Text
                    химия
жизнь
с:
си
X
J0
г
ее
с:
>
с
о
с
о
I
у
>
си
I
1965


В этом номере мы выполняем обещание, данное нашим читателям: рассказываем о работе IX Менделеевского съезда, проходившего в Киеве в мае этого года и знакомим — с одним из наиболее примечательных событий съезда, — с двумя из многих интересных докладов 7 прочитанных на съезде, — с фактами и событиями, связанными с историей этого съезда. Этот номер журнала вдвое толще и, соответственно, вдвое дороже обычного. Объясняется это следующим. По организационным причинам первый номер «Химии и Жизни» вышел только в апреле. Это обусловило значительное опоздание, с которым попадали к читателям и следующие номера. Выпуск сдвоенного номера позволит быстрее наладить своевременный выход журнала.
В номере: Вручение Менделеевской медали А. В. Кирсанову B). А. Н. НЕСМЕЯНОВ и В. М. БЕЛИКОВ. Пища, какой мы ее видим в будущем F). А. ЖУЧКИ НА. Основано в 1868 году. История Менделеевских съездов {20). А. СМОЛЯН. Т. ХОМЯКОВА. Охта. Завод-лаборатория. Охтинскому химическому комбинату — 250 лет B3). М. Г. ВОЛОХОВСКИЙ. Мой первый завод C0). В. АНТОХИН. В «Сокольниках» смотр достижений химии. C2). В. КАЛИТА. Огород на камнях C5]. В. ГОРЕЛОВ. Шифр детонации. Рассказ о работе, удостоенной Ленинской премии D0). Ж. ЖИРО. Фотохромы. Вещества-хамелеоны D5). Т. Л. О В Ч А Р О В А. Еще одна песня про рябину D9). Сублимация E2). А. К. О В Ч А- Р О В. Ферменты атакуют клетчатку E7). А. С. ЛОБАНОВА и М. 3. ПОКРОВ- СКА Я. «Живые» консервы E8). 7 способов приготовления пищи впрок F0). Я Г. МУР А ВИН Тысяча первая профессия полимеров F3). М. ЧЕРНЕНКО. История одной дегустации F5). Что вы -знаете и чего не знаете о консервах F6). Лев ОСТЕРМАН. Профессор Верейский. Литературный сценарий F8). Простые опыты (89). Рассказывает современник Менделеева — бывший киевский студент, профессор Новочеркасского политехнического института И.Ф. ПОНОМАРЕВ (91). А. М А К А Р -Е Н Я Менделеев в Киеве (93). В. А. ЭНГЕЛЬГАРДТ. Пути химии в познании явлений жизни (96). В. 3. А 3 Е Р Н И- К О В. Наследственная информация: эстафета жизни A09). М. В. ВОЛЬКЕНШТЕЙН. Асимметрия молекул и жизнь A26). Борец со смертью. О создателе метода искусственного кровообращения профессоре С. С. Брюхоненко, посмертно удостоенном Ленинской премии, рассказывает его ближайший сотрудник A. Г. ЛАПЧИНСКИЙ A36). В. Р И Ч. Первый в России. К 140-летию первого и в далеком прошлом единственного русского печатного органа по химии A44). B. СТАНЦО. Скандий — элемент № 21 A50). А. ГОФМАН. Теонанакатп—волшебный гриб ацтеков A57). Вс. Р Е В И Ч. Штурмовая неделя. Новый вариант истории о сотворении мира A66). А. ВАСИНА. Пирамидон. Одно из самых известных лекарств, его история и свойства. Новое название пирамидона — амидопирин A74). Детергенты — моющие вещества A80). Ю. Д. ЗЛАТОПОЛЬСКАЯ Удачной стирки! A82). О. МИЛЮКОВ. От пучины до газосветных ламп A86). Научно-популярный JY© 7—8 журнал Академии наук СССР 1965
Есть награды, о которых мечтает каждый ученый. Ими отмечают особенно яркие открытия, самые ценные для практики работы. У химиков нашей страны эти награды носят имена А. М. Бутлерова, В. И. Вернадского, Н. С. Курнакова... С этого года к ним прибавилась еще одна — Золотая медаль имени Дмитрия Ивановича Менделеева. Она будет присуждаться один раз в два года — 8 февраля, в день рождения Д. И. Менделеева — за научную работу в области химии, имеющую большое теоретическое и практическое значение. Первым обладателем Менделеевской медали стал действительный член Академии з
наук УССР Александр Васильевич Кирсанов. Высокая награда, которой был отмечен комплекс его работ по фосфорорганическим соединениям, была торжественно вручена лауреату 24 мая 1965 года на открытии IX Менделеевского съезда по общей и прикладной химии. А. В. Кирсанов руководит Институтом органической химии АН УССР, где были изучены свойства тысяч фос- форорганических соединений и синтезированы новые вещества малоизученного класса фосфазосоединений. Очень скоро эти соединения обратили на себя внимание химиков, и сейчас ими занимается немало советских и зарубежных исследователей. Лауреат рассказал нашему корреспонденту Жанне Мельниковой: Лет шестьдесят тому назад, когда академик А. Е. Арбузов проводил ставшие теперь классическими исследования по фосфор- органическим соединениям, они представляли для ученых сугубо теоретический интерес как вещества нового, мало исследованного типа. На практике их почти не использовали. Но вот в начале сороковых годов было обнаружено, что некоторые представители этих веществ — сильные нервные яды. Причем действуют они избирательно. Одни поражают нервную систему теплокровных, другие токсичны только для насекомых и почти или полностью безвредны для человека и домашних животных. На основе второй группы были созданы разнообразные инсектициды — очень высокой эффективности и, что особенно важно, не накапливающиеся ни в растениях, ни в почве... Открытая в нашем институте фосфазореакция позволила синтезировать целый ряд фосфазосоединений, из которых наиболее интересными оказались трихлор- фосфазоациллы — вещества с высокой реакционной способностью. На их основе удалось получить сильнейшие и в то же время абсолютно безвредные для человека и животных инсектициды. Среди них был и авенин, препарат, созданный нашим институтом совместно с Институтом защиты растений МСХ УССР. Авенин — это сильнейший яд для долгоносика, врага сахарной свеклы. Известно, g
и^«йй- *;.■ что этот вредитель особенно опасен для полей в начальный период развития растений: долгоносику ничего не стоит перекусить тоненький слабый росток. "гДва-три жучка уничтожают порой квадратный метр посевов! Спасения от этой напасти почти нет. Поля опрыскивают каждые три дня контактными ядами, но долгоносик прячется от них под комочками почвы. К тому же яд легко смывается дождем, быстро разлагается на солнце и большая часть насекомых остается невредимой. Колхозники окапывают поля ловчими канавками, которые засыпаются гексахлораном. Сама по себе эта работа очень трудоемкая, да и результаты она дает на короткий срок: жуки начинают летать и без труда преодолевают опасные места. В итоге нередко приходится полностью пересевать опустошенные поля. Препарат «авенин» приходит на помощь растению в самую трудную пору — в первые 10—20 дней развития. Он попадает в него прямо из семян — перед посевом их пропитывают ядом, и тот остается в прорастающих стебельках и листьях. Как действует препарат? По мере прорастания семян, авенин распределяется по всем клеткам растения, и в каком бы месте жук ни перекусил его, инсектицид попадает в организм вредителя и парализует его нервную систему. Через некоторое время долгоносик погибает. Менее килограмма авени- на, разведенного в 10—15 литрах воды, достаточно, чтобы защитить гектар сахарной свеклы в самый ответственный для ее развития период. Потом, когда действие препарата кончается, в борьбу вступают контактные яды. Для растения, выросшего и окрепшего, жук уже не так опасен — теперь оно ему «не по зубам» — повредить его он может, но не погубит его. Применение авенина в комплексе с контактными ядами и прочими предохранительными мерами позволяет экономить очень большие средства. Надо сказать, что авенин— только один из примеров практического применения тех теоретических данных, которые получены в результате большой работы, проведенной в нашем институте в области фосфа- зосоединений*
док. *%. tt»;-.-4 *■ ►■#Y л Д. И. МЕНДЕЛЕЕВ( Производство сельскохозяйственных продуктов нуждается в наши дни во всемерной помощи науки. «Советский народ вправе ждать достойного вклада в развитие сельскохозяйственного производства не только от работников сельскохозяйственной и биологической наук, но и от химиков, машиноведов, физиков и экономистов, физиологов и математиков, от ученых всех других отраслей знания». Об этом говорилось на мартовском A965 г.) Пленуме ЦК КПСС. 6
Таблица 1 у Суаджм. «уввэдюяг нотрибпосдг йарослого человека в основных группах пищевых продуктов (в граммах) (По А. А. Покровскому) . f ^ Вода 1750—2200 ^^ Белки 80—100 Углеводы 400—500 ^Щшры 80—100 ^^Толи —20 <\ " Витамины (без холина) ~0,1-\**^- - ^ % Холин • 0,5-1 "*£? ^•_ Как может химическая наука помочь партии в решении грандиозной задачи создания в стране изобилия продуктов питания? Выдающиеся успехи, достигнутые химией, позволяют утверждать, что в настоящее время не существует принципиальных трудностей для синтеза любых органических веществ, существующих в природе или в принципе способных существовать. Вторжение синтетической химии в жизнь человечества началось в середине XIX века с открытия и бурного продвижения в индустрию синтетических «анилиновых» красителей, полностью вытеснивших естественные. За красителями последовали синтетические медикаменты. А за ними — каучуки, волокна, кожи, меха, канаты, которые постепенно становятся лучше и дешевле естественных. Эти успехи говорят о беспредельных возможностях, открываемых химической наукой перед человечеством. Но между тем, в такой важной области жизни, как производство продуктов питания, химия играет пока лишь вспомогатель- 7
Таблица 2 Средняя суточная потребность взрослого человека в пищевых веществах (формула сбалансированного питания взрослых по А. А. Покровскому) Пищевое вещество Дневная потребность, в граммах Пищевое вещество Дневная потребность, в граммах БЕЛКИ Незаменимые аминокислоты триптофан лейцин изолеицнн ....... валив , треонин . . . лизин метпотш фенилаланин ...... Штого незаменимых аминокислот: > Заменимые аминокислоты гистидин аргинин ........ цистин тирозин . ....... аланин . . серии глутаминовая кислота . . аспарагнновая кислота глицин пролин . Итого заменимых аминокислот: Всего аминокислот: 80—100 1 4—6 3—4 4 2—3 3—5 2—4 2—4 21—31 • 2 6 2—3 3—4 3 3 16 6 3 5 49—51 УГЛЕВОДЫ в том числе: крахмал сахар балластные вещества (клетчатка и пектин) ЖИРЫ Полиненасыщенные жирные кислоты холестерин фосфолишщы МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА Са, Р, Na, К, CI, Mg, Fe, Zn, Мп, Сг, Си, Со, Mo, Se, F, I всего: .... ВИТАМИНЫ С, Вг, В2, В3, В6, В9, В12, Р, РР, A, D, Е, К, Н, инозит холип ВОДА: 70—82 ОБЩАЯ 1С АЛ О РМЙНОСТЪ: 400—500 400—450 5—100 25 80—100 3—6 0,3—0,6 5 20 0,2 1 1750—2200 3000 килокалорий 8
ную роль и никак не претендует на соперничество с сельским хозяйством, ограничиваясь помощью ему удобрениями, инсектицидами, ростовыми веществами... По существу, производство пищи мало в чем изменилось со времен первобытного ското- водческо-земледельческого общества. Мысли о том, что синтетическая органическая химия призвана сыграть значительную роль и в производстве продуктов питания, уже давно занимали выдающихся химиков. «Как химик,— писал более полустолетия назад Д. И. Менделеев,— я убежден в возможности получения питательных веществ из сочетания элементов воздуха, воды и земли помимо обычной культуры, т. е. на особых фабриках и заводах, но надобность в этом еще очень далека от современности, потому что пустой земли еще везде много...» Аналогичные мысли высказывал один из основателей синтетической химии, крупнейший ученый прошлого века М. Бертло: «Но как ни замечательны достигнутые успехи (химии), каждый из нас ясно представляет, что будущее химии более величественно, чем ее прошлое. Часто говорят о будущем человеческого общества, и я хочу представить его таким, каким оно будет в 2000 году — разумеется, с точки зрения химика... Тогда уже не будет ни пастухов, ни хлебопашцев: продукты питания будут создаваться химией. Не будет ни шахт, в которых добывают каменный уголь, ни горной промышленности. Благодаря успехам химии и физики будет решена также проблема топлива. Все это мечты, а как их реализовать?.. При наличии источника энергии легко и экономично можно производить химические продукты в любом пункте земного шара... В этом и заключается экономическое решение самой важной задачи, а именно: производства продуктов питания. В основном, эта проблема уже решена: синтез жиров и масел осуществлен за последние сорок лет, над синтезом сахара и углеводов сейчас усиленно работают, а синтез азотсодержащих продуктов тоже недалек. Повторяю: проблема продуктов питания — проблема химии. Когда будет получена дешевая энергия, станет возможным осуществить синтез продуктов питания из углерода (полученного из углекислого газа), из водорода (добытого из воды), из азота и кислорода (извлеченных из атмосферы)... Ту работу, которую до сих пор выполняли растения при помощи солнца, мы уже осуществляем и в недалеком будущем осуществим в более широких масштабах, ибо власть химии безгранична... Но не думайте, что в этой всемирной державе могущества химии исчезнут искусство, красота, очарование человеческой жизни. Если землю перестанут использовать для выращивания продуктов сельского хозяйства, она вновь покроется травами, лесами, цветами, превратится в обширный сад, орошаемый подземными водами, в котором люди будут жить в изобилии и испытают все радости легендарного золотого века»... Эта нарисованная Бертло картина — не такое уж далекое будущее. Но попытаемся выяснить, насколько реально можно говорить уже сегодня о проблеме производства искусственных пищевых продуктов? Известно, что человек нуждается, не считая воды, в пяти группах пищевого рациона: белках, углеводах, жирах, витаминах и минеральных солях. Что касается энергетического содержания пищи, то взрослый человек в зависимости от интенсивности выполняемой им работы должен получать в сутки от 2500 до 4000 килокалорий. В век механизации можно принять за среднюю величину 3000 килокалорий. Исходя из этой цифры, можно представить себе потребность взрослого человека в основных группах питательных веществ. Взгляните на таблицу 1. Она красноречиво говорит, что потребность человека в витаминах так мала и так легко может быть удовлетворена, что лишь исторически сложившимися условиями можно объяснить большой ущерб, и поныне причиняемый человечеству авитаминозами и витаминной недостаточностью, а также эндемиями, вызванными нехваткой в местных почвах тех или иных элементов (недостаток иода вызывает, например, болезнь, известную под названием «зоб»). К проблеме синтетической пищи эти вопросы имеют лишь то отношение, «до пища эта, несомненно, должна быть снабжена всеми необходимыми солями и витаминами. К этому нет никаких препятствий: потребное человеку количество солей стоит ничтожно мало, а все витамины уже производятся в промышленных масштабах, химическим или микробиологическим путем. И расширить это производство можно до 9
Таблица 3 ^\ \ Содержание белка в различных пищевдх ^продуктах ^ ^/Продукт JUppio коровье Рдолоко женское Сыр чеддер Сыр плавленый Говядина - . Свинина Баранина Куры вареные Треска .... Яйца .... -С- I Пшеничная Рис . Горох сухой Соя . . . Кукуруза . Картофель Капуста*Г. Морцрвь Д^жжи (белкрво концентрат' п Икра зернистая любых размеров. Поэтому в дальнейшем мы не будем касаться этих двух групп пищевых веществ. Констатируем только, что с промышленным производством витаминов человечество уже вступило в век индустриального несельскохозяйственного производства пищевых веществ, которые частью расходуются и как кормовые. В то время, как задача витаминов и некоторых солей состоит в том, чтобы ввести в организм минимальное количество молекул и атомов, обеспечивающих те или иные функции организма (ионный метаболизм, построение гормонов, ферментов, составных частей плазмы, нуклеопротеидов), роль остальных трех групп пищевых веществ сводится к обеспечению организма энергией и строительным материалом. Первую функцию выполняют, в основном, углеводы и жиры, вторую — белки. В сказанном заключается важное различие между группами питательных ве- 10
ществ. Углеводы и жиры как поставщики энергии в ходе потребления «сгорают» и, тем самым, теряют свою химическую индивидуальность. Отдельные компоненты этих двух групп, да и сами группы взаимозаменяемы и взаимопревратимы в огранизме в широких пределах. Жиры организма несут, помимо энергетической, еще и некоторую структурную ц физико-химическую нагрузку, строя, например, липоидные системы, являясь растворителями для некоторых витаминов и так далее. Кроме того, небольшое количество полиненасыщенных жирных кислот C—6 г) необходимо организму в виде индивидуальных и незаменимых молекул. Другое дело белки. Они — единственные поставщики азота для организма. Распада- даясь в пищевом тракте на аминокислоты, они поставляют организму «структурные кирпичи» для создания собственных белков. Из 20 потребных организму аминокислот 8 так называемых незаменимых непременно должны входить в состав пищи. Для детей к ним добавляется девятая — аргинин. (О средней суточной потребности взрослого человека в пищевых веществах рассказывает таблица 2.) Пища должна содержать эти аминокислоты в строго определенном оптимальном ""▼" соотношении. Остальные — заменимые аминокислоты могут быть построены самим организмом, если в нем есть источник азота в виде хотя бы одной из аминокислот или даже соли аммония. Избыток аминокислот сжигается организмом, а излишки азота выводятся в виде мочевины. Однако белки, в отличие от жиров и углеводов,— «неквалифицированное» и, обычно, слишком дорогое топливо. Белки для человека самая дефицитная и дорогая часть пищевого рациона, а самая ценная и дефицитная составная их часть — группа незаменимых аминокислот. При резкой белковой недостаточности развиваются специфические болезни, известные жителям Южной Америки, Индонезии, Южной Азии и Африки. Авторитеты считают, что более половины населения земного шара систематически голодает (получает в сутки менее 2200 килокалорий), и особенно выражен в пище недостаток белка. Считают, что мировой дефицит пищевого белка в год равен 15 миллионам тонн. Остается менее освещенной статистика нескомпенсированного питания, приводящего к другому кругу болезней во главе с ожирением. Проблема белковой недостаточности в сущности сводится к проблеме недостатка некоторых незаменимых аминокислот. Дело в том, что содержание белка еще не определяет полноценности данного пищевого продукта. Например, таблица 3 показывает, что среди самых употребительных пищевых продуктов больше всего белка содержат горох, соя, дрожжи. Значит ли это, что данные продукты обладают и безупречным аминокислотным составом? Конечно, нет... И в то же время небогатое белком женское молоко имеет идеальный аминокислотный состав. В таблице 4 сравнивается аминокислотный состав белка женского молока, взятого за эталон, с аминокислотным составом других белков. Мы видим, что коровье молоко, довольно близкое к идеалу, все же отличается от него. Животные белки — мясо, яйца также имеют удовлетворительный состав. Растительные же белки содержат меньше незаменимых аминокислот, а в некоторых случаях страдают просто острой их нехваткой. К примеру; пшеничная мука содержит всего треть оптимального количества лизина, в дрожжах мало метионина и лейцина, в горохе недостает триптофана и метионина, а в сое — лейцина. Первая и простейшая задача вмешательства химии в вопросы питания — построение диет, скомпенсированных по количеству незаменимых аминокислот. Обычно дефицитны, и как правило в растительной пище, лизин и метионин, иногда лейцин и триптофан. Добавка их (в первую очередь триптофана) уравнивает питательную ценность растительных и животных белков. Переходя непосредственно к проблеме индустриального синтетического получения пищи, отметим, что синтез белковой части пищи не связан, как это могло бы казаться, со сложной проблемой синтеза белка. Объясняется это тем, что в пищеварительном тракте, как уже говорилось, белки пищи полностью гидролизуются до аминокислот и лишь в таком виде поступают в кровь. Таким образом, проблема синтетической белковой части пищи сводится к микробиологическому или химическому синтезу аминокислот. При этом смесь аминокислот, по всей вероятности, лучше подавать в таком виде, чтобы в пищеварительном тракте каж- 11
I'Tt __ Г'СраиШтеяьнв^ тштнайве незаменимых,-^- нне-отношение, с ' .♦ г • ; жания этой аминонис * аМИНОКИСЛОТ R «еКОТОрЫХ ПИЩеВЫХ ИрОДуКТаХ ты к ее содержанию в ^ , эталонна Продукты Белок (в %) г Молоко грудное (эталон) 1,4 Молоко коровье 3,5 Яйца 12,8 Мясо 17,0 Икра 23 Мука пшеничная 10,5 Мука гороховая 24,5 1 | Соя 35 Дрожжи 45 Аминокислоты Триптофан Лнзнн Треонин Изолейцнн Леицян • Фвнилоланин Аргинин Гшстндин * 1,9 7,2 4,6 1 5,2 ' 12,1 5,9 i 5,0 2,7.1 5,5 . 1 1,4 0,74 7,8 4,6 6,* 1 " v 9,8 0,81 4,9 ; 0,89 ! 3,7 .1 0,74 2,6 0,96 *6,9 L*.' ,1 1,7 0,89 6,4 0,89 1 5,0 6,6 9.2 1 0^76 * 5,8 ! 6,6 ] 2,4 0,89 ' 7,4 1,2 0,63 8,8 2,5 4,4 1 5,2 1 8,2 I 0,67 4,1 0,69 6,4 | 3,5 5,6 | 1,13 1 7,5 2,8' 6,1 5,3 8,3 0,69 ! 4,0 1 0,68 6,3 3,0 5,3 0,961 1,2 0,63 2,7 10,38| 1,5 0,71 2,9 1 0,63 ! 4,3 г 0,83 6,7 0,55 4,9 0,83 4,8 0,96 2,0 0,74 ' 4,0- 1 Л84 1 1,1 0,58 1 7,3 1,2 | 10,571 3,9 0,85 5,6 8,3 0,68 5,0 0,85 8,8 1 ' 2,7 | 5,6 1,2 0,63 5,8 •■ 0,81 ' 2,0 0,95 1 4,0 0,87 0,9 . 1 j ' 6,6- 1 Ю,541 ' 5,8 0,98 7,1 2,3 | 0,86 4,2 j 0,76 1 1,5 0,79 г" ~~*—" 1 >«1 0,75 0,36 .5,5'' "■ Г -5,5*». " 0,45 ; ' f 1 * 4,0.-4'. 0.68 <] 1 -♦• х 0,76 , 1,7 0,62 , 3,8 0,69- ^ 12
