при действии щелочного раствора окиси цинка это тело превращается в превосходное зелёное, которое можно осаждать органическими кислотами. Указание было ясно до очевидности; реакция Фильоля давала возможность превратить обратно филлоксантин в хлорофиллин, или изменённый кислотами хлорофилл в нормальный.
Предположение это оправдалось вполне. Реакция эта одна из самых любопытных, представляемых хлорофиллом. Её можно произвести со спиртовым раствором изменённого хлорофилла, с филлоксантином или филлоксантеином (2). Реакцию всего удобнее производить в плоской фарфоровой чашке, чтобы иметь возможно большую поверхность прикосновения с воздухом. От прилития реактива жидкость мгновенно окрашивается в оранжево-жёлтый цвет, который почти немедленно превращается в оливковый, постепенно переходящий в более и более выеокий зелёный. По проше-
------------------------------
1. Впрочем, мы увидим далее, что этот факт может объясниться ещё другим образом.
2 В последнем случае предварительно происходит изменение, сопровождающееся описанным выше превращением спектров.
------------------------------
ствии десяти минут или четверти часа вся жидкость принимает изумрудно-зелвный цвет, свойственный хлорофиллину; спектр оказывается тождественным. Отделение от щёлочи можно произвести тремя описанными выше способами: уравнением её кислотой или хлористым аммонием или насыщением её и взбалтыванием с эфиром. Итак, хлорофиллин и филлоксантин могут взаимно превращаться. С физиологической точки зрения, было вопросом первой важности определить, в чём заключается эта реакция. Всего проще и естественнее предположить, что это - восстановление и окисление. В самом деле, медленное превращение филлоксантина в хлорофиллин под влиянием щелочного раствора окиси цинка как бы указывает, что здесь происходит окисление насчёт кислорода воздуха. Фильоль, повидимому, нисколько в этом не сомневается и прямо высказывает, что кислород воздуха поглощается, но не приводит тому доказательства. Доказать это можно двояким образом: или показав, что в отсутствие кислорода реакции не происходит, или получив её путём несомненного окисления, т. е. при действии окисляющих веществ. Но ни тем, ни другим способом мне не удалось ещё получить этого доказательства. Впрочем, ввиду экспериментальных трудностей, с которыми сопряжён первый способ доказательства, полученный отрицательный результат ничего ещё не доказывает. Как убедителен был бы один положительный результат, так мало убедительны даже несколько отрицательных (1). Что же касается до действия окисляющих веществ, то более энергические, как, например,
-------------------------------
1. Как уже неоднократно было замечено, количества вещества, с которыми приходится работать, можно сказать, почти невесомы, и поэтому количества кислорода, необходимые для окисления, так ничтожны, что при всех предосторожностях нельзя быть уверенным, что его не заключалось в испытуемых жидкостях и атмосфере. Опыт я производил следующим образом. В коленчатой трубке с шариками помещались: в одном шарике - спиртовой раствор филлоксантина, в другом - раствор окиси цинка. Чрев весь прибор пропускался в продолжение получаса водород, проходивший пузырьками чрез обе жидкости. По прошествии этого времени прибор был запаян и обращен. Пришедшие в прикосновение жидкости обнаружили зелёную реакцию, хотя, повидимому, не так скоро, как на воздухе.
-------------------------------
хлор, вовсе разрушали цветное тело, другие же, как, например, перекись водорода и терпентинное масло, не оказывали вовсе действия. Азотная кислота, даже в самых слабых растворах, действует как кислота, т. е. не только превращает филлоксантин в хлорофиллин, но вызывает обратную реакцию. Впрочем, повторяю, эти отрицательные результаты, по моему мнению, не уничтожают ещё возможности и даже вероятности окисления.
Но если эта реакция - окисление, то обратная должна быть восстановление. Таково действительно господствующее мнение. Берцелиус, Мульдер, Шульце, а за ними и Сакс, считают реакцию, при которой хлорофилл буреет, восстановлением. К сожалению, и это мнение не основано на фактических доказательствах. Обыкновенно приводят в доказательство тот факт, что смесь соляной кислоты с цинком уничтожает зелёный цвет хлорофилла, превращая его в жёлтый, но этот факт нисколько не убедителен, так как соляная кислота сама по себе оказывает то же действие. Дальнейшее действие, без сомнения, принадлежит водороду; оно заключается в постепенном уничтожении пигмента, что и обнаруживается в спектроскопе постепенным суживанием, как бы таянием, абсорбционных линий. В конечном результате получается совершенно бесцветная жидкость, в которой, вопреки многим исследователям (1) никакими реактивами нельзя снова восстановить даже следов прежнего пигмента.
------------------------------
1. Впрочем, это замечание не относится к самому Берцелиусу, который описывает факт со всевозможными ограничениями, а к тем авторам, которые ссылаются на его опыт, каковы: Шульце, Сакс и др. Берцелиус говорит, что зеленоватое вещество, образующееся при выпаривании цинкового раствора, незначительно, в сравнении с взятым веществом, и притом грязно-зелёного цвета. Из этого составили теорию, что хлорофилл восстановляется водородом, а полученное жёлтое тело при выпаривании снова окисляется и превращается в хлорофилл.
------------------------------
В виду этого обстоятельства любопытно было найти какое-либо восстановляющее средство, помимо соляной кислоты и цинка, при котором первоначальное действие водорода остаётся неизменным. Для этого как источник водорода я употребил едкое кали и цинк, но выбор этот был неудачен, так как продукт реакции (щелочной раствор окиси цинка) - то самое вещество, которое производит обратную реакцию; следовательно, одновременно происходят две диаметрально противоположные реакции. Тем не менее вначале можно было заметить изменение в цвете хлорофилла.
Сернистый аммоний и реактив Стокса дали отрицательные результаты.
Шульце утверждает, что глюкоза оказывает такое же действие, как водород, но, несмотря на многочисленные опыты, мне не удалось получить этой любопытной реакции.
Таким образом, все попытки простого, непосредственного восстановления или окисления оказались безуспешными. Впрочем, простейшего размышления достаточно, чтобы убедиться, что реакция эта не может быть так проста. Очевидно, что в превращении филлоксантина в хлорофиллин играет какую-нибудь роль окись цинка (1). Этот факт навёл меня на мысль, не находится ли это превращение в какой-либо связи с присутствием в хлорофилле железа и не окажется ли возможным заменить окись цинка окисью или закисью железа.
