C4-фотосинтез

Поделись знанием:
(перенаправлено с «С4-фотосинтез»)
Перейти к: навигация, поиск

C4-фотосинтез, или цикл Хэтча — Слэка — путь связывания углерода, характерный для высших растений, первым продуктом которого является четырёхуглеродная щавелевоуксусная кислота, а не трёхуглеродная 3-фосфоглицериновая кислота, как у большинства растений с обычным C3-фотосинтезом.

По своей сути C4-фотосинтез представляет собой модификацию обычного C3-фотосинтеза и появился в процессе эволюции значительно позже последнего. В цикле Хэтча — Слэка растения осуществляют первичную фиксацию углерода в клетках мезофилла через карбоксилирования фосфоенолпирувата (ФЕП) при участии фермента фосфоенолпируваткарбоксилазы (ФЕП-карбоксилаза). Образовавшийся в результате реакции оксалоацетат превращается в малат или аспартат и в таком виде транспортируется в клетки обкладки проводящего пучка, где в результате декарбоксилирования высвобождается CO2, поступающий в восстановительный пентозофосфатный цикл[1]. В цикле Кальвина у C4-растений как и у C3-растений CO2 превращается в трёхатомный сахар, который идёт на синтез сахарозы. Транспорт CO2 из клеток мезофилла в клетки обкладки в виде промежуточных продуктов фиксации позволяет значительно повысить его концентрацию в месте локализации Рубиско и таким образом значительно увеличить её эффективность, избежав побочной реакции с кислородом, и, как следствие, полностью избавится от фотодыхания.

Благодаря более эффективному способу фиксации CO2 отпадает необходимость держать устьица всё время открытыми, а значит снижаются потери воды в ходе транспирации. По этой причине C4-растения способны расти в засушливых местообитаниях, при высоких температурах, в условиях засоления и недостатка CO2. Тем не менее дополнительные шаги по фиксации углерода в C4-пути требует дополнительных затрат энергии в форме АТФ. Если принять, что в цикле Кальвина у C4-растений, так же как и у C3-растений для фиксации одной молекулы CO2 используются 3 молекулы АТФ и 2 молекулы НАДФН, то для регенерации акцептора углерода в цикле Хэтча — Слэка, то есть превращения пирувата в ФЕП, требуются дополнительно 2 молекулы АТФ. В итоге на одну молекулу CO2 в C4-пути расходуется 5 молекул АТФ и 2 молекулы НАДФН[2]. По этой причине C4-растениям для оптимального роста требуются более высокий уровень инсоляции.





История открытия

Первые упоминание о том, что у сахарного тростника первым продуктом фотосинтеза может быть дикарбоновая четырёхуглеродная кислота появилось в 1954 году, в виде короткой заметки без ссылки, и было опубликованы в ежегодном отчёте экспериментальной станции гавайской ассоциации сахарных плантаторов. В более подробном виде эта работа появилась в виде короткого сообщения за авторством Х. П. Корчака, К. Э. Хартта и Г. O. Бурра. Полноценная статья этой группы исследователей была опубликована только в 1965 году. Такая большая задержка объясняется противоречием полученных результатов результатам лаборатории Мелвина Кальвина, с которой у гавайской группы в то время был тесный контакт[3].

Схожие результаты примерно в то же время получили и советские учёные. В работах Л. А. Незговоровой (1956—1957 гг.), было установлено, что при коротких экспозициях листьев кукурузы на свету 14С из 14СО2 обнаруживается в аспарагиновой кислоте[4]. Примерно в то же время, в 1960 году, русский учёный Ю. С. Карпилов опубликовал данные, что при радиоактивном мечении у кукурузы первыми образуются яблочная и аспарагиновая кислоты[5]. В 1963 году Ю. С. Карпилов совместно со своим старшим коллегой И. А. Тарчевским опубликовал вторую статью, в которых рассматривалось влияние процедуры убийства листьев на радиоактивное меченье продуктов фотосинтеза. Свою следующую статью на это тему Карпилов опубликовал только в 1969 году. Само собой разумеется ни русские, ни гавайские учёные не знали о достижениях друг друга вплоть до 1969 года[3].

Работавшие в лаборатории австралийской компании CSR Limited[en], в городе Брисбен учёные Маршал Дэвидсон Хэтч и Чарльз Роджер Слэк знали о результатах гавайской группы начиная с 1960 года, и в 1965, когда была опубликована полноценная статья, решили перепроверить эти данные. Повторив результаты гавайской группы по радиоактивному меченью продуктов фотосинтеза сахарного тростника, они определили оксалоацетат как первый акцептор углерода, использовав особую технику умерщвления. На основании своих данных, они составили простую рабочую модель и в 1966 году опубликовали статью, в которой впервые описали этот биохимический путь, как новый тип фотосинтеза, принципиально отличающийся от цикла Кальвина[6]. В течении следующих четырёх лет Хэтч и Слэк проделали большую работу по расшифровке C4-пути: они постулировали и подтвердили роль ФЕП-карбоксилазы в первичной фиксации CO2, ими была открыта растительная пируватфосфатдикиназа, несколько ранее обнаруженная у бактерий, а также ранее неизвестная НАДФ-зависимая малатдегидрогеназа. Кроме того они исследовали локализацию этих, а также многих других ферментов в клетках мезофилла и обкладки пучка. Предполагалось, что четырёхуглеродные дикарбоновые кислоты должны передавать один атом углерода к некоему предшественнику с образованием триозофосфата в реакции перекарбоксилирования. Однако позже, когда было обнаружено, что в клетках обкладки в больших количествах локализуется декарбоксилирующий НАДФ-малик энзим, стало ясно, что СO2 попадет в цикл Кальвина в результате повторной фиксации, и эта гипотеза отпала. В 1970 году Хэтч и Слэк на международном собрании в Камберре представили детальную схему С4-фотосинтеза НАДФ-малатдегидрогеназного типа, где собравшимися было высказано предположение, что этот путь служит для концентрирования CO2 в клетках обкладки проводящего пучка, которое вскоре подтвердилось. Значение этого нагнетающего механизма для подавления оксигеназной активности Рубиско и фотодыхания стало понятно только в течении последующих нескольких лет[3].

Изначально Хэтч и Слэк назвали описанный ими тип фотосинтеза С4-фотосинтетический путь дикарбоновых кислот[3], название, которое позже было сокращено до С4-фотосинтез. Впоследствии в литературе этот процесс получил название цикл или путь Хэтча — Слэка. В отечественной литературе иногда встречается обозначение путь Хэтча — Слэка — Карпилова, подчёркивающее вклад советского исследователя.

Анатомия листа

Для C4-растений характерна особая структура листа, так называемая кранц-анатомия (нем. Kranz — корона, венец). Впервые такой тип строения листа был описан в 1884 году немецким ботаником Готлибом Габерландтом[7]. Проводящие пучки у таких растений окружены двумя слоями зелёных клеток ассимиляционной паренхимы. Внешний слой образуют клетки мезофилла, не дифференцированного на губчатую и палисадную паренхиму, а внутренний — клетки обкладки сосудистого пучка. Клетки обкладки связаны с клетками мезофилла множеством плазмодесм, благодаря чему между ними возможен активный обмен метаболитами. Особенностью строения листа C4-растений является наличие не более 2-3 слоёв клеток мезофилла, что позволяет легко обмениваться продуктами фотосинтеза через плазмодесмы. Клетки мезофилла и клетки обкладки проводящего пучка отличаются структурно и функционально. Клетки мезофилла мелкие, расположены рыхло, хлоропласты в них всегда имеют граны и они редко содержат крахмал. В этих клетках и располагается ФЕП-карбоксилаза, которая присоединяет CO2 к фосфоенолпирувату с образованием оксалоацетата. Клетки обкладки более крупные, с утолщённой, часто суберинизированной, клеточной стенкой, плотно прилегают к сосудам листа, хлоропласты в них могут не иметь гран и часто содержат зёрна крахмала. Здесь локализуется фермент Рубиско и протекает обычный цикл Кальвина[8].

Для некоторых C4-растений также характерен диморфизм хлоропластов, когда у хлоропластов клеток мезофилла есть многочисленные граны, а в клетках обкладки граны рудиментарны и практически полностью отсутствуют[9]. Тем не менее такой диморфизм не является необходимым для C4-фотосинтеза и встречается только среди растений с определённым его биохимическим типом[10].

Не у всех видов C4-растений есть субериновый слой, но все они стремятся предотвратить диффузию CO2 из клеток обкладки, поэтому положение хлоропластов в этих клетках становится особенно важным. У видов с субериновым слоем хлоропласты расположены центробежно, то есть на максимальном удалении от проводящего пучка и ближе к мезофиллу. У видов без суберинового слоя хлоропласты расположены центростремительно, впритык к клеточной стенке, максимально приближенной к проводящему пучку и в удалении от мезофилла. Такое распределение хлоропластов удлиняет путь диффузии CO2 и снижает утечку в клетки мезофилла[11].

Биохимия

У C3-растений темновые реакции фотосинтеза начинаются с фиксации CO2 ферментом Рубиско на акцепторе рибулозо-1,5-бисфосфате с образованием двух молекул 3-фосфоглицерата. Однако из-за двойной, карбоксилазой и оксигеназной активности Рубиско, часть субстрата для фиксации CO2 взаимодействует с кислородом и окисляется, что приводит к потере субстрата и энергии, а также влечёт за собой дополнительные затраты по утилизации образовавшегося двухуглеродного соединения, 2-фосфогликолата. Сумма этих процессов носит название фотодыхание и вносит существенный вклад в снижение общей эффективности фотосинтеза.

Что бы преодолеть ограничения, связанные с побочной реакцией Рубиско в условиях низкого содержания в современной атмосфере CO2 и высокого O2, C4-растения выработали эффективный механизм концентрирования CO2 в месте локализации Рубиско, создавая благоприятные условия для работы этого фермента. Вместо прямой фиксации Рубиско в цикле Кальвина, CO2 ассимилируется в виде 4-х углеродной органической кислоты в клетках мезофилла, которая затем транспортируется в клетки обкладки сосудистых пучков, где декарбоксилируется, высвобождая CO2. Анатомической предпосылкой нагнетания CO2 является большее число клеток мезофилла (примерно 5—7 на одну клетку обкладки). Таким образом, CO2, предварительно зафиксированный в пяти клетках, попадает в одну[12]. В клетках обкладки CO2 поступает в обычный цикл Кальвина, где вторично фиксируется Рубиско и используется для синтеза углеводов. Благодаря постоянному градиенту метаболитов, а также непроницаемой для CO2 стенке клеток обкладки, концентрация CO2 в сайте карбоксилирования Рубиско даже при закрытых устьицах возрастает в 14 раз по сравнению с равновесной концентрацией CO2 в воде (с 5 мкмоль/л до 70 мкмоль/л соответственно)[13]. При таких высоких концентрациях CO2 в сайте карбоксилирования оксигеназная реакция в значительной степени подавлена, возрастает эффективность фотосинтеза, снижаются потери энергии на фотодыхание.

Первичную фиксацию CO2 у C4-растений осуществляет фермент фосфоенолпируваткарбоксилаза или ФЕП-карбоксилаза, расположенная в клетках мезофилла. В отличие от Рубиско, она фиксирует углекислый газ в форме гидрокарбонат-иона HCO3-, а не CO2. Поскольку в качестве субстрата используется заряженная молекула, то полностью исключается побочная реакция с незаряженной молекулой на подобии O2, которая к тому же отличается от гидрокарбоната по пространственному строению. Эффективность механизма предварительной фиксации CO2 при помощи ФЕП-карбоксилазы заключается не в высоком сродстве фермента к субстрату (Km(HCO3-) = 0,2-0,4 мМ для ФЕП-карбоксилазы[12] против Km(CO2) = 10-15 мкМ для Рубиско[14]), а в том, что в цитозоле при нормальной температуре и рН 8 отношение HCO3-:CO2 составляет приблизительно 50:1. Таким образом, ФЕП-карбоксилаза, в отличие от Рубиско, может присоединять доминирующую в этой равновесной реакции форму углекислоты и результативно проводить фиксацию CO2, даже если при полузакрытых устьицах концентрация растворенного в воде CO2 упадет ниже уровня, приемлемого для Рубиско[15]. Образование HCO3- из CO2 происходит с участием цинк-содержащего фермента карбоангидразы, которая также локализована в цитозоле клеток мезофилла и ускоряет установление равновесия между двумя формами углекислоты:

<math>\mathrm{CO_2 + H_2O \rightleftharpoons HCO_3^- + H^+}</math>

ФЕП-карбоксилаза катализирует необратимую конденсацию молекул ФЕП и HCO3- с образованием оксалоацетата. ФЕП-карбоксилаза имеет имеет очень высокое сродство к ФЕП. Оксалоацетат преобразуется в малат или же в аспартат и в таком виде транспортируется в клетки обкладки, где снова становится малатом и подвергается окислительному декарбоксилированию:

 HCO3  Фн

ФЕПК
Фосфоенолпируват (ФЕП) Оксалоацетат

В результате окислительного декарбоксилирования из малата образуется CO2 и пируват, который в той или иной форме возвращается в клетки мезофилла, где снова превращается в ФЕП при помощи расположенного в хлоропластах фермента пируватортофосфатдикиназы[en]. Катализируемая ферментом реакция довольно необычна, название «дикиназа» обозначает фермент, который катализирует двукратное фосфорилирование. На первой, обратимой стадии реакции один фосфатный остаток передаётся с АТФ на неорганический фосфат с образованием пирофосфата, а второй (Фβ) присоединяется к пирувату. Локализованная в строме хлоропластов пирофосфатаза[en] мгновенно гидролизует образовавшийся пирофосфат, что делает реакцию необратимой[16]. Таким образом происходит регенерация акцептора углекислого газа и замыкание цикла.

    АТФ+Фн  АМФ+ФФн

ПФДК
Пируват Фосфоенолпируват

Эффективный механизм углекислотного концентрирования позволяет C4-растениям создать диффузный ток, что бы обеспечить достаточное поступление углекислого газа даже при увеличенном сопротивлении устьиц. Именно этот эффект позволяет тратить почти в два раза меньше воды на фиксацию одной молекулы CO2, чем C3-растениям, ведь с уменьшением ширины устьичной щели пропорционально падают и потери воды[13].

Три типа C4-фотосинтеза

В соответствии с типом C4-кислоты, которая служит переносчиком углекислого газа в клетки обкладки (малат или аспартат), C3-продуктом, который возвращается в клетки мезофилла для регенерации (пируват или аланин), а также с характером декарбоксилирующих реакций в клетках обкладки выделяют три варианта С4-пути фотосинтеза[17]:

  • НАДФ+-малатдегидрогеназный тип: Малат подвергается окислительному декарбоксилированию в хлоропластах под действием НАДФ-зависимой декарбоксилирующей малатдегидрогеназы (НАДФ-зависимый малик-энзим) с образованием молекулы НАДФH и CO2.
  • НАД+-малатдегидрогеназный тип: Малат декарбоксилируется в митохондриях при помощи НАД-зависимой декарбоксилирующей малатдегидрогеназы (НАД-зависимый малик-энзим) с образованием одной молекулы НАДН. Выделившийся диоксид углерода диффундирует в хлоропласты.
  • ФЕП-карбоксикиназный тип: Малат декарбоксилируется в митохондриях по НАД-малатдегидрогеназному типу, но в дополнение происходит прямое декарбоксилирование оксалоацетата в цитоплазме ФЕП-карбоксикиназой с затратой одной молекулы АТФ и образованием ФЕП.

ФЕП-карбоксикиназа (ФЕПКК) была обнаружена у такого типичного НАДФ-МДГ растения, как кукуруза, что позволяет ему транспортировать углекислоту в форме аспартата (около 25 %); многие двудольные C4-растения тоже содержат ФЕПКК в дополнение к основному декарбоксилирующему ферменту. Сосуществование разных типов C4-фотосинтеза, например, НАДФ-МДГ и ФЕПКК или НАДФ-МДГ и ФЕПКК, обеспечивает растению дополнительную гибкость и возможность транспортировать иные типы C4-кислот и продуктов, которые возвращаются в клетки мезофилла для регенерации. Более того, некоторые растения без ФЕПКК-активности всё же способны транспортировать нескольких метаболитов, например аспартат и малат, как это происходит у сорго зернового. Каждый из смешанных типов С4-фотосинтеза, также как и «чистые» НАДФ- и НАД-малатдекарбоксилазные пути имеют свои определённые экологические преимущества. В этом смысле следует считать разделение на три независимых биохимических типа относительно условным[18].

ФЕП-карбоксикиназный тип никогда не встречается в чистом виде, и даже у растений, традиционно относимых к этому типу, ФЕП-карбоксикиназа обеспечивает хоть и бо́льшую, но никогда всю декарбоксилирующую активность Помимо прочего ФЕП-карбоксикиназа широко используется как вспомогательная декарбоксилаза растениями с НАДФ- и НАД-МДГ типами. По этой причине было предложено подразделять С4-фотосинтез только на НАДФ- и НАД-малатдегидрогеназные типы, которые чётко отличаются по декарбоксилирующему ферменту и плану строения, а ФЕП-карбоксилазный тип рассматривать как вспомогательный, анаплеротический путь[en], который в разной мере используется разными растениями[18].

НАДФ-малатдегидрогеназный тип (НАДФ-МДГ)

НАДФ-малатдегидрогеназный тип (НАДФ-МДГ)[12] или НАДФ-маликэнзимный тип (НАДФ-МЭ)[19] исторически был первым исследованным биохимическим типом C4-фотосинтеза. По этому пути осуществляют фотосинтез такие важные сельскохозяйственные культуры, как кукуруза, сорго, росичка и сахарный тростник[20]. В качестве транспортных продуктов используются малат и пируват.

Оксалоацетат, который образуется в результате карбоксилирования ФЕП, с помощью специфичного переносчика транспортируется в хлоропласты, где восстанавливается НАДФ-малатдегидрогеназой до малата. Образовавшийся малат выносится в цитозоль и диффундирует из клеток мезофилла в клетки обкладки через плазмодесмы. Малик-энзим, который локализован в хлоропластах клеток обкладки, катализирует преобразование малата в пируват с выделением СO2, который фиксируется Рубиско. Образовавшийся пируват с участием специфичного переносчика экспортируется из хлоропластов клеток обкладки и диффундирует через плазмодесмы в клетки мезофилла, где он с помощью другого переносчика входит в хлоропласты, где фермент пируватфосфатдикиназа снова превращает его в ФЕП[12].