дая амикислота усваивалась в темпе, соответствующем медленному темпу пищеварения. Следует сказать, что в медицине уже существуют и используются диеты, представляющие собой водный раствор смеси аминокислот (эта смесь выполняет роль заменителя белкового комплекса), глюкозы как единственного представителя углеводной группы, этилового эфира линолевой кислоты (или другого представителя производных жирных кислот) и необходимых вит аминов, солей. На такой диете животные живут неограниченно долго: людьми она также опробована в довольно длительном питании. Эта диэтическая пища может быть простерилизована и использована для внутривенного питания больных, нормальное питание которых по тем или иным причинам неосуществимо. Одна из таких диет составлена доктором Виницем, ее состав вы видите в таблице 5. Диеты, о которых идет речь, представляют собой как бы макет синтетической пищи, и их смысл для нас в том (отвлекаясь от их чисто медицинского значения), что они доказывают возможность питания смесью синтетических веществ. Действительно, каждый из ингредиентов этой диеты может быть получен, а большинство и по- г л у чается — путем синтеза (химического или микробиологического). Однако сегодня аминокислоты, которые нас сейчас больше всего интересуют, производятся и продаются только на правах дорогих реактивов. Но расширение масштаба производства и отыскание для него наиболее рациональных методов поможет резко снизить цены. Эту мысль подтверждает пример метионина: как только его стали производить чисто синтетически из пропилена и начали широко применять в животноводстве, цены на него в США резко упали. В настоящее время синтетический мети- онин доступен по цене даже для кормления кур, производство его во всем мире превышает уже 70 000 тонн. Подобным же образом обстоит дело с лизином, который добавляют в пищу человека и животных, чтобы выровнять аминокислотный состав зерновых продуктов и хлеба. Производство лизина началось в США и Японии и в 1964 году превысило 10 000 тонн. Эта аминокислота производится в основном микробиологическим путем. В нашей стране сейчас тоже разработан подобный процесс. Третья, уже заменимая, но все-таки важная аминокислота — глутаминовая, производится также в больших количествах. Ее производство в США и Японии достигло в 1964 году более 60 000 тонн. Глутаминовая кислота в виде мононатриевой соли не только питательное, но и важное вкусовое вещество. Она широко употребляется в виде приправы к пище. Интересно сопоставить цены на эти три важнейшие аминокислоты. В переводе на наш денежный курс глутаминовая кислота стоит в Японии 3 р. 40 к. за килограмм, метионин — 3 р. 20 к., лизин кормовой — 3 р. 40 к., лизин медицинский — 7 рублей. Как среднюю можно принять стоимость 5 рублей за килограмм. Представим себе теперь, что все аминокислоты производятся индустриальным путем и их цена доведена до этой средней стоимости. В таком случае 80 грамм аминокислот, исчерпывающие потребность организма в белке, будут стоить всего 40 копеек. Однако есть возможность еще больше удешевить аминокислоты. Речь идет о рационализации путей синтеза и о расширении масштабов производства. Индустриальный химический синтез аминокислот ставит много нерешенных пока задач перед химиком и технологом. Но еще больше проблем возникает для биолога и врача,— это проблемы, связанные с физиологией пищеварения. Тут известно лишь главное, но есть множество деталей, от которых может зависеть форма и темп подачи новых питательных смесей, и все эти детали предстоит еще тщательно изучать. Микробиологический путь синтеза аминокислот оказывается более простым. Именно этим методом, как уже говорилось, получают сейчас лизин и глутамат натрия. Известны микроорганизмы-продуценты и для ряда других аминокислот. Для прочих их предстоит еще отыскать. Вероятно, этим путем пойдут в ближайшем будущем — очень соблазнительна единая или близкая технология для получения всех аминокислот. Микроорганизмы-продуценты аминокислот выращиваются обычно на сахаристых отходах сельского хозяйства или гид- рол изатах древесины (конечно, с добавкой солей аммонния, фосфорной кислоты и микроэлементов). Таким образом, у нас уже есть или 13
Таблица 5 Однодневная порция синтетической диеты д-ра Виница АМИНОКИСЛОТЫ (В ГРАММАХ) L-Аланин . • • + . L-Аргинин-НГ1 . . L-Аспарагин . - . ♦ L-Аспарагпновая кис лота L-Цистеин, этиловый эфир-НО . • . . Глицин L-Глутамин .... L-Гистидин • НС Л • Н30 L-Изоленцин ♦ . . . L-Лемцин L-ЛиаинНГЛ . . . L-Метионтш .... L-Фенилаланин . . L-Пролпн L-Серин L-Глутамат Na . . L-Треонин L-Триптофан . . , L-Тирозпп, этиловый эфир «НО .... L-Валин 4,8 5,8 2,4 6,8 1,3 4,5 10,0 3,5 5,4 8,6 8,2 3,9 3,9 18,8 9,8 25,2 5,4 1,7 12.4 5.9 ВИТАМИНЫ (В МИЛЛИГРАММАХ) ос-Токоферолацетат (F) 680 Аскорбиновая кислота (С) 340 Биотин (Н) 0,2 Кальциферол (D) . . 0,024 Пантотенат Са(рр) . . 34 Холинхлорид .... 1700 Фолиевая кислота . . 0,34 Инозит 170 2-Метплнафтохннон- 1,4 (К) 14,3 Никотиновая кислота 25,5 n-Амипобензойная кислота 200 ПлридоксинНГЛ (Вв) 4,3 Рибофлавин (В2) ... 5,1 Тиамин-НС1 (Вг) . . . 6,8 Витамин А, Ацетат 34 Цианокобаламин (В12) 0,07 СОЛИ (В МИЛЛИГРАММАХ) Молпбдат ■ 4ШО. амможия Со(СН3С0ОJ4Н2О Cu(CH3COOJ-4H20 Глюконат Fe** . . Глюкуронолактон МпО Mg(CH3COOJ4H20 Моно-Са-соль дифосфа та фруктозы ♦ * . КОН NaHC03 7,4 4 6 10 1170 17,8 4,2 177 34,4 4,2 KJ NaCl Zn(C6H5COOJ . . . УГЛЕВОДЫ Глюкоза 20 2,7 13,6 460 ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ Лпнолевая кислота, этиловый эфир 68 мл после некоторой научной и технологической проработки (сколь угодно короткой, если бросить на нее достаточные силы) у нас будут разработаны способы получения всех необходимых для составления пищевых рационов аминокислот по цене, более дешевой, чем естественные белки. Есть еще одна возможность индустриального получения белка: микробиологическим путем, независимым от сельского хозяйства. Все микроорганизмы, естественно, имеют белковую плазму, и многие из них можно потреблять в пищу. Широко известны кормовые дрожжи, выращиваемые на сахаристых отходах сельского хозяйства или на гидролизных моносахаридах. Есть многие виды микроорганизмов, развивающихся на углеводородах и получающих из них углерод, конечно, если им доставлять остальные необходимые соли, в первую очередь аммонийные и фосфорные. Существуют микробы — пожиратели метана, парафинов и ряда других веществ. Французский ученый Шампанья предложил выращивать кормовые дрожжи на фракциях нефти и применять полученные таким образом белки в качестве пищи для человека. 14
В наши дни в Лавера под Марселем по этому методу получают ежедневно около тонны белково-витаминного концентрата дрожжей — этот продукт получил название БВК- Французские химики подсчитал и, что весь мировой дефицит белка, измеряемый 15 миллионами тонн, можно было бы покрыть подобной «переработкой» всего 1 % мировой добычи парафинистой нефти. Из тонны парафиновых углеводородов получается от 800 до 1000 килограммов дрожжей, включающих 40—50% белка, единственный недостаток которого, как видно из табл. 6, заключается в малом содержании метионина. По данным Шампанья, при достаточно развитом производстве стоимость этих дрожжей составит 100—150 рублей за тонну. Правда, БВК нужно обогащать метио- нином или применять вместе с богатыми этой аминокислотой продуктами. А теперь несколько слов об оставшихся двух группах питательных веществ — жирах и углеводах. Синтез предельных жиров, конечно, наиболее легкая задача. В Германии во время войны был разработан синтез смеси четных и нечетных жирных кислот окислением фракций нормальных углеводородов, полученных из окиси углерода, и изготовлено и потреблено несколько сотен тонн синтетического сливочного масла на этой осно- л ве. Глицерин получался из пропилена и этерифицировался смесью этих кислот. По отзывам очевидцев, масло было вкусное- То, что в нем присутствовали нечетные кислоты, опасности не создавало: эти кислоты усваиваются организмом. Но в нем находились малые примеси разветвленных структур — за их безвредность ручаться нельзя. Во всяком случае, с концом войны это производство прекратилось. Этот факт, естественно, не исключает возможности синтеза абсолютно безвредных жиров. Проблема такого синтеза в СССР не столь актуальна, пока многие сотни тысяч тонн сельскохозяйственных жиров идут на технические нужды — для изготовления мыла, олифы и прочих продуктов. Сначала нужно избавиться именно от этих расходов пищевых жиров. Кроме химического синтеза возможен микробиологический синтез жиров и, вероятно, не только технического, но и пищевого назначения. Наиболее сложен вопрос с синтезом углеводов. Главная трудность состоит не в наличии в съедобных моносахаридах пяти асимметрических углеродных атомов, что, на первый взгляд, создает непреодолимое препятствие — ведь проблема направленного асимметрического синтеза еще не решена. Наибольшая «сложность» состоит в крайней дешевизне пищевых углеводов — сахара, крахмала. В отличие от белков, дефицит в которых остро ощущается в мире, углеводов достаточно. Конечно, это не значит, что когда-то с совершенствованием методов химической промышленности и с уменьшением трудоемкости химических производств синтез не окажется выгоднее сельскохозяйственного производства углеводов. Может возникнуть вопрос, почему речь идет о пище в большей степени, чем о корме? Ведь целый ряд вопросов, например о вкусе и консистенции пищи, отпадает, если синтетические или микробные аминокислоты и белки давать как корм или добавку к корму скота, а в пищу человека использовать уже продукты животноводства. Ответ простой: коэффициент полезного действия кормов составляет от 20 до 10 и даже 7 процентов. А это значит, что 80 или даже 90 процентов корма идет на физиологические нужды самого животного и лишь малая часть возвращается к нам в виде продуктов питания. На второй возможный вопрос— «не предлагают ли химики кормить нас пилюлями?»— следует успокоительный ответ: ежедневную порцию безводного белка в 80— 100 граммов аминокислот, 450 граммов углеводов, 100 граммов жира не упакуешь в пилюли. Вопрос заключается в том, можно ли все это превратить в пищу не менее, а более вкусную и разнообразную, чем обычная, в пищу, которую приятно было бы пожевать и съесть и которая не была бы грустной диетой Виница, растворенной в воде? Помимо всего прочего, возникают сомнения по поводу вкуса, запаха и консистенции синтетической пищи. Тут хотелось бы обратить внимание на то обстоятельство, что почти все естественные сырые белки пищи безвкусны и не имеют запаха. Например, отмытое до бесцветности сырое мясо или казеин (отмытый творог) безвкусны и не 15
Таблица 6 Состав дрожжевой биомассы (в процентах) БЕЛОК 20—50 ЖИРЫ 5—60 УГЛЕВОДЫ 20—50 ВОДА 5—10 В белке содержится Триптофана , 1,5 Лшгина 5,8 Гистидина ..♦♦.... 1,6 Аргинина 3,8 Треонина * т % щ 5,6 Валнна 3,8 Метионина 0,8 Пзоленцина * . 4,0 Лейцина 5,5 Фенилаланина 4,0 Вита милы: Bi, Bg, Вз, Вб, РР В жцрь содержится Восков и эфирое стеринов Триглпцеридов ...... Свободных -эддоых кислот Свободных с»ерпнов . . . Мено-и дигафцеридов . , . Фосфолипидев 1,6 61,2 19,2 5,0 4,4 8,6 В сумму жирных кислот входит Насыщенных кислот 32 Ненасыщенных кислот 68 пахнут. Иначе и быть не может — это высокомолекулярные, следовательно, нелетучие и, следовательно, непахучие вещества. То же можно сказать о высокомолекулярных углеводах, подобных крахмалу, и о жирах. Запах и вкус сообщают всем пищевым веществам естественные примеси или добавки и особенно вещества, возникающие при варке, жарении, печении за счет взаимодействия белковых аминокислот с сахарами и жирами. Известно, что любой вкус составляется из четырех ингредиентов — сладкого, соленого, кислого и горького. Только эти вкусы различают рецепторы языка. Значит, если говорить о восприятии вкуса с зажатым носом, что исключает восприятие запахов, то любой вкус можно точно воссоздать, капая из 4 бюреток, в которых находятся, например, раствор сахара, соли, кислоты и, скажем, горького кофеина. Гораздо сложнее вопрос о запахе, который, ассоциируясь со 16 •
вкусом, в сумме составляет то, что по-английски называется flavor и что обусловливает всю привлекательность пищи. Этот flavor в обычной пище достигается в результате нагревания и добавки специй,— к примеру, лука, чеснока, горчицы, перца, гвоздики и других. Гастрономия во времена средневековья была довольно худосочной, и, кроме золота, побудительной причиной заморских путешествий, завершившихся открытием Америки и Океании и новых морских путей, была погоня за «колониальными товарами»— специями и сахаром, поднявшими гастрономию на новый уровень. Действующие начала этих специй известны и очень просты. Нагревание пищи — варка, жарение, печение — приводит к образованию аппетитно пахнущей смеси веществ, и этот процесс легко воспроизвести, нагревая каждый раз разные аминокислоты или их смеси с разными са- харами. Результаты этой так называемой реакции Майара воспроизведены в таблице 7, из которой видно, что в образовании, например, мясных запахов участвуют серосодержащие аминокислоты. В Институте элементоорганических соединений АН СССР установлено, что если в нагреваемую смесь аминокислот и соответствующего сахара добавить одну из жирных кислот, запах продуктов реакции меняется — становится более специфичным и оказывается возможным получить запахи, очень близкие, например, к запаху вареной курицы или тушеной говядины. Вещества эти сейчас исследуются. Добавка следов окиси триметиламина создает запах морской рыбы; добавка L-ами- новалерианового альдегида имитирует запах пресноводной вареной рыбы. Нет сомнения, что создание запаха синтетических пищевых продуктов — дело всего лишь второстепенной трудности. Наконец, еще одна проблема—консистенция пищи. Смесь нерастворимых в воде порошков чисто синтетических или дрожжевых, содержащих вкусовые и в последнем случае «выравнивающие» добавки, может перерабатываться как мука в соответствующие изделия, но в отличие от муки она будет иметь полноценный белковый состав. Шампанья приготовляет из нефтяных дрожжей прекрасное белковое печенье. Любое вещество, образующее студни и приемлемое для пищевого тракта — водорослевый агар- агар, крахмал, чисто синтетический поливиниловый спирт и многое другое — позволяет превращать отдушенные пищевые порошки в изделия типа паштетов, пудингов, студней, желе, киселей. С помощью таких коллоидов или непосредственно из белковой массы дрожжей можно формировать, например, икринки, волоконца мяса. Все это просто осуществимые операции. В качестве примера можно сказать, что в Институте элементоорганических соединений научились подобным образом готовить черную икру, вряд ли отличимую по вкусовым ощущениям от настоящей. Остальные формы пищевых продуктов воспроизвести гораздо проще. Кстати, при том же белковом составе, что и мясо, син- * тетические паштеты, желе, пудинги, икра могут иметь любой желаемый вкус: жареного мяса или птицы, рыбы или фруктов. Конечно, не только смесям синтетических „ аминокислот, но и дрожжевому белку можно придать консистенцию, вкус и запах пищи животного происхождения. Это же можно сделать и с растительными белками, например бобовых растений. Такое полусинтетическое мясо производится в индустриальном масштабе в США. Вот небольшие выдержки из американской газеты «Де Мойн Ред- жистер» от 13 декабря 1964 года: «Производство синтетических мясных продуктов может создать угрозу для мясной промышленности США. Д-р Э. Клайн (университет штата Айова) считает, что появление синтетических мясных продуктов побуждает мясную промышленность принять конкретные меры в целях улучшения качества продукции, повышения однородности и уменьшения жирности мясных продуктов. Д-р Клайн указал, что большим преимуществом синтетического мяса является его однородность и точная дозировка в нем волокон, жира и белка. Сейчас синтетическое мясо наводняет рынок. Съедобные соевые волокна, используемые для изготовления любых продуктов — от «курицы» до «ростбифа»,— поставляет компания «Ралстон пьюрина» в Сент-Луисе (штат Миссури)... Съедобные соевые белковые волокна можно превратить в продукты, похожие на мясо, а также в «сухие фрукты», в «жареный картофель», в «ореховые ядра» и во многие «овощи». Составы в виде порошка можно использовать для обогащения белком таких продуктов, как хлебобулочные и кондитерские 2 Химия и Жизнь, № 7—0 17
Таблица 7 Ароматические композиции, полученные по реакции Майара (приведены исходные компоненты) Запах хлеба Аргинин Ксилоза Дрожжи или автолизат Вода Запах сдобы Лейцин Глюкоза Сахароза + 2,5% ванилина Олеиновая кислота Метиламилкетон Дрожжи или автолизат Диацетнл Вода Запах куриного бульона L-Цистеин DL-a- Алании L-Глутаминовая кислота Глицин D-Глюкоза L-Арабиноза Метиловый эфир арахидоновой кислоты Вода Запах жареной рыбы L-Цистеин DL-Аланин L-Глутаминовая кислота Глицин D-Глюкоза L-Арабиноза Этиловый эфир ли- нолевой кислоты N-Окись триметил- амина | Вода 1 Запах какао Аргинин Рамноза Сахароза + +2,5% ванп- лнна Мети лами лке - тон Дрожжи или автолизат Вода 1 лот, которые производятся сейчас индустриально хотя бы в малом масштабе» и выяснили, что цена их получается на уровне самого дешевого животного белка — 5 рублей за килограмм безводного белка. Впрочем, при массовом производстве и рационализации применяемых методов эта цена, несомненно, может быть понижена. Следовательно, стоимость дневного белкового рациона из синтетических, индустриально призводимых аминокислот (она выводилась равной 40 копейкам) может стать гораздо меньше. По подсчетам зарубежных исследователей несравненно дешевле будет обходиться белковый рацион из микроорганизмов, выращенных на парафинах нефти. Цена такого белка в перспективе может составить 200—300 рублей за тонну, т. е. в пересчете на дневной рацион человека — 2—3 копейки, что уже значительно дешевле не только любого животного, но и растительного сельскохозяйственного белка. Конечно, к этому нужно добавить стоимость переработки, отдушки, 18 изделия, супы, соусы, продукты, идущие на приготовление завтраков, а также продуктов детского лечебного питания». Эти сведения подтверждают наш, пока небольшой, опыт придания любому съедобному белковому продукту вида, консистенции и вкуса любого животного белка. Но вернемся к вопросу об индустриальной, несельскохозяйственной белковой пище. Какова ее возможная стоимость? Соображения здесь могут быть очень ориентировочными. Директор Института питания профессор А. А. Покровский приводит цены белка в составе различных животных продуктов. Они составляют за килограмм безводного белка в мясе 14 руб. 90 коп., свинине—13 руб. 80 коп., в курином мясе — 30 руб., треске — 4 руб. 50 коп., сельди соленой—12 руб. 30 коп., молоке — 9 руб. 70 коп., в твороге жирном — 7 руб. 50 коп. Ведь известно, что мясо содержит примерно 80% воды, и всего лишь 17% белка. Мы знакомы уже со стоимостью тех аминокис-
которую сейчас определить невозможно. Однако надо помнить, что эти затраты на переработку и сейчас входят в стоимость пищи сел ьскохозя йственного происхождения. Пищевой жир можно производить посредством тех же дрожжей на нефтяном сырье, поэтому стоимость его должна быть того же порядка, что и белка, или лишь несколько выше, потому что выход жира немного ниже, чем белка. Что касается углеводов, то ориентировочную стоимость их в несельскохозяйственном производстве можно вывести на основании стоимости глюкозы, получаемой гидролизом древесины. Подсчеты дают себестоимость 1 тонны глюкозы — 200—224 рублей. В этом процессе из 1 тонны абсолютно сухой древесины получают (по уточненным данным) 250 килограммов пищевой глюкозы, а на остальных монозах выращивают дрожжи, выход которых составляет 175 килограммов, что соответствует 70 килограммам белка. Синтетические продукты питания станут лишь постепенно входить в жизнь, начиная с аминокислотно-белкового комплекса. Сначала они будут облагораживать естественную пищу и восполнять недостаток незаменимых аминокислот, затем приобретут самостоятельное значение как дополнительный источник белков. Очевидно, недалеко то время, когда сельскохозяйственные жиры будут вытеснены синтетическими из сферы технического применения, а далее начнется и их вытеснение из пищи. Представим себе вслед за М. Бертло то время, когда экономика синтеза пищи (и качество самой этой пищи) воспреобладали над пищей, полученной традиционными способами. Несколько огромных заводов, расположенных в разных местностях страны, богатых углем или нефтью, вырабатывают всю потребную населению пищу. Занимают они в сумме площадь всего в несколько сотен квадратных километров... Трудоемкое сельское хозяйство отошло в прошлое, за исключением разве плодоводства и цветоводства и то главным образом индивидуального и коллективного. Отошла в прошлое и индустрия, снабжающая сельское хозяйство машинами, горючими, удобрениями, средствами борьбы с полевыми вредителями. Освободилось для более производительной работы 34 процента населения, ныне работающих в сельском хозяйстве. К этому надо прибавить освобождение рабочих, занятых производством сельскохозяйственных машин, тракторов, сельскохозяйственного грузового транспорта, горючего и всего металла и материалов для них, ядохимикатов и удобрений,— ведь синтез пищи требует лишь части продукции последних. Старую пищевую промышленность сменила новая, несравненно более компактная. Нет больше неурожайных лет и неурожайных местностей. Нет больше огромных потерь пищи за счет капризов погоды, стихийных бедствий, вредителей, порчи, гнили, мороза, сегодня уничтожающих большую долю урожая. Отмерли профессии, связанные с кустарным приготовлением пищи,— поваров и кухарок, значительной части официантов; раскрепощение домашних хозяек стало реальным, так как пища готовая, упакованная, подобно консервам, но в отличие от них сполна витаминизированная и вкусная, требует, самое большее, подогревания. Идеальным становится гигиенический аспект питания. Стандартная по составу — белки, углеводы, жиры, витамины, приспособленная к возрасту пища лучше обеспечивает нормальные функции организма, чем любая естественная. Нет больше толстяков, больных ожирением сердца и печени... В случае отклонения от нормы можно подобрать специально выпускаемые для больных диетические рационы с повышенным содержани- нием или, наоборот, отсутствием тех или иных ингредиентов. Постепенно уменьшается площадь пахотной земли и взамен возрастает лесная и парковая площадь. Прекращается высыхание и обмеление рек и, наряду с изобилием пищи, непосредственно питающей чело- ка, решается все более острый на земном шаре вопрос о недостатке пресной воды. Смело можно сказать, что все это не мечты, хотя сделано еще сравнительно немного. Все это только постановка проблемы огромного значения, развивающая мысли Д. И. Менделеева и М. Бертло. Нужны большие и дружные усилия химиков, биологов, врачей, экономистов для того, чтобы наилучшим образом решить эту задачу. Любой, даже частичный успех, достигнутый здесь, окупится сторицей, даст колоссальную экономию средств и выигрыш в здоровье населения. Все это, повторяю, только постановка проблемы — посадка древа, крона которого уходит высоко в будущее, но корни заложены в почве настоящего и ждут самого заботливого ухода. 2* 19