Для этого я осаждал изменённый хлорофилл, или филло-ксантин, сернокислой закисью или окисью железа и полученный оранжево-бурый осадок кипятил с едким кали; филлоксантин растворялся в щелочной жидкости, с изум-
-----------------------------
Что касается до бесцветного тела, найденного Прейсером и упоминаемого Саксом (Chem. Centr. Bl., 1859), которое будто бы зеленеет на свету, то его следует, по всей вероятности, отнести к области фантазии.
1. Выше было сказано, что от действия щелочей филлоксантин.принимает оливковый цвет; филлоксантин, осаждённый баритом, принимает на воздухе (только с поверхности, а не во всей массе) ещё более решительный зелёный цвет; с окисью цинка - цвет изумрудно-зелёный. Здесь очевидна некоторая последовательность.
-----------------------------
рудно-зелёным цветом, следовательно, превращался в хлорофиллин.
Итак, превращение филлоксантина в хлорофиллин, по всей вероятности, явление сложное, зависящее одновременно от окисления и от неизвестного влияния окислов железа или цинка. Соли кобальта и никкеля не оказали того же действия. На важное физиологическое значение этой реакции будет обращено внимание в следующей главе.
Весьма возможно, что действие кислот на хлорофилл аналогично их действию на гематин, из которого концентрированная серная кислота извлекает железо. По Мульдеру, это железо, растворяясь в серной кислоте в виде закиси, выделяет водород. Если что-либо подобное происходит с хлорофиллом, то понятно, почему действие кислот будет восстановляющее, а также понятно, что для обратной реакции необходимы одновременно присутствие железа или цинка и окисление.
С другой стороны, развивая далее гипотезу Фреми в том же смысле, как на странице 422, можно бы предположить, что железо и есть то неизвестное нечто, которое вытесняется основаниями.
К числу замечательных особенностей хлорофилла следует отнести его превращение под влиянием солнечного света. Мы видели, что растворы хлорофилла (спиртовые или эфирные), выставленные на солнечный свет, по прошествии непродолжительного времени буреют, желтеют и, наконец, окончательно обесцвечиваются, и тогда никакими реактивами нельзя обнаружить в них присутствие пигмента. Это превращение весьма любопытно с физиологической точки зрения, и потому необходимо было изучить его поближе.
Спектральное исследование показало полное сходство между хлорофиллом, изменённым действием света (инсолиро-ванным), и хлорофиллом, изменённым действием кислот; другими словами, оно показало, что это изменение состоит в превращении хлорофилла в филлоксантин. Справедливость этого заключения вполне оправдалась, когда побуревший от света хлорофилл, подверженный действию цинкового реактива, снова получил утраченный зелёный цвет. Подобным образом мне удавалось восстановить хлорофилл листьев, засушенных на солнце, например, листьев китайского чая, так что пигмент, извлечённый из листьев испитого чая, получил тот же свежий зелёный цвет, которым он обладал на плантациях Китая.
Факт этот имеет, по моему мнению, важное физиологическое значение. До сих пор все исследователи принимали изменение хлорофилла под влиянием света за окончательное его разрушение и никак не предполагали, чтобы можно было восстановить утраченный зелёный цвет. Впрочем, при дальнейшем действии света пигмент, действительно, начинает разрушаться и, наконец, жидкость вполне обесцвечивается. В этом отношении действие света вполне сходно с действием водорода. Сначала хлорофиллин превращается в филлоксантин - хлорофилл буреет, затем филлоксантин начинает разрушаться - хлорофилл принимает жёлтый оттенок. В спектроскоп можно следить, как сглаживаются, тают абсорбционные полосы, пока, наконец, остаётся только одна в красном поле; затем и та исчезает. К этому времени раствор уже чистого жёлтого цвета и содержит один ксантофилл, который, повидимому, прочнее филлоксантина.
Подобная же последовательность наблюдается при желтении листьев осенью, чем и объясняются противоречивые показания авторов: по одним, жёлтые листья синеют от кислот; по другим - не представляют этой реакции. То и другое справедливо, но относится к различным периодам желтения. Реакция с кислотой доказывает, что ещё не весь филлоксантин разложился.
Сходство с действием водорода служит указанием, что и действие света восстановляющее. В науке, однако, как мы видели, господствует обратное мнение: предполагается, что это превращение - окисление. В своём месте была показана несостоятельность опытов Жодена и приведены более точные факты Мюллера; тем не менее не подлежит сомнению, что
в отсутствие воздуха этого явления не происходит. Мы видели в начале главы, что в запаянных трубках, не содержащих воздуха, хлорофилл не изменяется; там же было упомянуто, что эфирные растворы гораздо постояннее спиртовых.
Остаётся ещё упомянуть об одной любопытной и, быть может, весьма важной в физиологическом отношении реакции. Руководясь аналогией хлорофилла и пигментов крови (т. е» предполагая, что гемоглобину соответствует филлоксантин, а оксигемоглобину - хлорофиллин), я пытался найти, не существует ли и для хлорофилла тело, соответствующее карбонил-гемоглобину, т. е. хлорофиллин, в котором кислород был бы замещён окисью углерода. Для этого я пропускал чрез филлоксантин струю окиси углерода, чтобы посмотреть, не произойдёт ли поглощения, сопровождаемого изменением в цвете. Результатов не оказалось. Я подвергал спиртовой и щелочной раствор филлоксантина действию окиси углерода в запаянной трубке в водяной и масляной бане, - результатов также не оказалось. Тогда я испробовал действие окиси углерода в момент выделения, так как в природе всего вероятнее подобное действие. Для этого я прибегнул к следующему, довольно окольному пути. Источником окиси углерода я избрал разложение щавелевой кислоты глицерином. Но так как филлоксантин нерастворим в глицерине, то следовало смешивать последний со спиртовым раствором, так что по мере испарения спирта филлоксантин выделялся в виде мельчайшего взвешенного в жидкости осадка. В нагретую жидкость бросались маленькие кристаллики щавелевой кислоты. Количества кислоты должны были быть весьма малы, так как щавелевая кислота весьма энергически действует на хлорофилл, превращая хлорофиллин в филлоксантин. Желая вовсе избежать действия щавелевой кислоты, я испробовал действие щавелево-аммиачной соли. Оказалось, что и она разлагается глицерином с выделением окиси углерода, но и при употреблении аммиачной соли жидкость вскоре становилась кислой, вероятно, вследствие образования муравьиной кислоты. Впрочем, я убедился предварительно, что муравьиная кислота, подобно уксусной, не оказывает никакого действия на хлорофилл, если не употреблена в избытке.
