Сами по себе калий, натрий и хлор — страшно ядовитые вещества. Так, мельчайшие добавки хлора в воде обеззараживают ее от болезнетворных микроорганизмов, часть которых и сильнейшим раствором синильной кислоты не проймешь. Потому-то и хлорируют питьевую водопроводную воду. Но в соединениях друг с другом эти химические элементы не то что безвредны или даже полезны, а необходимы для живых существ. По мнению многих ученых, эта необходимость обусловлена прежде всего тем, что наши прапрапредки зародились в водах Мирового океана и, переселившись на сушу, «унесли в своей внутренней среде хлориды натрия и калия, магния и кальция, а также бикарбонаты, фосфаты и сульфаты этих металлов», как говорит в книге «Минеральный обмен» заведующий лабораторией Института биофизики Минздрава СССР профессор Ю. И. Москалев. Подтверждением этого служит и тот факт, что относительные концентрации натрия, калия и хлора в воде океана и крови человека (и вообще животных) удивительным образом совпадают.
В природе ни натрий, ни калий в чистом виде не встречаются. Эти щелочные металлы очень активны и мгновенно окисляются, вступая в реакцию с кислородом воздуха, с водою они реагируют еще более бурно: начинается выделение тепла, и реакция заканчивается взрывом.
Именно высокую активность натрия и калия и «подметили» живые организмы, использующие их для активизации жизненно важных процессов… Чтобы поддерживать жизнь, совершать полезную работу и в некоторых случаях размножаться, клетке необходимо питаться. Питательные вещества — аминокислоты, глюкоза, жирные кислоты — поступают внутрь клетки сквозь мембрану, которая состоит из непроницаемого бислоя липидов и встроенных в него белков, образующих каналы, а точнее — высокоизбирательные шлюзы. Такая «пропускная система» надежно защищает святая святых клетки от вторжения нежелательных элементов, но зато и создает дополнительные трудности: чтобы открыть «ворота шлюзов» — белков, необходимо затратить некоторое усилие.
Представьте бескамерный футбольный или волейбольный мяч. Чтобы накачать в него воздух (или спустить лишний), нужно приложить довольно приличную силу, протыкая специальный ниппель — ворота воздушного шлюза — полой иглой. Мы затрачиваем для этого энергию, «приготовленную» для нас клетками мышц. Ну, а самой клетке-то откуда ее взять? Тут на помощь приходят уникальные свойства калия, натрия и хлора.
Так же, как нормально надутый мяч считается таковым только в окружающей его (и нас) среде нормального атмосферного давления (попробуйте поместить его в условия, скажем, барокамеры, где давление повыше, — он сожмется, «закаменеет»; при низком давлении воздуха он начнет раздуваться, а в вакууме и вовсе быстро лопнет), точно так же и клетка нашего организма может нормально существовать и функционировать только в среде с нормальным давлением, которое создает оптимальная концентрация раствора минеральных солей — в данном случае калия, натрия и хлора. Если поместить ее в так называемый гипертонический раствор — с повышенным содержанием натрия и хлора (то есть в крепкий рассол обычной поваренной соли), она начнет сжиматься, сморщиваться; в гипотоническом же растворе, где соли гораздо меньше, клетка будет разбухать, пока не лопнет. Происходит это потому, что вода через любую проницаемую перегородку — в нашем случае мембрану — устремляется из зоны низкой концентрации солей в зону, где концентрация выше. Сила, обуславливающая это явление, называется осмосом, или осмотическим давлением.