ОСНОВАНО В 1868 ГОДУ i куя£ га • — 8 , i™ 'Л' |]| ЕНДЕЛЕЕВСКИИ съезд отделяют от нынешнего, девятого по счету, почти полвека. Первый съезд был созван в год смерти Д. И. Менделеева. Отдавая дань заслугам Дмитрия Ивановича перед наукой и страной, Русское физико-химическое общество решило увековечить память о нем, учредив представительные собрания химиков, которые должны были стать своеобразными смотрами химических сил. Этот замысел удался в полной мере. Эстафета съездов, носящих имя великого русского ученого, пронесена до наших дней хранителем традиций отечественной химической общественности Всесоюзным химическим обществом им. Д. И. Менделеева. История Общества началась 6 ноября 1868 г. В этот день в химической аудитории Петербургского университета собралась небольшая группа ученых во главе с Д. И. Менделеевым и основала с целью «содействовать успехам всех частей химии и распространению химических знаний» Русское химическое общество. В 60-е годы прошлого столетия молодежь России, разбуженная мощными волнами революционно-демократического движения, жадно устремилась к естественным наукам. Интерес к химии особенно возрос после блестящих работ Н. Н. Зинина и А. А. Воскресенского. Желание поближе познакомиться с успехами этой науки и приступить к опытам приводило молодежь в только что открытые университетские и частные химические лаборатории, химические кружки. ТО ВРЕМЯ Петербургский университет мог гордиться двумя выдающимися химическими школами — А. М. Бутлерова и Д. И. Менделеева. С 1876 г. после слияния с Русским физическим обществом Русское химическое общество существовало уже как отделение химии Русского физико-химического общества. Инициатором объединения был Дмитрий Иванович Менделеев, активно работавший в обоих обществах. Пользу объединения он видел в том, что молодым научным силам России сообща было легче решать задачи, ки- торые «вовсе не под силу единицам, а между тем имеют громадное значение для движения наук». Уже на четвертом ежемесячном заседании Общества, 6 марта 1869 г., один из его создателей Н. А. Меншуткин доложил от имени Д. И. Менделеева «Опыт системы элементов, основанный на их атомном весе и химическом сродстве» — первый набросок периодического закона. НАЧЕНИЕ этого факта трудно переоценить — был открыт один из фундаментальных законов природы. Открытие периодического закона превращало разрозненные сведения о свойствах химических элементов в цельную, стройную систему, руководствуясь которой можно было уверенно развивать все естественные науки. Академик А. Е. Ферсман писал впоследствии: «Доступный нашему восприятию, окружающий нас реальный мир вещества есть грандиозная Менделеевская таблица, развернутая по длинным периодам, разбитая на отдельные отрезки Периодическим законом». Не только периодический закон, но и многие другие замечательные открытия Менделеева докладывались на заседаниях Общества и публиковались в его органе — «Журнале Русского химического общества». Здесь же докладывал свои.работы в области химии ароматических соединений первый президент Общества Н. Н. Зинин. На суд коллег выносили свои исследования А. М. Бутлеров и Н. Н. Бекетов. Позднее в Общество пришло новое поколение химиков: А. Е. Фаворский, А. Н. Бах, Н. Д. Зелинский, А. А. Банков и другие ученые, чьи имена впоследствии украсили советскую науку. 20
ОСНОВАНО В 1868 ГОДУ ЕРЕДКО сообщения, сделанные на заседаниях, становились предметом оживленных дискуссий. Перелистывая страницы журнала Русского химического общества, можно патолкну гься, например, на полемику между учеными, по-разному истолковавшими явление растворимости веществ. По ней можно проследить всю историю разработки теории растворов, физико-химическими свойствами которых очень интересовались русские ученые в 80-х годах прошлого столетия в связи с появлением ряда химических производств. 3™ дискуссии закрепляли победу новых воззрений в химии. Известность Общества и его журнала перешагнула границы России. Президент Английского химического общества Уинни в 1912 г. рекомендовал молодым английским химикам изучать русский язык, чтобы иметь возможность читать труды русских химиков в подлинниках. УДУЧИ немногочисленным (число химиков с высшим образованием в России к 1917 г. едва превышало тысячу человек) и уделяя основное внимание развитию теоретической химии, Общество тем не менее не отгораживалось от жизни, от нужд зарождающейся химической промышленности. Со всех концов России сюда присылали для анализа образцы полезных ископаемых.. Еще в 1876 г. Русское химическое общество приняло участие во Всемирной промышленной выставке в Лондоне, где экспонировало обширную коллекцию химических препаратов, и в том числе анилин, собственноручно приготовленный и запаянный в ампулу Н. Н. Зининым. Когда во время первой мировой войны германские войска применили отравляющие вещества, Русское физико-химическое общество поставило перед своими членами трудную и гуманную задачу — найти эффективное средство противогазовой защиты. Тогда и появился угольный противогаз Н. Д. Зелинского, спасший от смерти миллионы людей. Весь стиль работы Общества — и неукоснительная точность, с какой собирались его члены на свои заседания (за время существования Общества их было проведено несколько тысяч, и лишь немногие отменены по чрезвычайно важным причинам, например в знак протеста против царского террора в 1905 г.), и страстность научного поиска, увенчавшегося многими славными победами, и горячность, с которой откликались русские химики на запросы времени,— все это оказывало заметное влияние на формирование молодого поколения ученых. Студенты, до 1920 г. не состоявшие членами Общества, тем не менее охотно посещали его заседания, которые были для них хорошей школой. ГОДЫ Советской власти масштабы и Задачи деятельности Общества естественно должны были стать совсем иными. Еще была в разгаре гражданская война, а в Москве и Петрограде уже создавались первые научно-исследовательские химические институты. В первые послевоенные годы начинается развитие химической индустрии. Сознание грандиозности поставленных революцией задач вызвало у химиков естественное желание собраться для непосредственного обмена мнениями. Свыше 200 докладов по различным вопросам химии и физики было представлено на III Менделеевский съезд в 1922 г. А на IV Менделеевском съезде в 1925 г. уже были намечены главные направления химических исследований и пути создания в Советском Союзе мощной химической промышленности. (Окончание на стр. 64) 21
1715 Двести пятьдесят лет назад на берегу небольшой речушки Ожты под Петербургом по указу Петра 1 был основан завод. Два века здесь делали порох для русской армии. Сорок лет назад завод на Охте стал первенцем отечественной промышленности пластических масс. Сейчас Охтинский химический комбинат —э то опытно- промышленная база ш многих научно-иссле- £ довательских инсти- ш тутов, завод-лабора- £ тори», завод-универ- | ситет. U 1965
ОХТА ОХТИНСКИЙ ХИМКОМБИНАТ— ЗАВОД-ЛАБОРАТОРИИ Летом 1715 года — всего через три года после того, как столица государства была переведена из Москвы в молодой, еще только строившийся Петербург, генерал- фельдцейхмейстер Брюс направил князю Меншикову следующее письмо: «Его светлости римского и российского государств ижерскому князю Александру Даниловичу Меншикову Его Царского Величества высокоповелительному генерал-фельдмаршалу генерал-губернатору верховному тайному советнику и кавалеру св. апостола Андрея и белого слона и иных многих орденов. Его Царское Величество указал за- весгь и сделать на реках на большой и малой Охте пороховые мельницы на порогах и надлежит тамо того дела мастеровым людям построить дворы, которых надобно человек на 60, а тем дворам быть от тех мельниц в расстоянии для огненного спасения в саженях 200 и ваша светлость об отводе к тем пороховым заводам земли и мастеровым людем на то число дворов и под огороды и на выгон скотины что повелите. Яков Брюс. Июля 3-го дня \7\5 года». Таков один из первых исторических документов, связанных с основанием завода на Охте. Шла Северная война. Петру нужен был порох, много пороха, и уже через год русская армия стала получать с берегов Охты «адскую смесь» селитры, угля и серы. А сначала, как свидетельствуют документы, были построены деревянная плотина, «анбар для толчения пороха пестами» (которые приводились в действие примерно так же, как и жернова старинной водяной мельницы), «крутильная изба» (где в зимнее время, когда Охта замерзала, порох «крутили» вручную), «сушильная изба», «четыре анбара для поклажи» (для серы, селитры, угля и готового пороха) и «две светлицы», где, видимо, помещалась контора. Во время своего второго путешествия за границу Петр ознакомился в Голландии с применявшимися там методами изготовления пороха и решил ввести их в России. Русские умельцы — подмастерье Афанасий Иванов, артиллеристы Григорий Кошка- ров и Степан Баженов не только успешно освоили голландский способ, но и сумели значительно усовершенствовать его, двинуть дело дальше. Афанасий Иванов, например, умел «новый порох делать и старый переделывать по голанскому маниру разных рук, так же и селитру литровать»; предложил он и свою собственную рецептуру. 24 июля 1721 года Петр посетил завод. В присутствии царя были проведены испытания пороха, изготовленного Афанасием Ивановым. Петр (а он знал толк в этих делах!) убедился, что по тем временам это был лучший порох в мире. Дальнейшее развитие завода связано с одной из наиболее примечательных фигур в истории русской техники — Яковом Трофимовичем Батищевым. «Простой мужик без роду и племени», солдат понтонной роты, присланный на строительство Охтинского завода, проявил недюжинную смекалку и организаторские способности. Ба- тищев первым попытался механизировать опасное пороховое производство. В архивах Артиллерийской канцелярии сохранилось такое распоряжение: 23
«Для крутки пороха водою приспособить к этому старый толчельный ан- бар по чертежу модельного мастера сержанта Батищеваж Он стремился по-возможности механизировать все основные и вспомогательные производства, соорудил «пильную мельницу», которая снабжала пиломатериалами не только пороховой завод, но и все Артиллерийское управление. На соседней речке Луппе Батищев построил второй завод. С этого времени за окрестностями предприятия, включая поселок пороходелов, закрепилось имя «Пороховые». Великую службу сослужил России простой солдат Яков Трофимович Батищев, но для бездеятельных чинуш Артиллерийского управления он постоянно был «персоной нон грата», и в 1725 году, через год после того, как генерал-фельдцейхмейстером стал граф фон Миних, Батищев был отстранен от должности и, поскольку солдатская служба тогда была бессрочной, вновь возвращен в понтонную роту в чине... сержанта. Умер он в полной безвестности, но ба- тищевские машины работали еще много лет, помогали одерживать победы героическим солдатам Суворова и матросам Ушакова. Немало горьких страниц в дореволюционной истории Охтинского завода. Но есть в ней и светлые, яркие страницы, которыми по праву гордятся охтинцы. На заводе издавна складывались традиции технического новаторства, стремления к новому, передовому. Каким бы ни было подчас косным высшее начальство, какими бы ни были тяжелыми условия труда, на заводе всегда объявлялись рабочие и инженеры-артиллеристы, творчески относившиеся к своей работе. Традиции технического новаторства распространялись здесь не только на порохо- делие. Именно Охтинский завод был первым предприятием России, испытавшим в производственных условиях электрические лампочки, изобретенные Павлом Николаевичем Яблочковым. СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ 1715 Основание Охтипского порохового завода. 1716 Русская армия получает первый охтинский порох. 1720 Начальником завода назначается Яков Трофимович Батищев. В этом году на Охте уже выпускалось около тысячи пудов пороха в год. 24
В начале 90-х годов прошлого столетия на Охтинском заводе было освоено производство нового — бездымного пороха. Этот период в истории завода особенно примечателен тем, что он связан с деятельностью Дмитрия Ивановича Менделеева. После долгих поисков, основанных на оригинальном теоретическом расчете, Менделеев открыл особый вид нитроклетчатки, который называл пироколлодием. Сгорая, пироколлодий не дает никаких твердых остатков, а следовательно, и дыма. Ученому пришлось вести упорную борьбу против консервативных руководителей военного ведомства, предпочитавших пользоваться французскими рецептами, а не изобретением русского химика. Но среди охтинцев нашлись инженеры, которые, несмотря на откровенно неодобрительное отношение начальства, помогали Менделееву и его ученику Ивану Михайловичу Чель- цову наладить производство бездымного пороха, и через некоторое время на Охтинском полигоне начались большие испытания, которыми руководил адмирал Макаров. Стрельба из различных морских орудий показала отличные свойства пиро- коллодийного пороха. Трудно точно установить, как далеко в прошлое восходят революционные традиции охтинских рабочих. Из поколения в поколение передавался рассказ о том, как охтинские пороходелы в начале 1774 года отдали крупную партию пороха «пугачевскому гонцу». Несколько рабочих ушли будто бы с обозом к Пугачеву под Оренбург. Но начальство о том дозналось, и вскоре обоз был захвачен «царевой погоней». Беглецов вернули и на берегу речки Луппы засекли насмерть. Военные порядки, господствовавшие на заводе, палочная дисциплина, беспощадное подавление всего живого, свободолюбивого долгое время препятствовали открытым, организованным выступлениям охтинцев. А если и были такие выступления, с «бунтарями» жестоко расправлялись; обстановка «казенного предприятия закрытого типа» помогала администрации заглушать рабо- 1725 Завершение батищевской реконструкции, после которой выпуск пороха достиг пяти с половиной тысяч пудов в год. Отстранение Я. Т. Батищева. 1806 В течение года на заводе произошло 7 взрывов. 1858 19 августа страшным взрывом был разрушен почти весь завод. Погибли 52 человека. 25
чие волнения, скрывать их от общественности. По архивным материалам видно, что в 1905 году царское правительство считало охтинцев активными бунтовщиками. Опасаясь народного гнева, предвидя, что в любой день может начаться восстание, правительство стянуло в столицу войска. На Охту были направлены «пол-эскадрона гвардейской конно-артиллерийской бригады с орудиями», а также «тревожный комплект 1-й Его Величества и 4-й батарей». Но крайние меры оказались тщетными. На заводе росло влияние большевиков. В марте 1906 года охтинцы выбирают своим представителем на IV объединительный съезд РСДРП большевика, а 1 мая 1906 года рабочие Охты впервые вышли на маевку. Готовыми к борьбе встретили рабочие Охтинского порохового завода дни Великого Октября. В трудных условиях 1918 года завод продолжал работать, снабжал порохом молодую Красную Армию. В 1919 году, когда Петрограду непосредственно угрожали банды Юденича, по решению Советского правительства производство было приостановлено, а запасы сырья и значительную часть оборудования эвакуировали. Вся готовая продукция была передана Красной Армии, а из рабочих Охтинского завода был сформирован отряд защитников Петрограда. Очевидцы рассказывают, что когда отряд выходил из заводских ворот, бойцы-охтин- цы пели «Смело, товарищи, в ногу». К старой революционной песне неведомо кем был дописан еще один, охтинский куплет: Скоро (почувствует ворог Силу советских полков — Яростный охтинский порох. Острые грани штыков!... * * * Несколько лет в цехах было тихо и пусто: завод стоял. Но отгремела Гражданская война, нужно было налаживать мирную жизнь, и в 1922 году Высший Совет народного хозяйства принял решение о восстановлении работ на Охтинском заводе. СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ 1905 21 января собрание рабочих Охтинского завода решило основать профсоюз рабочих всех заводов, вырабатывающих порох и взрывчатые вещества. 1906 Первая маевка. 1912 17 декабря. Еще один страшный взрыв. Среди погибших оказались главным образом женщины. 20 декабря — в день похорон погибших остановилась работа не только на Охтинском пороховом, но и на нескольких соседних заводах. 1913 25 января Государственная Дума приняла запрос социал- демократической фракции по поводу взрывов на Охтинском заводе. С яркой обличительной речью выступил большевик А. Е. Бадаев. 1914 Еще один взрыв огромной силы. Погибли сотни людей. 1917 й марта избран заводской комитет, возглавляемый большевиками. 1 мая в поселке Охтинских пороходелов состоялся большой митинг, на котором выступил Владимир Ильич Ле- шш. 1918—1919 Завод продолжает работать, спабжает порохом Красную Армию. 26
В этом же решении было записано: «Переключить производство на выпуск мирной продукции». В те годы завод выпускал разные химические продукты: серную кислоту, медный купорос, кожзаменители, текстильные красители. В 1925—1926 годах на Охтинском заводе организуется первое в стране производство пластмасс — бакелита и целлулоида. Вот что вспоминал об этом времени известный советский химик член-корреспондент Академии наук СССР С. Н. Ушаков: «Начало промышленному производству отечественных синтетических материалов положил Охтинский химический комбинат. В 1924 году группа молодых специалистов стала заниматься новым делом — организацией выпуска искусственных пластиков. Работа шла успешно. За короткое время впервые были созданы производства целлулоида, синтетической камфары, пресс- порошков. Так нарождалась совершенно новая отрасль промышленности». Многие синтетические материалы, впервые полученные С. Н. Ушаковым и его товарищами, сейчас широко применяются в народном хозяйстве. Вскоре появилась необходимость подготовки специальных кадров для развивающейся промышленности пластмасс; в 1929 году в Ленинградском политехническом институте была создана первая в стране кафедра технологии пластических масс. Руководителем ее назначили С. Н. Ушакова. Затем встал вопрос о широком развертывании исследовательской работы, и в 1931 году был создан Научно-исследовательский институт пластических масс, научное ядро которого также составили молодые химики Охтинского завода — создатели первых советских пластиков. В том же 1931 году завершилась реконструкция предприятия. Оно получило новое наименование «Охтинский химический комбинат», К началу войны комбинат превратился в ведущее и крупнейшее предприятие промышленности пластических масс. За десять предвоенных лет выпуск продукции комбината увеличился почти в 5 раз. 1922 Высший Совет народного хозяйства СССР принял решение о восстановлении работ на Охтинском заводе. В этом же решении было записано: «Переключить производство на выпуск мирной продукции». 1923 Налажено производство красителей для текстильной промышленности и искусственной кожи «гранитоль». 1925 Завод дал первую партию пластмассы — бакелита. 1931 Закончена реконструкция Завода. Определился его новый профиль. Бывший пороховой завод стал называться Охтинским химическим комбинатом. 1940 Выпуск продукции по сравнению с 1931 годом увеличился в 5 раз- 27
Когда разразилась Великая Отечественная война, Охтинский химический комбинат был частично эвакуирован, и вскоре в Свердловске охтинцы построили и пустили новый завод. Ныне он известен как Свердловский завод пластических масс. А комбинат продолжал работать в осажденном городе, всем, чем только мог, помогая его героической обороне. Очень скоро истощились запасы сырья. Работники комбината нашли способ заменить сырье, которое прежде привозили издалека, местным, ленинградским. И не только нашли способ, но и сами стали добывать это сырье из торфа, которым богаты окрестности Ленинграда. Многие помнят, каким страшным был для ленинградцев декабрь 1941 года. И кажется почти чудом, что именно в это время на комбинате сумели освоить производство нового пластика. Ни голод, ни холод, ни вражеские бомбежки, ни множество невозвратимых потерь не могли погасить в коллективе охтинцев того творческого огня, без которого невозможен успех любого нового дела. В начале 1942 года комбинат около двух недель не работал — не было топлива. Но потом, как одно из важнейших предприятий, Охта стала получать топливо из последних резервных запасов города, в цехах возобновилась работа. Однако городские запасы быстро таяли, положение с топливом оставалось крайне напряженным. Тогда по инициативе коммунистов комбинат организовал собственные торфоразработки. Тысячи тонн торфа добыли охтинцы в районе Полюстровских болот. За всю войну комбинат больше ни разу не останавливался, непрерывно выпускал продукцию. Комбинат работал и на армию, обеспечивал боеприпасами Ленинградский фронт. СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ 1942 За образцовое выполнение заданий правительства завод награжден орденом Трудового Красного Знамени. 1945 Впервые в Советском Союзе освоено производство по- ливинилхлоридного пластиката. 1947 Впервые в Советском Союзе освоено производство винипласта. 1949 Освоение производства триацетатцеллюлозы для кинопленки. 1952 Группа работников Охтинского химкомбината во главе с главным инженером С. В. Щуцким удостоена Государственной премии за успешное освоение производства полиэтилена. 1956 Впервые в Советском Союзе освоен выпуск эпоксиД~ ных смол. 28
Во время войны 1550 рабочих и инженеров комбината были награждены орденами и медалями СССР- На знамени предприятия появился орден Трудового Красного Знамени, которым комбинат был награжден за образцовое выполнение заданий правительства. Окончилась война, и уже в октябре 1945 года комбинат выпустил столько продукции, сколько выпускал ежемесячно в предвоенном 1940 году. Послевоенные годы стали для комбината годами новой технической реконструкции. Осваивались новые производства, росли новые цеха. Профиль комбината не изменился: как и прежде, он специализировался на производстве пластических масс. Но появилось и новое — то, что отличает Охтинский комбинат от всех подобных предприятий. Охта стала заводом-лабораторией, заводом-университетом. Здесь очень много опытно-промышленных установок и даже цехов. Недаром в разговоре о сегодняшней Охте очень часто слышишь оборот «впервые в Советском Союзе». Это определение относится к производству эпоксидных смол, полиэтилена высокого и низкого давления, триацетатцеллюлозы и многих других химических продуктов. Отсюда, с Охты, идут промышленные рекомендации в Уфу и Грозный, Дзержинск и Свердловск, Ереван и Салават, словом, во все города, где налаживается выпуск того или иного нового полимера. Во всех концах страны работают воспитанники и питомцы Охтинского химического комбината. И неважно, кто они — рабочие или профессора — они охтинцы, и где бы ни были, повсюду несут они новаторский дух старинной и всегда молодой Охты. А. СМОЛЯН, Т. ХОМЯКОВА 1965 За крупные достижения в развитии производства пластических масс и в связи с 250-летием со дня основания Охтинский химический комбинат награжден орденом Ленина. 29