Поскольку хлоропласты клеток обкладки, в отличие от хлоропластов клеток мезофилла, не содержат карбоангидразы, диффузия СO2 в строме клеток обкладки происходит медленнее, чем в клетках мезофилла. Субериновый слой между клетками обкладки и мезофилла у некоторых растений, вероятно, также затрудняет утечку СO2 через клеточные стенки, так что остается только возможность утечки через плазмодесмы. Долю СO2, который был сконцентрирован в клетках обкладки, но вследствие утечки диффундировал обратно в клетки мезофилла, оценивают как 10-30 % для разных видов[21].

Для растений обладающих этим типом C4-фотосинтеза характерно наличие диморфизма хлоропластов. Хлоропласты клеток мезофилла имеют много гран, в то время как хлоропласты клеток обкладки содержат преимущественно стромальные ламеллы и малое количество гранальных стопок с низкой активностью фотосистемы II. Существует градация в количестве гран хлоропластов клеток обкладки, начиная с рудиментарных гран у кукурузы и росички и вплоть до полного их отсутствия у сорго и сахарного тростника[22]. Агранальные хлоропласты клеток обкладки осуществляют циклическое фосфорилирование при участии фотосистемы I и синтезируют только АТФ. Все восстановительные эквиваленты, необходимые для цикла Кальвина обеспечивают клетки мезофилла за счет нециклического электронного транспорта. Окисление в клетках обкладки малата обеспечивает не более трети необходимых для работы цикла Кальвина НАДФН. Другая часть необходимого НАДФН вместе с АТФ поставляется из хлоропластов клеток мезофилла в хлоропласта клетки обкладки с помощью триозофосфат-3-фосфоглицератного челночного механизма, через триозофосфатный переносчик внутренней мембраны соответствующих хлоропластов[23].

НАД-малатдегидрогеназный тип (НАД-МДГ)

НАД-малатдегидрогеназный тип (НАД-МДГ)[12] или НАД-маликэнзимный тип (НАД-МЭ)[19] обнаружен у большинства видов, включая просо, амарант, портулак[17], иван-чай и марь[24]. Хлоропласты как клеток мезофилла, так и клеток обкладки имеют граны и активную фотосистему II[25]. Клетки обкладки содержат множество крупных митохондрий с хорошо развитыми кристами[26]. В качестве транспортных продуктов используются аспартат и аланин.

В этом случае оксалоацетат, который образуется в реакции ФЕП-карбоксилазы, превращается в аспартат путём переаминирования, которое катализирует глутамат-аспартатаминотрансфераза. Поскольку концентрация глутамата в клетке велика, он удобен для поддержания диффузионного тока между клетками мезофилла и обкладки. В результате трансаминирования концентрация аспартата становится в 5 раз выше концентрации оксалоацетата, что создаёт сильный диффузионный ток. После диффузии в клетки обкладки аспартат транспортируется в митохондрии. Митохондриальная изоферментная форма глутамат-аспартатаминотрансферазы катализирует превращение аспартата в оксалоацетат, который затем восстанавливается НАД-малатдегидрогеназой до малата. Малат декарбоксилируется НАД-малик-энзимом с образованием пирувата, а НАД+, образовавшийся в реакции восстановления оксалоацетата, вновь восстанавливается до НАДН. Образовавшийся в ходе реакции СO2 диффундирует в хлоропласты, где ассимилируется с участием Рубиско. Пируват выходит из митохондрий и в цитозоле превращается в аланин с участием аланин-глутаматаминотрансферазы. Поскольку эта реакция равновесная, а концентрация аланина гораздо выше, чем пирувата, возникает интенсивный диффузионный ток аланина в клетки мезофилла. В клетках мезофилла аланин превращается в пируват с участием всё той же аминотрансферазы, которая упоминалась выше. Пируват транспортируется в хлоропласта, где превращается в ФЕП с участием пируватфосфатдикиназы так же, как в случае с НАДФ-МДГ типом[25].

ФЕП-карбоксикиназный тип (ФЕПКК)

ФЕП-карбоксикиназный тип (ФЕПКК или ФЕП-КК)[12] был обнаружен у нескольких быстро растущих тропических злаков, которые используются в качестве кормовых культур. Этот путь фотосинтеза используют часть представителей рода просо (гвинейская трава[en]), хлорис гайанская[en][20] и баклажан[24]. Хлоропласты как клеток мезофилла, так и клеток обкладки имеют граны и активную фотосистему II[25]. В качестве транспортных продуктов используются аспартат, аланин, малат и фосфоенолпируват.

Как и в С4-метаболизме НАД-МДГ типа, оксалоацетат превращается в аспартат в клетках мезофилла. Аспартат диффундирует в клетки обкладки, где с участием аминотрансферазы, локализованной в цитозоле, происходит регенерация оксалоацетата. В цитозоле под действием фермента ФЕП-карбоксикиназы оксалоацетат превращается в ФЕП с затратой АТФ. Выделившийся в реакции СO2 диффундирует в хлоропласты, а ФЕП диффундирует обратно в клетки мезофилла. У растений этого типа затраты АТФ на накачивание СO2 в клетки обкладки связаны исключительно с потреблением АТФ ФЕП-карбоксикиназой. Митохондрии обеспечивают эту реакцию необходимым количеством АТФ, окисляя малат при участии НАД-малик-энзима. Источником малата, как и в случае НАДФ-малатдегидрогеназного типа, являются клетки мезофилла. Таким образом, в метаболизме С4-ФЕП-карбоксикиназного типа лишь небольшая часть СO2 высвобождается в митохондриях, а большая часть — в цитозоле[27].

Регуляция

C4-фотосинтез регулируется по трём основным ферментам, каждый из которых активируется светом, так что С4-путь активен исключительно в светлое время суток.

ФЕП-карбоксилаза регулируется двумя путями: через фосфорилирование и аллостерически. Основными аллостерическими ингибиторами ФЕП-карбоксилазы являются карбоновые кислоты такие как малат и аспартат[28][29]. Поскольку малат образуется на следующем шаге САМ и С4 циклов, сразу после того как ФЕП-карбоксилаза катализирует конденсацию СО2 и ФЕП в оксалоацетат, то образуется обратная связь. И аспартат, и оксалоацетат легко превращаются друг в друга по механизму трансаминирования; таким образом, высокие концентрации аспартата путём обратной связи ингибируют ФЕП-карбоксилазу.

Основные аллостерические активаторы ФЕП-карбоксилазы у растений — это триозофосфаты[30] и фруктозо-1,6-бисфосфат[31]. Обе молекулы являются индикаторами активного гликолиза и сигнализируют о необходимости производства оксалоацетата, чтобы усилить поток вещества через цикл трикарбоновых кислот. Кроме того, увеличение гликолиза означает усиленное снабжение ФЕП и, следовательно, больше акцептора для фиксации СО2 и транспорта его в цикл Кальвина.

Когда лист находится в темноте, активность ФЕП-карбоксилазы низка. В этом случае сродство фермента к субстрату, ФЕП, очень низкое; процесс также ингибируется низкими концентрациями малата. Поэтому в темное время суток фермент в листе практически неактивен. При освещении листа неизвестным путём активируется киназа ФЕП-карбоксилазы, которая фосфорилирует гидроксильную группу серинового остатка в белке ФЕП-карбоксилазы. Киназа ФЕП-карбоксилазы быстро распадается, поэтому количество фермента в клетке определяется интенсивностью транскрипции гена. ФЕП-карбоксилаза может вновь быть инактивирована в случае удаления фосфатной группы специфической фосфатазой. Активированный (фосфорилированный) фермент также ингибируется малатом, но в этом случае для достижения эффекта необходимы более высокие концентрации малата. Как киназа так и фосфатаза регулируются на уровне транскрипции. Существует также мнение, что малат обеспечивает обратную связь в этом процессе, снижая уровень экспресси киназы и повышая экспрессию фосфатазы[29].

Пируватфосфатдикиназа (ПФДК) также является светозависимым ферментом. Она инактивируется в темноте за счет фосфорилирования по остатку треонина. Эту реакцию осуществляет необычный бифункциональный ПФДК регулирующий протеин (ПФДК-РП или ПДРП). Он одновременно обладает киназной и фосфатазной активностью. Фосфорилирование довольно необычно, поскольку в качестве донора фосфатной группы используется предпочтительно АДФ, а не АТФ. Необычна и реакция дефосфорилирования, вместо молекулы воды, ПФРП переносит отщепляемую фосфатную группу на свободный неорганический фосфат (Фн) с образованием пирофосфата (ФФн). Активность ПДРП зависит от уровня АДФ в строме хлоропластов. АДФ является субстратом для киназной активности и одновременно сильным конкурентным ингибитором фосфатазной. В темноте уровень АДФ значительно повышается, в результате чего подавляется фосфатазная активность. На свету, за счёт фотофосфорилирования, концентрация АДФ резко сокращается, не остаётся субстрата для киназной реакции, а фосфатазная перестаёт подавляется. В результате ПДРП отщепляет фосфат от пируватфосфатдикиназы и активирует её[32].

НАДФ-малатдепадрогеназа активируется светом за счет работы ферредоксин-тиоредоксиновой системы. В ходе световых реакций фотосинтеза, энергия света питает транспорт электронов от воды к ферредоксину. Фермент ферредоксин-тиоредоксинредуктаза использует восстановленный ферредоксин для восстановления дисульфидной связи тиоредоксина из дисульфида до дитиола. Восстановленный тиоредоксин восстанавливает цистеин-цистеиновую дисульфидную связь в НАДФ-малатдепадрогеназе, что переводит фермент активную форму[27].

Дискриминация изотопов

Удобный метод идентификации С4-растений базируется на определении соотношение изотопов углерода 13С/12С. Метод основан на том, что растения во время фотосинтеза поглощают природные изотопы углерода в разных количествах (в атмосферном CO2 содержится 98,89 % 12С и 1,11 % 13С). В целом растения отдают предпочтение 12CO2, в меньшей степени поглощают 13CO2 и в ещё меньшей степени — 14CO2. Фракционирование 13CO2 более выражено при работе Рубиско, поскольку катализируемая этим ферментом реакция протекает медленнее, и более лёгкий изотоп 12CO2 фиксируется ферментом куда охотнее, чем медленно диффундирующий 13CO2. Более быстрая ФЕП-карбоксидаза не делает различия между изотопами, а поскольку у С4-растений Рубиско реализует практически весь предварительно зафиксированный ФЕП-карбоксилазой CO2, то процент 13С в С4-растении соответствует продукту ФЕП-карбоксилазной реакции, в то время как в С3-растении определяется по соотношению изотопов, характерному для Рубиско. Соответственно С4-растения содержат относительно более высокий процент 13С, углеводы, выделенные из С4-растений, тяжелее, чем сахара из С3-растений[20]. Соотношение 13С/12С определяется масс-спектрометрическими методами и выражается значением δ13С, которое представляет собой отклонение изотопного состава исследуемого образца (13С/12С)обр от изотопного состава стандарта (13С/12С)ст. Стандартом (PDB или Чикагским стандартом) служит соотношение изотопов в кальците окаменелости Belemnitella americana мелового периода; δ13С в исследуемом образце принято выражать в промилле следующим образом[33]:

<math>\delta ^{13} C\ \lbrack {}^{0\!}\!/\!_{00} \rbrack = \frac {\frac {{}^{13}C} { {}^{12}C}\ \text{образец} - \frac {{}^{13}C} { {}^{12}C}\ \text{стандарт}} {\frac {{}^{13}C} { {}^{12}C}\ \text{стандарт}} \cdot 1000</math>

Чем более отрицательным получается значение δ13С, тем меньше содержание изотопа 13С. У С4-растений значение δ13С составляет около −14 ‰, у С3-растений — около −28 ‰ Поскольку сахарный тростник является С4-растением, а сахарная свёкла — С3-растением, по содержанию изотопа 13С можно масс-спектрометрически определить происхождение сахарозы. Таким способом можно, например, отличить настоящий ром (приготовленный из сахарного тростника) от купажированного (с добавкой сахара, приготовленного из свёклы)[20].

Особые формы C4-фотосинтеза

C4-фотосинтез без кранц-анатомии

Хотя большинство C4-растений обладает кранц-анатомией, есть несколько видов, осуществляющих C4-цикл без разделения на клетки обкладки и мезофилла. Эти четыре растения относятся к подсемейству маревые: Suaeda aralocaspica[en], Bienertia cycloptera, Bienertia sinuspersici и Bienertia kavirense. Они произрастают в пустынных, засолённых районах среднего востока: B. sinuspersici в разных странах Персидского залива, B. cycloptera в Турции, Афганистане и Иране, B. kavirense в иранской соляной пустыне (Деште-Кевир), а С. aralocaspica возле соляных заводов в Центральной Азии. Для них характерен уникальный С4-механизм нагнетания CO2 в рамках одной клетки[34][35][36][37]. Все вышеперечисленные растения относятся к НАД-МДГ биохимическому типу[38].

Хотя цитологическое строение в двух родах различается, основной принцип в обоих случаях заключается в использовании больших вакуолей для разделения клетки на два отсека. У S. aralocaspica имеются очень длинные клетки палисадной паренхимы, разделённые на два отсека большой вакуолью, которая занимает почти всё пространство клетки. Паренхима располагается в один слой и более плотно упакована с внешней стороны листа, но более рыхло с внутренней. В ближнем к эпидерме листа (дистальном) регионе располагаются хлоропласты с низким содержанием гран и без Рубиско, здесь происходит синтез ФЕП из пирувата при помощи фермент пируватфосфатдикиназы. Во внутреннем (проксимальном) участке расположены обычные гранальные хлоропласты и митохондрии, здесь есть Рубиско и действует цикл Кальвина[38].

Представители рода Bienertia[en] имеют другое строение. Паренхима листа располагается в два-три слоя. Большая часть клетки заполнена вакуолями, и разбита на тонкую цитозольную полоску на периферии и необычный центральный отсек с большим количеством хлоропластов в середине. Здесь наблюдается некий аналог кранц-анатомии, на периферии располагаются крупные хлоропласты с уменьшенным количеством гран и неполным набором ферментов цикла Кальвина, где происходит регенерация ФЕП, а в центре расположено скопление в двое меньших хлоропластов с нормальными гранами и активной Рубиско, где протекает цикл Кальвина. Вместе с этими хлоропластами в центре расположены митохондрии и пероксисомы[38].

В обоих случаях за распределение двух типов хлоропластов по клетке отвечает актиновый и микротрубочковый цитоскелет. Также при одноклеточном С4-фотосинтезе не происходит обособления ФЕП-карбоксилазы, она равномерно располагается по всей клетке. В связи с этим возникает вопрос о возможном механизме ингибирования её в месте работы Рубиско, что бы избежать повторной фиксации высвобожденного CO2[38].

В качестве другого примера C4-фотосинтеза без кранц-анатомии можно привести морскую зелёную макроводоросль Udotea flabellum[39] и одноклеточную диатомею Thalassiosira weissflogii[en][40].

Факультативный C4-фотосинтез

Hydrilla verticillata[de] — пресноводное, погружённое цветковое растение, которое в летнее время собирается в большие маты под поверхностью воды. В условиях высокой температуры, низкого содержания CO2 и высокого O2 растение переходит от C3- к C4-фотосинтезу. Поскольку у Hydrilla verticillata нет кранц-анатомии, весь процесс происходит внутри одной клетки. Фотосинтез идёт по НАДФ-МДГ биохимическому пути, происходит индукция синтеза ФЕП-карбоксилазы в цитоплазме, а также ряда других белков: малик-энзима, ПФДК и аминотрансфераз. Главный декарбоксилирующий фермент — НАДФ-малик-энзим располагается в хлоропластах, там же действует пируватфосфатдикиназа, регенерирующая ФЕП[41].

В качестве другого примера переключения между C3- и C4-метаболизмом можно привести безлистную осоку Элеохарис живородящий[en], которая может расти как в погружённом виде, так и на суше. Листья этого растения полностью редуцированны и функцию фотосинтеза берут на себя стебли. При росте под водой она фотосинтезирует по C3-пути, но на суше переходит к C4-метаболизму вместе с образованием кранц-анатомии, процессом который контролируется абсцизиновой кислотой. При этом к С4 могут переходить даже просто побеги, оказавшиеся над поверхностью воды[41].

Совмещение C4 и CAM

Метаболизм по типу толстянковых (САМ-фотосинтез) включает в себя некоторые ферменты С4-фотосинтеза, необходимые для нагнетания и концентрирования СО2. Однако в случае САМ-растений предварительная и окончательная фиксация СО2 разделены не в пространстве, а во времени. Тем не менее в течение дня в облигатных CAM-растениях может параллельно работать CAM-путь и классический C3-фотосинтез. Были даже обнаружены виды факультативных CAM-растений (C3-CAM), которые переключались с C3- на CAM-метаболизм только в условиях засухи или засоления. В этом случае внутри одной клетки может протекать C3- и CAM-фотосинтез.

Существует очень мало примеров, когда CAM- и C4-метаболизм протекают в одном растении. Большинство C4-растений представлено злаками, в которых никогда не обнаруживается CAM-фотосинтез, также как у типичных CAM-растений, таких как орхидеи и бромелиевые не был обнаружен чистый С4-фотосинтез. Только несколько видов растений из рода портулак могут используют оба пути, к ним относятся Portulaca grandiflora[en] и Portulaca mundula[42]. У этих растений CAM-фотосинтез происходит в наполненных соком внутренних клетках стебля и листьев, где запасается вода, в то время как C4-фотосинтез идёт во внешних клетках листа. Таким образом, даже у этих растений оба пути не работают в одной той же клетке, из чего следует, что CAM- и C4- фотосинтез несовместимы[43].

В качестве объяснения приводятся несколько причин. Например, было бы трудно точно регулировать оба пути из-за их биохимического сходства. К тому же в основе каждого из низ лежит разное анатомическое строение и транспортные механизмы, которые имеют важное значение для соответствующей функции, но не могут быть объединены в одной клетке. И, наконец, два одновременных пути концентрации СО2 не обеспечивают экологического преимущества.