Как бы то ни было, избегая избытка щавелевой кислоты, можно по прошествии некоторого времени заметить, что бурая, мутная жидкость принимает зелёный оттенок. Тогда, разводя её водою и взбалтывая е эфиром, можно извлечь зелёное тело. После первой подобной операции оно ещё грязновато-зелёного цвета, но, повторяя операцию несколько раз, получаем ярко-зелёное тело, хотя несколько иного (черноватого) оттенка, чем хлорофиллин. Подобная повторная обработка представляет даже удобство, так как легче избегается избыток щавелевой кислоты.
Спектр полученного тела вполне сходен со спектром хлоро-филлина, но подробнее мне не удалось его изучить (1). Повидимому, тело это постояннее относительно кислот, т. е. не так легко изменяется. Есть ли это тело действительно соединение с окисью углерода, соответствующее карбонил-гемоглобину, - на основании приводимых фактов трудно ещё решить, хотя, с другой стороны, трудно дать другое объяснение этому превращению.
Присутствует ли подобное тело в хлорофилле, также трудно решить вследствие полного сходства его спектра со спектром хлорофиллина. Быть может, для их разделения можно будет воспользоваться их отношением к кислотам. Действительно, хлорофилл различных растений от прибавления кислоты принимает различные оттенки бурого цвета, приближающиеся к оливковому. Впрочем, это лишь предположение (2).
Повторяю вкратце выводы, которые можно сделать из приведённых выше фактов.
----------------------------
1. Я повторял эту реакцию неоднократно с одинаковым успехом, но всегда над небольшими количествами вещества.
2. Быть может, присутствием этого тела в черновато-зелёных листьях Crataegus Aria, исследованных Берцелиусом, объясняется первое видоизменение хлорофилла, не теряющее своего зелёного цвета даже после растворения в соляной кислоте?
----------------------------
I. Хлорофилл (1) состоит из двух тел, характеризующихся определёнными оптическими признаками, из зелёного - хлорофиллина и жёлтого - ксантофилла. Таким образом, гипотеза Фреми о существовании синего тела должна быть навсегда покинута.
II. Хлорофиллин при действии кислот и солнечного света превращается в филлоксантин (филлоксантеин Фреми), чем и объясняется изменение хлорофилла при действии кислот и света. Дальнейшее действие света состоит в разрушении филлоксантина и ксантофилла.
III. Ксантофилл неспособен превращаться в хлорофиллин или обратно. Осенняя окраска листьев объясняется более быстрым изменением и разрушением хлорофиллина, а не превращением его в ксантофилл. Хлорофилл, по всей вероятности, представляет смесь хлорофиллияа и ксантофилла, а не соединение, как полагает Фреми.
IV. Как хлорофиллин, так и филлоксантин способны при не вполне ещё определённых условиях разлагаться, давая начало телам, которые ради удобства можно временно назвать хлорофиллеином и филлоксантеином (филлоциановая кислота Фреми).
V. Обратное превращение филлоксантина в хлорофиллин происходит, повидимому, при содействии кислорода воздуха и, несомненно, при содействии окислов железа или цинка.
VI. Весьма вероятно существование соединения филлоксантина с окисью углерода.
VII. Определение относительных количеств хлорофилла путём спектрального анализа представляется возможным, так как существует средство сохранять хлорофилл неопределённое время без изменения.
В следующей главе мы сделаем выводы из приведённых фактов, постараемся показать, какое отношение они имеют к жизни растения, насколько они могут служить для построения гипотезы о физиологическом отправлении хлорофилла.
--------------------------
1. Здесь разумеется только красящее начало.
--------------------------
3
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ВЫВОДЫ
Значение железа для растительности. - Физиологическое отправление хлорофилла в процессе усвоения углерода растениями.
Факты, изложенные в предшествовавшей главе, проливают новый свет на два важные физиологические вопроса. Эти вопросы: влияние железа на растительность и значение хлорофилла в процессе усвоения углерода. Так как эти вопросы не находятся в непосредственной связи или, по крайней мере, эта связь для нас ещё темна, то мы можем рассмотреть их отдельно.
Исследование обоих Гри (отца и сына), Сальм-Горстмара, Сакса и др., с одной стороны, Верделя и Пфаундлера - с другой, несомненно, доказали: что железо - необходимая составная часть хлорофилла; что отсутствие железа в питающей среде вызывает болезненное состояние растения, так называемый хлорозис, или бледную немочь; что эту болезнь, появившуюся естественно или вызванную искусственно, можно излечить, доставив растению необходимые железные соли. В последнем отношении особенно любопытен опыт Артюра Гри, который непосредственно смачивал хлоротические листья железною солью и получал образование зелёного хлорофилла только на тех местах, которые были смочены. Кноп сначала выступил противником этого мнения, но в недавнее время, на основании точных опытов, также пришёл к заключению, что хлорозис вызывается отсутствием железа.
Превращение филлоксантина в хлорофиллин при содействии железа даёт нам объяснение этого действия железа: по всей вероятности, хлоротические листья, подобно этиолированным, содержат филлоксантин, который и превращается при действии железа в хлорофиллин.
Любопытно было бы исследовать в этом отношении и действие солей цинка. Риссе делал опыты замещения железа никкелем или марганцем; оказалось, что они неспособны, подобно железу, излечивать хлорозис. Действительно мы видели, что превращение филлоксантина в хлорофиллин н& происходит при действии солей кобальта и никкеля, относительно же действия цинка на хлоротические растения не имеется данных. Но известно, что существуют растения, содержащие заметные количества цинка, и преимущественно в воздушных, следовательно, зелёных частях, особенно в листьях; весьма возможно, даже вероятно, что цинк в этом случае замещает железо. Крайне любопытно было бы проверить это опытом, т. е. испробовать действие цинка на хлоротические растения.
Переходим теперь к другому вопросу, который должен, собственно, представлять цель всех исследований над хлорофиллом, - к разъяснению физиологической роли хлорофилла. Посмотрим, насколько полученные данные могут служить для построения гипотезы о значении хлорофилла в процессе усвоения углерода.