МОЙ ПЕРВЫЙ ЗАВОД М. Г. ВОЛОХОВСКИЙ, главный инженер Государственного института по проектированию предприятий по производству пластических масс и полупродуктов Вероятно мы, инженеры, ощущаем несовершенство человеческой памяти сильнее, чем люди других профессий. Наши столы загромождают справочники, мы много размышляем о кибернетике и тайно завидуем объему памяти «умных машин». Но спросите любого инженера о заводе или институте, в котором начинался его путь, и он вспомнит такие подробности, которые наверняка бы стерлись в памяти, будь этот завод не первым, а вторым, четвертым, десятым... Даже первые неприятности порождают приятные воспоминания. Может быть, так кажется потому, что они многому учили? Моя инженерная деятельность начиналась -на Охтинском химическом комбинате. 1931 год. Комбинат растет, реконструируется. Продолжая выпускать свою традиционную продукцию — нитроклетчатку, он в то же время становится первенцем отечественной промышленности пластмасс. Сейчас Охтинский химкомбинат — одно 1из передовых предприятий этой отрасли с высокой культурой производства, а тридцать четыре года назад над Охтой часто подымались рыжие туманы, совсем не похожие на те «дымки севера», о которых писал Александр Блок. Это была довольно едкая воздушная взвесь окислов азота и мельчайших капелек азотной кислоты. Источником ее был цех нитроклетчатки, из которого хромая лодашенка перевозила наполненные нитроцеллюлозой деревянные чаны в другое помещение. В те годы на Охте 'нехватало не только транспорта, но и многого. Зато там были замечательные люди, настоящее энтузиасты и мастера своего дела, такие, как Иван Романович Барботин, Сергей Владимирович Щуцкий, Константин Иванович Антонов, Николай Васильевич Федоров, Олег Анатольевич Панин, Николай Михайлович Егоров, Владимир Соломонович Пуркин и многие другие. Это они за короткий срок сумели перестроить старые цехи, воздвигнуть новые и превратить комбинат в то, чем он стал теперь. Среди них были и представители «старой гвардии» охтинцев — те, кто начал трудиться здесь еще «в начале нынешнего века — Александр Андреевич Александров, Леонид Васильевич Лахтин. Пожалуй, наиболее колоритной фигурой был начальник лакового цеха Александр Иванович Иванов. Худощавый, небольшого роста, необычайно подвижный, он казалось, успевал всюду. Обладая громадным производственным опытом, Иванов лучше всякого ОТК определял качество своей продукции. Вспоминается такая картина: обмакнув в лак палец, Александр Иванович поднимает его кверху и пристально следит, «ак сползает вниз янтарная капля. Потом говорит: «Можно отправлять!» или «Не то...». И, самое интересное, он никогда не ошибался! В тридцатью годах одним из основных материалов, выпускаемых комбинатом, стал целлулоид. Он был нужен многим отраслям промышленности, в том числе и автомобилестроению. В 1935 году во время знаменитого Кара-Кум ского автопробега, когда машины преодолели не одну сотню «километров пустыни, выяснилось, что по светостойкости наш целлулоид никуда не годится. Жаркое солнце Кара-Кумов быстро окрашивало его в коричневый цвет. Импортный целлулоид был свободен от этого недостатка... Необходимо было найти причину нестойкости нашего пластика и разработать такой способ его получения, который позволил бы получать материал, ни в чем не уступающий зарубежному. В эту работу вложили тогда немало сил и труда «научный руководитель этой проблемы Семен Соломонович Мин длин, тогда еще мо- 30
лодой инженер, ныне лауреат Государственной премии начальник центральной заводской лаборатории комбината Людмила Ивановна Кузьмина и многие другие инженеры и рабочие. Причина низкой светостойкости нашего целлулоида коренилась в промывной воде. В ней содержалось слишком много солей железа, которые влияли на качество целлулоида. С помощью профессора А. А. Шмидта были быстро найдены пути выхода из создавшегося положения, и цех стал .выпускать светостойкий целлулоид. Охтинский комбинат всегда отличался тем, что насущные проблемы решались здесь без малейшего промедления. В 1939 году вспыхнула война с белофиннами. Всего несколько десятков километров отделяли Ленинград от линии фронта. Городу нужна была светомаскировочная пленка, >и буквально через несколько дней охтинцы дали ее. Менее чем через два года началась Великая Отечественная ^ война. Охте лредстояла эвакуация. Оборудование нескольких цехов и около трехсот работников комбината должны были выехать на Урал. Мне были поручены руководство эвакуацией и организация производства на новом месте. Охтинцы хорошо понимали, что значит сохранить для страны еще один завод. Начался демонтаж оборудования. Люди работали, не считаясь со временем, и в августе 1941 года были подготовлены к эвакуации шесть крупных цехов. Люди и оборудование разместились более чем в 100 вагонах, и поезда двинулись к Свердловску, где перед войной началось строительство завода химических реактивов. В этих недостроенных цехах нам предстояло создать новую Охту. Путь на восток был долгим и нелегким. Ехали мы 17 дней. На заброшенную строительную площадку на окраине Свердловска первым из охтинцев прибыл начальник цеха .пленки Константин Николаевич 'Бушуев и сразу же стал сгружать привезенное оборудование. А через несколько дней пришли и остальные эшелоны. Но где разместить шесть цехов? Долго раздумывать было некогда — монтажные работы начали сразу же по приезде. Три цеха решили разместить в складских помещениях, а три других — в недостроенных корпусах завода. Люди работали, что называется, на пределе. Как бывает в таких случаях, сразу выделились несколько человек, по которым равнялись все. Как сейчас вижу молодого слесаря Лешу Сухова со своей знаменитой бригадой, ныне одного из 'ветеранов Свердловского завода пластмасс. Сухов был мастером на все руки. Многим обязаны были мы его золотым рукам. Еще одной трудно разрешимой проблемой оказалось размещение людей. Жить было негде— ночевали все вместе, в бывшем гараже. Здесь мне хочется сказать несколько добрых слов о Лидии Ивановне Сучковой, которая была начальником отдела оборудования. Однако она занималась не только оборудованием. Много старания и настойчивости приложила она для того, чтобы с помощью Свердловского горкома партии расселить людей по квартирам. Ее в шутку прозвали у нас «главным квартирмейстером». Впрочем, помещений нехватало не только для рабочих. Много оборудования пришлось разместить фактически под открытым небом, под брезентовыми тентами. Но уже через три месяца первый охтинский цех на уральской земле начал давать продукцию. Это был цех искусственных смол, которые в то время были очень нужны авиации... Что было потом? Годы напряженной работы, без выходных, без отдыха, без жалоб—шла война. Свердловский завод пластмасс стал одним из ведущих предприятий области. Работает он и сейчас. Еще несколько слов мне хотелось бы сказать о тех, кто оставался на комбинате в годы блокады. Комбинат работал всю войну, помогал фронту, осваивал новые виды продукции. Во всем этом была большая заслуга Николая Александровича Николаева, занимавшего тогда должность директора комбината. Это был настоящий коммунист, человек большой души, выдающийся организатор и руководитель. Николаев провел Охтинский химический комбинат сквозь 900 суровых дней блокады. Позже он перешел на партийную работу. А в 1949 году, будучи первым секретарем Ленинградского горкома партии, стал жертвой сфабрикованного бериевской шайкой «ленинградского дела» и погиб. У всех, кто знал Николая Александровича, навсегда сохранится добрая память об этом прекрасном человеке. Нельзя не вспомнить и о ближайшем помощнике Николаева — Павле Петровиче Архиповском. Он был заместителем директора комбината вплоть до первых дней Великой Отечественной войны. Бывший матрос, один >из руководителей крупнейшего комбината, он ушел добровольцем в истребительный батальон. Павел Петрович Архиповский погиб в бою, сражаясь в рядах защитников Ленинграда. Много настоящих ученых, инженеров и рабочих вырастил Охтинский химический комбинат, и мы, его воспитанники, гордимся тем, что мы—охтинцы. 31
В «СОКОЛЬНИКАХ» СМОТР ДОСТИЖЕНИЙ химии ♦о Среди участников Международной выставки «Химия в промышленности, строительстве и сельском хозяйстве» — все крупнейшие «химические» державы мира. Двадцать одно государство, свыше 1800 предприятий, объединений и фирм привезли в Москву свои экспонаты — макеты цехов и заводов, машины и аппараты для производства многочисленных продуктов большой и малой химии, образцы этих продуктов, лабораторное оборудование... • — Что бы вы хотели увидеть на выставке в «Сокольниках?» — такой вопрос еще весной задали работники пресс-центра выставки многим ведущим ученым-химикам, руководителям предприятий, научно-исследовательских и проектных институтов. Ответы, естественно, были разными, но все специалисты сходились в одном: на выставке должно быть представлено все лучшее, что создано химиками Земли. А конкретнее? • Известный советский ученый, академик С. И. Вольфкович, много лет работающий над различными аспектами проблемы «химия — земле», сказал, что хотел бы увидеть на выставке наиболее совершенные технологические процессы производства смешанных минеральных удобрений с заданным соотношением питательных элементов, а также препараты комбинированного действия, в которые, помимо удобрений, входили бы и гербициды, и стимуляторы роста, и другие вещества, способные помочь растению «обороняться» от его врагов и развиваться быстрее. Директор Всесоюзного научно-исследовательского и конструкторского института химического машиностроения, доктор технических наук И. И. Саламатов хотел бы встретить здесь образцы лучших отечественных и зарубежных технологических аппаратов, в частности ультразвуковые приборы, которые не только контролируют производственные процессы, но и делают их интенсивнее.
Сотрудников Всесоюзного института новых строительных материалов заинтересовали сообщения бельгийских ученых о возможности получения паркета из линолеума. Синтетическим паркет стал одним из экспонатов выставки, а вообще о применении синтетических материалов в современном строительстве рассказывали экспозиции многих фирменных и национальных павильонов. Все чаще иа стройках всего мира применяют трехслойные панели, «стенки» которых изготовлены из асбестоцемента или стеклопластика, а пространство между стенками заполнено пенопластом. Архитекторов и строителей привлекают легкость и прочность, высокая атмосферостойкость н хорошие тепло- и звукоизоляционные свойства таких панелей, а также возможность их массового изготовления в заводских условиях. Пане- ли-«сэндвичи» привезли на выставку несколько стран. У специалистов была возможность посмотреть изделия зарубежных коллег, сравнить их со своими и поучиться друг у пруга. • Много интересных экспонатов представлено в павильонах социалистических стран. — У нас есть что показать,— еще до открытия выставки заявил сотрудникам пресс- центра выставки работник Министерства внешней и внутригерманской торговли ГДР X. Эльстнер. И это утверждение бесспорно. По производству химических продуктов на душу населения Германская Демократическая Республика занимает одно из лэрвых месг в мире. Особое внимание в экспозиции этой страны уделено химическому машиностроению и изделиям легкой промышленности. • В красочно оформленном павильоне Чехословацкой Социалистической Республики значительное место занимали всемирно известное чешское стекло, а также выращенные химиками монокристаллы. Здесь же демонстрировалась работа бесчелночного ткацкого станка новейшей конструкции, оборудование чехословацких химических заводов. 3 Химия и Жизнь, № 7—8
I В большом новом павильоне разместилась продукция фирм ФРГ. Их свыше ста пятидесяти, причем большинство фирм выступило под единой маркой западногерманского Комитета по устройству выставок и ярмарок «АУМА». • Итальянская фирма «Сниа Вискоза» пожелала показать на выставке не только свою продукцию, но и кинофильм необычного для нас историко-рекламного плана. Впрочем, возможность продемонстрировать на выставке рекламные кинокартины была предоставлена всем фирмам-участникам. Для этого отведен специальный зал. • Один из ведущих разделов выставки занимала экспозиция Советского Союза. За последние годы химическая промышленность нашей страны развивалась особенно интенсивно, и сейчас СССР стал одной из главных «химических» держав мира. Советская экспозиция выставки — одна из самых больших и разнообразных. Перечислить экспонаты в журнале невозможно — их больше шести тысяч. Здесь — аппаратура и автоматика современных заводов, речные катера и железнодорожные вагоны из пластмассы, действующие модели цехов, красители, лаки и даже духи. • Во Всесоюзном научно-исследовательском институте синтетических и натуральных душистых веществ и в Институте органической химии Академии наук разработаны методы синтеза мустерона, недрола, вератона и других ароматных соединений, из которых теперь готовят духи «Идеал», «Праздничные», «Международный женский день», одеколоны «Русский лес» и «Радуга». В дни работы выставки специалисты-парфюмеры из разных стран могли принять участие в дегустации «синтетических» духов... • Каждый день с утра на выставке — «часы специалистов» с демонстрацией действующих установок и широким обменом мнениями. Шел в Сокольниках и своеобразный научный симпозиум. Около 40 советских и зарубежных ученых выступили с докладами и сообщениями. Хорошую славу заслужили японские химические волокна и ткани из них — доклад о полиакрилнитриловых волокнах и особенностях их производства сделал руководитель научно-исследовательской лаборатории, работающей в этой отрасли, профессор Накояма. Голландский ученый Ван Дриель рассказал о новых областях применения активированного угля в химической промышленности. Директор научно-исследовательского сектора Сандвикенского металлургического завода (Швеция) доктор технических наук И. У. Эдстрем выступил с сообщением о новых сталях и сплавах в химическом машиностроении. Интерес специалистов вызвал доклад советского ученого профессора А. Г. Зайцева — о долговечности полимерных материалов, применяемых в строительстве, и многие другие сообщения ученых. В. АИТОХИН Рассказ о выставке, о наиболее интересных экспонатах и встречах будет продолжен в следующих номерах нашего журнала. Редакци я
Пчелы здесь не случайные гостьи. Они «работают»: опыляют цветы, помогают увеличивать урожай ОГОРОД НА КАМНЯХ В. КАЛИТА Камни и жизнь — понятия, казалось бы, несовместимые. Испокон веков каменистая земля считалась мертвой и бесплодной. Но для работников совхоза «Киевская овощная фабрика» такое сопоставление не кажется парадоксальным: иоплектив этого крупнейшего на Украине тепличного хозяйства одним из первых в нашей стране начал выращивать овощи буквально на гопых камнях. Легко догадаться — речь идет о гидропонике. Представьте себе на минуту: обычная щебенка, как на пюбой строительной площадке, а над ней буйная цветущая зелень. Тянутся вверх «усики» огурцов, дозревают помидоры, деловито гудят пчепы... Но какой все-таки смысл отказываться от почвы, особенно на Украине! Ведь плодородие здешних земель буквально вошло в пословицы. А при умелом уходе и в обычных теплицах выращивают хорошие урожаи. Это, конечно, верно. Но, как ни странно, в тепличных хозяйствах именно почва доставляет больше всего хлопот. На один гектар теппицы приходится готовить около трех тысяч кубометров почвенной смеси. С течением времени в ней накапливается множество вредителей и микроорганизмов. Для того чтобы их уничтожить, смесь приходится ежегодно пропаривать или подвергать термической просушие. Это не только дорого: от такой обработки почва теряет комковатую структуру и становится пылевидной, после чего на ней уже ничего 3* 35
36
На площади в три гектара раскинулось тепличное хозяйство совхоза «Киевская овощная фабрика» не растет. Кроме того, пропаривание не уничтожает распространенного в теплицах вредителя овощей — галловую нематоду. Из-за всего этого каждые 3—4 года почву приходится заменять свежей. Кстати, в теплице (иак и иа пюбом огороде) почву надо рыхлить, надо выпалывать сорняки. А огурцы, например, приходится ежедневно поливать, еженедельно подкармливать минеральными веществами. И в конце концов оказывается, что в почвенных теплицах затраты труда на один гектар составляют в год около 10 тысяч человеко-дней. Так что ничего нет удивительного в том, что зимний огурец стоит порой дороже заморского ананаса... Все обстоит гораздо проще, если овощи выращиваются гидропонным способом. Исключаются трудоемкие работы по заготовке, транспортировке и частой замене почвы. Щебенку можно легко продезинфицировать формалином или раствором соляной кислоты — и уничтожить нематоду. Все работы по уходу за растениями сводятся, по существу, к подаче питательного раствора — процессу, который можно полиостью автоматизировать. В итоге — себестоимость овощей, выращенных в гидропонной теплице, на 30—40 процентов ниже, чем в обычной. «Святая святых» овощной фабрики — химическая лаборатория: содержание минеральных солей в питательном растворе должно регулироваться с большой точностью, это необходимо для нормального роста и высокой продуктивности растений. Не обошлось и без затруднений. Вначале на Киевской фабрике применяли стандартный раствор, рекомендованный ленинградским ученым В. А. Чесноковым. Но это было слишком дорого — для его приготовления нужны были чистые соли. Местные агрохимики долго экспериментировали и в конце концов подобрали нужный раствор, который состоит из обычных минеральных удобрений и воды. Он почти в 20 раз дешевле стандартного и в то же время дает хороший урожай. В состав питательного раствора входят также микроэлементы. Железо не дает растениям болеть хлорозом. Бор стимулирует процессы белкового Старший мастер теплицы А. В. Дацюк и агроном М. А. Буц осматривают стеллажи с помидорами. 37
Еще не автоматизированная операция: подготовка «грунта» для рассады и углеводного обмена, делает растения более устойчивыми к бактериальным заболеваниям. Марганец способствует более интенсивному дыханию и фотосинтезу. Цинк входит в состав ферментов, а молибден нужен для того, чтобы растение лучше усваивало нитратный азот. В зависимости от фазы роста и развития растений количество и соотношение питательных веществ в растворе должно изменяться. Кроме того, растения по- Под стеклянной крышей тепло и уютно — пусть на дворе бушует метель Когда стоит ненастная погода, в теплице зажигаются лампы дневного света глощают часть растворенных веществ; их нужно вовремя восполнять. Поэтому лаборатория время от времени делает анализы питательного раствора, и на основании полученных данных его состав нужным образом изменяют. Питание подается к растениям несколько раз в сутки с помощью автоматической установки. Из подземного резервуара жидкость перекачивается на рабочие участки и по дренажным трубам, проложенным на дне степпажа, подается к растениям. Когда уровень питательного раствора поднимется на необходимую высоту, срабатывает специальное устройство и Это устройство автоматически регулирует уровень питательного раствора Работникам овощной фабрики есть о чем рассказать своим коллегам Готовую тепличную «продукцию» на электрокарах перевозят к автомашинам начинается заполнение следующего участка. Автоматика контролирует и температуру жидкости — она должна все время поддерживаться строго на определенном уровне. На Киевской оаощной фабрике гидропонные теплицы занимают уже более трех гектаров. Вскоре эта площадь увеличится еще на два гектара. Вместо небольших стеллажей в теплицах будут сооружены сплошные каменные плантации. Все это дает ощутимые результаты. Уже а январе огороды на камнях посыпают в магазины и стоповые Киева зеленый пук, в феврале — огурцы, в марте — помидоры. Выращивают на фабрике и другие овощи: капусту, редис, баклажаны, перец, салат... 39
ШИФР ДЕТОНАЦИИ В этом году за работу «Исследование детонации в газах» член-корреспондент АН СССР Б. В. Войцеховский, доктор физико-математических наук Р. И. Солоухин и доктор физико-математических наук Я. К. Трошин удостоены Ленинской премии (на фото—сверху вниз) Первые попытки научно обосновать процесс детонации относятся к XIX веку, когда взрывчатые вещества стали применяться не только в военном депе, но и в хозяйственной деятельности человека. О взрыве уже нужно быпо знать все, но теория явно отставала от практики — слишком несовершенна быпа техника эксперимента, и ученые не могли «подступиться» к взрыву. В 1881 году быпа открыта детонация в газах, и вскоре появилась первая теория этого процесса, созданная русским ученым В. А. Михельсоном, англичанином Д. Чепменом и французом Э. Жу- ге. Согласно этой теории, в детонационной вопне, как и в ударной. вещество резко сжимается, сильно разогревается и мгновенно воспламеняется. Но что значит «мгновенно»? Первая теория детонации создавалась на рубеже XIX—XX веков, в то время, когда физика уже не могла существовать без математики. Но конкретизировать понятие «мгновенно» ученые не могли — не было методов и приборов, способных уловить и зафиксировать «детали» взрыва. Ударная вопна и область воспламенения совмещены, гласила теория, ничто не разделяет их. Ошибочность этого положения сейчас очевидна даже не специалисту. Кроме того, первая теория не учитывала (да в то время и не могла учитывать] огромной роли.