C3-C4 переходные формы

Ряд С3-растений обладают типичными морфологическими признаками С4-растений, такими как анатомическая организация листьев с разделением паренхимы на мезофилл и обкладку проводящего пучка, в которых могут концентрировать углекислый газ. Кроме того, значение их углекислотного компенсационного пункта находится между таковыми для C3- и C4-растений. В то же время используемый ими механизм концентрирования CO2 совершенно не характерен для C4-растений[44].

Такие растения из-за их анатомического сходства ошибочно назвали C3-C4 переходными формами или «С34-гибридами», хотя такое название в принципе не верно из-за иной биохимии механизма концентрации СО2[45].

В основе концентрирующего механизма этих растений лежит так называемый С2-фотосинтез, использующий ферменты фотодыхания. Если Рубиско использует в качестве субстрата кислород вместо углекислого газа, образуется 2-фосфогликолат, который перерабатывается в процессе фотодыхания. В пероксисомах гликолат превращается в глицин, две молекулы глицина конденсируются с образованием серина и СО2 с помощью глициндекарбоксилазного комплекса (ГДК). У C3-C4 переходных растений активный ГДК локализуется только в клетках обкладки пучка, так что транспортируемый из мезофилла глицин декарбоксилируется там и обогащает клетки СО2. В клетках мезофилла также экспрессируются белки ГДК, но здесь он не активен, поскольку одна или несколько экспрессируемых субъединиц содержат мутации. Из-за глицин-серинового челнока и транспорта C2-соединений, такую форма обмена веществ иногда называют «C2-фотосинтезом». Преимущество такого челночного механизма заключается в том, что СО2 высвобождается не в каждой клетке в отдельности, а концентрируется внутри клеток обкладки. В результате значительно увеличивается шанс для повторного захвата углекислого газа, улучшаются условия работы Рубиско, а значит снижается фотодыхание и связанные с ним затраты энергии.

Подобный механизм, направленный на снижение фотодыхания, обнаружен по крайней мере в следующих восьми семействах высших растений: Aizoaceae, Poaceae, Boraginaceae, Brassicaceae, Asteraceae, Amaranthaceae, Chenopodiaceae и Cleomaceae[46]. У некоторых растений из рода Flaveria[en] (Asteraceae) глициновый челнок функционирует наряду с обычным C4-фотосинтезом[46].

Экология

Согласно последним данным C4-фотосинтез независимо возникал по крайней мере 65 раз в 19 различных семействах, и являет собой непревзойдённый пример конвергентной эволюции[47][48]. Во многих родах встречаются виды как С3, так и С4.

C4-растения составляют 5 % от общей растительной биомассы и 3 % от общего количества видов растений[49][50]. Ими заселено всего 17 % поверхности Земли, но они осуществляют около 30 % наземного фотосинтеза[51]. Всего известно около 8100 видов[52], использующих C4-путь фиксации углерода, все они относятся к цветковым растениям. Среди двудольных этот путь используют только 4,5 % всех растений, а среди однодольных — 40 %. Несмотря на, это в кладе однодольных C4-растения встречаются только в трёх семействах, в то время как у двудольных — в 16 семействах. Наиболее многочисленная группа C4-растений среди однодольных — это, несомненно, травы; 46 % процентов всех трав используют C4-фотосинтез, что соответствует 60 % всех видов C4-растений. К этой группе относятся такие сельскохозяйственные культуры как кукуруза, сахарный тростник, пшено и сорго[53][54]. В кладе двудольных максимальное число C4-видов приходится на порядок Caryophyllales. Из всех семейств Caryophyllales наиболее богато в этом отношении семейство Chenopodiaceae, в котором 550 из 1400 видов используют C4-фотосинтез. Около 250 из 1000 видов близкородственных Amaranthaceae также используют C4-фотосинтез[49][55].

Большинство C4-растений произрастает в тропиках и субтропиках ниже широты 45° в условиях высокой температуры, недостатка воды и обилия солнечного цвета. Именно в таких климатических условиях они могут успешно конкурировать с C3-растениями благодаря отсутствию фотодыхания. Однако это не означает доминирования С4-метаболизма в засушливых и тёплых условиях. Так, в юго-восточных Каракумах было найдено только четыре вида С4-растений[56]. Говоря о засушливых и тёплых местах, следует отметить, что C4-виды произрастают в умеренно-аридных условиях, когда вода есть, но её не всегда хватает. В экстра-аридных условиях преобладают CAM-растения[57].

Анализ флоры северной Америки показал, что в Калифорнии С4-растения составляют 4,38 % всех видов, а среди злаков — 82 %, в то время как в районе Великих озёр и Квебеке — только 0,17 % всех видов и 12 % среди злаков. В тропических дождевых лесах С4-виды практически отсутствуют[56]. В калифорнийской же Долине Смерти 70 % всех растущих видов относятся к С4-растениям[57]. Преобладают они и в южных степях и саваннах. С4-виды составляют более двух третей от всех видов трав ниже широты 30°, в то время как выше широты в 50° преобладают С3-травы. На широте 35-38° флора в одинаковой мере богата С3- и С4-видами[58].

В умеренном климате, C4-виды в основном активны поздней весной и летом. C3-виды, напротив, активны в течении всего года. В местообитаниях с суровыми зимами C3-виды обычно начинают расти на несколько недель раньше чем C4-виды.

Как правило, C4-травы редко встречаются в холодных регионах, например, в бореальной зоне между 50-м и 65-м градусом широты или на большой высоте. Исключение составляет зона безлесой альпийской тундры с её сухим климатом. Кроме того, в Тибете была обнаружена C4-трава Orinus thoroldii, растущая на высоте 5200 метров. В целом же они не заходят в полярную и приполярную области (за широту в 65 °)[58].

Многие C4-растения устойчивы к холоду, сотни C4-многолетников способны в состоянии покоя переживать мороз до — 20 ° C. Они прекрасно чувствуют себя даже в районах с умеренным и прохладным климатом, таких как южное побережье Новой Зеландии или прибрежные болота на атлантическом побережье Канады и Соединенного Королевства. В холодных и засушливых условиях произрастают кустарники с С4-фотосинтезом, например, виды рода Atriplex, которые могут вегетировать уже в апреле, при наличии снега и отрицательных температур. Особенно много таких растений в альпийской тундре, где они во множестве встречаются на высоте более 3500 или даже 4800 метров, как это происходит в Андах. При росте на высоте свыше 3500 метров горные C4-виды способны переносить ночные заморозки с отрицательными температурами и эпизодические снегопады, которые здесь могут случится даже в середине лета[58].

Анализ показывает, что такие горные С4-виды растут в определённых микросайтах, часто на юго-восточных склонах между камней, где не бывает ветра, а интенсивный солнечный свет в течении дня может нагревать лист на 10–25 °C выше температуры воздуха, так что фотосинтез протекает при температуре 25-35 °C. Повышение температуры листа днём является обязательным условием для успешной конкуренции таких высокогорных растений с С3-видами[58].

Абиотические факторы

Фотосинтез зависит от ряда абиотических факторов, влияющих друг на друга. Один из таких факторов — концентрация CO2, который фиксируется в процессе фотосинтеза. Если предположить, что количество света в избытке и само по себе не является ограничивающим фактором, то можно заметить, что будет происходить увеличение скорости фотосинтеза с ростом концентрация CO2 в окружающей среде. Этот процесс ограничен — скорость фотосинтеза достигает насыщения, а при достаточно высоких концентрациях даже может снижаться. С другой стороны, при слишком низкой концентрации диоксида углерода его фиксация в ходе фотосинтеза уравновешивается процессами фотодыхания и дыхания. Точка, в которой оба процесса находятся в равновесии, и называется точкой компенсации СО2.

С4-растения обладают эффективным механизмом ассимиляции CO2 через фермент ФЕП-карбоксилазу и слабым фотодыханием, поэтому их точка компенсации CO2 стремиться практически к нулю (< 0,001 объёмных процентов CO2[59]). Как видно из графика, скорость фотосинтеза у С4-растений при низком содержании CO2 возрастает значительно быстрее, чем у С3, поэтому при низких концентрациях углекислого газа С4-растения всегда имеют конкурентное преимущество. Для большинства высших C3-растений точка компенсации СО2 находится при довольно высоких концентрациях и составляет 0,005-0,015 % CO2[60] в окружающем воздухе.

С другой стороны, скорость фотосинтеза С4-растений выходит на плато и прекращает расти при содержании CO2 чуть выше его обычной концентрации в воздухе, что связано с полным насыщением фермента ФЕП-карбоксилазы. У С3-растений скорость фотосинтеза продолжат расти и после двукратного увеличения содержания CO2 по сравнению с нормой. Насыщение фотосинтеза у них достигается при приблизительно при 0,05-0,10 % CO2[59]. В связи с этим неоднократно высказывалось мнение, что увеличение антропогенных выбросов CO2 сдвигает экологическое равновесие в пользу С3-растений[52].

Как уже упоминалось, благодаря нагнетанию углекислоты С4-растения могут держать устьица в более закрытом положении и значительно экономить воду. Потери воды на транспирацию у С4-растений составляют 250—350 г H2O при увеличении сухого веса растения на 1 г, а у С3 — 450—950 г[24].

У С4-растений световая точка компенсации значительно выше, чем у С3-растений, им требуется гораздо больше света, чтобы полноценно существовать и расти. Тем не менее, при высокой освещенности они намного превосходят С3-растения по интенсивности фотосинтеза и скорости роста[61]. В естественных условиях у С4-растений световое насыщение не достигается, и в ясные дни они используют свет полностью даже в полдень, однако высокая точка световой компенсации накладывает ограничения на их рост в условиях низкой освещённости, то есть их рост ограничивается светом, и только тогда, когда сильный недостаток воды заставляет их закрыть устьица, и, следовательно, снизить потребление углекислого газа, их рост ограничивается концентрацией CO2[62].

Известно, что работа концентрирующего механизма С4-растений требует дополнительных затрат энергии в форме АТФ и НАДФН: 3 молекулы АТФ и 2 молекулы НАДФН на одну молекулу CO2 для С3-пути и 5 молекул АТФ и 2 молекулы НАДФН в случае С4-пути. Как бы то ни было, затраты окупаются, так как при высоких концентрациях CO2 в сайте кабоксилирования оксигеназная реакция в значительной мере подавлена, и потери энергии в фотодыхании значительно снижены. Поэтому С4-метаболизм не обязательно требует больших энергозатрат; на самом деле при повышенных температурах С4-фотосинтез энергетически более выгоден, чем С3-фотосинтез, о чём свидетельствует график температурной зависимости фотосинтеза. Причина этого в том, что поскольку содержание кислорода в атмосфере значительно выше содержания углекислого газа, оксигеназная активность Рубиско с повышением температуры возрастает сильнее, чем карбоксилазная. Поэтому в условиях тёплого климата С4-растения, у которых не только снижена потребность в водоснабжении, но и подавлено фотодыхание, имеют значительное преимущество по сравнению с С3-растениями[63].

Для большинства С3-растений умеренной климатической зоны температурный оптимум фотосинтеза приходится на 25-30 °C. У растений с С4- и CAM-метаболизмом температурный оптимум приходится на 30-35 °C[60].

Кроме того, С4-метаболизм обеспечивает растениям более эффективное использование азота. Благодаря наличию концентрирующего механизма им требуется значительно меньшее количество Рубиско, чем С3-растениям, которые компенсируют низкую концентрацию CO2 в сайте карбоксилирования высоким содержание Рубиско в хлоропластах. Подсчитано, что С4-растению требует около 13-20 % от количества Рубиско С3-растения для того, чтобы достичь той же скорости фотосинтеза. Свободный азот, который не расходуется на Рубиско идёт на синтез белков люмена и водорастворимых белков[64]. Подсчитано, что эффективность использования азота в расчёте на площадь листа у С4-растений выше чем у С3. Это, однако, не означает, что в них содержится меньше азота или что их произрастание приурочено к бедным азотом почвам. Например, используемые для засева газонов С4-травы весьма требовательны к наличию в почве питательных веществ, поскольку эволюционировали в условиях, в которых питательные вещества были в избытке[65].

Ограниченность жизненных форм

За небольшим исключением все С4-растения представлены травами и кустарниками, среди которых нет деревьев. Поэтому в местах преимущественного произрастания С4-растений не образуется лесов и формируется совершенно иной ландшафт. Исключением являются эндемичные для Гавайских островов представители рода Euphorbia, достигающие высоты от 6 до 10 метров. Euphorbia herbstii[en] — теневыносливое дерево с острова Оаху, которое растёт в тени других деревьев; Euphorbia olowaluena произрастает в сухих лесных массивах на острове Гавайи. Два других растущих на Гаваях вида, E. remyi[en] и E. rockii[en], тоже могут становиться маленькими деревьями высотой до 4 метров. Ещё одно исключение из парадигмы отсутствия среди С4-растений деревьев — произрастающий в Казахстане саксаул Haloxylon ammodendron, старые особи которого могут вырасти до 10-12 метров и образуют доминирующий, центральный ствол. Haloxylon ammodendron образует плотные насаждения вдоль рек в Центральной Азии, которые иногда называют лесами в широком смысле этого слова; тем не менее, эти «леса» скорее напоминают высокие заросли кустарников и не являются типичными лесами, как в районах с умеренной влажностью, где деревья могут вырастать свыше 20 метром в высоту[66].

Отсутствие, за небольшим исключением, у деревьев С4-пути, а также низкая представленность С4-растений в подлеске уже давно служит предметом обсуждений. Часто выдвигается гипотеза, что из-за повышенных требований к энергии С4-фотосинтез не эффективен в условиях низкой освещённости. Хотя последние данные показывают, что С4-растения действительно несколько хуже приспособлены к затенению в сравнении с С3-видами, эта разница не столь существенна и не объясняет, почему С4-деревья не смогли сформироваться на более открытых пространствах. Выдвигаются различные объяснения с позиции эволюции, физиологии и экологии, но пока чёткого ответа на этот вопрос нет[66].

Сравнение характеристик C3-, C4- и CAM-растений

Сравнение характеристик C3-, C4- и CAM-растений[67][68]
Характеристика C3 C4 CAM
Коэффициент транспирации мл (H2O) на г (C) 450–900 250–350 18–100 (ночью) 150–600 (днём)
Эффективность использования воды (г сухой массы/г потери воды) 1,05–2,22 2,85–4,00 8,0–55,0
Максимальная скорость фотосинтеза (мкмоль CO2/площадь листьев м2 · с) 20–40 30–60 5–12 (на свету) 6–10 (в темноте)
Температурный оптимум 15–25 °C 30–47 °C 35 °C
Прирост сухого вещества (тонн/га · год) 10–25 40–80 6–10
δ-13C от −32 до −20 ‰ от −17 до −9 ‰ от −17 до −9 ‰ (засуха) от −32 до −20 ‰ (хорошее снабжение водой)

Экономическое значение

Среди культурных растений С4-виды (кукуруза, сорго, некоторые виды проса, сахарный тростник) имеют большее значение, чем среди дикорастущих, их продуктивность составляет от 33 % (с учётом остатков неиспользуемых по прямому назначению, как, например, солома злаков, стебли и листья корнеплодов) до 38 % суммарной продуктивности основных сельскохозяйственных культур[69]. Также у этих растений наблюдаются более высокие скорости роста. В оптимальных условиях орошения и удобрения посевы кукурузы и сахарного тростника являются самыми продуктивными из известных агроценозов[70]. К C4-растениям также относятся и наиболее устойчивые сорняки, включая 8 из 10 самых злостных сорняков, например, свинорой пальчатый и куриное просо[71].

C4-растения также могут быть использованы для производства биотоплива, как например кукуруза в США или сахарный тростника в Бразилии. В качестве альтернативы также рассматривается вариант выращивания холодостойких C4-злаков, таких как просо, для производства целлюлозного этанола. Например, урожайность холодоустойчивых злаков из рода Мискантус составляет 15-29 тонн сухого вещества на гектар в год[64].

Одной из проблем, связанных с ростом населения мира, является истощение запасов продовольствия, тем более, что количество доступных для обработки пахотных земель неуклонно снижается. Один из способов увеличения урожайности — использование С4-фотосинтеза. Простейший из возможных подходов заключается в изменении диких, не культивируемых С4-видов с целью создания на их основе новой сельскохозяйственной культуры. Например, методами селекции из куриного проса можно было бы вывести рисоподобное культурное растение[72].

Альтернативный подход заключается во внедрении С4-пути в существующие культурные С3-растения методами генной инженерии. В качестве главных кандидатов на подобное преобразование рассматриваются рис, который служит хлебной культурой для половины Земного шара, и соя, способная к симбиотической азотофиксации. Для работы в этом направлении был собран большой международный проект, организованный на базе Международного института исследования риса[en] на Филиппинах, под названием «Проект С4-рис», в который входят 12 лабораторий из восьми стран. В декабре 2015 года проект объявил о создании культивара риса с рудиментарной формой C4-фотосинтеза. В клетки этого сорта удалось встроить все основные ферменты С4-пути, хотя созданные растения пока по-большей части полагаются на С3-фотосинтез. Тем не менее, этот результат показал принципиальную возможность протекания С4-цикла в рисе[73].

По состоянию на сегодняшний день все попытки запустить С4-цикл в рамках одной клетки путём простого внедрения соответствующих ферментов либо провалились, либо оказались крайне малоэффективными. Причиной многих ранних провалов послужило отсутствие в трансформируемых растениях описанных выше белков-регуляторов главных ферментов С4-метаболизма, которые обеспечили бы их настройку в соответствии с уровнем освещённости и энергетическим состоянием клетки, а также необходимых для правильной экспрессии ключевых белков регуляторных генетических последовательностей. Другим серьёзным препятствием является отсутствие в такой схеме каких либо преград против вытекания CO2 из клетки. Наиболее очевидным решением стало бы создание полноценной кранц-анатомии, однако на данный момент гены, ответственные за развитие такого строения, остаются неизвестными, а их поиск остаётся приоритетным направлением[72].

Эволюция

Согласно современным геологическим данным С4-фотосинтез возник в олигоцене около 30 миллионов лет до нашей эры[47]. Этот период характеризуется падением температуры и концентрации диоксида углерода (с 1000 частей на миллион до примерно 300 частей на миллион). Кроме того, атмосферная концентрация О2 увеличилась с 18 % до 21 %. Сложились крайне неблагоприятные для С3-фотосинтеза условия, способствовавшие высокому фотодыханию. Предполагается, что именно низкая доступность CO2 явилась причиной начала отбора растений с нагнетающими механизмами, что в конечном итоге привело к появлению C4 и CAM. Климат того времени стал более засушливыми, появились открытые пространства с высокой освещённостью, усилилась сезонность и количество пожаров, что также, вероятно, сыграло значительную роль в отборе признаков C4- и CAM-видов[74].