Взгляд, весьма сходный с тем, который будет развит на следующих страницах и которым я руководился при своих исследованиях, был высказан в недавнее время Адольфом Бейером, и это придаёт мне смелость развить мой взгляд, тем более что он подкрепляется доводами и фактами, правда, далеко недостаточными, но всё же более убедительными, чем голословные предположения Бейера.
Вот что говорит Бейер по этому поводу: «Неоднократно указывали на аналогию между пигментом крови и хлорофиллом. В этом случае весьма вероятно, что, подобно гемоглобину, и хлорофилл связывает окись углерода. Повидимому, когда солнечный луч падает на хлорофилл, окружённый углекислотою, то эта углекислота претерпевает такую же диссоциацию, как при действии высокой температуры: выделяется кислород, а окись углерода соединяется с хлорофиллом. Простейшее восстановление окиси углерода заключается в превращении её в альдегид муравьиной кислоты; для этого ей стоит только соединиться с водородом: CO+H2=COH2
а этот альдегид под влиянием содержимого клеточек, так же как под влиянием щелочей, превращается в сахар» (1).
Приступаю к изложению моей гипотезы и изложу её в следующих трёх пунктах, сходных с посылками Бейера.
Роль хлорофилла в процессе усвоения углекислоты объяснится, если допустить:
во-первых, что углекислота атмосферы претерпевает диссоциацию под влиянием солнечного луча;
во-вторых, что хлорофилл существует в двух видоизменениях, аналогических гемоглобину и окиси-гемоглобину, т. е. взаимно превращающихся путём окисления и восстановления, а также способен образовать соединение, аналогическое карбонил-гемоглобину;
в-третьих, что хлорофилл способен выделять на солнечном свету кислород, на место которого поступает окись углерода, которая, в свою очередь, обмениваясь с кислородом воды, даёт начало телу СOH2 и первоначальному хлорофиллу.
---------------------------
1. Т. е. в метиленитан, полученный Бутлеровым из формальдегида (ди-окиси-метилена).
---------------------------
На основании этого воззрения, хлорофилл находится в постоянном превращении и служит для передачи окиси углерода растительному организму, подобно тому как кровь служит для передачи кислорода животному организму.
I. Против первого положения, обыкновенно, возражают: нельзя допустить, чтобы такое прочное соединение, как углекислота, разлагающееся только при употреблении самых энергических средств, могло разлагаться от действия одного солнечного света. Но ведь разложение её есть факт, а с другой стороны, не подлежит сомнению, что необходимый на то запас силы доставляется солнцем. Исходя из основного закона чермохимии (Бертло), что каковы бы ни были промежуточные превращения, количество энергии, необходимое для превращения исходных веществ в конечные продукты реакции, должно быть одно и то же, мы должны допустить, что никакие промежуточные комбинации не в состоянии убавить на одну йоту потребное количество живой силы. Покуда разложение углекислоты удавалось только при содействии веществ, обладающих энергическим сродством к кислороду, естественно было предполагать какой-нибудь подобный источник силы в растении, но теперь, когда, благодаря, в особенности, работам С. К. Девиля, мы знаем, что это распадение может происходить при непосредственном приложении живой силы, т. е. путём диссоциации, нет причины предполагать в растении присутствие тела, одарённого энергическим сродством; к тому же образование подобного тела потребовало бы такого же поглощения живой силы, как и разложение углекислоты, т. е. мы нуждались бы в таком же объяснении для прохождения этого тела, какое нужно для объяснения разложения углекислоты.
Итак, очевидно, что разложение углекислоты должно происходить от непосредственного приложения живой силы, без участия химического сродства, т. е. должно быть явлением диссоциации.
Но здесь представляется новое возражение: диссоциация углекислоты до оих пор наблюдалась только при весьма
высокой температуре, разложение же углекислоты растением происходит при обыкновенной температуре. В ответ на это возражение рассмотрим условия, при которых происходит это явление.
На основании исследований Девиля, Добре и др., напряжение (tension) диссоциации увеличивается с повышением температуры и с уменьшением как общего, так и частного (парциального) давления - двумя обстоятельствами, увеличивающими вообще дисгрегацию тела (в смысле Клаузиуса), конечное выражение которой и есть его диссоциация. Быстрота диссоциации увеличивается удалением её продуктов механическим путём (например, диффузией) или химическим, посредством поглощения. Это понятно, потому что с удалением продуктов диссоциации напряжение её никогда не достигает предела.
Спрашивается: существует ли какое-либо теоретическое или фактическое препятствие к допущению, что углекислота в тех условиях, в которых она находится в атмосфере на пути солнечного луча, претерпевает отчасти диссоциацию?
Мне кажется, что с теоретической точки зрения ответ не может быть отрицательный. Допуская теорию диссоциации Девиля, т. е. аналогию между явлением диссоциации и явлением испарения жидкостей, между напряжением диссоциации и упругостью паров - а для рассматриваемого случая эта теория, насколько мне известно, никем не оспаривается (1) - мы должны допустить, что для каждой температуры и давления должно существовать известное, хотя бы бесконечно малое, напряжение диссоциации. Тем более оно должно существовать при том ничтожном давлении, при котором углекислота находится в атмосфере, особенно же в присутствии поглотителя, за каковой (на основании предлагаемой гипотезы) должно принимать хлорофилл. Не следует также упускать из виду, что углекислота (как вообще
----------------------------
1. Противоречие между теорией Девиля и опытами Бунзена и Бертло не касается занимающего нас вопроса.
----------------------------
сложные газы, по Тиндалю) отличается энергическим поглощением лучистой теплоты, а это поглощение должно сопровождаться дисгрегацией тела (1).
Если мы обратимся к оценке количества теплоты, необходимой для этого процесса, то увидим, что он далеко не так энергичен, как кажется. Подобно многим явлениям в природе, он поражает нас своими последствиями, потому что совершается постоянно, в продолжение долгих периодов времени.