которую играет в процессах детонации кинетика химических реакций. Естественно, такая теория не могла удовлетворить науку середины XX века, и двадцать пять пет назад появилась другая теория детонации, ставшая вскоре классической. Ее также создали физики трех стран: Я. Б. Зельдович [СССР], Д. Нейман (США] и В. Де- ринг (Германия]. Теория «ЗНД» (название составлено из первых букв фамилий ее создателей) рисовала довольно стройную картину детонации во всех деталях. Некоторые экспериментальные неувязки ни у кого не вызывали опасений; считалось, что они — результат отставания техники эксперимента. Теория «ЗНД» доказывала, что процесс детонации можно разделить во времени и пространстве на основные составляющие. Согласно этой теории, между еще нетронутым пламенем и воспламененным веществом существует некоторый слой, перемещающийся с огромной, порядка не- > скольких километров в секунду, скоростью. Он стремительно движется в сторону «нетронутого» вещества, а впереди него идет ударная волна. Так как воспламенение в ударной волне происходит через некоторое время после сжатия, то ударная волна и фронт воспламенения находятся на некотором расстоянии друг от друга. Между ними — очень сильно сжатый газ. Ударная волна и зона горения движутся плоским фронтом. Расстояние между фронтами — ударным и воспламенения — определяется характером химической реакции в ударно- сжатом газе. Теория «ЗНД» имела точную математическую формулировку. Она позволяла вычислить скорость детонации, скорость образующихся продуктов, их давление, удельный обьем и температуру. Расчет скорости вполне удовлетворительно совпадал с опытными данными. Однако в рамки теории совершенно не укладывалась так называемая спиновая (вращающаяся) детонация в газах, которая обязательно наблюдается перед затуханием процесса. Учитывая, это противоречие, советские ученые К. И. Щелкин и Я. Б. Зельдович в 1945—1946 годах разработали специальную теорию спиновой детонации, согласно которой воспламенение газа происходит в небольшом участке — в изломе (ядре] ударного фронта и распространяется по винтовой пинии. В 1957 году Б. В. Войцеховско- му удалось запечатлеть на фотографии «спеды» вращающегося излома, возникающего при спиновой детонации, но и после этого никто из ученых не мог объяснить причины ее поразительной обособленности, ее непохожести на нормальную детонацию. Вот тогда, наверное, и зародилась крамольная мыспь: «а существует ли нормальная детонация в таком виде, какой представляли ее авторы теории «ЗНД»! Конечно, теория очень стройна и логична, но ни один экспериментальный метод не позволил пока увидеть плоений фронт воспламенения и плоский ударный фронт...». Причина неудач экспериментаторов начала раскрываться лишь после того, как в Институте химической физики Академии наук СССР бып разработан более чувствительный следовой метод изучения детонационных процессов. Он позволил улавливать изменения, происходящие за одну деся- тимиплионную долю секунды, и получать «автографы», которые ненадолго оставляет на внутренней поверхности детонационной трубы стремительный взрывной процесс. Как выглядят Э1И «автографы», видно на фотографиях, воспроизведенных на стр. 42—43. Получить и расшифровать эти и многие другие подобные снимки помог скоростной фоторегистратор ЖФР, созданный в том же институте. Характер следов — ромбовидная сетка на стенках и ячеистая структура на торцах трубы — убеждал, что в газах нет плоской детонации, что фронт ее всегда неоднороден. Вслед за этими первыми экспериментальными доказательствами неустойчивости фронта детонации появились и другие. Группа ученых Института гидродинамики Сибирского отделения Академии наук во главе с Б. В. Войцеховским и Р. И. Солоухиным исследовала структуру фронта детонационной волны двумя фотографическими методами и получила те же результаты, что и московские физики, возглавляемые Я. К. Трошиным. Неоднородным оказался не только фронт ударной волны, но и фронт воспламенения. Так было положено начало новой теории детонации. Но прежде чем опубликовать свои сенсационные выводы, ученые еще несколько пет собирали и обрабатывали данные многочисленных экспериментов. Несколько упрощенно основные положения новой теории газовой детонации можно представить так. Ударная вопна и следующая за ней зона воспламенения распространяются не плоским фронтом. Их конфигурация объемна и переменна, причем степень ее неустойчивости сравнима с неустойчивостью шарика на лезвии ножа. Неустойчивость фронта воспламенения объясняется непостоянством многих кинетических и газодинамических параметров процесса. Она передается ударному фронту, и на нем возникают мелкие косые ударные волны — изломы. Изломы движутся, сталкиваются, исчезают, вновь возникают и снова сталкиваются. 41
«Автограф» детонации. Эта ячеистая структура, фотография которой похожа на снятый сверху букет фиалок, запечатлелась на торце детонационной трубы. Характер «рисунка» зависит от условий опыта. Этот «автограф» свидетельствует о том, что в момент фотографирования детопа- ция была в самом разгаре 42
~Юмм к. А это другой «автограф» детонации. И хотя он тоже отпечатался на торце детонационной трубы, он мало похож на «букет», который вы видите на предыдущей странице. Этот «автограф» свидетельствует о том, что в момент фотографирования детонация была близка к затуханию 43
Фронт детонации пульсирует. Неустойчивость не вредит детонации. Наоборот, она способствует ее надежному распространению — сталкиваясь, изломы создают «очаги», температура которых почти в полтора раза выше температуры, которая развилась бы при плоской ударной вопне. Естественно, в этих очагах газ воспламеняется значительно быстрее, чем в плоской вопне. В газе очаги воспламенения появляются и исчезают от десятков тысяч до нескольких миллионов раз в секунду, в зависимости от характера вещества и условий опыта. К таким выводам пришли и московские, и новосибирские ученые, хотя методы исследования были у них разные. Это обстоятельство особенно ценно: непохожие методы дали одинаковый результат. Это было лучшим подтверждением правильности новой теории, и одним из ее первых сторонников стал автор низвергнутой классической теории детонации академик Я. Б. Зельдович. В ходе дальнейших работ исследователям удалось дать полную физическую картину детонации и связать ее с химическими свойствами взрывчатой смеси. В этом году за работу «Исследование детонации в газах» член- корреспондент АН СССР Б. В. Вой- цеховский, доктор физико-математических наук Р. И. Солоухин и доктор физико - математических наук Я. К. Трошин удостоены Ленинской премии. Выводы их исследований важны для изучения химических реакций, идущих при высоких температурах, для решения многих вопросов техники безопасности при взрывных работах, для создания новых конструкций реактивных двигателей и двигателей внутреннего сгорания. Но ученые не считают свою работу окончательно завершенной. Ведь кроме газовой детонации существует детонация в конденсированных— твердых и жидких системах. Экстраполяция результатов возможна, но лучше проверить все на опыте... Совсем недавно кандидат физико-математических наук А. И. Дремин с группой сотрудников проверил основные закономерности пульсирующей детонации на жидких взрывчатых веществах и экспериментально подтвердил, что все основные положения новой теории справедливы и для жидкостей. Теперь на очереди твердые взрывчатые вещества. Инженер В. ГОРЕЛОВ 4 Что представляют собой эти странные светящиеся диски? Ученые провели опыты, в которых было исключено влияние стенок сосуда на переход горр- ния в детонацию. Взрывчатую смесь газов поместили в ... оболочку мыльного пузыря! Ход одного из таких опытов зафиксирован на приведенной высокоскоростной фотографии. Большой круг — это поле зрения объектива. Слева вверху каждого снимка яспо видны неразрушенная оболочка пузыря, электрод, воспламеняющий газовую смесь, и неоднородный стремительно развивающийся фронт переходящего в детонацию горения. Разглядывая фотографию снизу вверх, можно проследить развитие процесса. 44
Жаклин ЖИРО В один из вечеров 1881 года английский химик Фипсон получил от своего друга Томаса Гриффита письмо с очень странной новостью. Гриффит писал, что по его наблюдениям — и к вящему его удивлению — входная дверь почты, расположенной напротив его окон, в течение дня меняет свой цвет. Дверь темнеет, когда солнце находится в зените, и светлеет в сумерках — по мере ослабления солнечного света. Заинтересовавшись сообщением, Фипсон провел немало анализов литопона — краски, которой была окрашена дверь почты. Наблюдения его друга подтвердились, но ученый сумел выдвинуть пишь несколько гипотез о химическом механизме странного явления. К окончательному выводу он так и не пришел. Однако обратимой цветной реакцией не на шутку заинтересовались многие исследователи, и в начале двадцатого века им удалось синтезировать ряд органических веществ, названных «фо- тохромами», что значит примерно «светочувствительные краски». Если верить легенде, Александр Македонский одевал своих воинов в одежды, цвет которых менялся в зависимости от сипы солнечного света. Говорят, таким образом Вещества полководец узнавал время дня. Весьма приблизительно, конечно... Как мы видим, фотохромным веществам пришлось пережить довольно долгий период забвения, пока ими снова заинтересовались люди. И только совсем недавно они заняли прочное положение в научных лабораториях всего мира. Больше того, фотохромы появились в широкой продаже. Зимой этого года французские лыжники могли купить очки, стекла которых темнели на солнце и снова становились прозрачными в тени. Фотохромные очки стали первым общедоступным результатом обширных исследований, проведенных в последние годы американскими и французскими химиками. Со времен Фипсона ученые многое узнапи о фотохромах. Прежде всего, они установили, что процесс, в результате которого фотохромные вещества мгновенно меняют цвет, протекает на молекулярном уровне. Со второй половины XIX века было известно, что окраска органических соединений зависит от присутствия в молекуле вещества особых, так называемых хромофорных (то есть, «несущих цвет») группировок атомов. И вот выяснилось, что под действием ультрафиолетовых пучей структура мопекупы фото- хамелеоны 45
хрома меняется и в ней временно образуются хромофорные группировки. Вещество окрашивается. Но стоит прекратиться действию ультрафиолетового излучения, и первоначальная молекулярная структура восстанавливается, вещество опять становится бесцветным. Следует отметить, что процесс обесцвечивания всегда происходит медленнее, чем окраска, которая совершается чрезвычайно быстро. Еспи на фотохромное вещество подействовала сильная вспышка света, то оно окрасится за какие- то микросекунды. Под действием солнечного света фотохромы темнеют не более чем за одну минуту. Потеря же окраски длится от нескольких десятков секунд до нескольких дней, в зависимости от характера вещества. Изложенная выше упрощенная схема является лишь основой современных знаний о фотохромах. С тех пор, как пришли к выводу, что фотохромы могут получить широкое промышленное применение, перед исследователями была поставлена задача детально изучить все факторы, принимающие участие в процессе окрашивания. Один из таких факторов—температура. Заметим, что фотохромное стекло быстрее светлеет при нагревании. При очень низких температурах некоторые фотохром- ные вещества приобретают под действием света окраску иную, чем при нормальной температуре. Многие фотохромы — одновременно и термохромы, то есть и без светового облучения они способны менять цвет под действием нагревания ипи охлаждения. Проблемой фотохромов много занимались исследователи во Франции и США. Но результаты, полученные в этих странах, различны. Американцы нашли, что микрокристаллы галоидного серебра (соли, применяемой в классических фотоэмульсиях), рассеянные в массе стекла, обладают фотохромными свойствами. Изменение этой сопи под действием света необратимо, если ее кристаллики рассеяны в фотоэмульсии. Но когда кристаллы изолированы друг от друга массой стек- па, то с прекращением облучения соль возвращается в исходное состояние. Под влиянием ультрафиолетовых лучей галоидное серебро окрашивает стекло в коричневый цвет, который исчезает, как только прекращается действие лучей. Такие стекла сохраняют фото- хромные свойства практически неограниченное время. После 10 000 циклов окрашивания и обесцвечивания они не теряют своих свойств. Правда, процесс изготовления этих стекол весьма сложен; это сказывается на цене стекпа, поэтому оно не может получить пока широкого промышленного применения. Стекла, созданные французами, по общему мнению, гораздо привлекательнее на вид и весьма конкурентоспособны по цене. Но, увы, они очень быстро «устают», теряя свои фотохромные свойства уже после нескольких циклов окрашивания. Основная задача, над которой работают сейчас французские химики,— увеличить долговечность этих стекол. Фотохромные стекпа, которые можно сейчас увидеть во французских лабораториях, окрашиваются в разнообразные и очень красивые цвета — исследователи пользуются здесь различными фотохромными веществами. Кстати, еспи получение самого фото- хромного вещества — процесс довольно тонкий, то введение фотохромов в стекло не представляет особых трудностей. Фотохромное вещество выступает как обыкновенный краситель, и вводится или непосредственно в стекло, или в наносимую на него гпазурь, или окрашивает пластмассовую пленку, зажатую между двумя куска* ми стекпа. Фотохромными веществами можно окрашивать стекло дпя самых разных цепей. Разные фотохромы не только придают стеклу при облучении различную окраску, но и отличаются скоростью обесцвечивания. Из всех возможных вариантов применения фотохромов наиболее важно, очевидно, остекление жилых и административных зданий. Фотохромные стекпа не требуют штор или жалюзи. Окна автоматически затемняются при ярком свете, и становятся прозрачными в сумерках — это особенно удобно дпя заводов и крупных учреждений, где площадь остекления очень велика. В дальнейшем фотохромные стекла будут все шире применяться в автомашинах, в диафрагмах фотоаппаратов, и, как уже говорилось, в солнцезащитных очках. В США к фотохромам проявили интерес и военные. На бомбардировщиках устанавливают коппаки с фотохромным остеклением,— утверждают, что эта мера может предохранить гпаза членов экипажа самолета от ослепительного света при взрыве атомной бомбы... В Америке нашел поддержку еще один вид исследований, по общему мнению, весьма перспективных — речь идет о создании оптической системы «памяти» для вычислительных машин. Исследователям удалось «закрепить» фотохромные вещества в окрашенном состоянии. Этот же принцип позволяет создать фотопленки практически без зернистости, что дает возможность делать особо миниатюрные снимки. Наконец, фотохромные вещества оказались полезными еще в одной области, довольно далекой от техники. Французский биохимик Пьер Дузу предложил использовать фотохромы в качестве моделей при биологических ис- 46
следованиях. Его замысел был осуществлен в биофизической лаборатории Парижского музея естественной истории. Схематически идея заключается в следующем. Методы исследования молекулярной биологии позволяют узнать состояние молекулы до и после процесса, происходящего в ней. Но промежуточные фазы обычно очень нестойки, да и само течение процесса не поддавалось наблюдению. Однако мы знаем, что фото- хромные вещества в окрашенном состоянии находятся как раз в * «промежуточной фазе». Так не попытаться ли отыскать такие биологические процессы, принцип которых сходен с действием фото- хромных веществ? Один эксперимент, поставленный Пьером Дузу, в частности, поясняет эту гипотезу. Существуют органические молекулы, в зависимости от условии, то гидрофобные, то гидрофильные. Эти молекулы в той форме, в которой их можно наблюдать обычными методами, всегда гидрофобны. Но как они будут вести себя в промежуточном состоянии! Опыт, проведенный с фотохромным веществом спиропираном, дап приемлемое объяснение. Как и органические молекулы, о которых идет речь, спиропиран обычно гидро- фобен. Растворенный в бензоле и подвергнутый упьтрафиопетовому облучению, он окрашивается в синий цвет. Еспи в этот момент в раствор добавить воду и взболтать смесь, фотохромный спиропиран переходит в воду, окрашивая ее в розовый цвет. В промежуточном, окрашенном состоянии, спиропиран стал гидрофильным. Можно ожидать, что подобно спи- ропирану, органические молекулы проходят промежуточное состояние, которое мы не можем зафиксировать имеющимися средствами исследования. Это как раз и дает им возможность попеременно выступать в столь разных качествах: гидрофробном и гидрофильном. Интересен и второй аспект сближения фотохромизма и биологических механизмов. Одна из самых больших загадок биологии заключается в том, что на многочисленные и необычайно сложные физико-химические реакции организм затрачивает чрезвычайно малое количество энергии. И опять-таки известно, что фотохромы меняют свою структуру также при очень небольшой затрате энергии. Значит, если рассматривать фотохромные превращения с точки зрения потребляемой энергии, то они становятся хорошим аналогом многочисленных биологических процессов. Примером могут служить процессы, связанные со зрением,— окрашивание и обесцвечивание пурпура сетчатки гпаза. Наконец, необычайно увлекательна гипотеза Пьера Дузу о физиологическом механизме памяти, основанном на процессах, аналогичных фотохромизму. Таким образом, смыкаются работы американских ученых и работников французской биофизической лаборатории. Одни на основе фото- хромных веществ стремятся создать совершенную машинную память, другие ищут разгадку тайн человеческого мышления. Сокращенный перевод из французского журнала «Science et vie» Это действительно очень интересно Статью Жаклин Жиро комментирует кандидат химических наук А. К. ЧИБИСОВ Явление фотохромии {или, как еще говорят, .фототролии), действительно, крайне любопытное явление. Давно известно, -что многие красители изменяются л од действием радиации. Одни <из них — окрашенные—обратимо «выцветают», другие —бесцветные — приобретают на свету определенную окраску. Явления, происходящие при этом, в достаточной сте* пени сложны и объясняются изменениями, которые (происходят в молекулах окрашенные соединений при их взаимодействии с лучистой энергией. Если вещество окрашено, то это значит, что его молекулы по- 47
глощают свет с определенной длиной «волны. Например, красное вещество поглощает свет в зеленой области спектра, синее — в желтой и так далее... В одних случаях изменение окраски фотохромного вещества происходит без изменения его химической структуры. Поглотив квант света, молекула фотохрома переходит в возбужденное (ме- тастабильное) состояние и начинает поглощать электромагнитные колебания уже с другой длиной волны. Обратный переход в бесцветное состояние (Происходит медленнее, так «как «время жизни» возбужденной молекулы может оказаться (достаточно большим. Фотохромные стекла, «работающие» по этому принципу, самые лучшие: они (Практически -не «устают». По-видимому, стекла такого типа и используются в США для изготовления колпаков самолетов. Существует и другой тип фото- хромных веществ. Изменение их окраски (происходит от того, что «а свету молекулы изменяют свою первоначальную структуру {к веществам такого типа как раз относится спиропиран). Поглотив «вант света, фотохромная молекула оказывается способной к различным самопроизвольным превращениям — изменению пространственного расположения группировок атомов или шеремеще- нию двойных связей. При этом образуются неустойчивые структуры, имеющие спектр поглощения, отличный от спектра поглощения исходного вещества. С фотохромией биологических объектов мы сталкиваемся при изучении процесса фотосинтеза: хлорофилл, .поглотив квант света, оказывается способным к обратимым превращениям в ходе окислительно - восстановительных фотореакций. Одним словом, явление фотохромии заслуживает самого пристального внимания. МОЛОДАЯ АРХИТЕКТУРА Молодые киевские архитекторы и художни- ники с большой любовью и вкусом строят, перестраивают и украшают столицу своей республики. Забредите в любой уголок этого прекрасного города — везде вы увидите следы их творчества. Жилые дома и Дворец пионеров, гостиница «Днепр» и автостанция — всего не перечесть. И всегда в союзники себе они берут химию — ее строительные и отделочные материалы, ее лаки и краски, облагороженные ею керамику и стекло. На этой цветной вклейке вы можете увидеть новый Киев: это макет (кстати, выполненный из пластмассы) нового аэровокзала и отдельные фрагменты настенной мозаики. Авторы проекта архитекторы А. Добровольский, А. Малиновский, Д. Попенко и художники Э. Котков, В. Ламах, И. Литовченко. Фотография на другой стороне вклейки сделана под Киевом, в городе Каневе. Здесь родился великий украинский поэт Тарас Шевченко, здесь же — его могила, здесь похоронен писатель и воин Аркадий Гайдар. В Канев съезжаются туристы со всего света. Для них и построена эта гостиница из пластика и стекла по проекту архитекторов М. Гречины, Н. Чму- тиной, А. Зубок и Е. Гусевой. 48