Уменьшение концентрации СО2 считаются важным эволюционным триггером и общей предпосылкой для формирования C4-растений, но не обязательно основной. Поскольку C4-фотосинтез развивался в течение 30 миллионов лет с момента его первого появления, важную роль несомненно сыграли локальные факторы. Существует шесть глобальных центров, которые рассматриваются в качестве ядра для многих C4-эвдикот и некоторых трав: Северная Америка, Южная Америка, Южная Африка, Восточная Африка и Аравия, Центральная Азия и Австралия. Это тёплые и сухие регионы с умеренно-аридным климатом и регулярными осадками в течение лета. Солёные, песчаные или сухие почвы способствовали возникновению и распространению C4-растений, другим благоприятным фактором стал высокий уровень света. Около 23 млн лет назад C4-растения были уже широко распространены в Африке, Америке и Южной Азии. Распространение происходило постепенно, особенно в области низких и средних широт[48].

Глобальное, экологическое значение этот тип фотосинтеза приобрёл только после широкого распространением C4-трав, и расширения влияния C4-растений в луговых экосистемах и саваннах. Это произошло в конце миоцена и начале плиоцена около 2-8 миллионов лет. Остаётся спорным, явилось ли снижение концентрации СО2 в атмосфере глобальным общим фактором для такого распространения (по крайней мере, он — важная к тому предпосылка). Другими причинами вполне могли послужить изменение климата, появление крупных травоядных и увеличение частоты лесных пожаров[75].

Этапы формирования C4-метаболизма

С эволюционной точки зрения превращение C3-растений в C4 — довольно несложный процесс: все необходимые структурные элементы и ферменты уже присутствуют у C3-растений. Например, ферменты ФЕП-карбоксилаза и хлоропластная НАДФ-малатдегидрогеназа в норме присутствуют в замыкающих клетках C3-растений, где обеспечивают синтез ионов малата, необходимых для открывания устьичной щели. Аналогичным образом все растения обладают изоформами малик-энзима, которые располагаются в цитозоле, хлоропластах или митохондриях и в норме обеспечивают анаплеротические пути метаболизма.

Сильная кластеризация С4-видов в рамках определённых групп, например, клады PACMAD, внутри которой С4-фотосинтез возникал около 18 раз[48], указывает на то, что не все С3-растения одинаково хорошо подходят для возникновения C4-фотосинтеза, и что для этого необходимы благоприятные преадаптации.

На сегодняшний момент процесс становления C4-метаболизма представляется следующим образом: на первом этапе происходило накопление благоприятных преадаптаций, таких как высокое число жилок в листе, а также полногеномное удвоение, в результате которого возникли копии генов, необходимых для С4-пути. В дальнейшем эти копии прошли соответствующую специализацию. На втором этапе происходило последовательное образование протокранц-анатомии: увеличивались в размере клетки обкладки, в них возросло число органелл, произошло смещение и кластеризация митохондрий и хлоропластов. Предполагается, что такие преобразования могли быть выгодны растению, поскольку привели к появлению одноклеточного глицинового шаттла, который позволил растению высвобождать CO2 из метаболитов фотодыхания в непосредственной близости от хлоропластов. Подобные растения встречаются в природе, их точка компенсации CO2 на 5 %-15 % процентов ниже, чем у типичных C3-растений. На третьем этапе произошло возникновение полноценного C2-фотосинтеза: снизилось число клеток мезофилла по отношению к клеткам обкладки пучка, произошла инактивация ГДК в клетках мезофилла. На четвёртом этапе, на основе этих растений возник полноценный C4-фотосинтез. Предположение о возникновении С4-видов из С34 переходных форм возникли, в частности на основании того, что у части последних активность ФЕП-карбоксилазы, ПФДК и НАДФ-МЭ в 2-5 раз выше, чем у C3-видов. В ходе заключительного, пятого этапа, происходила оптимизация и тонкая настройка нового концентрирующего механизма для максимально эффективного действия, что и привело в конечном итоге к появлению полноценных C4-растений. Должно было произойти усиление экспрессии ключевых ферментов и возникновение необходимых регуляторных механизмов, улучшение кинетических качеств ФЕП-карбоксилазы, снижение экспресси Рубиско в клетках мезофилла и смена режима работы устьиц[76].

См. также

Напишите отзыв о статье "C4-фотосинтез"

Примечания

  1. Ермаков, 2005, с. 196.
  2. Ермаков, 2005, с. 198.
  3. 1 2 3 4 [dge.stanford.edu/publications/berry/AnnRev2012/Discoveries%20in%20Plant%20Biology%201998%20Hatch.pdf Discoveries in Plant Biology] / Editors: Shain-dow Kung,Shang-Fa Yang. — Chapter 13; M.D. Hatch and C.R. Slack: C4 Photosynthesis: Discovery, Resolution, Recognition, and Significance, 1998. — Vol. 1. — P. 175-196. — ISBN 981-02-1313-1.
  4. Полевой В. В. Физиология растений. — Высшая школа. — Москва, 1989. — С. 93. — 446 с. — ISBN 5-06-001604-8.
  5. Карпилов Ю.С. Распределение радиоактивного углерода 14C среди продуктов фотосинтеза кукурузы // Труды Казанского сельскохозяйственного института. — 1960. — Т. 41, № 1. — С. 15—24.
  6. M. D. Hatch and C. R. Slack (1966). «Photosynthesis by sugar-cane leaves. A new carboxylation reaction and the pathway of sugar formation.». Biochem.J. 101 (1): 103–111. PMID 5971771.
  7. Медведев, 2013, с. 57.
  8. Страсбургер, 2008, с. 140-142.
  9. Страсбургер, 2008, с. 140.
  10. Donat-Peter Häder: Photosynthese, 1. Auflage, Thieme Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 978-3-13-115021-9, S. 205.
  11. [pia-dev.mgmt.science.uq.edu.au/content/224-biochemical-subtypes-c4-photosynthesis Centrifugal versus centripetal chloroplasts]. Plants in Action. Australian and New Zealand societies of plant sciences. Проверено 22 августа 2016.
  12. 1 2 3 4 5 6 Хелдт, 2011, с. 188.
  13. 1 2 Хелдт, 2011, с. 185.
  14. Хелдт, 2011, с. 147.
  15. Страсбургер, 2008, с. 144.
  16. Evans, HJ (1968). «The Mechanism of the Pyruvate, Phosphate Dikinase Reaction.». Proceedings of the National Academy of Sciences 61 (4): 1448–53. DOI:10.1073/pnas.61.4.1448. PMID 4303480.
  17. 1 2 Ермаков, 2005, с. 197.
  18. 1 2 Yu Wang, Andrea Bräutigam, Andreas P. M. Weber and Xin-Guang Zhu (2014). «Three distinct biochemical subtypes of C4 photosynthesis? A modelling analysis». J. Exp. Bot. 65 (13): 3567-78. DOI:10.1093/jxb/eru058.
  19. 1 2 Кобак, 1988, с. 20.
  20. 1 2 3 4 Страсбургер, 2008, с. 146.
  21. Хелдт, 2011, с. 190.
  22. Gerry Edwards,David Walker. [books.google.ru/books?id=EXqeDGfKDhIC&pg=PA318&lpg=PA318&dq=NAD-ME+grana+mesophyll&source=bl&ots=qeCMXqtFzO&sig=fC18XfTc4D2wXwMGkbLNNmUXS-M&hl=ru&sa=X&ved=0ahUKEwiarqTmkNPOAhUEiywKHfm4AyYQ6AEISjAF#v=onepage&q=NAD-ME%20grana%20mesophyll&f=false C3, C4: Mechanisms, and Cellular and Environmental Regulation, of Photosynthesis]. — Univ of California Pr, 1983. — 552 с. — ISBN 978-0520050181.
  23. Donat-Peter Häder: Photosynthese, 1. Auflage, Thieme Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 978-3-13-115021-9, S. 207.
  24. 1 2 3 Медведев, 2013, с. 59.
  25. 1 2 3 Sage, RF., Sage, TL. und Kocacinar, F. (2012): Photorespiration and the evolution of C4 photosynthesis. In: Annu Rev Plant Biol. 63; S. 19-47; PMID 22404472; doi:10.1146/annurev-arplant-042811-105511.
  26. Raghavendra, Sage, 2011, Chapter 4; Gerald E. Edwards, Elena V. Voznesenskaya: C4 Photosynthesis: Kranz forms and single-cell C4 in terrestrial plants., pp. 29–61.
  27. 1 2 Хелдт, 2011, с. 194.
  28. Gonzalez, Daniel H.; Iglesias, Alberto A.; Andreo, Carlos S. (1986). «Active-site-directed inhibition of phosphoenolpyruvate carboxylase from maize leaves by bromopyruvate». Archives of Biochemistry and Biophysics 245 (1): 179–186. DOI:10.1016/0003-9861(86)90203-1. ISSN [worldcat.org/issn/0003-9861 0003-9861]. PMID 3947097.
  29. 1 2 Nimmo, Hugh G (2000). «The regulation of phosphoenolpyruvate carboxylase in CAM plants». Trends in Plant Science 5 (2): 75–80. DOI:10.1016/S1360-1385(99)01543-5. ISSN [worldcat.org/issn/1360-1385 1360-1385]. PMID 10664617.
  30. José A. Monreal, Fionn McLoughlin, Cristina Echevarría, Sofía García-Mauriño and Christa Testerink (February 2010). «Phosphoenolpyruvate Carboxylase from C4 Leaves Is Selectively Targeted for Inhibition by Anionic Phospholipids». Plants Physiology 152 (2): 634-638. DOI:10.1104/pp.109.150326.
  31. Kai, Yasushi; Matsumura, Hiroyoshi; Izui, Katsura (2003). «Phosphoenolpyruvate carboxylase: three-dimensional structure and molecular mechanisms». Archives of Biochemistry and Biophysics 414 (2): 170–179. DOI:10.1016/S0003-9861(03)00170-X. ISSN [worldcat.org/issn/0003-9861 0003-9861]. PMID 12781768.
  32. Chris J. Chastain, Raymond Chollet (June 2003). «[web.mnstate.edu/chastain/assets/jeb-62-3083-3091.pdf Regulation of pyruvate, orthophosphate dikinase by ADP-/Pi-dependent reversible phosphorylation in C3 and C4 plants]». Plant Physiology and Biochemistry 41 (6-7): 523–532. DOI:10.1016/S0981-9428(03)00065-2.
  33. Кобак, 1988, с. 21.
  34. Freitag, H; Stichler, W (2000). «A remarkable new leaf type with unusual photosynthetic tissue in a central Asiatic genus of Chenopodiaceae». Plant Biol 2: 154–160. DOI:10.1055/s-2000-9462.
  35. Voznesenskaya, Elena; Vincent R. Franceschi; Olavi Kiirats; Elena G. Artyusheva; Helmut Freitag; Gerald E. Edwards (2002). «Proof of C4 photosynthesis without Kranz anatomy in Bienertia cycloptera (Chenopodiaceae)». The Plant Journal 31 (5): 649–662. DOI:10.1046/j.1365-313X.2002.01385.x. PMID 12207654.
  36. Akhani, Hossein; Barroca, João; Koteeva, Nuria; Voznesenskaya, Elena; Franceschi, Vincent; Edwards, Gerald; Ghaffari, Seyed Mahmood; Ziegler, Hubert (2005). «Bienertia sinuspersici (Chenopodiaceae): A New Species from Southwest Asia and Discovery of a Third Terrestrial C4 Plant Without Kranz Anatomy». Systematic Botany 30 (2): 290–301. DOI:10.1600/0363644054223684.
  37. Akhani, H; Chatrenoor, T; Dehghani, M; Khoshravesh, R; Mahdavi, P.; Matinzadeh, Z. (2012). «A new species of Bienertia (Chenopodiaceae) from Iranian salt deserts: a third species of the genus and discovery of a fourth terrestrial C4 plant without Kranz anatomy». Plant Biosystems 146: 550–559. DOI:10.1080/11263504.2012.662921.
  38. 1 2 3 4 Richard M. Sharpe, Sascha Offermann (2014). «One decade after the discovery of single-cell C4 species in terrestrial plants: what did we learn about the minimal requirements of C4 photosynthesis?». Photosynth Reasrch 119 (169). DOI:10.1007/s11120-013-9810-9.
  39. J.B. Reiskind, G. Bowes. «The role of phosphoenolpyruvate carboxykinase in a marine macroalga with C4 photosynthetic characteristics». Proceedings of the National Academy of Sciences 88 (7): 2883-7. DOI:10.1073/pnas.88.7.2883.
  40. Reinfelder JR, Kraepiel AM, Morel FM. (2000). «Unicellular C4 photosynthesis in a marine diatom». Nature 407 (6807): 996-9. DOI:10.1038/35039612. PMID 11069177.
  41. 1 2 Richard C. Leegood (2002). «C4 photosynthesis: principles of CO2 concentration and prospects for its introduction into C3 plants». J. Exp. Bot. 53 (369): 581-590. DOI:10.1093/jexbot/53.369.581.
  42. Hans Lambers, F. Stuart Chapin III. und Thijs L. Pons: Plant Physiological Ecology. 2. Auflage, Springer, Berlin 2008; ISBN 978-0-387-78340-6; S. 80.
  43. Sage, RF. (2002): Are crassulacean acid metabolism and C4 photosynthesis incompatible? In: Functional Plant Biology 29(6); S. 775—785; doi:10.1071/PP01217.
  44. Raghavendra, Sage, 2011, Chapter 7; Stanislav Kopriva: Nitrogen and Sulfur Metabolism in C4 Plants., p. 110.
  45. Ulrich Lüttge, Manfred Kluge und Gerhard Thiel: Botanik — Die umfassende Biologie der Pflanzen. 1. Auflage, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA; Weinheim 2010; ISBN 978-3-527-32030-1; S. 781—782.
  46. 1 2 Raghavendra, Sage, 2011, Chapter 6; Bauwe H.: Photorespiration: the bridge to C4 photosynthesis., p. 95, 132.
  47. 1 2 Rowan F. Sage, Matt Stata (2015). «Photosynthetic diversity meets biodiversity: The C4 plant example». J. Plant Physiol. 172: 104–119. DOI:10.1016/j.jplph.2014.07.024.
  48. 1 2 3 Rowan F. Sage, Pascal-Antoine Christin and Erika J. Edwards (2011). «The C4 plant lineages of planet Earth». Journal of Experimental Botany 62 (9): 3155-69. DOI:10.1093/jxb/err048.
  49. 1 2 Sage Rowan. 7 // [books.google.com/?id=H7Wv9ZImW-QC&pg=PA228 C4 Plant Biology]. — 1999. — P. 228–229. — ISBN 0-12-614440-0.
  50. Bond, W. J.; Woodward, F. I.; Midgley, G. F. (2005). «The global distribution of ecosystems in a world without fire». New Phytologist 165 (2): 525–538. DOI:10.1111/j.1469-8137.2004.01252.x. PMID 15720663.
  51. Osborne, C. P.; Beerling, D. J. (2006). «Nature's green revolution: the remarkable evolutionary rise of C4 plants». Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences 361 (1465): 173–194. DOI:10.1098/rstb.2005.1737. PMID 16553316.
  52. 1 2 Rowan F. Sage (2016). «A portrait of the C4 photosynthetic family on the 50th anniversary of its discovery: species number, evolutionary lineages, and Hall of Fame». Journal of Experimental Botany 67 (14): 4039-56. DOI:10.1093/jxb/erw156.
  53. Sage Rowan, Russell Monson. 16 // [books.google.com/?id=H7Wv9ZImW-QC&pg=PA551 C4 Plant Biology]. — 1999. — P. 551–580. — ISBN 0-12-614440-0.
  54. Zhu XG, Long SP, Ort DR (2008). «What is the maximum efficiency with which photosynthesis can convert solar energy into biomass?». Current Opinion in Biotechnology 19 (2): 153–159. DOI:10.1016/j.copbio.2008.02.004. PMID 18374559.
  55. Kadereit, G; Borsch, T; Weising, K; Freitag, H (2003). «Phylogeny of Amaranthaceae and Chenopodiaceae and the Evolution of C4 Photosynthesis». International Journal of Plant Sciences 164 (6): 959–86. DOI:10.1086/378649.
  56. 1 2 Кобак, 1988, с. 23.
  57. 1 2 Страсбургер, 2008, с. 145.
  58. 1 2 3 4 Raghavendra, Sage, 2011, Chapter 10; Rowan F. Sage, Ferit Kocacinar, David S. Kubien: C4 Photosynthesis and Temperature., p. 170.
  59. 1 2 Ulrich Lüttge, Manfred Kluge: Botanik — Die einführende Biologie der Pflanzen. 6. aktualisierte Auflage, Wiley-VCH, 2012, ISBN 978-3527331925, S. 498.
  60. 1 2 Ермаков, 2005, с. 204.
  61. Linder Biologie Gesamtband, Schroedel, 22. Auflage, Braunschweig, 2005, S. 56
  62. Страсбургер, 2008, с. 151.
  63. Хелдт, 2011, с. 186.
  64. 1 2 Raghavendra, Sage, 2011, Chapter 19; Michael B. Jones: C4 species as energy crops., pp. 379–397.
  65. Joseph Craine. [wildplantspost.blogspot.ru/2009/11/why-be-efficient-question-for-c4-plants.html Why be efficient? A question for C4 plants]. Wild Plants Post (November 11, 2009).
  66. 1 2 Rowan F. Sage, Stefanie Sultmanis (2016). «Why Are There No C4 Forests?». Journal of Plant Physiology. DOI:10.1016/j.jplph.2016.06.009.
  67. Ulrich Lüttge, Manfred Kluge, Gabriela Bauer: Botanik. 5. vollst. überarb. Auflage. Wiley-VCH, Weinheim 2005; ISBN 978-3-527-31179-8; S. 485.
  68. Caroline Bowsher, Martin W. Steer, Alyson K. Tobin: Plant Biochemistry. Garland Pub, New York, NY 2008, ISBN 978-0-8153-4121-5; S. 136.
  69. Кобак, 1988, с. 26.
  70. Donat-Peter Häder: Photosynthese, 1. Auflage, Thieme Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 978-3-13-115021-9, S. 214.
  71. Хелдт, 2011, с. 195.
  72. 1 2 Raghavendra, Sage, 2011, Chapter 18; James N. Burnell: Hurdles to Engineering Greater Photosynthetic Rates in Crop Plants: C4 Rice., p. 363.
  73. Bullis, Kevin [www.technologyreview.com/featuredstory/535011/supercharged-photosynthesis/ Speeding Plant Growth to Feed the World | MIT Technology Review]. MIT Technology Review (December 2015). Проверено 30 декабря 2015.
  74. Ulrich Lüttge, Manfred Kluge und Gerhard Thiel: Botanik — Die umfassende Biologie der Pflanzen. 1. Auflage, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA; Weinheim 2010; ISBN 978-3-527-32030-1; S. 797.
  75. Raghavendra, Sage, 2011, Chapter 17; Colin P. Osborne: The geologic history of C4 plants, pp. 339–357.
  76. Sage R.F.; Sage T.L.; Kocacinar F. (2012). «Photorespiration and the Evolution of C4 Photosynthesis». Annu Rev Plant Biol. 63 (19): 19-47. DOI:10.1146/annurev-arplant-042811-105511. PMID 22404472.