Если мы определим, с одной стороны, количество единиц тепла, необходимое для этого процесса диссоциации, а с другой - количество единиц тепла, доставляемое солнцем за тот же промежуток времени, то убедимся, что приход с избытком покрывает расход, как и следовало ожидать, зная, что солнце единственный источник силы и что значительная часть её тратится на другие процессы, каковы испарение и пр. Зная среднее количество СО2, разлагаемое известною поверхностью листа в известный промежуток времени, например, одним квадратным дециметром в час (величина эта взята из опытов Буссенго и моих собственных), легко определить число единиц тепла, потребное на диссоциацию этого количества углекислоты и соответствующего количества воды. Зная, с другой стороны, из опытов Пулье (2) количество единиц тепла, получаемых от солнца тою же поверхностью в тот же промежуток времени, убедимся, что последнее количество превышает первое слишком во сто раз.
Переходим ко второй части вопроса. Посмотрим, не существует ли фактов, которые прямо доказывали бы невозможность сделанного предположения о диссоциации углекислоты.
------------------------------
1. Тиндаль испытывал действие света на углекислоту известным оптическим способом и получил облачко, которое, однако, приписывает присутствию нечистот в трубке. Впрочем, едва ли можно ожидать, чтобы разложение СО2 обнаружилось подобными оптическими явлениями.
2 Правда, поверхность пиргелиометра покрыта сажею, но, по Мелони, поглощающая способность листьев также очень высока.
------------------------------
Самое естественное возражение следующее: если бы углекислота диссоциировалась, то в атмосфере находились бы следы окиси углерода; между тем, их не существует. Против этого можно возразить: во-первых, что определение таких ничтожных следов СО сопряжено с почти непреодолимыми трудностями (если они составляют ничтожную часть СО2, которая, в свою очередь, составляет 0,0004 атмосферного воздуха) и на неё не было обращено внимания; во-вторых, что Соссюр при своих многочисленных определениях углекислоты действительно находил следы горючего газа, содержавшего углерод, и, наконец, в-третьих, и это самое существенное возражение, что мы предполагаем диссоциацию под влиянием солнечного лучеиспускания, следовательно, газы должны быть захвачены в том состоянии, в котором они находятся на пути солнечного луча, в противном случае они могут вновь соединиться. Известно, например, что явление аналогическое замечено Кальте относительно газов доменных печей: газ, взятый обыкновенным путём, состоял из углекислоты, между тем как проба того же газа, захваченного in statu quo, т. е. зачерпнутого посредством трубки Девиля (tube chaud et froid), оказывается состоящею из СО и О. Можно ещё возразить, что образовавшаяся окись углерода должна быстро диффундировать, как диффундирует окись углерода и кислород в остальной массе углекислоты, в опыте Девиля. Но различие очевидно: там газы диффундируют в массе инертного газа, между тем как здесь окись углерода встречает в изобилии кислород, с которым может вновь соединиться.
Взвесив обстоятельства, говорящие за и против возможности диссоциации углекислоты, обратимся теперь к обстоятельствам, указывающим на вероятность этого предположения. Эти об стоятельства могут быть выражены следующим образом: условия, благоприятствующие диссоциации тел, благоприятствуют и разложению СО2 в растении.
1. Напряжение диссоциации увеличивается с увеличением температуры. Известно, что разложение углекислоты зависит от температуры. При температуре ниже 10° разложение, повидимому, не происходит; противоположный высший предел не определён и, по всей вероятности, будет зависеть от других особенностей организма. Далее известно, что разложение определяется лучами наименее преломляющейся части спектра, следовательно, лучами, обладающими относительно большею знергиею. Наконец, следует заметить, что присутствие веществ, сильно поглощающих тепловые лучи, каковы, например, пары терпентинного масла, значительно ослабляют этот процесс, хотя не оказывают абсолютно вредного действия на растительные органы.
2. Напряжение диссоциации увеличивается с уменьшением давления. Давно уже замечено, что растения не разлагают углекислоты, если находятся в атмосфере, состоящей исключительно из этого газа. Это объясняли или положительно вредным её действием или отсутствием кислорода. Буссенго показал, что ни то, ни другое объяснение неверно и что разложение происходит и в атмосфере чистой углекислоты, но не так энергично. Он показал, что это явление зависит от давления, как частного, т. е. содержания углекислоты в атмосфере, так и общего. По мере разбавления углекислоты каким-нибудь газом увеличивается количество разлагаемой углекислоты. То же наблюдается при уменьшении давления: атмосфера чистой углекислоты почти не разлагается при давлении одной атмосферы и легко разлагается при давлении 50 мм. Аналогия с явлением диссоциации очевидна.
3. Быстрота диссоциации увеличивается присутствием тела, поглощающего продукты реакции. Это значение поглотителей обнаруживается во множестве реакций разложения, вызываемых еолнечным светом. Буссенго приводит любопытный опыт, для которого он, впрочем, не даёт объяснения, но который может быть объяснён, исходя из этого предположения. Листья, выставленные на свет в атмосфере водорода и углекислоты, разлагали сравнительно более значительное количество этой последней, когда рядом с ними помещалась палочка фосфора. Это можно объяснить тем, что оба продукта диссоциации поглощались одновременно, чем постоянно нарушалось равновесие между углекислотой и продуктами диссоциации.
Таким образом, на основании предлагаемой гипотезы, растение ограничивается только ролью поглотителя, постоянно нарушающего равновесие между углекислотой и продуктами её диссоциации. Это действие растения станет ещё более понятным из следующего, весьма близкого примера.
Известно, что растения способны разлагать кислые углекислые соли, например, извести. Помимо опытов (Дрэпер, Коренвиндер), это доказывается наблюдением подводных растений, покрывающихся в известковых водах корою извести. Объяснение этого факта весьма просто. Опыты Жернеза показывают, что кислые углекислые соли разлагаются, если пропускать чрез них струю воздуха. Он объясняет это так: эти соли отчасти разлагаются; предел диссоциации определяется равновесием, наступающим между неразложенною солью и находящеюся над нею атмосферой углекислоты; удаление последней вызывает разложение нового количества соли и т. д. Таково же, по всей вероятности, действие зелёных частей растений: разлагая растворённую вводе углекислоту, они способствуют выделению нового количества её и т. д. Действие их на СО2 аналогично: поглощая СО, они способствуют диссоциации нового количества СО2.
Вот те факты и соображения, которые можно привести по поводу первого из поставленных нами пунктов.