*tmMmiikmw^»m\"--
Т. Л*?. "»«*fcu^S >*ja£-~t ::** ■*'" x* '•.i,y
ЕЩЕ ОДНА ПЕСНЯ ПРО РЯБИНУ Кандидат биологических наук Т. П. ОВЧАРОВА Более ста лет тому назад из ягод ряЬины было выделено белое кристаллическое вещество — сорби- новая кислота. Свое название она получила от латинского названия рябины — Sorbus. Долгие годы это вещество мертвым грузом лежало на полках лабораторий. И о нем заговорили лишь после того, как было установлено, что оно губительно действует на некоторые виды микроорганизмов и вместе с тем безвредно для человека. Еще в древнем Египте лук и чеснок использовали как консерванты —вещества, предотвращающие порчу продуктов. Для этой we цели в Сибири >и на Кавказе до сих пор выращивают черемшу. Конечно, свойства этих растений были открыты случайно, так как только после работ Луи Пастера, заложившего основы современной микробиологии, стало возможно говорить о направленном поиске новых эффективных консервантов. Но уничтожить микроорганизмы, способные вызвать порчу продукта,— это лишь полдвла. Такие вещества, как формалин или сулема, тоже обладают консервирующим действием, однако попробуйте съесть приготовленные с их помощью «консервы»Г Полная безвредность для человека — вот первое основное требование, которое предъявляют к консервантам. Далее. Не надо забывать, что некоторые микроорганизмы участвуют в «технологическом процессе», например в приготовлении сыра, кислого молока, квашеной капусты, соленых огурцов и т. д. Следовательно, консервант должен оЬладать еще одним свойством — избирательностью действия по отношению к различным видам микроорганизмов. И вдобавок ко всему 'консерванты не должны изменять вкуса, пищевой ценности и внешнего вида продуктов, а также должны быть доступны, дешевы и удобны в обращении. Развитие синтетической органической химии привело к тому, что в арсенале микробиологов оказались сотни и тысячи веществ, обладающих консервирующим действием. Но веществ, пригодных для практического использования, были только единицы. И как это часто бывает, самые лучшие результаты дало вещество, давно (всем известное и крайне простое по строению. Так сорбиновая кислота «родилась» во второй раз. Что такое сорбиновая кислота? В ее 'молекулу входят шесть атомов углерода, «восемь атомов водорода и два атома кислорода. Связаны они (между собой следующим образом: НС—СН II II НзС—СН НС—СООН В организме человека сорбиновая кислота полностью разрушается, давая при этом углекислый газ и воду. Вместе с тем она обладает замечательной способностью подавлять активность фермента грибков — дегидрогеназы, нарушая этим нормальный обмен веществ и задерживая рост плесени, но не влияя на развитие молочнокислых бактерий. Одним словом — это идеальный консервант. Как получают сорбиновую кислоту? Для того чтобы добыть 1 кг этого вещества из рябины, надо переработать около 495 кг спелых ягод, применяя при этом сложные экстракционные и химические методы. Гораздо проще ее синтезировать. Синтез сорбиновой кислоты проводят в две стадии. Снача- 4 Химия и Жизнь, № 7—8 49
ла кротоновый альдегид СН3СН = СНСНО конденсируют с кетеном СН2=С=0 м получают (полимерный продукт, в котором отдельные звенья соединены кислородными мостиками. При действии концентрированных щелочей или кислот происходит его расщепление «а отдельные «куски», которые тотчас же изомеризуются: в результате получается сорбиновая кислота. Особенно важно, что кротоновый альдегид и кетен—дешевые исходные продукты, и поэтому синтез сорбиновой кислоты на их основе уже поставлен на промышленные рельсы. Как применяют сорбиновую кислоту? Сорбиновая кислота—чрезвычайно активный антигрибковый препарат, и уже концентрации 0,01—0,1% достаточно для того, -чтобы она проявила свое действие. С ее ломощью можно приготовить впрок много разнообразных и вкусных продуктов. КОМПОТЫ Обычно их пастеризуют при .высокой температуре; от этого плоды развариваются и теряют свои естественные вкусовые качества. Если же при консервировании компота в него добавить 0,06% сорбиновой кислоты, то пастеризацию можно вести не при 100° С, как обычно, а при 70° и всего лишь 10 минут. Приготовленные таким способом компоты «е имеют постороннего привкуса, обладают приятным ароматом и хорошо сохраняются. ХРАНЕНИЕ СЫРА, МАРГАРИНА И ХЛЕБА Часто на поверхности сыра поселяются грибки, от которых он покрывается плесенью. Сыр сможет храниться долгое время, если его обработать слабым раствором сорбиновой кислоты или же обернуть в бумагу, пропитанную 1 %нным раствором. Сорбиновая кислота переходит с обертки на поверхность сыра и подавляет рост плесени. Точно так же мож1но хранить хлеб, маргарин «ли масло. Например, при 27° (это ведь очень жарко!) срок хранения хлеба увеличивается до 27 суток. ПРОТЕРТЫЕ ЯГОДЫ Обычно «хозяйки готовят «а зиму черную смородину, протертую с сахаром. Для того чтобы полученное пюре не портилось, в него приходится добавлять две части сахара на одну часть ягод. Такое пюре получается слишком сладким, да .и сахара уходит много. Но если в пюре добавить 0,05% сорбиновой кислоты, то оно долго не забродит и при уменьшении количества сахара вдвое. 50
ТОМАТ-ПЮРЕ Для приготовления томата-пюре протертые плоды подогревают до температуры 90—95° С и упаривают до содержания 12, 15 или 20% сухого остатка. Но и в этом случае не исключена «возможность поражения продукта грибками и дрожжами. Для подавления их развития можно использовать сорбино- вую кислоту. Например, добавление 0,05—0Г15% сорбинояой кислоты в томат-люре, содержащий 12% сухих (веществ, позволяет хранить его при комнатной температуре более двух месяцев. СОКИ И ВИНА Фруктовые соки, прогретые при 50° С >в течение 5 (Минут в присутствии 0,05% сорбиновой кислоты, не портятся в течение шести месяцев и, как показали исследования, практически не меняют своего состава при хранении. Точно так же добавка небольшого количества сорбиновой «ислоты к винам позволяет предохранить их на долгое время от прокисания. СУШЕНЫЕ ФРУКТЫ Фрукты влажностью 28% и выше (чернослив, инжир и другие) легко загнивают. Предохранить их от лорчи можно очень просто, обработав слабым раствором сорбиновой кислоты. СОЛЕНЫЕ ОГУРЦЫ Для того чтобы огурцы засолились, в «их должны развиваться молочнокислые бактерии. Но часто одновременно с этими бактериями развиваются и дрожжи, в результате чего огуречный рассол вспенивается и в огурцах образуются пустоты. Чтобы этого не произошло, достаточно добавить в рассол сорбиновую кислоту с таким расчетом, чтобы ее концентрация составила около 0,05%. Сорбиновая кислота — это чрезвычайно эффективный консервант. Имеются данные, что ее можно использовать для предохранения зерна от поражения грибками, причем даже и в том случае, если оно содержит много влаги. Предполагают, что в больших концентрациях сорбиновая кислота сможет тормозить прорастание зерна и картофеля. Точно так же появились сведения, что сорбиновую кислоту можно использовать даже для хранения силоса. Вот уж воистину универсальное средство! Sorbus aucuparia, милая нашему сердцу рябина... Про тебя теперь поют еще одну песню. Это песня труду ученых, всегда ищущих и всегда находящих новое. 4* 51
Недавно нашего корреспондента пригласили на довольно оригинальный обед. На первое был подан суп из мяса, пролежавшего высушенным около года, и таких же сушеных овощей — один аромат этого супа уже возбуждал аппетит. На второе — тот самый бифштекс, о котором будет идти речь на странице 56. Его было очень трудно отличить от свежеприготовленного. Но особенно вкусными оказались высушенная год назад и только что вновь напоенная водой алая клубника и небольшой белый кубик — попав на язык, он немедленно превратился в сладкий творог. После обеда наш корреспондент обратился в одну из организаций, подготовивших дегустацию — Московский технологический институт мяспой и молочной промышленности с просьбой рассказать читателям журнала о методе, с помощью которого были изготовлены исходные составляющие обеда. Вот что рассказал заведующий кафедрой этого института кандидат технических наук Э. И. Каухчешвили. ЧТО ЛЮБЯТ МИКРОБЫ Вода—основа жизни. Наличие воды — необходимое условие существования всего живого. В частности, в воде и влажных средах (содержащих свыше 15% влаги) при SAV обычной температуре поразительно быстро развиваются самые разнообразные микроорганизмы. Почти все пищевые продукты содержат значительную долю, иногда 99%, воды; отсюда и возникновение проблемы их консервирования, но отсюда же и генеральное направление решения этой проблемы: воздействие на воду. Процессы жизнедеятельности микроор- ■ ганизмов (обозначим эти процессы сугубо I условно «М») находятся в функциональной зависимости не только от влажности («W»), 52
но и от температуры («Т»). Эту зависимость, разумеется, тоже условно можно представить в виде простейшего уравнения: Л! = /(Т, W). Больше всего микробы «любят» температуру 37—40° С и влажность, близкую к 100 г)о. ЧЕГО НЕ ЛЮБЯТ МИКРОБЫ Если повысить температуру до 100° С, то вода начинает кипеть. При этом большинство микроорганизмов погибает — происходит стерилизация воды. Но одновременно и ценные составляющие продуктов претерпевают необратимые изменения — частично или полностью разрушаются витамины, гнактивируются ферменты, ухудшается качество белков и т. д. Так что высокая температура — палка о двух концах, она бьет не только по «чужим», но и по «своим». Однако, может быть, есть такие решения, при которых и волки будут сыты и овцы целы? Попробуем подойти к проблеме с позиций теории. Все знают, что в зависимости от температуры и давления вода может находиться в трех агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном. Взглянув на диаграмму изменения состояния влаги (рис. 1), легко представить себе все те основные превращения воды, которые могут произойти при воздействии на нее. Из приведенного выше уравнения ясно видно, что жизнедеятельность микрооргапиз- мов «М» можно приостановить, понизив или температуру «Т», или влажность «W», или то и другое одновременно. Итак, микробы «не любят» жары, холода и сухости. ЛЕД КАК ТОРМОЗ Начнем с «Т». Понизим температуру до нуля. В этом случае вода, содержащаяся в пищевых продуктах, еще не изменит своего агрегатного состояния, поэтому охлажденные продукты в наибольшей степени сохраняют все свои первоначальные качества. Такие продукты можно хранить 2—3 недели, а иногда и несколько месяцев. Если нужно продлить сроки хранения, то температуру придется понизить больше, до минус 10 — минус 30 градусов. Переводя воду в твердое агрегатное состояние, то есть в лед, мы «сковываем» ее активность, тормозим биологические процессы. Замороженные продукты менее полезны и вкусны, чем охлажденные, зато их можно хранить целый год и даже больше. Еще в 1683 году Роберт Бойль обнаружил, что тела, пролежавшие в ледниках Гренландии более LU С_Э 2 °~ <: 51 = г: ^ < с: i= СО < г о ТЕМПЕРАТУРА, "С Рис. 1 53
СУ6ЛИМАЦИ0Н ИАЯ КАМЕРА ДКГКА СТ ХОЛОДИЛЬНОГО АГРЕГАТА Рис. 2 30 лет, хорошо сохранились. Не раз в ледниках находили мясо мамонтов, пролежавших там тысячелетия. ДОЛОЙ ВОДУ! Куда более радикальный путь — воздействовать на «W», то есть удалять воду из продуктов, переводя ее в газообразное агрегатное состояние. Этот путь в виде тепловой сушки известен с глубокой древности. Тепловая сушка широко распространена и сейчас. Однако при этом пищевые продукты подвергаются существенным физико-химическим, биохимическим и другим изменениям (концентрация сухих веществ, значительная усадка, изменение белков, разрушение большей части витаминов и ферментов, потеря летучих веществ, плохая восстанавливаемость при добавлении воды и т. п.), в результате которых питательные качества продукта в значительной степени утрачиваются. Поэтому тепловую сушку применяют только для тех продуктов, которые при добавлении воды в значительной степени восстанавливают свои первоначальные качества — для молока, сухарей, макаронных изделий, некоторых фруктов, грибов и т. д. Принципиальный, неустранимый недостаток этого способа заключается в том, что в процессе сушки продукта его влага находится в жидком агрегатном состоянии (отсюда концентрация веществ, значительная усадка), а температура достаточно высока для того, чтобы одновременно с сушкой протекали многочисленные биологические процессы, приводящие к необратимым изменениям. НАШИ УМНЫЕ ПРЕДКИ А нельзя ли вести процесс сушки в условиях, когда влага находится в твердом агрегатном состоянии? Ведь в этом случае продукт сохранит свою форму и размеры, а биологические процессы будут приостановлены. Оказывается, эта мысль, хотя и, вероятно, в несколько иной форме, пришла в голову нашим предкам многие тысячи лет назад. Во многих районах земного шара жители зимой вывешивали ломти мяса и рыбы, которые сохли «на морозе». В Монголии и сейчас используют этот метод для сушки мяса. А домашние хозяйки отлично сушат на морозе белье. ПАТЕНТ ЛАППА-СТАРЖЕНЕЦКОГО В 1921 году горный инженер Г. И. Лап- па-Огарженецкий впервые в СССР запатентовал способ сушки при давлениях, лежа- гцих ниже ^.Оо мм ртутного столба. Если взглянуть на нашу диаграмму (см. рис. 1), то можно убедиться, что в этих условиях возможны лишь два состояния воды — твердое (лед) и газообразное (пар). При этом лед непосредственно переходит в пар. Такой переход называется сублимацией. Отсюда и общепринятое название процесса — сублимационная сушка. ПРОВЕДЕМ ОПЫТ В герметичную камеру, изображенную на рис. 2, поставим небольшой сосуд с водой и в нем установим термометр. Соединим этот шкаф с вакуум-насосом и начнем откачивать находящийся в образованной таким путем камере воздух. Хорошо известно, что с понижением давления температура кипения воды понижается (вспомните альпинистов, которые не могут сварить кашу, находясь на больших высотах). Когда остаточное давление в камере станет ниже 4,58 мм ртутного столба, температура воды снизится до 0° С, а затем вода быстро замерзнет. Если продолжать откачку воздуха, 54 I
температура льда будет медленно понижаться. С таким же успехом, «без холода» можно заморозить не просто воду, но и кусочек мяса или рыбы, яблоко или ягоду, молоко или творог. Роль охладителя в этом случае будет играть вода, находящаяся в продукте— тот же принцип заложен в использовании пористых сосудов, охлаждающих содержащуюся в них жидкость благодаря испарению части ее, которая просачивается через поры. Для того чтобы заморозить продукт, необходимо испарить примерно 15— 20% содержащейся в нем влаги. Бхли к замороженному продукту, который находится в нашей камере при остаточном давлении 0,5—2 мм ртутного столба, подводить понемногу тепло, то начнется процесс сублимационной сушки, то есть непосредственный фазовый переход льда в пар. ВОДА УШЛА — СТРУКТУРА ОСТАЛАСЬ При правильно организованном процессе сублимационной сушки продукт остается замороженным, влажность его постепенно снижается, а молекулярная структура не претерпевает существенных изменений. В конечном счете получается продукт, из которого удалена почти вся вода (остается всего от 2 до 5% влаги), причем это удаление происходило при низких температурах, резко тормозящих почти все биологические процессы. Следовательно, практически все исходные свойства продукта сохранились. Конечно, такой продукт очень порист, гигроскопичен. Поэтому его необходимо упаковать в парогазонепроницаемую тару. В подобной таре его можно хранить очень долго при обычной температуре. В этом новом методе используется второй путь — максимальное снижение влияния фактора «W» (влажность), но в сочетании с временным понижением влияния фактора «Т» (температуры). СНАЧАЛА МЕДИКАМЕНТЫ... Комплексное решение — одновременное воздействие и на «Т» и на «W» — одно из наиболее перспективных направлений консервирования пищевых продуктов. В первую очередь сублимационную сушку использовали у нас в стране для консервации плазмы крови, сывороток, пенициллина. Это было еще в сороковых годах. В 1955 г. при участии академика Белорусской Академии наук А. В. Лыкова в Ростове был пущен первый,— в то время крупнейший в Европе — цех сублимационной сушки пищевых продуктов. В январе 1964 г. вступил в строй цех сублимации на Ленинградском мясокомбинате. В первой половине 1965 г. начал действовать цех при Останкинском мясоперерабатывающем комбинате в Москве. До конца 1965 г. должны быть пущены еще два цеха — Ростовского объединения «Смычка» (после реконструкции и модернизации) и при Таллинском холодильнике № 1. ...ПОТОМ ОТБИВНЫЕ Посетим современный цех по консервированию пищевых продуктов методом сублимации, например цех сублимации Ленин- СБЩЕПРИЗНАННЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА НОВОГО МЕТОДА КОНСЕРВИРОВАНИЯ Высокое качества Продукты сублимационной сушки сохраняют почти все свои исходные свойства — вкус, цвет, аромат, консистенцию, содержание витаминов, ферментов и т. п. в течение длительного срока хранения (определяемого качеством тары и упаковки) и быстро, в течение 5—15 минут, восстанавливаются. Уменьшение веса продукта. Вес высушенных сублимацией продуктов .в среднем составляет лишь lU—Vs часть начального веса. Отсюда существенная экономия при дальних перевозках продуктов. Простота х 'р а « е и и я. Продукты сублимационной сушки в соответствующей упаковке можно длительное время (до нескольких лет) хранить при положительной температуре, без холодильников. Это позволяет использовать 'их в любых условиях. Упрощение торговли и приготовления пищи. Продукты, высушенные сублимацией, можно продавать в торговых точках без специального оборудования, а также через торговые автоматы. 55
градского мясокомбината- Он предназначен для консервирования мясных изделий — бифштексов, мяса в ломтиках, фарша и т. д. Поступающее сырье — очищенное от костей, жира и соединительной ткани мясо или фарш — укладывают в особые формы. Заполненные формы направляют в скороморозильный аппарат, где мясо замораживают до минус 7—10° С- Затем замороженные блоки мяса одинаковой формы специальная машина нарезает на ломти толщиной 10— 14 мм, которые поступают на сетчатые противни. Нагруженные противнями тележки быстро закатывают в сублимационную установку, двери которой герметично закрываются. Вакуум-насосы начинают откачивать воздух. Как только давление в камере снизится до 0,5—1 мм ртутного столба, к замороженным ломтикам мяса начинают подводить тепло. Вода, которая выделяется из продукта, улавливается конденсатором-вы- мораживателем. Когда последние кристаллики льда исчезнут из мяса, процесс, который длится 8—10 часов, считается оконченным. В сублимационную установку для выравнивания давления вводят инертный газ (азот или гелий), который заполняет ее объем и заодно многочисленные пустоты, образовавшиеся в продуктах после удаления из них льда. Двери камеры открываются, тележки выкатываются и разгружаются. После этого дозируют высушенные продукты по весу, расфасовывают их в пакеты из газопаронепроницаемых пленок, удаляют воздух, вводят газообразный азот и запаивают пакеты. ДЛЯ ЗЕМЛИ Приготовленные подобным способом легкие и высококачественные продукты находят все более широкое применение. Первые потребители их — участники арктических и антарктических экспедиций, геологи, альпинисты. Не менее важно снабдить разнообразными продуктами, которые можно длительно хранить без холодильников, рабочих новостроек, жителей отдаленных или труднодоступных районов. Весьма кстати будут они для туристов, а в летнее время — и для дачников. А какая благородная задача — организовать производство сухого материнского молока, которое можно было бы доставить почтовыми посылками в любой район по первому требованию местных детских консультаций. В некоторых случаях с помощью сублимированных продуктов можно организовать диетическое питание, а также лечение. Если растворить в воде, используемой для их восстановления, витамины, лекарства, то больной незаметно для себя пройдет назначенный врачом курс. Вместо воды для восстановления можно использовать фруктовые соки, молоко, сливки и т. п. В этом случае больной получит новый продукт, содержащий в единице объема значительное количество полезных веществ. ...И ДЛЯ КОСМОСА Экипаж космического корабля, направляющегося в сторону Марса или Венеры, в общем в дальний путь, вне всякого сомнения, оценит преимущества продуктов сублимационной сушки, вкусных, предельно легких, а в случае брикетирования — предельно компактных. (Для того чтобы приготовить килограмм бифштексов, нужно всего 250 граммов сублимированной говядины.) Свежая клубника или малина, душистые персики, вкусный творог, аппетитный бифштекс или котлеты и в заключение освежающий напиток или сок безусловно будут способствовать сохранению здоровья и боевого духа космонавтов. БУДЕМ ОПТИМИСТАМИ! В нашей стране намечен план широкого внедрения нового метода сублимационной сушки продуктов питания. Уже разработана технология получения более двух десятков изделий и готовых блюд. Проведено немало массовых дегустаций, участники которых единодушно приветствуют новую продукцию. Правда, для создания новой отрасли пищевой промышленности потребуется немало сил, прежде всего необходимо организовать выпуск соответствующего оборудования. Но, будем оптимистами — и поэтому, идя с работы домой, на всякий случай время от времени заглядывайте в специализированные магазины — «Турист», «Пищевые концентраты» и т. д. В один прекрасный день на прилавках появятся красивые пакеты из полимерной пленки с привлекательным рисунком и не всем еще понятным названием: «Продукт сублимационной сушки». 56