Литература

На русском

  • П. Зитте, и др. на основе учебника Э. Страсбургера. Ботаника / Под ред. В. В. Чуба. — 35-е изд. — М.: Академия, 2008. — Т. 2. Физиология растений. — 495 с.
  • Медведев С. С. Физиология растений. — СПб.: БХВ-Петербург, 2013. — 335 с.
  • Физиология растений / Под ред. И. П. Ермакова. — М.: Академия, 2005. — 634 с.
  • Хелдт Г. В. Биохимия растений. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. — 471 с.
  • К.И.Кобак. [elib.rshu.ru/files_books/pdf/img-301100707.pdf Биотические компоненты углеродного цикла] / Под ред. М.И. Будыко. — Ленинград: Гидрометеоиздат, 1988. — 246 с. — ISBN 5-286-00055-Х.

На английском

  • C4 Photosynthesis and Related CO2 Concentrating Mechanisms / Editors: Agepati S. Raghavendra and Rowan F. Sage. — Springer, 2011. — Vol. 32. — 424 p. — (Advances in Photosynthesis and Respiration). — ISBN 978-90-481-9407-0. — DOI:10.1007/978-90-481-9407-0

Отрывок, характеризующий C4-фотосинтез



На другой день князь Андрей поехал с визитами в некоторые дома, где он еще не был, и в том числе к Ростовым, с которыми он возобновил знакомство на последнем бале. Кроме законов учтивости, по которым ему нужно было быть у Ростовых, князю Андрею хотелось видеть дома эту особенную, оживленную девушку, которая оставила ему приятное воспоминание.
Наташа одна из первых встретила его. Она была в домашнем синем платье, в котором она показалась князю Андрею еще лучше, чем в бальном. Она и всё семейство Ростовых приняли князя Андрея, как старого друга, просто и радушно. Всё семейство, которое строго судил прежде князь Андрей, теперь показалось ему составленным из прекрасных, простых и добрых людей. Гостеприимство и добродушие старого графа, особенно мило поразительное в Петербурге, было таково, что князь Андрей не мог отказаться от обеда. «Да, это добрые, славные люди, думал Болконский, разумеется, не понимающие ни на волос того сокровища, которое они имеют в Наташе; но добрые люди, которые составляют наилучший фон для того, чтобы на нем отделялась эта особенно поэтическая, переполненная жизни, прелестная девушка!»
Князь Андрей чувствовал в Наташе присутствие совершенно чуждого для него, особенного мира, преисполненного каких то неизвестных ему радостей, того чуждого мира, который еще тогда, в отрадненской аллее и на окне, в лунную ночь, так дразнил его. Теперь этот мир уже более не дразнил его, не был чуждый мир; но он сам, вступив в него, находил в нем новое для себя наслаждение.
После обеда Наташа, по просьбе князя Андрея, пошла к клавикордам и стала петь. Князь Андрей стоял у окна, разговаривая с дамами, и слушал ее. В середине фразы князь Андрей замолчал и почувствовал неожиданно, что к его горлу подступают слезы, возможность которых он не знал за собой. Он посмотрел на поющую Наташу, и в душе его произошло что то новое и счастливое. Он был счастлив и ему вместе с тем было грустно. Ему решительно не об чем было плакать, но он готов был плакать. О чем? О прежней любви? О маленькой княгине? О своих разочарованиях?… О своих надеждах на будущее?… Да и нет. Главное, о чем ему хотелось плакать, была вдруг живо сознанная им страшная противуположность между чем то бесконечно великим и неопределимым, бывшим в нем, и чем то узким и телесным, чем он был сам и даже была она. Эта противуположность томила и радовала его во время ее пения.
Только что Наташа кончила петь, она подошла к нему и спросила его, как ему нравится ее голос? Она спросила это и смутилась уже после того, как она это сказала, поняв, что этого не надо было спрашивать. Он улыбнулся, глядя на нее, и сказал, что ему нравится ее пение так же, как и всё, что она делает.
Князь Андрей поздно вечером уехал от Ростовых. Он лег спать по привычке ложиться, но увидал скоро, что он не может спать. Он то, зажжа свечку, сидел в постели, то вставал, то опять ложился, нисколько не тяготясь бессонницей: так радостно и ново ему было на душе, как будто он из душной комнаты вышел на вольный свет Божий. Ему и в голову не приходило, чтобы он был влюблен в Ростову; он не думал о ней; он только воображал ее себе, и вследствие этого вся жизнь его представлялась ему в новом свете. «Из чего я бьюсь, из чего я хлопочу в этой узкой, замкнутой рамке, когда жизнь, вся жизнь со всеми ее радостями открыта мне?» говорил он себе. И он в первый раз после долгого времени стал делать счастливые планы на будущее. Он решил сам собою, что ему надо заняться воспитанием своего сына, найдя ему воспитателя и поручив ему; потом надо выйти в отставку и ехать за границу, видеть Англию, Швейцарию, Италию. «Мне надо пользоваться своей свободой, пока так много в себе чувствую силы и молодости, говорил он сам себе. Пьер был прав, говоря, что надо верить в возможность счастия, чтобы быть счастливым, и я теперь верю в него. Оставим мертвым хоронить мертвых, а пока жив, надо жить и быть счастливым», думал он.


В одно утро полковник Адольф Берг, которого Пьер знал, как знал всех в Москве и Петербурге, в чистеньком с иголочки мундире, с припомаженными наперед височками, как носил государь Александр Павлович, приехал к нему.
– Я сейчас был у графини, вашей супруги, и был так несчастлив, что моя просьба не могла быть исполнена; надеюсь, что у вас, граф, я буду счастливее, – сказал он, улыбаясь.
– Что вам угодно, полковник? Я к вашим услугам.
– Я теперь, граф, уж совершенно устроился на новой квартире, – сообщил Берг, очевидно зная, что это слышать не могло не быть приятно; – и потому желал сделать так, маленький вечерок для моих и моей супруги знакомых. (Он еще приятнее улыбнулся.) Я хотел просить графиню и вас сделать мне честь пожаловать к нам на чашку чая и… на ужин.
– Только графиня Елена Васильевна, сочтя для себя унизительным общество каких то Бергов, могла иметь жестокость отказаться от такого приглашения. – Берг так ясно объяснил, почему он желает собрать у себя небольшое и хорошее общество, и почему это ему будет приятно, и почему он для карт и для чего нибудь дурного жалеет деньги, но для хорошего общества готов и понести расходы, что Пьер не мог отказаться и обещался быть.
– Только не поздно, граф, ежели смею просить, так без 10 ти минут в восемь, смею просить. Партию составим, генерал наш будет. Он очень добр ко мне. Поужинаем, граф. Так сделайте одолжение.
Противно своей привычке опаздывать, Пьер в этот день вместо восьми без 10 ти минут, приехал к Бергам в восемь часов без четверти.
Берги, припася, что нужно было для вечера, уже готовы были к приему гостей.
В новом, чистом, светлом, убранном бюстиками и картинками и новой мебелью, кабинете сидел Берг с женою. Берг, в новеньком, застегнутом мундире сидел возле жены, объясняя ей, что всегда можно и должно иметь знакомства людей, которые выше себя, потому что тогда только есть приятность от знакомств. – «Переймешь что нибудь, можешь попросить о чем нибудь. Вот посмотри, как я жил с первых чинов (Берг жизнь свою считал не годами, а высочайшими наградами). Мои товарищи теперь еще ничто, а я на ваканции полкового командира, я имею счастье быть вашим мужем (он встал и поцеловал руку Веры, но по пути к ней отогнул угол заворотившегося ковра). И чем я приобрел всё это? Главное умением выбирать свои знакомства. Само собой разумеется, что надо быть добродетельным и аккуратным».
Берг улыбнулся с сознанием своего превосходства над слабой женщиной и замолчал, подумав, что всё таки эта милая жена его есть слабая женщина, которая не может постигнуть всего того, что составляет достоинство мужчины, – ein Mann zu sein [быть мужчиной]. Вера в то же время также улыбнулась с сознанием своего превосходства над добродетельным, хорошим мужем, но который всё таки ошибочно, как и все мужчины, по понятию Веры, понимал жизнь. Берг, судя по своей жене, считал всех женщин слабыми и глупыми. Вера, судя по одному своему мужу и распространяя это замечание, полагала, что все мужчины приписывают только себе разум, а вместе с тем ничего не понимают, горды и эгоисты.
Берг встал и, обняв свою жену осторожно, чтобы не измять кружевную пелеринку, за которую он дорого заплатил, поцеловал ее в середину губ.
– Одно только, чтобы у нас не было так скоро детей, – сказал он по бессознательной для себя филиации идей.
– Да, – отвечала Вера, – я совсем этого не желаю. Надо жить для общества.
– Точно такая была на княгине Юсуповой, – сказал Берг, с счастливой и доброй улыбкой, указывая на пелеринку.
В это время доложили о приезде графа Безухого. Оба супруга переглянулись самодовольной улыбкой, каждый себе приписывая честь этого посещения.
«Вот что значит уметь делать знакомства, подумал Берг, вот что значит уметь держать себя!»
– Только пожалуйста, когда я занимаю гостей, – сказала Вера, – ты не перебивай меня, потому что я знаю чем занять каждого, и в каком обществе что надо говорить.
Берг тоже улыбнулся.
– Нельзя же: иногда с мужчинами мужской разговор должен быть, – сказал он.
Пьер был принят в новенькой гостиной, в которой нигде сесть нельзя было, не нарушив симметрии, чистоты и порядка, и потому весьма понятно было и не странно, что Берг великодушно предлагал разрушить симметрию кресла, или дивана для дорогого гостя, и видимо находясь сам в этом отношении в болезненной нерешительности, предложил решение этого вопроса выбору гостя. Пьер расстроил симметрию, подвинув себе стул, и тотчас же Берг и Вера начали вечер, перебивая один другого и занимая гостя.
Вера, решив в своем уме, что Пьера надо занимать разговором о французском посольстве, тотчас же начала этот разговор. Берг, решив, что надобен и мужской разговор, перебил речь жены, затрогивая вопрос о войне с Австриею и невольно с общего разговора соскочил на личные соображения о тех предложениях, которые ему были деланы для участия в австрийском походе, и о тех причинах, почему он не принял их. Несмотря на то, что разговор был очень нескладный, и что Вера сердилась за вмешательство мужского элемента, оба супруга с удовольствием чувствовали, что, несмотря на то, что был только один гость, вечер был начат очень хорошо, и что вечер был, как две капли воды похож на всякий другой вечер с разговорами, чаем и зажженными свечами.
Вскоре приехал Борис, старый товарищ Берга. Он с некоторым оттенком превосходства и покровительства обращался с Бергом и Верой. За Борисом приехала дама с полковником, потом сам генерал, потом Ростовы, и вечер уже совершенно, несомненно стал похож на все вечера. Берг с Верой не могли удерживать радостной улыбки при виде этого движения по гостиной, при звуке этого бессвязного говора, шуршанья платьев и поклонов. Всё было, как и у всех, особенно похож был генерал, похваливший квартиру, потрепавший по плечу Берга, и с отеческим самоуправством распорядившийся постановкой бостонного стола. Генерал подсел к графу Илье Андреичу, как к самому знатному из гостей после себя. Старички с старичками, молодые с молодыми, хозяйка у чайного стола, на котором были точно такие же печенья в серебряной корзинке, какие были у Паниных на вечере, всё было совершенно так же, как у других.


Пьер, как один из почетнейших гостей, должен был сесть в бостон с Ильей Андреичем, генералом и полковником. Пьеру за бостонным столом пришлось сидеть против Наташи и странная перемена, происшедшая в ней со дня бала, поразила его. Наташа была молчалива, и не только не была так хороша, как она была на бале, но она была бы дурна, ежели бы она не имела такого кроткого и равнодушного ко всему вида.
«Что с ней?» подумал Пьер, взглянув на нее. Она сидела подле сестры у чайного стола и неохотно, не глядя на него, отвечала что то подсевшему к ней Борису. Отходив целую масть и забрав к удовольствию своего партнера пять взяток, Пьер, слышавший говор приветствий и звук чьих то шагов, вошедших в комнату во время сбора взяток, опять взглянул на нее.
«Что с ней сделалось?» еще удивленнее сказал он сам себе.
Князь Андрей с бережливо нежным выражением стоял перед нею и говорил ей что то. Она, подняв голову, разрумянившись и видимо стараясь удержать порывистое дыхание, смотрела на него. И яркий свет какого то внутреннего, прежде потушенного огня, опять горел в ней. Она вся преобразилась. Из дурной опять сделалась такою же, какою она была на бале.
Князь Андрей подошел к Пьеру и Пьер заметил новое, молодое выражение и в лице своего друга.
Пьер несколько раз пересаживался во время игры, то спиной, то лицом к Наташе, и во всё продолжение 6 ти роберов делал наблюдения над ней и своим другом.
«Что то очень важное происходит между ними», думал Пьер, и радостное и вместе горькое чувство заставляло его волноваться и забывать об игре.
После 6 ти роберов генерал встал, сказав, что эдак невозможно играть, и Пьер получил свободу. Наташа в одной стороне говорила с Соней и Борисом, Вера о чем то с тонкой улыбкой говорила с князем Андреем. Пьер подошел к своему другу и спросив не тайна ли то, что говорится, сел подле них. Вера, заметив внимание князя Андрея к Наташе, нашла, что на вечере, на настоящем вечере, необходимо нужно, чтобы были тонкие намеки на чувства, и улучив время, когда князь Андрей был один, начала с ним разговор о чувствах вообще и о своей сестре. Ей нужно было с таким умным (каким она считала князя Андрея) гостем приложить к делу свое дипломатическое искусство.
Когда Пьер подошел к ним, он заметил, что Вера находилась в самодовольном увлечении разговора, князь Андрей (что с ним редко бывало) казался смущен.
– Как вы полагаете? – с тонкой улыбкой говорила Вера. – Вы, князь, так проницательны и так понимаете сразу характер людей. Что вы думаете о Натали, может ли она быть постоянна в своих привязанностях, может ли она так, как другие женщины (Вера разумела себя), один раз полюбить человека и навсегда остаться ему верною? Это я считаю настоящею любовью. Как вы думаете, князь?
– Я слишком мало знаю вашу сестру, – отвечал князь Андрей с насмешливой улыбкой, под которой он хотел скрыть свое смущение, – чтобы решить такой тонкий вопрос; и потом я замечал, что чем менее нравится женщина, тем она бывает постояннее, – прибавил он и посмотрел на Пьера, подошедшего в это время к ним.
– Да это правда, князь; в наше время, – продолжала Вера (упоминая о нашем времени, как вообще любят упоминать ограниченные люди, полагающие, что они нашли и оценили особенности нашего времени и что свойства людей изменяются со временем), в наше время девушка имеет столько свободы, что le plaisir d'etre courtisee [удовольствие иметь поклонников] часто заглушает в ней истинное чувство. Et Nathalie, il faut l'avouer, y est tres sensible. [И Наталья, надо признаться, на это очень чувствительна.] Возвращение к Натали опять заставило неприятно поморщиться князя Андрея; он хотел встать, но Вера продолжала с еще более утонченной улыбкой.
– Я думаю, никто так не был courtisee [предметом ухаживанья], как она, – говорила Вера; – но никогда, до самого последнего времени никто серьезно ей не нравился. Вот вы знаете, граф, – обратилась она к Пьеру, – даже наш милый cousin Борис, который был, entre nous [между нами], очень и очень dans le pays du tendre… [в стране нежностей…]
Князь Андрей нахмурившись молчал.
– Вы ведь дружны с Борисом? – сказала ему Вера.
– Да, я его знаю…
– Он верно вам говорил про свою детскую любовь к Наташе?
– А была детская любовь? – вдруг неожиданно покраснев, спросил князь Андрей.
– Да. Vous savez entre cousin et cousine cette intimite mene quelquefois a l'amour: le cousinage est un dangereux voisinage, N'est ce pas? [Знаете, между двоюродным братом и сестрой эта близость приводит иногда к любви. Такое родство – опасное соседство. Не правда ли?]
– О, без сомнения, – сказал князь Андрей, и вдруг, неестественно оживившись, он стал шутить с Пьером о том, как он должен быть осторожным в своем обращении с своими 50 ти летними московскими кузинами, и в середине шутливого разговора встал и, взяв под руку Пьера, отвел его в сторону.
– Ну что? – сказал Пьер, с удивлением смотревший на странное оживление своего друга и заметивший взгляд, который он вставая бросил на Наташу.
– Мне надо, мне надо поговорить с тобой, – сказал князь Андрей. – Ты знаешь наши женские перчатки (он говорил о тех масонских перчатках, которые давались вновь избранному брату для вручения любимой женщине). – Я… Но нет, я после поговорю с тобой… – И с странным блеском в глазах и беспокойством в движениях князь Андрей подошел к Наташе и сел подле нее. Пьер видел, как князь Андрей что то спросил у нее, и она вспыхнув отвечала ему.
Но в это время Берг подошел к Пьеру, настоятельно упрашивая его принять участие в споре между генералом и полковником об испанских делах.
Берг был доволен и счастлив. Улыбка радости не сходила с его лица. Вечер был очень хорош и совершенно такой, как и другие вечера, которые он видел. Всё было похоже. И дамские, тонкие разговоры, и карты, и за картами генерал, возвышающий голос, и самовар, и печенье; но одного еще недоставало, того, что он всегда видел на вечерах, которым он желал подражать.
Недоставало громкого разговора между мужчинами и спора о чем нибудь важном и умном. Генерал начал этот разговор и к нему то Берг привлек Пьера.