II. Насколько вероятна посылка, высказанная во втором пункте, мы видели уже в предшествовавшей главе. Мы видели, что хлорофиллин, филлоксантин и предполагаемый продукт, получающийся при действии окиси углерода, представляют очевидную аналогию с гемоглобином и пр. Замечу только, что образование соединения с СО совершенно согласно с тем, что наблюдается в растении. В самом деле, если бы филлоксантин был способен прямо поглощать окись углерода, то и растения могли бы поглощать её; на основании опытов Буссенго, этого не бывает. Очевидно, что в том и другом случае играет роль момент выделения (1).
III. Переходим к третьему пункту. Оказывает ли солнечный свет действительно раскисляющее действие на хлорофилл? Если окажется, что превращение хлорофиллина в филлоксантин есть раскисление, а мы видели, что это весьма вероятно, то этот пункт можно будет считать доказанным. Выделение кислорода, правда, ещё не удавалось наблюдать (по всей вероятности, по ничтожеству количеств хлорофилла, с которым приходится иметь дело), и даже наблюдалось обратное, т. е. поглощение кислорода, но эти опыты требуют ещё проверки (2).
Но здесь рождается другой вопрос: происходит ли это превращение хлорофилла в филлоксантин в живых частях растений и как согласить это превращение о зелёным цветом, который листья сохраняют на свету? В этом и заключается самый узел предлагаемой гипотезы. Должно допустить, что при обыкновенных условиях происходит одновременно два противоположных процесса: хлорофилл превращается в филлоксантин с выделением кислорода, но на место выделившегося кислорода поступает окись углерода, освободившаяся из углекислоты; таким образом, именно вследствие разложения углекислоты сохраняется зелёный цвет листьев. Следовательно, в отсутствие последнего процесса листья должны изменять свой нормальный цвет, что и замечается в природе. Осенью, когда, по всей вероятности, вследствие понижения температуры ниже minimum,
-------------------------------
1. Это понятие принимается здесь в том смысле, который придаёт ему, например, Фавр в своих термохимических исследованиях, т. е. под телом в момент выделений разумеется тело, содержащее известное количество связанной теплоты. Известно, что, по исследованиям Бертло, синтез многих органических веществ (например, муравьиной кислоты) сопровождается поглощением теплоты. Быть может, этим и объясняется вначение момента выделения.
2. Более сильным доводом против служит необходимость присутствия воздуха, которое доказано несомненно.
-------------------------------
потребного для разложения углекислоты, усвояющая деятельность прекращается, разрушающая деятельность света берёт перевес и обнаруживается желтением листьев. Макер-Принсеп и Моль не сомневаются в том, что желтение вызывается светом, а не низкой температурой: защищая растения от света, им удавалось предохранить их от желтения. Всего нагляднее обнаруживается это явление на зимующих листьях, например, у туи: нижняя поверхность её сплющенных стеблей, покрытых чешуистыми листьями, сохраняет зелёный цвет, между тем как верхняя, подверженная действию света, желтеет; весной, с наступлением тепла, когда начинается усвоение углерода, верхняя поверхность снова начинает зеленеть и вскоре не отличается более от нижней (1). Аскенази, которому мы обязаны этим любопытным наблюдением, говорит, что при комнатной температуре туя не желтела; по всей вероятности, при этих условиях могло происходить, хотя в весьма слабых размерах, разложение углекислоты.
Справедливость этого воззрения можно было бы проверить опытом. На основании защищаемого взгляда, в атмосфере, не содержащей углекислоты, листья должны желтеть на солнце. По наблюдениям Соссюра в атмосфере, лишённой углекислоты, листья действительно быстро вянут, но он не говорит, сопровождается ли это изменением в цвете.
Итак, вот окончательная форма, в которой является предлагаемая гипотеза. Означив все элементы, входящие в состав филлоксантина (С, N, Н, О, Fe?) чрез X, а хлорофиллин чрез ХО, допустив, что СО становится на место выделяющегося кислорода, допустив, далее, что происшедшее тело вследствие ряда неизвестных нам реакций вступает в обмен-
-----------------------------
1. Для зеленения растительных органов мы можем допустить два пути: ассимиляцию углерода, т. е. присоединение СО, и путь окисления. Этим последним путём, вероятно, происходит зеленение в отсутствие света, как, например, в семенодолях хвойных и в других подобных случаях.
----------------------------
ное разложение с элементами водых и даёт начало первоначальному хлорофиллину и телу общей формулы СН2О, - получим:
ХО+СО2=ХСО+О2 + Н2О ______________ ХО+СН2О+О2 (*)
Таким образом, конечные продукты реакции будут: тело общей формулы углеводов и первоначальный хлорофиллин, способный к дальнейшему превращению. Что за тело будет это СН2О, будет ли это формальдегид, способный, по исследованиям Бутлерова, превращаться в сахаристое тело мети-ленитан, или какое другое тело, - трудно решить. Первый продукт реакции, обнаруживаемый посредством микроскопа, оказывается крахмал; в некоторых случаях пяти минут инсоляции достаточно, чтобы вызвать в зерне хлорофилла появление этого тела. Если крахмал этота является ко-
------------------------------
1. Разложение воды в растении доказал Буссенго.
2. До сих пор мы не имеем несомненного экспериментального доказательства, что этот крахмал действительно новообразованный, т. е. продукт ассимиляции, но это в высшей степени вероятно.
* Схема разложения углекислоты в велёном листе, предложенная К. А. Тимирязевым, не является простым повторением гипотезы Бейера. Общее в них только то, что та и другая кладут в основу процесс диссоциации углекислоты под влиянием световых лучей и принимают, что процесс заканчивается образованием формальдегида, как первого продукта ассимиляции. В отличие от Бейера, К. А. показывает в своей формуле непосредственное участие хлорофилла в процессе ассимиляции. Хлорофилл, обусловливая реакцию, вступает в соединение с углекислотой, которое на свету претерпевает перегруппировку. Хлорофилл при этом не разрушается, как полагал Визнер, а вновь восстанавливается в первоначальной форме; т. е. хлорофилл играет роль химического сенсибилизатора. В этой перегруппировке хлорофилл участвует своими окисленными частями, содержащими легко перемещающийся кислород - такое допущение делает ныне Вильштеттер. Кроме того, непосредственное участие во всём процессе принимает вода, что разъясняет Штоль на основании работ Виланда. Т. е. гипотеза Тимирязева, имеющая почти шестидесятилетнюю давность, стоит на уровне современных знаний (см. Крашенинников, «Новейшие данные по синтезу углеводов». Успехи химии, 1935, IV, вып. 1, стр. 138). Образование же альдегида является в настоящее время, как говорит Вильштеттер, не гипотезой, а, с химической точки врения, необходимым выводом из опытных данных по газовому обмену в зелёном листе. Ред.