ФЕРМЕНТЫ АТАКУЮ Иногда консервированные соки получаются мутными от того, что в них плавают микроскопические волокна клетчатки. Отфильтровать эти волокна не так-то просто, «о, казалось бы, еще труднее их уничтожить. Клетчатка — это «строительный материал» растительной клетки. Каждое ее волоконце — фибрилла — состоит из пучка молекул целлюлозы, а каждая молекула целлюлозы представляет сабой цепочку, образованную из 100— 200 остатков глюкозы. Эти остатки связаны между собой настолько прочно, что «разъединить» -их можно только длительным нагреванием с серной кислотой. Но оказывается, что клетчатка — не такой уж «несокрушимый» материал. Вспомните, как легко, без особых усилий, можно свалить старое прогнившее дерево. Оно стало таким потому, что его «скелет», состоящий из клетчатки, разрушился под действием особых микроорганизмов. Способностью «переваривать» целлюлозу обладают многие грибы, паразитирующие на растениях; плесени, которые распространяются в растении не только по межклеточным пространствам, но и проникают в самые клетки; известно также довольно много «пожирающих» целлюлозу бактерий, среди которых встречаются как анаэробные формы, развивающиеся в отсутствии кислорода .воздуха, так и формы, требующие для своего развития кислород. Например, способность травоядных животных усваивать клетчатку обусловлена существованием в их желудке микрофлоры, сбраживающей целлюлозу до Сахаров. Такие бактерии и грибы обладают мощной системой так называемых экзоферментов, выделяемых, в отличие от эндофер- ментов, в окружающую среду. К экзоферментам относятся, например, амилаза — фермент, разлагающий крахмал с образованием мальтозы, и м а л ь т а з а, разлагающая молекулу мальтозы на две молекулы глюкозы (CeHioOsJn -*■ С12Н22О11 ->- СбН,206 крахмал мальтоза глюкоза Экзоферменты подготавливают компоненты внешней среды перед их использованием микроорганизмом. К подобным же ферментам относится и целлюла- з а, (разлагающая целлюлозу до глюкозы. Для того чтобы более тщательно и полно изучить свойства ферментов, разлагающих целлюлозу, и выяснить механизм их действия, ученые многих стран мира предпринимали попытки выделить эти ферменты в чистом виде. Было установлено, что целлюлозу разлагает не один фермент, а целый комплекс. Так, в одном случае удалось -выделить сразу 8 ферментов, гидролизую- щих клетчатку, причем 4 из них были внеклеточными, а другие 4 — внутриклеточными. Но для промышленного применения совсем не обязательно добывать идеально чистые ферменты: вполне достаточно иметь сумму ферментов, обладающих близкими свойствами. Такие ферментные препараты и, в частности, препараты целлюлозолитического комплекса, широко 'используются в консервном деле. Например, с •их помощью можно очень просто осветлить фруктовый сок: под действием фермента волоконца целлюлозы, вызывающие помутнение, быстро превратятся в глюкозу, а сам фермент разрушится при стерилизации. Замечательный способ! Целлюлоза занимает среди органических веществ, пожалуй, такое же место, какое кислород — среди элементов земной коры. И поэтому ферменты, управляющие ее превращениями, должны найти широкое практическое применение. А. К. ОВЧАРОВ 57
ЖИВЫЕ КОНСЕРВЫ Научные сотрудники А. С ЛОБАНОВА и М. 3. ПОКРОВСКАЯ Каждой весной хозяйки с тревогой поглядывают на заготовленный картофель — для него это не «пора цветения», а пора... прорастания. Картофель, заготовленный на зиму,— это своеобразные «живые» консервы. Если «обычные» консервы не портятся потому, что хранятся в абсолютно стерильных условиях, то картофель, как и живое растение, сам активно сопротивляется микробиологической инфекции. Известно, что после закладки картофеля в хранилище, в клубнях происходят раневые реакции заживления — на месте повреждения образуется естественный барьер из особой раневой ткани — перидермы, и пробкового вещества — суберина; кроме того, в этих местах выделяются вещества фе- нольной природы, губительно действующие на микроорганизмы. Одним словом, картофель «живет» и благодаря этому не портится. Но по этой же причине он и прорастает! Нетрудно догадаться, какие клубни обработаны ГМК, а какие — нет шашв: Задержать прорастание можно очень просто — понизив температуру до 0е С или ниже. При этом начнется процесс распада крахмала и накопления Сахаров — клубни приобретают сладковатый вкус, станут «морожеными». И здесь на помощь при^ ходит химия. Для того чтобы задержать прорастание картофеля, на плодоовощных базах уже несколько лет применяют препарат М-1. Он представляет собой порошок (дуст), содержащий 3,5% метилового эфира а-нафтилуксусной кислоты. СН2СООСНз Им опыляют картофель или при осенней закладке на хранение, или при весенней переборке из расчета 1,5— 3 иг дуста на одну тонну. После такой обработки картофель можно хранить при температуре порядка 4° С, и, так как препарат М-1 продается в хозяйственных магазинах, то его можно использовать и для хранения картофеля в домашних условиях. В 1965 году Главное сани- тарно - эпидемиологическое управление Министерства здравоохранения СССР разрешило применять препарат,
задерживающий прорастание не только картофеля, но и других овощей. Это гидра- зид малеиновой кислоты (ГМК): HCCONHNHa II НССООН Еще в поле зеленые растения картофеля или овощей опрыскивают 0,25 % -ным водным раствором натриевой соли ГМК, причем на каждый гектар обрабатываемой площади требуется 1000 л раствора. Картофель опрыскивают за четыре недели до уборки, морковь — за три, лук — за две: слишком ранняя обработка снижает урожаи, а слишком поздняя — не дает должного эффекта. В картофеле, обработанном ГМК, снижаются потери веса при хранении, замедляется процесс дыхания, уменьшаются потери крахмала и витамина С Предпо- Так выглядит росток картофеля под микроскопом А вот таким росток становится после обработки ГМК И И ft © И О и 0> «в и со а> И О я к В со Я и о 59
лагается, что ГМК тормозит синтез нуклеиновых кислот и тем самым задерживает процессы обмена. Но замечательно, что хотя картофель и впадает в глубокую «спячку», но тем не менее продолжает активно сопротивляться различным картофельным «болезням». Препарат этот действует главным образом на точки роста — глазки. Сравните две микрофотографии на стр. 59: на одной из них запечатлен росток необработанного картофеля, на другой — росток картофеля, обработанного ГМК. Если у необработанного клубня росток выпуклый, то у обработанного — плоский и деформированный. В целом же картина еще более разительна: посмотрите, как отличаются друг от друга обработанный и необработанный лук и картофель! Если вдуматься, то принцип, лежащий в основе такого рода «консервирования», таит в себе великие возможности. Известно, например, что изолированные животные и растительные ткани можно выращивать «в пробирке»: фантасты уже давно пишут о заводах, вырабатывающих мясо «без коров». Но когда такое «производство» станет реальностью, то революция произойдет и в области консервирования. Ведь научившись управлять процессами обмена веществ в «живом бифштексе» (так же, как удалось научиться управлять этими процессами в «живом гарнире» — картофеле) и, создав такие условия, чтобы его клетки находились, образно говоря, «между жизнью и смертью», мы получим «идеальные консервы», обладающие всеми достоинствами наисвежайшего продукта. Это— консервы будущего. ГМК предотвращает прорастание не только картофеля, но и других овощей Для того чтобы продукты не портились, нужно или уничтожить все содержащиеся в них микроорганизмы, или же создать такие условия, в которых они не могли бы развиваться. На этом и основаны все способы сохранения пищи —начиная от самых древних и кончая самыми современными. 7 способов приготовления ПИЩИ впрок 1 Можно предположить, что самыми первыми «консервами» было высушенное на солнце мясо мамонта... При высушивании в продуктах остается 10—20 процентов влаги и концентрация питательных веществ становится настолько высокой.
что микроорганизмы не могут их больше усваивать. Наиболее совершенный способ высушивания называется сублимацией: он заключается в том, что замороженные продукты помещают в высокий вакуум: содержащийся в них пед возгоняется и, поскольку при этом все время поддерживается низкая температура, то питательные и вкусовые вещества сохраняются неизменными. «тарихос»; во времена парусного флота традиционной пищей моряков была сопонина — крепко посоленное мясо. И, наконец, варенье, повидло, джем, засахаренные фрукты и ягоды — тоже древнейшие виды «консервов». з 4 Многие вещества губительно действуют на микроорганизмы; некоторые из них можно применять как консерванты. К исстари ис- пользуемым консервантам Неблагоприятные для развития микроорганизмов условия можно создать и иначе — увеличив в продукте содержание сопи или сахара. По свидетельству историков, в древней Греции широко распространенным продуктом питания была соленая рыба — по-гречески Квашение, мочение и маринование — тоже стариннейшие способы приготовления пищи впрок. При квашении и мочении в результате жизнедеятельности молочнокислых бактерий образуется большое количество молочной кислоты; при мариновании кислая среда создается добавлением определенного количества уксуса. Когда концентрация кислоты достигает некоторого уровня, микроорганизмы погибают, и полученный продукт может храниться, не подвергаясь порче. можно отнести фитонциды лука и чеснока; в последнее время для этой цели стали использовать антибиотики — например низин. Консерванты не всегда гарантируют полную сохранность продукта, однако они позволяют значительно снизить температуру стерилизации и уменьшить ее продолжительность. Благодаря этому консервы получаются более вкусными и питательными. 61
5 При понижении температуры жизнедеятельность микроорганизмов резко замедляется: именно благодаря этому замороженные продукты могут храниться неограниченно долго. Однако следует иметь в виду, что и при —20е С некоторые виды микробов продолжают развиваться. в Изобретателем способа термической стерилизации пищи принято считать француза Николая Аппера (начало XVIII века). Теперь известно, что большинство микробов погибает при 70—75 С, а при кипячении (около 100° С) погибают также все плесени и дрожжи. Однако существуют некоторые виды микробов, которые остаются жизнеспособными и после такой обработки. Поэтому практически стерилизацию приходится вести при 120—130С. Приготовленные таким образом продукты и принято называть собственно «консервами». В последнее время проводятся опыты по использованию ионизирующих излучений (ускоренных электронов и гамма-лучей) для приготовления консервов методом «холодной стерилизации». В этом случае микроорганизмы уничтожаются большой дозой радиации, практически не изменяющей вкуса пищи.
Консервы — это прежде всего консервная банка. Стеклянная или металлическая. «...Мы расплющили банку, мы превратили ее в куб, мы придавали ей всевозможные очертания, встречавшиеся в геометрии, но не могли пробить в ней дыру. Наконец за банку взялся Джордж, под его ударами она приняла такую дикую, нелепую, чудовищно уродливую форму, что Джордж испугался и отбросил мачту...». Так описал английский юморист Джером К. Джером злоключения путешественников, забывших прихватить с собой простой консервный нож.» И стекло, и луженая жесть—далеко не идеальные «упаковочные материалы»: стеклянные банки легко бьются и тяжелы, а жесть недостаточно инертна химически. Но чем же -их можно заменить? До недавнего времени трудно было представить, что существуют на свете какие-либо другие материалы, которые могли бы служить консервированным продуктам надежной защитой от микроорганизмов; материалы, которые не вступали бы в химическое взаимодействие ни с л и щей, ни с влагой и кислородом воздуха; материалы, способные выдерживать нагревание до высоких температур и не содержащие каких-либо вредных веществ или веществ, придающих продукту посторонний запах или привкус. А ведь всем этим требованиям отвечают некоторые виды .полимеров. Вспомните, как удобно хранить продукты в полиэтиленовых пакетах. Достаточно сделать всего лишь один шаг — создать внутри пакета такие условия, в которых микроорганизмы погибли бы или же не смогли развиваться,— и консервы будут готовы. Такие консервы — уже не фантастика: во всем мире широким фронтом ведутся работы по использованию полимеров в качестве тары для консервированных продуктов. Но вспомним сначала, какие основные способы консервирования существуют. Их можно условно разбить на три основные группы: консервирование замораживанием, тепловая стерилизация и консервирование методами, не требующими ни охлаждения, ни нагревания. Конкретный выбор полимерного (Материала определится в первую очередь тем, какой из этих методов будет применен. Если продукт замораживается, то полимер должен сохранять высокую эластичность при температурах до —30 и даже —60° С. Такими свойствами обладает полиэтилентерефталат (лавсан). Этот материал сохраняет эластичность при —60° С, устойчив при любой влажности, не изменяется под действием кислорода воздуха <и света. Более того, он выдерживает нагревание до +140° С, и поэтому размораживать продукт можно очень просто — кипячением в воде. В ряде зарубежных стран материалы такого типа широко используются для торговли обеденными консервами. После того как упакованный продукт разогрет, горячее первое или второе блюд.> можно есть непосредственно из жесткого прочного пакета. Совершенно иные требования предъявляют к полимеру, если консервы готовятся методом термической стерилизации. В этом случае основное внимание должно быть обращено на его теплостойкость: он должен выдерживать, не размягчаясь, нагревание до 120—130° С. Во многих странах (в том числе и в СССР) ведутся опыты по применению полипропилена, полиэтилентерефталата, полиамидов, полиэтилена высокой плотности, и некоторых фторопластов для упаковки овощных, мясных и рыбных консервов. Такие консервы доставили бы искреннюю радость героям Джерома К. Джерома... И особенно удобно применять полимеры в тех случаях, когда консервирование не связано с необходимостью нагревать или охлаждать продукты. Исследования последних лет показали, что соки, компоты, пюре и пасты можно длительное время хранить, если добавить к ним малое количество (не более 0,1%) химического консерванта (сорбиновой кислоты, ее солей, эфиров) или антибиотика (низина). Для продуктов с такими добавками пригодна тара, изготовленная из полистирола, поливинилхло- рида, полиэтилена. Но три другом методе «холодной стерилизации» пищи — облучении ее ускоренными электронами или высокими дозами гамма-лучей—возникает совершенно неожиданное затруднение. Дело в том, что в этом случае полимер иногда сам претерпевает глубокие химические превращения и образовавшиеся вещества могут не только придать продукту 63
неприятный запах, но и оказаться просто вредными. Например, материалы на основе хлорсодержащих полимеров '{поливинилхпорида, сополимеров винил- хлорида) под действием даже сравнительно небольших доз радиации начинают резко пахнуть, гак как при этом выделяются «хлор, хлористый водород и хлорпроизводные углеводородов. Оказалось, что наиболее устойчивы к действию радиации материалы на целлюлозной основе (лакированный и нелакированный целлофан), полиамидные пленки, пленки на основе тюлиэтилентерефтала- та и полистирол. Они не изменяются при дозах облученчя до 1,5—3 мегарад. Несколько хуже ведут себя изделия из полиэтилена и полилропилена', у которых после облучения появляется посторонний запах. Все это—только начало. Полимеры заменяют дерево, «стекло и металлы в самых разных областях; не удивительно, что очередь дошла и до такой бытовой «прозы» как консервы. Будем надеяться, что в скором времени мы сможем пойти в магазин и купить готовый обед в тонкой прозрачной полимерной упаковке... Кандидат технических наук Я. Г. МУРАВИИ Еще о сублимации Методом сублимационной сушки можно консервировать бифштексы, антрекоты, фарши, котлеты, кур, рыбу, креветок, картофель, морковь, лук, чеснок, свеклу, капусту, абрикосы, сливы, персики, бананы, малину, клубнику, ежевику, грибы, готовые первые и вторые блюда {особенно широко распространены грибные суповые смеси), творог м творожные изделия, фруктово-ягодные пюре, соки <и многое другое. Первая партия мяса сублимационной сушки, изготовленная на установке Ленинградского мясокомбината, была сброшена на дрейфующую станцию СП-12 в конце 1963 года. Вес кубического метра лродук- тов сублимационной «сушки составляет примерно 150—300 килограммов. В 1962 году в США было изготовлено 2,9 тысячи тонн продуктов сублимационной сушки, в 1963 году — 4,9 и в 1964 году — 8,5 тысяч тонн. Более сорока фирм США, Англии, ФРГ, Японии, Дании и других стран организовали выпуск оборудования для сублимационной сушки пищевых продуктов. ОСНОВАНО В 1868 ГОДУ Окончание, Начало см. стр. 20 В годы бурного развития химической промышленности и химической науки молодые инженерные кадры объединились во Всесоюзное инженерно-техническое общество химиков, деятельность которого распространялась в основном на промышленные предприятия. Это был неизбежный период количественного роста, поисков и смены форм, кратковременного, но небесполезного существования ряда химических обществ, в котором нашла выражение колоссальная творческая Энергия, развязанная революцией. Однако интересы строительства социализма требовали объединения усилий химической общественности. м 1952 1 " х о/ ЕШБНИБ о создании единого Всесоюзного химического общества имени Д. И. Менделеева было принято на VI Менделеевском^ съезде по общей и прикладной химии в 1932 г. Это был совершенно новый по характеру съезд, вызвавший огромный всенародный интерес; 3000 человек участвовали в его работе. На всем съезде лежал отблеск трудового энтузиазма первой пятилетки. После Отечественной войны советские химики проводили совещания и конференции по отдельным проблемам. Но они ни в коей мере не могли заменить Менделеевские съезды — эти подлинные праздники науки. К тому же постановка и решение крупной научной проблемы на современном уровне невозможны без совместной работы химиков, физиков, биологов, математиков, мехапиков. А где же собрать такую широкую аудиторию, как не на Менделеевском съезде? Вот почему традиция Менделеевских съездов была возрождена. А. ЖУЧКИНА 64