На другой день князь Андрей поехал к Ростовым обедать, так как его звал граф Илья Андреич, и провел у них целый день.
Все в доме чувствовали для кого ездил князь Андрей, и он, не скрывая, целый день старался быть с Наташей. Не только в душе Наташи испуганной, но счастливой и восторженной, но во всем доме чувствовался страх перед чем то важным, имеющим совершиться. Графиня печальными и серьезно строгими глазами смотрела на князя Андрея, когда он говорил с Наташей, и робко и притворно начинала какой нибудь ничтожный разговор, как скоро он оглядывался на нее. Соня боялась уйти от Наташи и боялась быть помехой, когда она была с ними. Наташа бледнела от страха ожидания, когда она на минуты оставалась с ним с глазу на глаз. Князь Андрей поражал ее своей робостью. Она чувствовала, что ему нужно было сказать ей что то, но что он не мог на это решиться.
Когда вечером князь Андрей уехал, графиня подошла к Наташе и шопотом сказала:
– Ну что?
– Мама, ради Бога ничего не спрашивайте у меня теперь. Это нельзя говорить, – сказала Наташа.
Но несмотря на то, в этот вечер Наташа, то взволнованная, то испуганная, с останавливающимися глазами лежала долго в постели матери. То она рассказывала ей, как он хвалил ее, то как он говорил, что поедет за границу, то, что он спрашивал, где они будут жить это лето, то как он спрашивал ее про Бориса.
– Но такого, такого… со мной никогда не бывало! – говорила она. – Только мне страшно при нем, мне всегда страшно при нем, что это значит? Значит, что это настоящее, да? Мама, вы спите?
– Нет, душа моя, мне самой страшно, – отвечала мать. – Иди.
– Все равно я не буду спать. Что за глупости спать? Maмаша, мамаша, такого со мной никогда не бывало! – говорила она с удивлением и испугом перед тем чувством, которое она сознавала в себе. – И могли ли мы думать!…
Наташе казалось, что еще когда она в первый раз увидала князя Андрея в Отрадном, она влюбилась в него. Ее как будто пугало это странное, неожиданное счастье, что тот, кого она выбрала еще тогда (она твердо была уверена в этом), что тот самый теперь опять встретился ей, и, как кажется, неравнодушен к ней. «И надо было ему нарочно теперь, когда мы здесь, приехать в Петербург. И надо было нам встретиться на этом бале. Всё это судьба. Ясно, что это судьба, что всё это велось к этому. Еще тогда, как только я увидала его, я почувствовала что то особенное».
– Что ж он тебе еще говорил? Какие стихи то эти? Прочти… – задумчиво сказала мать, спрашивая про стихи, которые князь Андрей написал в альбом Наташе.
– Мама, это не стыдно, что он вдовец?
– Полно, Наташа. Молись Богу. Les Marieiages se font dans les cieux. [Браки заключаются в небесах.]
– Голубушка, мамаша, как я вас люблю, как мне хорошо! – крикнула Наташа, плача слезами счастья и волнения и обнимая мать.
В это же самое время князь Андрей сидел у Пьера и говорил ему о своей любви к Наташе и о твердо взятом намерении жениться на ней.

В этот день у графини Елены Васильевны был раут, был французский посланник, был принц, сделавшийся с недавнего времени частым посетителем дома графини, и много блестящих дам и мужчин. Пьер был внизу, прошелся по залам, и поразил всех гостей своим сосредоточенно рассеянным и мрачным видом.
Пьер со времени бала чувствовал в себе приближение припадков ипохондрии и с отчаянным усилием старался бороться против них. Со времени сближения принца с его женою, Пьер неожиданно был пожалован в камергеры, и с этого времени он стал чувствовать тяжесть и стыд в большом обществе, и чаще ему стали приходить прежние мрачные мысли о тщете всего человеческого. В это же время замеченное им чувство между покровительствуемой им Наташей и князем Андреем, своей противуположностью между его положением и положением его друга, еще усиливало это мрачное настроение. Он одинаково старался избегать мыслей о своей жене и о Наташе и князе Андрее. Опять всё ему казалось ничтожно в сравнении с вечностью, опять представлялся вопрос: «к чему?». И он дни и ночи заставлял себя трудиться над масонскими работами, надеясь отогнать приближение злого духа. Пьер в 12 м часу, выйдя из покоев графини, сидел у себя наверху в накуренной, низкой комнате, в затасканном халате перед столом и переписывал подлинные шотландские акты, когда кто то вошел к нему в комнату. Это был князь Андрей.
– А, это вы, – сказал Пьер с рассеянным и недовольным видом. – А я вот работаю, – сказал он, указывая на тетрадь с тем видом спасения от невзгод жизни, с которым смотрят несчастливые люди на свою работу.
Князь Андрей с сияющим, восторженным и обновленным к жизни лицом остановился перед Пьером и, не замечая его печального лица, с эгоизмом счастия улыбнулся ему.
– Ну, душа моя, – сказал он, – я вчера хотел сказать тебе и нынче за этим приехал к тебе. Никогда не испытывал ничего подобного. Я влюблен, мой друг.
Пьер вдруг тяжело вздохнул и повалился своим тяжелым телом на диван, подле князя Андрея.
– В Наташу Ростову, да? – сказал он.
– Да, да, в кого же? Никогда не поверил бы, но это чувство сильнее меня. Вчера я мучился, страдал, но и мученья этого я не отдам ни за что в мире. Я не жил прежде. Теперь только я живу, но я не могу жить без нее. Но может ли она любить меня?… Я стар для нее… Что ты не говоришь?…
– Я? Я? Что я говорил вам, – вдруг сказал Пьер, вставая и начиная ходить по комнате. – Я всегда это думал… Эта девушка такое сокровище, такое… Это редкая девушка… Милый друг, я вас прошу, вы не умствуйте, не сомневайтесь, женитесь, женитесь и женитесь… И я уверен, что счастливее вас не будет человека.
– Но она!
– Она любит вас.
– Не говори вздору… – сказал князь Андрей, улыбаясь и глядя в глаза Пьеру.
– Любит, я знаю, – сердито закричал Пьер.
– Нет, слушай, – сказал князь Андрей, останавливая его за руку. – Ты знаешь ли, в каком я положении? Мне нужно сказать все кому нибудь.
– Ну, ну, говорите, я очень рад, – говорил Пьер, и действительно лицо его изменилось, морщина разгладилась, и он радостно слушал князя Андрея. Князь Андрей казался и был совсем другим, новым человеком. Где была его тоска, его презрение к жизни, его разочарованность? Пьер был единственный человек, перед которым он решался высказаться; но зато он ему высказывал всё, что у него было на душе. То он легко и смело делал планы на продолжительное будущее, говорил о том, как он не может пожертвовать своим счастьем для каприза своего отца, как он заставит отца согласиться на этот брак и полюбить ее или обойдется без его согласия, то он удивлялся, как на что то странное, чуждое, от него независящее, на то чувство, которое владело им.
– Я бы не поверил тому, кто бы мне сказал, что я могу так любить, – говорил князь Андрей. – Это совсем не то чувство, которое было у меня прежде. Весь мир разделен для меня на две половины: одна – она и там всё счастье надежды, свет; другая половина – всё, где ее нет, там всё уныние и темнота…
– Темнота и мрак, – повторил Пьер, – да, да, я понимаю это.
– Я не могу не любить света, я не виноват в этом. И я очень счастлив. Ты понимаешь меня? Я знаю, что ты рад за меня.
– Да, да, – подтверждал Пьер, умиленными и грустными глазами глядя на своего друга. Чем светлее представлялась ему судьба князя Андрея, тем мрачнее представлялась своя собственная.


Для женитьбы нужно было согласие отца, и для этого на другой день князь Андрей уехал к отцу.
Отец с наружным спокойствием, но внутренней злобой принял сообщение сына. Он не мог понять того, чтобы кто нибудь хотел изменять жизнь, вносить в нее что нибудь новое, когда жизнь для него уже кончалась. – «Дали бы только дожить так, как я хочу, а потом бы делали, что хотели», говорил себе старик. С сыном однако он употребил ту дипломацию, которую он употреблял в важных случаях. Приняв спокойный тон, он обсудил всё дело.
Во первых, женитьба была не блестящая в отношении родства, богатства и знатности. Во вторых, князь Андрей был не первой молодости и слаб здоровьем (старик особенно налегал на это), а она была очень молода. В третьих, был сын, которого жалко было отдать девчонке. В четвертых, наконец, – сказал отец, насмешливо глядя на сына, – я тебя прошу, отложи дело на год, съезди за границу, полечись, сыщи, как ты и хочешь, немца, для князя Николая, и потом, ежели уж любовь, страсть, упрямство, что хочешь, так велики, тогда женись.
– И это последнее мое слово, знай, последнее… – кончил князь таким тоном, которым показывал, что ничто не заставит его изменить свое решение.
Князь Андрей ясно видел, что старик надеялся, что чувство его или его будущей невесты не выдержит испытания года, или что он сам, старый князь, умрет к этому времени, и решил исполнить волю отца: сделать предложение и отложить свадьбу на год.
Через три недели после своего последнего вечера у Ростовых, князь Андрей вернулся в Петербург.

На другой день после своего объяснения с матерью, Наташа ждала целый день Болконского, но он не приехал. На другой, на третий день было то же самое. Пьер также не приезжал, и Наташа, не зная того, что князь Андрей уехал к отцу, не могла себе объяснить его отсутствия.
Так прошли три недели. Наташа никуда не хотела выезжать и как тень, праздная и унылая, ходила по комнатам, вечером тайно от всех плакала и не являлась по вечерам к матери. Она беспрестанно краснела и раздражалась. Ей казалось, что все знают о ее разочаровании, смеются и жалеют о ней. При всей силе внутреннего горя, это тщеславное горе усиливало ее несчастие.
Однажды она пришла к графине, хотела что то сказать ей, и вдруг заплакала. Слезы ее были слезы обиженного ребенка, который сам не знает, за что он наказан.
Графиня стала успокоивать Наташу. Наташа, вслушивавшаяся сначала в слова матери, вдруг прервала ее:
– Перестаньте, мама, я и не думаю, и не хочу думать! Так, поездил и перестал, и перестал…
Голос ее задрожал, она чуть не заплакала, но оправилась и спокойно продолжала: – И совсем я не хочу выходить замуж. И я его боюсь; я теперь совсем, совсем, успокоилась…
На другой день после этого разговора Наташа надела то старое платье, которое было ей особенно известно за доставляемую им по утрам веселость, и с утра начала тот свой прежний образ жизни, от которого она отстала после бала. Она, напившись чаю, пошла в залу, которую она особенно любила за сильный резонанс, и начала петь свои солфеджи (упражнения пения). Окончив первый урок, она остановилась на середине залы и повторила одну музыкальную фразу, особенно понравившуюся ей. Она прислушалась радостно к той (как будто неожиданной для нее) прелести, с которой эти звуки переливаясь наполнили всю пустоту залы и медленно замерли, и ей вдруг стало весело. «Что об этом думать много и так хорошо», сказала она себе и стала взад и вперед ходить по зале, ступая не простыми шагами по звонкому паркету, но на всяком шагу переступая с каблучка (на ней были новые, любимые башмаки) на носок, и так же радостно, как и к звукам своего голоса прислушиваясь к этому мерному топоту каблучка и поскрипыванью носка. Проходя мимо зеркала, она заглянула в него. – «Вот она я!» как будто говорило выражение ее лица при виде себя. – «Ну, и хорошо. И никого мне не нужно».
Лакей хотел войти, чтобы убрать что то в зале, но она не пустила его, опять затворив за ним дверь, и продолжала свою прогулку. Она возвратилась в это утро опять к своему любимому состоянию любви к себе и восхищения перед собою. – «Что за прелесть эта Наташа!» сказала она опять про себя словами какого то третьего, собирательного, мужского лица. – «Хороша, голос, молода, и никому она не мешает, оставьте только ее в покое». Но сколько бы ни оставляли ее в покое, она уже не могла быть покойна и тотчас же почувствовала это.
В передней отворилась дверь подъезда, кто то спросил: дома ли? и послышались чьи то шаги. Наташа смотрелась в зеркало, но она не видала себя. Она слушала звуки в передней. Когда она увидала себя, лицо ее было бледно. Это был он. Она это верно знала, хотя чуть слышала звук его голоса из затворенных дверей.
Наташа, бледная и испуганная, вбежала в гостиную.
– Мама, Болконский приехал! – сказала она. – Мама, это ужасно, это несносно! – Я не хочу… мучиться! Что же мне делать?…
Еще графиня не успела ответить ей, как князь Андрей с тревожным и серьезным лицом вошел в гостиную. Как только он увидал Наташу, лицо его просияло. Он поцеловал руку графини и Наташи и сел подле дивана.
– Давно уже мы не имели удовольствия… – начала было графиня, но князь Андрей перебил ее, отвечая на ее вопрос и очевидно торопясь сказать то, что ему было нужно.
– Я не был у вас всё это время, потому что был у отца: мне нужно было переговорить с ним о весьма важном деле. Я вчера ночью только вернулся, – сказал он, взглянув на Наташу. – Мне нужно переговорить с вами, графиня, – прибавил он после минутного молчания.
Графиня, тяжело вздохнув, опустила глаза.
– Я к вашим услугам, – проговорила она.
Наташа знала, что ей надо уйти, но она не могла этого сделать: что то сжимало ей горло, и она неучтиво, прямо, открытыми глазами смотрела на князя Андрея.
«Сейчас? Сию минуту!… Нет, это не может быть!» думала она.
Он опять взглянул на нее, и этот взгляд убедил ее в том, что она не ошиблась. – Да, сейчас, сию минуту решалась ее судьба.
– Поди, Наташа, я позову тебя, – сказала графиня шопотом.
Наташа испуганными, умоляющими глазами взглянула на князя Андрея и на мать, и вышла.
– Я приехал, графиня, просить руки вашей дочери, – сказал князь Андрей. Лицо графини вспыхнуло, но она ничего не сказала.
– Ваше предложение… – степенно начала графиня. – Он молчал, глядя ей в глаза. – Ваше предложение… (она сконфузилась) нам приятно, и… я принимаю ваше предложение, я рада. И муж мой… я надеюсь… но от нее самой будет зависеть…
– Я скажу ей тогда, когда буду иметь ваше согласие… даете ли вы мне его? – сказал князь Андрей.
– Да, – сказала графиня и протянула ему руку и с смешанным чувством отчужденности и нежности прижалась губами к его лбу, когда он наклонился над ее рукой. Она желала любить его, как сына; но чувствовала, что он был чужой и страшный для нее человек. – Я уверена, что мой муж будет согласен, – сказала графиня, – но ваш батюшка…
– Мой отец, которому я сообщил свои планы, непременным условием согласия положил то, чтобы свадьба была не раньше года. И это то я хотел сообщить вам, – сказал князь Андрей.
– Правда, что Наташа еще молода, но так долго.
– Это не могло быть иначе, – со вздохом сказал князь Андрей.
– Я пошлю вам ее, – сказала графиня и вышла из комнаты.
– Господи, помилуй нас, – твердила она, отыскивая дочь. Соня сказала, что Наташа в спальне. Наташа сидела на своей кровати, бледная, с сухими глазами, смотрела на образа и, быстро крестясь, шептала что то. Увидав мать, она вскочила и бросилась к ней.
– Что? Мама?… Что?
– Поди, поди к нему. Он просит твоей руки, – сказала графиня холодно, как показалось Наташе… – Поди… поди, – проговорила мать с грустью и укоризной вслед убегавшей дочери, и тяжело вздохнула.
Наташа не помнила, как она вошла в гостиную. Войдя в дверь и увидав его, она остановилась. «Неужели этот чужой человек сделался теперь всё для меня?» спросила она себя и мгновенно ответила: «Да, всё: он один теперь дороже для меня всего на свете». Князь Андрей подошел к ней, опустив глаза.
– Я полюбил вас с той минуты, как увидал вас. Могу ли я надеяться?
Он взглянул на нее, и серьезная страстность выражения ее лица поразила его. Лицо ее говорило: «Зачем спрашивать? Зачем сомневаться в том, чего нельзя не знать? Зачем говорить, когда нельзя словами выразить того, что чувствуешь».
Она приблизилась к нему и остановилась. Он взял ее руку и поцеловал.
– Любите ли вы меня?
– Да, да, – как будто с досадой проговорила Наташа, громко вздохнула, другой раз, чаще и чаще, и зарыдала.
– Об чем? Что с вами?
– Ах, я так счастлива, – отвечала она, улыбнулась сквозь слезы, нагнулась ближе к нему, подумала секунду, как будто спрашивая себя, можно ли это, и поцеловала его.
Князь Андрей держал ее руки, смотрел ей в глаза, и не находил в своей душе прежней любви к ней. В душе его вдруг повернулось что то: не было прежней поэтической и таинственной прелести желания, а была жалость к ее женской и детской слабости, был страх перед ее преданностью и доверчивостью, тяжелое и вместе радостное сознание долга, навеки связавшего его с нею. Настоящее чувство, хотя и не было так светло и поэтично как прежнее, было серьезнее и сильнее.
– Сказала ли вам maman, что это не может быть раньше года? – сказал князь Андрей, продолжая глядеть в ее глаза. «Неужели это я, та девочка ребенок (все так говорили обо мне) думала Наташа, неужели я теперь с этой минуты жена , равная этого чужого, милого, умного человека, уважаемого даже отцом моим. Неужели это правда! неужели правда, что теперь уже нельзя шутить жизнию, теперь уж я большая, теперь уж лежит на мне ответственность за всякое мое дело и слово? Да, что он спросил у меня?»
– Нет, – отвечала она, но она не понимала того, что он спрашивал.
– Простите меня, – сказал князь Андрей, – но вы так молоды, а я уже так много испытал жизни. Мне страшно за вас. Вы не знаете себя.
Наташа с сосредоточенным вниманием слушала, стараясь понять смысл его слов и не понимала.
– Как ни тяжел мне будет этот год, отсрочивающий мое счастье, – продолжал князь Андрей, – в этот срок вы поверите себя. Я прошу вас через год сделать мое счастье; но вы свободны: помолвка наша останется тайной и, ежели вы убедились бы, что вы не любите меня, или полюбили бы… – сказал князь Андрей с неестественной улыбкой.
– Зачем вы это говорите? – перебила его Наташа. – Вы знаете, что с того самого дня, как вы в первый раз приехали в Отрадное, я полюбила вас, – сказала она, твердо уверенная, что она говорила правду.
– В год вы узнаете себя…
– Целый год! – вдруг сказала Наташа, теперь только поняв то, что свадьба отсрочена на год. – Да отчего ж год? Отчего ж год?… – Князь Андрей стал ей объяснять причины этой отсрочки. Наташа не слушала его.
– И нельзя иначе? – спросила она. Князь Андрей ничего не ответил, но в лице его выразилась невозможность изменить это решение.
– Это ужасно! Нет, это ужасно, ужасно! – вдруг заговорила Наташа и опять зарыдала. – Я умру, дожидаясь года: это нельзя, это ужасно. – Она взглянула в лицо своего жениха и увидала на нем выражение сострадания и недоумения.
– Нет, нет, я всё сделаю, – сказала она, вдруг остановив слезы, – я так счастлива! – Отец и мать вошли в комнату и благословили жениха и невесту.
С этого дня князь Андрей женихом стал ездить к Ростовым.