------------------------------
нечным результатом целого ряда усложнений или уплотнения частицы, то это превращение должно происходить с изумительною быстротою.
Эта гипотеза может объяснить, каким образом тело, распространённое в таких ничтожных количествах, может играть такую важную роль в природе. Благодаря постоянному метаморфозу, ничтожное количество хлорофилла способно превратить в углеводы неопределённые количества углекислоты и воды. Таким образом, хлорофилл служит для передачи растительному организму окиси углерода, подобно тому как кровь служит для передачи животному организму кислорода.
Такова гипотеза, которой я руководился при своих исследованиях. Я полагаю, она принесёт известную долю пользы, так как может послужить исходной точкой для целого ряда экспериментальных исследований, которые её подтвердят... или опровергнут.
Я решаюсь её высказать только потому, что теперь могу поставить её под защиту такого научного авторитета, как Адольф Бейер.
ЛИТЕРАТУРА
Angstrom, A. J. Ueber die grime Farbe der Pflanzen. - Pogg. Ann. 1854.
Askenasy, E. Beitrage zur Kenntniss des Chlorophylls &c. - Bot. Zei-tung. 1867.
Bayer, A. Ueber die Wasserentziehung &c. - Berichte. d. Deutsch. Chem. Ges. 1870.
Becquerel, E. La lumiere &c, t. II.-Paris. 1868.
Benoit, R, Etudes spectroscopiques sur le sang. - Paris. 1869.
Bernard, Claude. L'asphyxie par la vapeur de charbon. - Revue des Cours. 1869-70.
Berthelot, M. Methodes generates de synthese. - Paris. 1864;
Sur les lois qui president au partage d'un corps entre deux dissolvants. - Bullet. Soc. Chim. 1870;
Sur les equilibres chimiques entre le carbone, l'hydrogene et l'oxygene &c. - Ibid.
Berzelius, J. Untersuchung des Blattgruns. - Ann. Chem. u. Pharm. 1838;
Lehrbuch, J. B. - 1838.
Bonnet, C. Recherches sur l'usage des feuilles.-Leide. 1754.
Boussingault. Agronomic, Ch. Agr. et Phys. t. IV. 1868;
Sur les fonctions des feuilles. - Ann. d. Sc. Nat. 1869.
Brewster, S. D. On the decomposition and dispersion of light within solid and fluid bodies. Edinb. R. Soc. Trans. 1847;
On the colours of natural bodies. - Ibid. 1833.
Bunsen; R. Absorbtionsspectrum des Didvms. Pogg. Ann. CXXVIII. U866. - Ibid. CXXXI. 1867.
Butlerow, A. Bildung einer zuckerartigen Substanz durch Synthese. Ann. Ch. u. Pharm. 1861.
Cailletet. De la dissociation des gaz dans les foyers metallurgiques. - C. R. 1866.
Candolle (De). Experiences relatives a l'influence de la lumiere sur quelques vegetaux. - Mem. des Sav. Etrang. I. Paris, an 8.
Cohn, F. Beitrage zur Physiologie der Phycochromaceen und Florideen.-Arch. f. mikr. Anat. Max. Schultze. Ill, 1.
Correnwinder. Recherches chimiques sur la vegetation. Fonction des Feuilles. - С R. 1866.
Deville, Sainle-Claire (H). begone sur la dissociation. - Le§. prof, a la Soc. Chim. 1866.
Draper, W. A treatise on the forces which produce the organisation of plants. - New-York, 1847.
Famintzin, A. Die Wirkung des Kerosinlampenlichtes auf Spirogyra orthospira Naeg. - Pringsheim's Jahrb., B. VI.
Favre, P. A. Thermochimie &c. - С R. LXIII, LXVI, LXVII.
Filhol, E. Recherches sur les proprietes chimiques de la chlorophylle.- C. R. 1866;
Recherches sur la matiere colorante verte des plantes. - C. R. 1868.
Fremy. Recherches chimiques sur la matiere verte des feuilles. - С R. 1860; Ann. d. Ch. et Phys. 1866; Ann. de Ch. Ph. 1866.
Gernez. Phenomenes de sursaturation &c. - C. R. 1866.
Gris, A. Recherches microscopiques sur la Chlorophylle. - Ann. d. Sc. Nat. 1857.
Gris, Е. Action des sels ferrugineux &c. - 1847. Hagenbach, E. Untersuchung liber die optischen Eigenschaften des Blattgriins. - Pogg. Ann. 1870.
Harting, P. Ueber das Absorbtionsvermogen des reinen und des unreinen Chlorophylls fur die Strahlen der Sonne. Pogg. Ann. 1855.
Hartman. Sur la matiere verte des feuilles. - Bullet, de la Soc. Industrielle de Mulhouse, t. XXVI.
Heropath, В. (Спектральные наблюдения над хлорофиллом, обнародованные после смерти автора). - Month. Journ. of Micr. Sc. 1869.
Herschel, I. W. On the action of the rays of the solar spectrum on vegetable colours. - Philosoph. Trans. 1842.
Hlasiwetz см. Pfaundler.
Hoppe-Seiler. Verhalten des Blutfarbstoffs im Sonnenspectrum. Chem. Centr. 1862;
Die optischen und chemischen Eigenschaften des Blutfarbstoffs. - Chem. Centr. 1864;
Medizinisch chemische Untersuchungen. - 1866;
Handbuch d. physiologisch! und path. chem. Analyse; Spectral-analyse. - Virchoff & Holtzendorff Vortrage. 1868;
Ueber die Zersetzungsprodukte des Hemoglobin. - Berichte Chem. Ges. zu Berlin. 1870.
Humboldt, A. Aphorismi &c.
Ingenhousz, I. Versuche mit Pflanzen (aus dem Englischen). - 1780.
Iodin. Sur les alterations des tissue vegetaux sous 1'action combinee de la lumiere et de l'air. - Bullet. Soc. Chim. 1865; Id. - С R. 1864. *
Iohn. Chemische Schriften. 4. 161. 5. 26.
Knop. Berichte d. Koniglich. Sachs. Gesellschaft. d. Wissenschaften. 1869.
Kraus, G. Einige Beobachtungen Uber den Einfluss des Lichtes und der Warme auf die Starkeerzeugung im Chlorophyll. - Pringheim 's Jahrb. VII. 4.
Kromayer und Ludwig. Ueber Zerlegung des Chlorophylls in einen gelben Farbstoff. - Chem. Centr. 1861.
Луневский, Т. О хлорофилле. - Отд. оттиск из «Работ Физиолог. Лаб. Имп. Варш. Унив.».
Macaire-Prinsep. Sur la coloration automnale des feuilles. Bibl. Univ. 1828*.
Marquart (Clamor). Die Farben der Bliithen. - Bonn. 1835.
Micheli, M. Sur la Chlorophylle. - Arch. d. Sc. Phys. et Nat. 1867.
-------------------------------
* Сочинения, означенные звёздочкой, известны мне только по ссылкам других авторов.
Спектральный анализ хлорофилла
-------------------------------
Melde. Ueber die Absorbtion des Lichtes durch gefarbte Flussigkeiten.- Pogg. Ann. CXXIV. CXXVI.
Millardet. Sur le pigment des Floridees. - Ann. Sc. Nat. 1869.
Mohl (Hugo). Vermischte Schriften.
Morot, F. S. Recherches sur la coloration des vegetaux. - Paris. J850.
Morren, Ch. Dissertation sur les feuilles vertes et colorees. - Gand. 1858. В извлечении Arch. d. Sc. Ph. et Nat. V.
Miiller, N. I. C. Notiz uber die Farbstoffe im Chlorophyll. - Pringsheim's Jahrb. 1869.
Mulder. Ueber das Chlorophyll. - Ann. Ch. u. Pharm. I, II.
Pelletier et Caventou. Sur la matiere verte des feuilles. - Ann. Ch. et Phys. 1818.
Pfaundler. Notiz fiber das Chlorophyll. - Ann. Ch. u. Pharm. 1860.
Phipson. Sur la coloration des feuilles. - С R. 1858.
Preyer. Quantitative Bestimmung des Farbstoffs im Blute durch das Spectrum.-Ann. d. Ch. u. Pharm. 1866;
Reicherfs. Arch. 1868.
Priestley, J. Experiments and observations on different kinds of air. - London. 1775;
Experiments and observations relating to various branches of natural philosophy, with a continuation of the observations on air. - 1779.
*Proust. - Gehlen. Alg. Journ. d. Chem. 1803.
Risler. - Arch, des Sc. Ph. et Nat. VI.
Risse. - Sachs. Handb. d. Exp. Phys.
Sachs, J. Ueber das Vorhandensein eines farblosen Chlorophyllchro-mogens in Pflanzentheilen, welche fahig sind grtin zu werden. - Chem. Centralbl. 1859;
Ueber die Durchleuchtung der Pflanzentheile. - Sitzungsberichte d. К. К. Akad. Wien. 1860.
Salm-Horstmar. Substanz der grfinen Infusorien. - Pogg. Ann. XCII1, IV, V, VII.
Schonn. Ueber Blattgriin und Blumenblau. - Fres. Zeitschrift. f. Analyt. Ch. 1870.
*Schiibler und Frank. Untersuchungen fiber die Bluthenfarben. - Tubingen. 1825.
Schultze, F. Lehrbuch d. Chemie f. Landwirthe. - 1853.
Senebier, J. Memoires Physico-Chimiques. - Geneve. 1782.
Simmler. Vermischte Mitteilungen &c. - Pogg. Ann. 1862.
Sommervile, Miss. On the action of light on vegetable colours. - Phil. Trans. 1843.
Sorby. On a definite method of qualitative analysis of animal and vegetable colouring matters by means of the spectrum-microscope. - Proceed. Roy. Soc. 1867.
Stokes, G. G. On the change of refrangebility of light. Trans. 1852.
On the supposed identity of Biliverdine and Chlorophyll. - Phil. Mag. 1864;
On the application of optical properties of bodies to the detection and discrimination of organic substances. Journ. Chem. Soc. 1864;
On the discrimination of organic bodies by their optical properties - Phil. Mag. 1864;
On the reduction and oxidation of the colouring matter of the blood. - Proceed. Roy. Soc. XIII. 1864.
*Tischborn. (Спектр хлорофилла) - Laboratory. I., 192.
Trecul, Chlorophylle cristallisee. - C. R. 1865.
Valentin. Gebrauch des Spectroscope &c. - 1863.
*Vauquelin - Ann. de Ch. Ph. 83.
Verdeil. Sur la matiere colorante des feuilles. - G. R. 1851.
Weiss. Ueber die Aenderungen welche die Lage der Linien im Spectrum des sogenannten Salpetergases erf ahren &c.-Pogg. Ann. 1861.
ПОЛОЖЕНИЯ К МАГИСТЕРСКОЙ ДИССЕРТАЦИИ «СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ХЛОРОФИЛЛА»*
1. В подтверждение господствующего учения о росте чрез внутреннее етложение (intussusceptio), равно как в опровержение прежнего учения о росте чрез наслоение (appositio), не представлено ни одного убедительного довода.
2. Изо всех теорий, предложенных для объяснения роста крахмальных верен, одна теория Фричше согласна с историей развития.
3. Молекулярное строение вещества растений неизвестно; достоверно только то, что движение (свет, теплота, электричество и пр.) распространяется в нём по различным направлениям с различной быстротой.
4. Вопрос об относительном значении лучей различной преломляемости в процессе разложения углекислоты следует ещё считать открытым.
5. Учение о так называемом «дыхании» растений лишено прочного основания.
6. Объяснение движения протоплазмы, предложенное Гофмейстером, не удовлетворяет основным требованиям научной гипотезы.
----------------------------
* В правилах о защите диссертации на учёные степени магистра и доктора было указано, что в положениях, прилагаемых к диссертации в печатном виде, можно и даже следует выставлять тезисы по общим вопросам и даже по вопросам, не рассматриваемым в самой диссертации. Ред.
----------------------------
7. Движение крахмала по особой системе клеточек, предполагаемое Саксом, в высшей степени невероятно.
8. Электро-капиллярные явления должны играть важную роль в движении и метаморфозе веществ в растении.
9. Учение о произвольном зарождении (generatio spontanea) лишено фактического основания и невероятно a priori.
10. Учение о пангенезисе ненаучно в основе, бесплодно в последствиях.