Обручения не было и никому не было объявлено о помолвке Болконского с Наташей; на этом настоял князь Андрей. Он говорил, что так как он причиной отсрочки, то он и должен нести всю тяжесть ее. Он говорил, что он навеки связал себя своим словом, но что он не хочет связывать Наташу и предоставляет ей полную свободу. Ежели она через полгода почувствует, что она не любит его, она будет в своем праве, ежели откажет ему. Само собою разумеется, что ни родители, ни Наташа не хотели слышать об этом; но князь Андрей настаивал на своем. Князь Андрей бывал каждый день у Ростовых, но не как жених обращался с Наташей: он говорил ей вы и целовал только ее руку. Между князем Андреем и Наташей после дня предложения установились совсем другие чем прежде, близкие, простые отношения. Они как будто до сих пор не знали друг друга. И он и она любили вспоминать о том, как они смотрели друг на друга, когда были еще ничем , теперь оба они чувствовали себя совсем другими существами: тогда притворными, теперь простыми и искренними. Сначала в семействе чувствовалась неловкость в обращении с князем Андреем; он казался человеком из чуждого мира, и Наташа долго приучала домашних к князю Андрею и с гордостью уверяла всех, что он только кажется таким особенным, а что он такой же, как и все, и что она его не боится и что никто не должен бояться его. После нескольких дней, в семействе к нему привыкли и не стесняясь вели при нем прежний образ жизни, в котором он принимал участие. Он про хозяйство умел говорить с графом и про наряды с графиней и Наташей, и про альбомы и канву с Соней. Иногда домашние Ростовы между собою и при князе Андрее удивлялись тому, как всё это случилось и как очевидны были предзнаменования этого: и приезд князя Андрея в Отрадное, и их приезд в Петербург, и сходство между Наташей и князем Андреем, которое заметила няня в первый приезд князя Андрея, и столкновение в 1805 м году между Андреем и Николаем, и еще много других предзнаменований того, что случилось, было замечено домашними.
В доме царствовала та поэтическая скука и молчаливость, которая всегда сопутствует присутствию жениха и невесты. Часто сидя вместе, все молчали. Иногда вставали и уходили, и жених с невестой, оставаясь одни, всё также молчали. Редко они говорили о будущей своей жизни. Князю Андрею страшно и совестно было говорить об этом. Наташа разделяла это чувство, как и все его чувства, которые она постоянно угадывала. Один раз Наташа стала расспрашивать про его сына. Князь Андрей покраснел, что с ним часто случалось теперь и что особенно любила Наташа, и сказал, что сын его не будет жить с ними.
– Отчего? – испуганно сказала Наташа.
– Я не могу отнять его у деда и потом…
– Как бы я его любила! – сказала Наташа, тотчас же угадав его мысль; но я знаю, вы хотите, чтобы не было предлогов обвинять вас и меня.
Старый граф иногда подходил к князю Андрею, целовал его, спрашивал у него совета на счет воспитания Пети или службы Николая. Старая графиня вздыхала, глядя на них. Соня боялась всякую минуту быть лишней и старалась находить предлоги оставлять их одних, когда им этого и не нужно было. Когда князь Андрей говорил (он очень хорошо рассказывал), Наташа с гордостью слушала его; когда она говорила, то со страхом и радостью замечала, что он внимательно и испытующе смотрит на нее. Она с недоумением спрашивала себя: «Что он ищет во мне? Чего то он добивается своим взглядом! Что, как нет во мне того, что он ищет этим взглядом?» Иногда она входила в свойственное ей безумно веселое расположение духа, и тогда она особенно любила слушать и смотреть, как князь Андрей смеялся. Он редко смеялся, но зато, когда он смеялся, то отдавался весь своему смеху, и всякий раз после этого смеха она чувствовала себя ближе к нему. Наташа была бы совершенно счастлива, ежели бы мысль о предстоящей и приближающейся разлуке не пугала ее, так как и он бледнел и холодел при одной мысли о том.
Накануне своего отъезда из Петербурга, князь Андрей привез с собой Пьера, со времени бала ни разу не бывшего у Ростовых. Пьер казался растерянным и смущенным. Он разговаривал с матерью. Наташа села с Соней у шахматного столика, приглашая этим к себе князя Андрея. Он подошел к ним.
– Вы ведь давно знаете Безухого? – спросил он. – Вы любите его?
– Да, он славный, но смешной очень.
И она, как всегда говоря о Пьере, стала рассказывать анекдоты о его рассеянности, анекдоты, которые даже выдумывали на него.
– Вы знаете, я поверил ему нашу тайну, – сказал князь Андрей. – Я знаю его с детства. Это золотое сердце. Я вас прошу, Натали, – сказал он вдруг серьезно; – я уеду, Бог знает, что может случиться. Вы можете разлю… Ну, знаю, что я не должен говорить об этом. Одно, – чтобы ни случилось с вами, когда меня не будет…
– Что ж случится?…
– Какое бы горе ни было, – продолжал князь Андрей, – я вас прошу, m lle Sophie, что бы ни случилось, обратитесь к нему одному за советом и помощью. Это самый рассеянный и смешной человек, но самое золотое сердце.
Ни отец и мать, ни Соня, ни сам князь Андрей не могли предвидеть того, как подействует на Наташу расставанье с ее женихом. Красная и взволнованная, с сухими глазами, она ходила этот день по дому, занимаясь самыми ничтожными делами, как будто не понимая того, что ожидает ее. Она не плакала и в ту минуту, как он, прощаясь, последний раз поцеловал ее руку. – Не уезжайте! – только проговорила она ему таким голосом, который заставил его задуматься о том, не нужно ли ему действительно остаться и который он долго помнил после этого. Когда он уехал, она тоже не плакала; но несколько дней она не плача сидела в своей комнате, не интересовалась ничем и только говорила иногда: – Ах, зачем он уехал!
Но через две недели после его отъезда, она так же неожиданно для окружающих ее, очнулась от своей нравственной болезни, стала такая же как прежде, но только с измененной нравственной физиогномией, как дети с другим лицом встают с постели после продолжительной болезни.


Здоровье и характер князя Николая Андреича Болконского, в этот последний год после отъезда сына, очень ослабели. Он сделался еще более раздражителен, чем прежде, и все вспышки его беспричинного гнева большей частью обрушивались на княжне Марье. Он как будто старательно изыскивал все больные места ее, чтобы как можно жесточе нравственно мучить ее. У княжны Марьи были две страсти и потому две радости: племянник Николушка и религия, и обе были любимыми темами нападений и насмешек князя. О чем бы ни заговорили, он сводил разговор на суеверия старых девок или на баловство и порчу детей. – «Тебе хочется его (Николеньку) сделать такой же старой девкой, как ты сама; напрасно: князю Андрею нужно сына, а не девку», говорил он. Или, обращаясь к mademoiselle Bourime, он спрашивал ее при княжне Марье, как ей нравятся наши попы и образа, и шутил…
Он беспрестанно больно оскорблял княжну Марью, но дочь даже не делала усилий над собой, чтобы прощать его. Разве мог он быть виноват перед нею, и разве мог отец ее, который, она всё таки знала это, любил ее, быть несправедливым? Да и что такое справедливость? Княжна никогда не думала об этом гордом слове: «справедливость». Все сложные законы человечества сосредоточивались для нее в одном простом и ясном законе – в законе любви и самоотвержения, преподанном нам Тем, Который с любовью страдал за человечество, когда сам он – Бог. Что ей было за дело до справедливости или несправедливости других людей? Ей надо было самой страдать и любить, и это она делала.
Зимой в Лысые Горы приезжал князь Андрей, был весел, кроток и нежен, каким его давно не видала княжна Марья. Она предчувствовала, что с ним что то случилось, но он не сказал ничего княжне Марье о своей любви. Перед отъездом князь Андрей долго беседовал о чем то с отцом и княжна Марья заметила, что перед отъездом оба были недовольны друг другом.
Вскоре после отъезда князя Андрея, княжна Марья писала из Лысых Гор в Петербург своему другу Жюли Карагиной, которую княжна Марья мечтала, как мечтают всегда девушки, выдать за своего брата, и которая в это время была в трауре по случаю смерти своего брата, убитого в Турции.
«Горести, видно, общий удел наш, милый и нежный друг Julieie».
«Ваша потеря так ужасна, что я иначе не могу себе объяснить ее, как особенную милость Бога, Который хочет испытать – любя вас – вас и вашу превосходную мать. Ах, мой друг, религия, и только одна религия, может нас, уже не говорю утешить, но избавить от отчаяния; одна религия может объяснить нам то, чего без ее помощи не может понять человек: для чего, зачем существа добрые, возвышенные, умеющие находить счастие в жизни, никому не только не вредящие, но необходимые для счастия других – призываются к Богу, а остаются жить злые, бесполезные, вредные, или такие, которые в тягость себе и другим. Первая смерть, которую я видела и которую никогда не забуду – смерть моей милой невестки, произвела на меня такое впечатление. Точно так же как вы спрашиваете судьбу, для чего было умирать вашему прекрасному брату, точно так же спрашивала я, для чего было умирать этому ангелу Лизе, которая не только не сделала какого нибудь зла человеку, но никогда кроме добрых мыслей не имела в своей душе. И что ж, мой друг, вот прошло с тех пор пять лет, и я, с своим ничтожным умом, уже начинаю ясно понимать, для чего ей нужно было умереть, и каким образом эта смерть была только выражением бесконечной благости Творца, все действия Которого, хотя мы их большею частью не понимаем, суть только проявления Его бесконечной любви к Своему творению. Может быть, я часто думаю, она была слишком ангельски невинна для того, чтобы иметь силу перенести все обязанности матери. Она была безупречна, как молодая жена; может быть, она не могла бы быть такою матерью. Теперь, мало того, что она оставила нам, и в особенности князю Андрею, самое чистое сожаление и воспоминание, она там вероятно получит то место, которого я не смею надеяться для себя. Но, не говоря уже о ней одной, эта ранняя и страшная смерть имела самое благотворное влияние, несмотря на всю печаль, на меня и на брата. Тогда, в минуту потери, эти мысли не могли притти мне; тогда я с ужасом отогнала бы их, но теперь это так ясно и несомненно. Пишу всё это вам, мой друг, только для того, чтобы убедить вас в евангельской истине, сделавшейся для меня жизненным правилом: ни один волос с головы не упадет без Его воли. А воля Его руководствуется только одною беспредельною любовью к нам, и потому всё, что ни случается с нами, всё для нашего блага. Вы спрашиваете, проведем ли мы следующую зиму в Москве? Несмотря на всё желание вас видеть, не думаю и не желаю этого. И вы удивитесь, что причиною тому Буонапарте. И вот почему: здоровье отца моего заметно слабеет: он не может переносить противоречий и делается раздражителен. Раздражительность эта, как вы знаете, обращена преимущественно на политические дела. Он не может перенести мысли о том, что Буонапарте ведет дело как с равными, со всеми государями Европы и в особенности с нашим, внуком Великой Екатерины! Как вы знаете, я совершенно равнодушна к политическим делам, но из слов моего отца и разговоров его с Михаилом Ивановичем, я знаю всё, что делается в мире, и в особенности все почести, воздаваемые Буонапарте, которого, как кажется, еще только в Лысых Горах на всем земном шаре не признают ни великим человеком, ни еще менее французским императором. И мой отец не может переносить этого. Мне кажется, что мой отец, преимущественно вследствие своего взгляда на политические дела и предвидя столкновения, которые у него будут, вследствие его манеры, не стесняясь ни с кем, высказывать свои мнения, неохотно говорит о поездке в Москву. Всё, что он выиграет от лечения, он потеряет вследствие споров о Буонапарте, которые неминуемы. Во всяком случае это решится очень скоро. Семейная жизнь наша идет по старому, за исключением присутствия брата Андрея. Он, как я уже писала вам, очень изменился последнее время. После его горя, он теперь только, в нынешнем году, совершенно нравственно ожил. Он стал таким, каким я его знала ребенком: добрым, нежным, с тем золотым сердцем, которому я не знаю равного. Он понял, как мне кажется, что жизнь для него не кончена. Но вместе с этой нравственной переменой, он физически очень ослабел. Он стал худее чем прежде, нервнее. Я боюсь за него и рада, что он предпринял эту поездку за границу, которую доктора уже давно предписывали ему. Я надеюсь, что это поправит его. Вы мне пишете, что в Петербурге о нем говорят, как об одном из самых деятельных, образованных и умных молодых людей. Простите за самолюбие родства – я никогда в этом не сомневалась. Нельзя счесть добро, которое он здесь сделал всем, начиная с своих мужиков и до дворян. Приехав в Петербург, он взял только то, что ему следовало. Удивляюсь, каким образом вообще доходят слухи из Петербурга в Москву и особенно такие неверные, как тот, о котором вы мне пишете, – слух о мнимой женитьбе брата на маленькой Ростовой. Я не думаю, чтобы Андрей когда нибудь женился на ком бы то ни было и в особенности на ней. И вот почему: во первых я знаю, что хотя он и редко говорит о покойной жене, но печаль этой потери слишком глубоко вкоренилась в его сердце, чтобы когда нибудь он решился дать ей преемницу и мачеху нашему маленькому ангелу. Во вторых потому, что, сколько я знаю, эта девушка не из того разряда женщин, которые могут нравиться князю Андрею. Не думаю, чтобы князь Андрей выбрал ее своею женою, и откровенно скажу: я не желаю этого. Но я заболталась, кончаю свой второй листок. Прощайте, мой милый друг; да сохранит вас Бог под Своим святым и могучим покровом. Моя милая подруга, mademoiselle Bourienne, целует вас.
Мари».


В середине лета, княжна Марья получила неожиданное письмо от князя Андрея из Швейцарии, в котором он сообщал ей странную и неожиданную новость. Князь Андрей объявлял о своей помолвке с Ростовой. Всё письмо его дышало любовной восторженностью к своей невесте и нежной дружбой и доверием к сестре. Он писал, что никогда не любил так, как любит теперь, и что теперь только понял и узнал жизнь; он просил сестру простить его за то, что в свой приезд в Лысые Горы он ничего не сказал ей об этом решении, хотя и говорил об этом с отцом. Он не сказал ей этого потому, что княжна Марья стала бы просить отца дать свое согласие, и не достигнув бы цели, раздражила бы отца, и на себе бы понесла всю тяжесть его неудовольствия. Впрочем, писал он, тогда еще дело не было так окончательно решено, как теперь. «Тогда отец назначил мне срок, год, и вот уже шесть месяцев, половина прошло из назначенного срока, и я остаюсь более, чем когда нибудь тверд в своем решении. Ежели бы доктора не задерживали меня здесь, на водах, я бы сам был в России, но теперь возвращение мое я должен отложить еще на три месяца. Ты знаешь меня и мои отношения с отцом. Мне ничего от него не нужно, я был и буду всегда независим, но сделать противное его воле, заслужить его гнев, когда может быть так недолго осталось ему быть с нами, разрушило бы наполовину мое счастие. Я пишу теперь ему письмо о том же и прошу тебя, выбрав добрую минуту, передать ему письмо и известить меня о том, как он смотрит на всё это и есть ли надежда на то, чтобы он согласился сократить срок на три месяца».
После долгих колебаний, сомнений и молитв, княжна Марья передала письмо отцу. На другой день старый князь сказал ей спокойно:
– Напиши брату, чтоб подождал, пока умру… Не долго – скоро развяжу…
Княжна хотела возразить что то, но отец не допустил ее, и стал всё более и более возвышать голос.
– Женись, женись, голубчик… Родство хорошее!… Умные люди, а? Богатые, а? Да. Хороша мачеха у Николушки будет! Напиши ты ему, что пускай женится хоть завтра. Мачеха Николушки будет – она, а я на Бурьенке женюсь!… Ха, ха, ха, и ему чтоб без мачехи не быть! Только одно, в моем доме больше баб не нужно; пускай женится, сам по себе живет. Может, и ты к нему переедешь? – обратился он к княжне Марье: – с Богом, по морозцу, по морозцу… по морозцу!…
После этой вспышки, князь не говорил больше ни разу об этом деле. Но сдержанная досада за малодушие сына выразилась в отношениях отца с дочерью. К прежним предлогам насмешек прибавился еще новый – разговор о мачехе и любезности к m lle Bourienne.
– Отчего же мне на ней не жениться? – говорил он дочери. – Славная княгиня будет! – И в последнее время, к недоуменью и удивлению своему, княжна Марья стала замечать, что отец ее действительно начинал больше и больше приближать к себе француженку. Княжна Марья написала князю Андрею о том, как отец принял его письмо; но утешала брата, подавая надежду примирить отца с этою мыслью.
Николушка и его воспитание, Andre и религия были утешениями и радостями княжны Марьи; но кроме того, так как каждому человеку нужны свои личные надежды, у княжны Марьи была в самой глубокой тайне ее души скрытая мечта и надежда, доставлявшая ей главное утешение в ее жизни. Утешительную эту мечту и надежду дали ей божьи люди – юродивые и странники, посещавшие ее тайно от князя. Чем больше жила княжна Марья, чем больше испытывала она жизнь и наблюдала ее, тем более удивляла ее близорукость людей, ищущих здесь на земле наслаждений и счастия; трудящихся, страдающих, борющихся и делающих зло друг другу, для достижения этого невозможного, призрачного и порочного счастия. «Князь Андрей любил жену, она умерла, ему мало этого, он хочет связать свое счастие с другой женщиной. Отец не хочет этого, потому что желает для Андрея более знатного и богатого супружества. И все они борются и страдают, и мучают, и портят свою душу, свою вечную душу, для достижения благ, которым срок есть мгновенье. Мало того, что мы сами знаем это, – Христос, сын Бога сошел на землю и сказал нам, что эта жизнь есть мгновенная жизнь, испытание, а мы всё держимся за нее и думаем в ней найти счастье. Как никто не понял этого? – думала княжна Марья. Никто кроме этих презренных божьих людей, которые с сумками за плечами приходят ко мне с заднего крыльца, боясь попасться на глаза князю, и не для того, чтобы не пострадать от него, а для того, чтобы его не ввести в грех. Оставить семью, родину, все заботы о мирских благах для того, чтобы не прилепляясь ни к чему, ходить в посконном рубище, под чужим именем с места на место, не делая вреда людям, и молясь за них, молясь и за тех, которые гонят, и за тех, которые покровительствуют: выше этой истины и жизни нет истины и жизни!»
Была одна странница, Федосьюшка, 50 ти летняя, маленькая, тихенькая, рябая женщина, ходившая уже более 30 ти лет босиком и в веригах. Ее особенно любила княжна Марья. Однажды, когда в темной комнате, при свете одной лампадки, Федосьюшка рассказывала о своей жизни, – княжне Марье вдруг с такой силой пришла мысль о том, что Федосьюшка одна нашла верный путь жизни, что она решилась сама пойти странствовать. Когда Федосьюшка пошла спать, княжна Марья долго думала над этим и наконец решила, что как ни странно это было – ей надо было итти странствовать. Она поверила свое намерение только одному духовнику монаху, отцу Акинфию, и духовник одобрил ее намерение. Под предлогом подарка странницам, княжна Марья припасла себе полное одеяние странницы: рубашку, лапти, кафтан и черный платок. Часто подходя к заветному комоду, княжна Марья останавливалась в нерешительности о том, не наступило ли уже время для приведения в исполнение ее намерения.
Часто слушая рассказы странниц, она возбуждалась их простыми, для них механическими, а для нее полными глубокого смысла речами, так что она была несколько раз готова бросить всё и бежать из дому. В воображении своем она уже видела себя с Федосьюшкой в грубом рубище, шагающей с палочкой и котомочкой по пыльной дороге, направляя свое странствие без зависти, без любви человеческой, без желаний от угодников к угодникам, и в конце концов, туда, где нет ни печали, ни воздыхания, а вечная радость и блаженство.
«Приду к одному месту, помолюсь; не успею привыкнуть, полюбить – пойду дальше. И буду итти до тех пор, пока ноги подкосятся, и лягу и умру где нибудь, и приду наконец в ту вечную, тихую пристань, где нет ни печали, ни воздыхания!…» думала княжна Марья.
Но потом, увидав отца и особенно маленького Коко, она ослабевала в своем намерении, потихоньку плакала и чувствовала, что она грешница: любила отца и племянника больше, чем Бога.



Библейское предание говорит, что отсутствие труда – праздность была условием блаженства первого человека до его падения. Любовь к праздности осталась та же и в падшем человеке, но проклятие всё тяготеет над человеком, и не только потому, что мы в поте лица должны снискивать хлеб свой, но потому, что по нравственным свойствам своим мы не можем быть праздны и спокойны. Тайный голос говорит, что мы должны быть виновны за то, что праздны. Ежели бы мог человек найти состояние, в котором он, будучи праздным, чувствовал бы себя полезным и исполняющим свой долг, он бы нашел одну сторону первобытного блаженства. И таким состоянием обязательной и безупречной праздности пользуется целое сословие – сословие военное. В этой то обязательной и безупречной праздности состояла и будет состоять главная привлекательность военной службы.
Николай Ростов испытывал вполне это блаженство, после 1807 года продолжая служить в Павлоградском полку, в котором он уже командовал эскадроном, принятым от Денисова.
Ростов сделался загрубелым, добрым малым, которого московские знакомые нашли бы несколько mauvais genre [дурного тона], но который был любим и уважаем товарищами, подчиненными и начальством и который был доволен своей жизнью. В последнее время, в 1809 году, он чаще в письмах из дому находил сетования матери на то, что дела расстраиваются хуже и хуже, и что пора бы ему приехать домой, обрадовать и успокоить стариков родителей.
Читая эти письма, Николай испытывал страх, что хотят вывести его из той среды, в которой он, оградив себя от всей житейской путаницы, жил так тихо и спокойно. Он чувствовал, что рано или поздно придется опять вступить в тот омут жизни с расстройствами и поправлениями дел, с учетами управляющих, ссорами, интригами, с связями, с обществом, с любовью Сони и обещанием ей. Всё это было страшно трудно, запутано, и он отвечал на письма матери, холодными классическими письмами, начинавшимися: Ma chere maman [Моя милая матушка] и кончавшимися: votre obeissant fils, [Ваш послушный сын,] умалчивая о том, когда он намерен приехать. В 1810 году он получил письма родных, в которых извещали его о помолвке Наташи с Болконским и о том, что свадьба будет через год, потому что старый князь не согласен. Это письмо огорчило, оскорбило Николая. Во первых, ему жалко было потерять из дома Наташу, которую он любил больше всех из семьи; во вторых, он с своей гусарской точки зрения жалел о том, что его не было при этом, потому что он бы показал этому Болконскому, что совсем не такая большая честь родство с ним и что, ежели он любит Наташу, то может обойтись и без разрешения сумасбродного отца. Минуту он колебался не попроситься ли в отпуск, чтоб увидать Наташу невестой, но тут подошли маневры, пришли соображения о Соне, о путанице, и Николай опять отложил. Но весной того же года он получил письмо матери, писавшей тайно от графа, и письмо это убедило его ехать. Она писала, что ежели Николай не приедет и не возьмется за дела, то всё именье пойдет с молотка и все пойдут по миру. Граф так слаб, так вверился Митеньке, и так добр, и так все его обманывают, что всё идет хуже и хуже. «Ради Бога, умоляю тебя, приезжай сейчас же, ежели ты не хочешь сделать меня и всё твое семейство несчастными», писала графиня.
Письмо это подействовало на Николая. У него был тот здравый смысл посредственности, который показывал ему, что было должно.
Теперь должно было ехать, если не в отставку, то в отпуск. Почему надо было ехать, он не знал; но выспавшись после обеда, он велел оседлать серого Марса, давно не езженного и страшно злого жеребца, и вернувшись на взмыленном жеребце домой, объявил Лаврушке (лакей Денисова остался у Ростова) и пришедшим вечером товарищам, что подает в отпуск и едет домой. Как ни трудно и странно было ему думать, что он уедет и не узнает из штаба (что ему особенно интересно было), произведен ли он будет в ротмистры, или получит Анну за последние маневры; как ни странно было думать, что он так и уедет, не продав графу Голуховскому тройку саврасых, которых польский граф торговал у него, и которых Ростов на пари бил, что продаст за 2 тысячи, как ни непонятно казалось, что без него будет тот бал, который гусары должны были дать панне Пшаздецкой в пику уланам, дававшим бал своей панне Боржозовской, – он знал, что надо ехать из этого ясного, хорошего мира куда то туда, где всё было вздор и путаница.
Через неделю вышел отпуск. Гусары товарищи не только по полку, но и по бригаде, дали обед Ростову, стоивший с головы по 15 руб. подписки, – играли две музыки, пели два хора песенников; Ростов плясал трепака с майором Басовым; пьяные офицеры качали, обнимали и уронили Ростова; солдаты третьего эскадрона еще раз качали его, и кричали ура! Потом Ростова положили в сани и проводили до первой станции.
До половины дороги, как это всегда бывает, от Кременчуга до Киева, все мысли Ростова были еще назади – в эскадроне; но перевалившись за половину, он уже начал забывать тройку саврасых, своего вахмистра Дожойвейку, и беспокойно начал спрашивать себя о том, что и как он найдет в Отрадном. Чем ближе он подъезжал, тем сильнее, гораздо сильнее (как будто нравственное чувство было подчинено тому же закону скорости падения тел в квадратах расстояний), он думал о своем доме; на последней перед Отрадным станции, дал ямщику три рубля на водку, и как мальчик задыхаясь вбежал на крыльцо дома.
После восторгов встречи, и после того странного чувства неудовлетворения в сравнении с тем, чего ожидаешь – всё то же, к чему же я так торопился! – Николай стал вживаться в свой старый мир дома. Отец и мать были те же, они только немного постарели. Новое в них било какое то беспокойство и иногда несогласие, которого не бывало прежде и которое, как скоро узнал Николай, происходило от дурного положения дел. Соне был уже двадцатый год. Она уже остановилась хорошеть, ничего не обещала больше того, что в ней было; но и этого было достаточно. Она вся дышала счастьем и любовью с тех пор как приехал Николай, и верная, непоколебимая любовь этой девушки радостно действовала на него. Петя и Наташа больше всех удивили Николая. Петя был уже большой, тринадцатилетний, красивый, весело и умно шаловливый мальчик, у которого уже ломался голос. На Наташу Николай долго удивлялся, и смеялся, глядя на нее.
– Совсем не та, – говорил он.
– Что ж, подурнела?
– Напротив, но важность какая то. Княгиня! – сказал он ей шопотом.
– Да, да, да, – радостно говорила Наташа.
Наташа рассказала ему свой роман с князем Андреем, его приезд в Отрадное и показала его последнее письмо.
– Что ж ты рад? – спрашивала Наташа. – Я так теперь спокойна, счастлива.
– Очень рад, – отвечал Николай. – Он отличный человек. Что ж ты очень влюблена?
– Как тебе сказать, – отвечала Наташа, – я была влюблена в Бориса, в учителя, в Денисова, но это совсем не то. Мне покойно, твердо. Я знаю, что лучше его не бывает людей, и мне так спокойно, хорошо теперь. Совсем не так, как прежде…
Николай выразил Наташе свое неудовольствие о том, что свадьба была отложена на год; но Наташа с ожесточением напустилась на брата, доказывая ему, что это не могло быть иначе, что дурно бы было вступить в семью против воли отца, что она сама этого хотела.
– Ты совсем, совсем не понимаешь, – говорила она. Николай замолчал и согласился с нею.
Брат часто удивлялся глядя на нее. Совсем не было похоже, чтобы она была влюбленная невеста в разлуке с своим женихом. Она была ровна, спокойна, весела совершенно по прежнему. Николая это удивляло и даже заставляло недоверчиво смотреть на сватовство Болконского. Он не верил в то, что ее судьба уже решена, тем более, что он не видал с нею князя Андрея. Ему всё казалось, что что нибудь не то, в этом предполагаемом браке.
«Зачем отсрочка? Зачем не обручились?» думал он. Разговорившись раз с матерью о сестре, он, к удивлению своему и отчасти к удовольствию, нашел, что мать точно так же в глубине души иногда недоверчиво смотрела на этот брак.
– Вот пишет, – говорила она, показывая сыну письмо князя Андрея с тем затаенным чувством недоброжелательства, которое всегда есть у матери против будущего супружеского счастия дочери, – пишет, что не приедет раньше декабря. Какое же это дело может задержать его? Верно болезнь! Здоровье слабое очень. Ты не говори Наташе. Ты не смотри, что она весела: это уж последнее девичье время доживает, а я знаю, что с ней делается всякий раз, как письма его получаем. А впрочем Бог даст, всё и хорошо будет, – заключала она всякий раз: – он отличный человек.


Первое время своего приезда Николай был серьезен и даже скучен. Его мучила предстоящая необходимость вмешаться в эти глупые дела хозяйства, для которых мать вызвала его. Чтобы скорее свалить с плеч эту обузу, на третий день своего приезда он сердито, не отвечая на вопрос, куда он идет, пошел с нахмуренными бровями во флигель к Митеньке и потребовал у него счеты всего. Что такое были эти счеты всего, Николай знал еще менее, чем пришедший в страх и недоумение Митенька. Разговор и учет Митеньки продолжался недолго. Староста, выборный и земский, дожидавшиеся в передней флигеля, со страхом и удовольствием слышали сначала, как загудел и затрещал как будто всё возвышавшийся голос молодого графа, слышали ругательные и страшные слова, сыпавшиеся одно за другим.
– Разбойник! Неблагодарная тварь!… изрублю собаку… не с папенькой… обворовал… – и т. д.
Потом эти люди с неменьшим удовольствием и страхом видели, как молодой граф, весь красный, с налитой кровью в глазах, за шиворот вытащил Митеньку, ногой и коленкой с большой ловкостью в удобное время между своих слов толкнул его под зад и закричал: «Вон! чтобы духу твоего, мерзавец, здесь не было!»
Митенька стремглав слетел с шести ступеней и убежал в клумбу. (Клумба эта была известная местность спасения преступников в Отрадном. Сам Митенька, приезжая пьяный из города, прятался в эту клумбу, и многие жители Отрадного, прятавшиеся от Митеньки, знали спасительную силу этой клумбы.)
Жена Митеньки и свояченицы с испуганными лицами высунулись в сени из дверей комнаты, где кипел чистый самовар и возвышалась приказчицкая высокая постель под стеганным одеялом, сшитым из коротких кусочков.
Молодой граф, задыхаясь, не обращая на них внимания, решительными шагами прошел мимо них и пошел в дом.
Графиня узнавшая тотчас через девушек о том, что произошло во флигеле, с одной стороны успокоилась в том отношении, что теперь состояние их должно поправиться, с другой стороны она беспокоилась о том, как перенесет это ее сын. Она подходила несколько раз на цыпочках к его двери, слушая, как он курил трубку за трубкой.
На другой день старый граф отозвал в сторону сына и с робкой улыбкой сказал ему:
– А знаешь ли, ты, моя душа, напрасно погорячился! Мне Митенька рассказал все.
«Я знал, подумал Николай, что никогда ничего не пойму здесь, в этом дурацком мире».
– Ты рассердился, что он не вписал эти 700 рублей. Ведь они у него написаны транспортом, а другую страницу ты не посмотрел.
– Папенька, он мерзавец и вор, я знаю. И что сделал, то сделал. А ежели вы не хотите, я ничего не буду говорить ему.
– Нет, моя душа (граф был смущен тоже. Он чувствовал, что он был дурным распорядителем имения своей жены и виноват был перед своими детьми но не знал, как поправить это) – Нет, я прошу тебя заняться делами, я стар, я…
– Нет, папенька, вы простите меня, ежели я сделал вам неприятное; я меньше вашего умею.
«Чорт с ними, с этими мужиками и деньгами, и транспортами по странице, думал он. Еще от угла на шесть кушей я понимал когда то, но по странице транспорт – ничего не понимаю», сказал он сам себе и с тех пор более не вступался в дела. Только однажды графиня позвала к себе сына, сообщила ему о том, что у нее есть вексель Анны Михайловны на две тысячи и спросила у Николая, как он думает поступить с ним.
– А вот как, – отвечал Николай. – Вы мне сказали, что это от меня зависит; я не люблю Анну Михайловну и не люблю Бориса, но они были дружны с нами и бедны. Так вот как! – и он разорвал вексель, и этим поступком слезами радости заставил рыдать старую графиню. После этого молодой Ростов, уже не вступаясь более ни в какие дела, с страстным увлечением занялся еще новыми для него делами псовой охоты, которая в больших размерах была заведена у старого графа.


Уже были зазимки, утренние морозы заковывали смоченную осенними дождями землю, уже зелень уклочилась и ярко зелено отделялась от полос буреющего, выбитого скотом, озимого и светло желтого ярового жнивья с красными полосами гречихи. Вершины и леса, в конце августа еще бывшие зелеными островами между черными полями озимей и жнивами, стали золотистыми и ярко красными островами посреди ярко зеленых озимей. Русак уже до половины затерся (перелинял), лисьи выводки начинали разбредаться, и молодые волки были больше собаки. Было лучшее охотничье время. Собаки горячего, молодого охотника Ростова уже не только вошли в охотничье тело, но и подбились так, что в общем совете охотников решено было три дня дать отдохнуть собакам и 16 сентября итти в отъезд, начиная с дубравы, где был нетронутый волчий выводок.
В таком положении были дела 14 го сентября.
Весь этот день охота была дома; было морозно и колко, но с вечера стало замолаживать и оттеплело. 15 сентября, когда молодой Ростов утром в халате выглянул в окно, он увидал такое утро, лучше которого ничего не могло быть для охоты: как будто небо таяло и без ветра спускалось на землю. Единственное движенье, которое было в воздухе, было тихое движенье сверху вниз спускающихся микроскопических капель мги или тумана. На оголившихся ветвях сада висели прозрачные капли и падали на только что свалившиеся листья. Земля на огороде, как мак, глянцевито мокро чернела, и в недалеком расстоянии сливалась с тусклым и влажным покровом тумана. Николай вышел на мокрое с натасканной грязью крыльцо: пахло вянущим лесом и собаками. Чернопегая, широкозадая сука Милка с большими черными на выкате глазами, увидав хозяина, встала, потянулась назад и легла по русачьи, потом неожиданно вскочила и лизнула его прямо в нос и усы. Другая борзая собака, увидав хозяина с цветной дорожки, выгибая спину, стремительно бросилась к крыльцу и подняв правило (хвост), стала тереться о ноги Николая.
– О гой! – послышался в это время тот неподражаемый охотничий подклик, который соединяет в себе и самый глубокий бас, и самый тонкий тенор; и из за угла вышел доезжачий и ловчий Данило, по украински в скобку обстриженный, седой, морщинистый охотник с гнутым арапником в руке и с тем выражением самостоятельности и презрения ко всему в мире, которое бывает только у охотников. Он снял свою черкесскую шапку перед барином, и презрительно посмотрел на него. Презрение это не было оскорбительно для барина: Николай знал, что этот всё презирающий и превыше всего стоящий Данило всё таки был его человек и охотник.