ИСТОРИЯ одной ДЕГУСТАЦИИ ^^ Осенью 1818 года в Россию прибыли два запаянных жестяных ящика, изготовленные в Лондоне за четыре года до этого и совершившие на корабле два кругосветных путешествия. «Побывав у островов Канарских, на берегах Бразилии, в морях Китая, Японии и Камчатки, между Азиею и Америкою, возвратились в Европу; наконец из Санкт-Петербурга сухим путем на перекладных телегах, быв небрежно везены, достигли до Харькова и до села Кручика». Их получателем был местный помещик, основатель Харьковского университета, опальный просветитель Василий Назарович Каразин. В присутствии участников основанного им «Филотехнического общества» оба ящика были осмотрены и вскрыты. «Говядина была выложена на блюдо и к общему удивлению найдена совершенно свежею: вареною, сытною, жирною и вкусною частью мяса, которому подобное редко встречается... Все присутствовавшие, в том числе дамы весьма разборчивого вкуса, кушали сию четырехгодовую говядину с большим удовольствием...». Интерес украинского помещика к прибывшим издалека консервам был не случаен. За пять лет до необычной дегустации в селе Кручике — в конце февраля 1813 года, когда русская армия, возглавляемая Михаилом Илларионовичем Кутузовым, гнала разбитое наполеоновское войско из России, «был отправлен из Слободско-Украинской губернии в главную квартиру Армии бочепок со свежею осетриною облитою желеем, который, в другом боченке углем осыпанном достиг без малейшего повреждения в Бауцен». Кроме «осетрины в желее» в обозе было: «питательная вытяжка (род сухого бульона), алкоголь (наикрепчайший очищенный спирт) и другие подобные припасы, которые могли с выгодой быть доставлены на самые отдаленные расстояния». Посланный с ними «войсковой товарищ г-п Жадь- ко» должен был явиться к самому главнокомандующему. Но «бесчисленные затруднения, встреченные на пути, а между тем победоносное движение Российских войск во внутренность Германии сделали то, что он не прежде мог иметь счастие представиться великому полководцу, как в первых числах апреля», за несколько дней до кончины Кутузова. Начальник генерального штаба князь Волконский препоручил прибывшего генералу Коновницы- ну (лежавшему после тяжелого ранения) и... графу Аракчееву. И хотя В. Н. Каразин, записи которого мы здесь цитируем, был уверен, будто «достопочтенный член» (Аракчеев тоже был записан в Фило* техническое общество) «сделали с их стороны все возможное», тем не менее «по необъяснимому стечению обстоятельств в продолжении шестинедельного трудного следования за армиею по Саксонии г-н Жадько не получил от начальника генерального штаба никакого ответа...». Все это далеко не означает, что консервированная осетрина и все прочее пропало. Отнюдь! «Отпущенные же образцы... раскуплены г. г. армейскими офицерами и одним англичанином из свиты посланника... Последний сообщил еще г-ну Жадьку счастливую мысль, что подобные сгущенные припасы могут с выгодою быть доставляемы в самую Англию...». Каразин, посылавший консервированные продукты Кутузову, был народность настойчивым человеком. И вот уже спустя два года созывается комитет из военных и медицинских чинов специально для рассмотрения его предложений. И вскоре управляющему Военным Министерством князю Горчакову докладывают, что «приуготовление большой части жизненных потребностей в сухом виде, который бы, не изменяя много их питательных свойств и вкуса, делал их с одной стороны удобными для отдаленной перевозки, а с другой же от воздуха и различных его температур неповреждаемыми в продолжение нарочитого времени, есть возможно и яезатрудни- тельно...». Надо сказать, что это мнение комитета основывалось вовсе не на умозаключениях: продукты были подвергнуты сушке в специальном устройстве, изготовленном Каразиным «здесь же в Санкт-Петер- Химия и Жизнь, № 7—8 .65
бурге в малых мерах» (в опытной установке, говоря современным языком). Результат опыта: «Мясо и капуста высыхает в семь и до осьми часов. Сохранив по мнению г. г. медиков все свои питательные части, уменьшается в объятиости как 11:8, а весом как 3 : 1, или менее; капуста в объятности 4 :1, а весом как 10 :1, или и менее...». Не удовлетворившись таким «лабораторным» экспериментом, генерал <<для большего еще в том удо стоверения 19 числа июня призвал четырех человек солдат артиллерийской команды и двух матросов, и накормил их в обед щами, которые сварены из мясных сухарей и сушеной капусты. Перед обедом поднесено им было по рюмке смеси из одной части алкоголя и двух частей речной воды («снаряд» Каразина был приспособлен не только для высушивания мяса и овощей, ио и для обезвоживания вин ного спирта поташом.— М. Ч.). Они были весьма довольны как сею водкою... так и щами, которые ели охотно». Проводившие экспертизу чины тоже не побрезговали огкушать и «нашли вышеупомянутую смесь алкоголя и воды достаточно крепкою и вкуснее продаваемого из питейных контор и домов вина, также и щи хорошего вкуса...». И наконец, чтобы узнать «сколь долго могут сохраняться все сии припасы в интрюме корабля», приготовленные Каразиным продукты были отправлены 18 июля 1815 года в кругосветное путешествие на бриге «Рюрик». К сожалению, эти опыты Каразина (как и многие другие его не менее интересные начинания) поддержки в России в те времена не нашлп. М. ЧЕРНЕНКО Что вы знаете и чего не знаете о консервах? После того как банка открыта, консервы перестают быть консервами. И поэтому хранить их можно не дольше, чем любые свежеприготовленные сваренные продукты A—1,5 дня). Кроме того, во вскрытых жестяных нелакированных банках консервы портятся еще из-за контакта с поверхностью жести при свободном доступе большого количества кислорода воздуха. Поэтому рекомендуется неиспользованные консервы сразу же переложить в стеклянную банку или обычную кухонную посуду. Иногда, вскрывая жестяные банки с компотами или соками из вишни, малины и других плодов и ягод, окрашенных в красный цвет, мы видим, что сироп или сок стали фиолетовыми. Это результат химического взаимодействия олова с красящими веществами всех красных и синеватых плодов и ягод (например, слив, вишни, черной смородины, голубики, черники). Для организма человека образовавшиеся фиолетовые вещества безвредны. Несомненно, что свежесобранные фрукты и овощи богаче витаминами, чем консервированные. Но хотя при консервировании витамины частично разрушаются, в готовых консервах они сохраняются гораздо дольше, чем в свежих плодах и овощах. А ведь еще недавно, пет 10—15 назад, даже некоторые специалисты-медики отрицали наличие в консервах витаминов вообще. Консервы не рекомендовались для питания детей и больных. Теперь же в больших количествах вырабатываются специальные детские и диетические консервы. 66
Порчу консервов под действием микробов (если они не все были убиты стерилизацией) называют «бомбажем», потому что дно и крышки банок под давлением выделяющихся газов вздуваются и банки приобретают вид «бомбы». «Бомбажная» бвнка консервов непригодна для питания. Однако при консервировании кислых фруктов в банках из нелакированной жести кислый продукт иногда вступает в контакт с железом и в результате реакции выделяется свободный водород, который и раздувает банку. У специалистов-консервщиков это явление так и называется — «водородный бомбаж». Такие консервы безвредны и их вполне можно было бы употреблять в пищу, если бы не «подозрительный» внешний вид: отличить водородный бомбаж от «обычного» невозможно. чают условный номер, присвоенный тому ипи иному виду консервов. Например, мвркировка 209В060 означает, что консервы выработаны во вторую смену 9 марта и что это консервы № 060 (такой номер присвоен рыбным консервам «Мелкий частик в томатном соусе»). Многие домашние хозяйки, вскрыв банку с зеленым горшком, сразу же выливают «рассол» и используют в пищу лишь зерна. А в этом «рассоле», вернее в заливочной жидкости, содержится Сахаров, витаминов, растворимых минеральных веществ столько же, сколько и в зернвх. Поэтому «звпивку» из консервов надо обязательно использоввть. Например, добавить ее в суп и т. д. Это же относится и ко всем другим консервам. При переработке овощей и ллодов их часто «бланшируют» — обрабатывают горячей водой или паром. При бланшировке разрушаются окислительные ферменты, которые обычно вызывают потемнение овощей и плодов (например, яблок) и ухудшают их качество. Поэтому после бланшировки растительное сырье может храниться дольше. Вы, вероятно, замечали, что на крышке и донышке любой жестяной банки с консервами выштам- пованы цифры и буквы. Все эти наборы знаков не случайны, они строго соответствуют стандартам и служат как бы паспортом консервов. На донышке жестяной банки обычно видны 5—6 знаков — вначале буква, затем цифры. Буквы означают группу заводов, к которой относится предприятие, выпустившее консервы (К — консервные заводы, М — мясные и молочные, Р — рыбные комбинаты), а все цифры, кроме последней, означают его постоянный номер; последняя цифра означает последнюю цифру года, в котором изготовлена банка. Например, Р 1992 означает, что банка изготовлена заводом № 199 в 1962 г. На верхней крышке, которой укупоривается уже заполненная банка, штампуют другие знаки: первая цифра означает порядковый номер смены, вырабатывающей эти консервы, вторая и третья — дату, следующая буква — название месяца. Месяцы обозначаются буквами в порядке алфавита: А — январь, Б — февраль, В — март, Г — апрель и т. д. Буква 3 исключается, так как она похожа на цифру три, поэтому август обозначается — И, сентябрь К и т. д. Последние три цифры озна- Однажды покупатель возвратил в магвзин банку «сгущенки», заявив, что обнвружип в ней осколки стекла. Оказалось, что это всего-навсего крупные, величиною с горошины, кристаллы молочного сахара — лактозы. Лактоза — естественная состввная часть молока, при сгущении она образует пересыщенный раствор. На холоду из такого раствора вырастают крупные прозрачные кристаллы, которые из-за их сравнительно малой растворимости в воде можно легко отделить и отмыть от остатков молока. Примерно так же происходит засахаривание варенья, только при этом кристаллизуется не пактоза, а обычный сахар — сахароза. А в виногрвдном соке часто выпадает в виде мелких «камешков» кислый виннокислый калий, который твк и называется — «винный камень». Часто внутренняя поверхность только что вскрытых жестяных нелакированных консервных банок бывает покрыта пятнами и полосвми синевато-коричневого цвета. Это происходит с консервами, которые содержат много белковых веществ (тушеное мясо, зеленый горошек, рыба). Дело в том, что при стерилизации этих продуктов обрвзуются сернистые соединения, которые сразу вступают в реакцию с оловом, покрывающим банку изнутри. Такая «мраморная» пленка безвредна, нерастворима в воде, прочно держится на жести, и ее не нвдо путать с потемнением, возникающим из-зв хранения открытой банки на воздухе. А. Ф. НАМЕСТНИКОВ 67
Литературный сценарий Лев ОСТЕРМАН < а. ш 2 ЭС а. >i а. ш Современная наука отрицает возможность создания машины времени. Но чего нельзя науке, то можно литературе. Литературная машина времени создана уже давно — называется она научной фантастикой. Обычно на этой машине совершают далекие путешествия — на расстояния в сотни и тысячи лет. Тогда машина времени подобна межзвездному кораблю — она открывает иные миры. Однако той же машиной можно воспользоваться как трамваем или автобусом и проехать на ней лишь одну-две остановки, собственно говоря, даже не в завтрашний день, а в «завтрашнюю» минуту. Подобное путешествие вам предстоит сейчас совершить. Литературный сценарий Льва Остермана «Профессор Верейский» находится где-то на границе между научно-фантастическим и научно-художественным произведением. Это рассказ об ученых нашего времени, о том, как они думают, что делают в своих лабораториях. Редакция воздерживается от оценки гипотезы, составляющей научную основу сценария, но считает своим долгом сообщить, что приведенная автором на стр. 82 цитата — это действительно выдержка из статьи биохимика Д. Кошланда, опубликованной в сборнике «Горизонты биохимии», выпущенном московским издательством «Мир» в 1964 году. Автор публикуемого сценария — ие профессиональный литератор, а биофизик — научный работник одного из академических институтов. 68
Битком набитый пассажирами автобус подруливает к остановке. Ирина выскакивает первой, быстро идет по тротуару. Она направляется к пятиэтажному зданию с колоннами, стоящему в глубине палисадника за высокой чугунной решеткой. На мгновение задержалась перед солидной, золотом по черному вывеской «Институт биологических проблем Академии наук СССР». Решительно вошла в распахнутые ворота, поднялась по ступеням к тяжелой дубовой двери, с трудом отворила ее. Большой, отделанный под белый мрамор вестибюль института разделен надвое невысоким деревянным барьерчиком. У прохода столик. За ним пожилой строгий вахтер. Ирина подходит к нему. Ирина. Мне к профессору Верейскому. Вахтер. Пропуск заказан? Ирина. Не знаю. Профессор просил меня приехать к трем. Вахтер. Как фамилия ваша? Ирина. Трошина. Вахтер листает бумажки. В вестибюль спускается Слава. Он подходит к барьерчику, где его ожидает по эту сторону тощий юноша в очках. Слава протягивает ему бумагу. Слава. Все в порядке. Езжай прямо в «Буревестник» и выдирай еще одну путевку в «Алибек» на третью смену. Наша альпсекция недополучила по разнарядке, так что требуй! Без дураков!.. Тощий юноша в очках. Я их возьму за горло. (Уходит). Вахтер. Нету на вас пропуска. Звоните в лабораторию. Постойте-ка! (Обращаясь к Славе). Вы у Николай Сергеича работаете? Слава. Да. Вахтер. Вот к нему пришли. Слава. Пропустите пожалуйста. Вахтер. Пропуск надо выписывать. Порядка что ли не знаете? Ладно уж, раз к Николай Сергеичу — идите. Слава и Ирина поднимаются по широкой лестнице на второй этаж.
Слава. Шеф на Ученом Совете. Должны скоро кончить. Лучше всего ловить его здесь, а то забудет про вас и исчезнет. Ирина. Я никогда не видела профессора. Как его узнать? Слава. Очень просто. Он совсем седой, белый. Не спутаете. Ну, н пойду. Ирина. А других седых нет? Слава. Другие в основном лысые. Ирина молча кивает. Слава. (Топчется на месте, поглядывая на Ирину). Так я пошел... Ирина (улыбаясь). Спасибо. Слава уходит. Ирина остается в холле. У стен диванчики и кресла под парусиновыми чехлами. В глубине холла дверь с табличкой «Директор Института член-корр. АН СССР А. С. Кочин». Рядом с дверью доска приказов. На ней много мелких бумажек и одно крупное объявление: «28 июня, в среду, в кабинете директора состоится расширенное заседание Ученого Совета. Повестка дня: утверждение перспективных планов работы». По холлу проходят сотрудники. Поодиночке — быстро, парами — медленнее. Стайка лаборанток в белых халатах смеется над чем-то явно не научным. Из группы более солидных сотрудников доносятся обрывки разговора, — Чепуха! Как можно планировать науку на шесть лет вперед? Ты знаешь, какие опыты будешь ставить через три года? — Что через три! Через год все может измениться в зависимости от результата, который я получу завтра. — Подождите. Ведь никто не просит перечислять опыты. Речь идет об основных направлениях... — Но от меня требуют цифры расходов на оборудование, материалы и зарплату сотрудников. А если в будущем году по ходу дела мне вдруг потребуется уникальный... — Вам дадут денег из резерва дирекции. — Нет, вы меня не убедите... Кабинет директора. За длинным столом сидят члены Совета, у стен — сотрудники из числа ведущих. Во главе стола Кочин, по правую руку от него ученый секретарь института Юрий Владимирович. Он садится, держа обеими руками толстую пачку бумаг. Такие же пачки у членов Совета. Ни одного равнодушного лица. Всеобщее оживление. Возгласы: «Однако!», «Ну и ну», «А как же вирус саркомы?». Кочин. Тише, товарищи. Судя по шуму, предлагаемая профессором Верейским тема вызывает живой интерес. Но прежде чем обратиться к ней, я хотел бы спросить — у вас, Николай Сергеевич... Почему вы не сочли возможным включить в план традиционную для вашей лаборатории работу по исследованию вируса саркомы у мышей? Верейский. Я наблюдаю за этой работой уже два года и пришел к выводу, что она себя исчерпала. Найденный восемь лет назад профессором Чекалиным вирус уже изучен досконально, но что с ним делать дальше? У человека ничего подобного обнаружить не удалось. Валерий Нифонтович, который ведет у нас эту тему, может за полгода подготсвить большую итоговую статью в «Успехи вирусологии» и на этом надо ставить точку. На шестилетие здесь планировать нечего. Ч и к и н. Не вашему ли скептическому отношению к вирусной тематике следует приписать уход из лаборатории Готовцевой и Верещагиной? Старейшие сотрудники, ближайшие помощники покойного Николая Павловича Чекалина! Верейский. Я не скрывал своей точки зрения на эту работу, коль скоро она у меня определилась. Впрочем, работать я им не мешал — тема стояла в плане и обеспечивалась в меру наших возможностей. Кочин. Вряд ли стоит сейчас обсуждать это. Возможно также, что вы правы и через некоторое время тему придется свернуть. Но почему 70
ее надо исключить из шестилетнего плана? Простите, не понимаю. Наоборот! Ведь она будет заканчиваться именно в это шестилетие И вы сами говорите, что вирус изучен досконально, будет итоговая статья, завершающая целое большое исследование... Юрий Владимирович. Это крупный козырь и для лаборатории и для всего института. Кочин. Конечно. И здесь мы уверены в результате. А составляя наши планы, мы должны думать о том моменте, когда с нас спросят их исполнение. Верейский (пожимая плечами). Как угодно. Можно и включить. Кочин. Отлично. Включаем. Юрий Владимирович, согласуйте потом с Николаем Сергеевичем формулировку. Юрий Владимирович. Может быть, не стоит указывать более ранние сроки окончания? Если выполним досрочно, бранить нас за это, вероятно, не будут? С н я к и н. Безусловно. Кочин. Теперь, Николай Сергеевич, относительно темы, которую вы предлагаете. Вы прекрасно знаете, что все мы с глубоким интересом относимся к вашим, я бы сказал, дерзновенным замыслам. Мы ломним, с каким энтузиазмом поддерживал ваши начинания Владимир Николаевич. Действительно, что может быть более важным и, так сказать, более волнующим, чем проблема, которой вы заняты. Поверьте, мы все здесь жгуче заинтересованы в ее решении. И ваш покорный слуга (улыбается) наверное, и Антон Васильевич... (Чикин сердито приглаживает волосы на затылке). И Антон Степанович... (Снякин, насупясь, кивает). Но насколько реальны перспективы этого решения? Насколько нам известно, обнадеживающих экспериментальных данных пока нет, да трудно их и ожидать за два года. Или я ошибаюсь и что-то уже наметилось? Верейский. Нет, не ошибаетесь. Успехами пока похвастать не можем. Надежды есть. Планы дальнейших экспериментов есть. Но за сроки поручиться не могу. Так же, как и за то, что весь замысел не окажется ошибочным. Это поисковая работа. Мы так и планируем ее. Кочин. А что если мы запишем работу в наш внутренний институтский план, так сказать для себя? А на «внешний рынок» давать ее (пока не будем? Нет возражений? Верейский. Нет. Чикин. Есть! Разрешите мне, Александр Степанович. Внутренний план — это тоже деньги, аппаратура, люди, наконец. У нас нет оснований подвергать сомнению исследования, которыми занят Николай Сергеевич. Но у нас, точно так же, нет пока оснований и для включения их пусть даже в институтский план. Может быть, попросим Николая Сергеевича подробно сообщить нам о том, что сделано за два года и как лаборатория планирует дальнейшие исследования? Снякин. Профессор Чикин безусловно прав. Да и сам Николай Сергеевич не отрицает, что его так сказать «вольный научный поиск» может, вообще говоря, привести в тупик. Чтобы санкционировать продолжение этого «поиска» Ученый Совет должен все-таки получить в свое распоряжение достаточно веские обоснования. Маршак. А что уважаемый Антон Степанович считает достаточным обоснованием? Двух лет едва ли достаточно даже для того только, чтобы разведать подходы к такой колоссальной и новой проблеме. Раз уж мы с самого начала согласились с ориентацией лаборатории Николая Сергеевича на исследования в этом направлении, то надо дать им воз можность спокойно работать. И не дергать их раньше времени. 71
Шум. Реплики: «Категорически с вами не согласен...». «Совершенно верно. Поддерживаю». «А если мы все потребуем права на вольный поиск?». «Обсуждение конкретных перспектив работы только поможет...». Ко чин. Тише, товарищи. Может быть, послушаем мнение секретаря партийного бюро. Прошу вас, Николай Иванович. Николай Иван ович. Прав профессор Маршак — нужно всячески поддерживать наших товарищей, которые ведут, если можно так выразиться, разведку на самом переднем крае. Дергать их раньше времени не следует. Но и про;фессор Чикин тоже прав. Мы должны иметь возможность составить наше коллективное мнение о том, в правильном ли направлении ведется разведка... У меня вот какое предложение. Давайте подождем еще год. В план, даже внутренний, работу включать пока не стоит, а будущим летом послушаем подробный доклад Николая Сергеевича о холе исследования. Тогда и будем решать... Ко чин. Как, товарищи? Предложение, по-моему, разумное. Я бы рекомендовал принять его. Нет возражений? Отлично. Через год, Николай Сергеевич, ждем вашего подробного сообщения. А пока работайте спокойно... Разрешите перейти к следующей лаборатории. Юрий Владимирович, прошу вас. Юрий Владимирович поднимается, держа обеими руками толстую пачку бумаг. Снова холл. На стенных электрочасах половина пятого. Спешат лаборантки, уже без халатов. Из-за двери в глубине холла слышны голоса, скрежет передвигаемых стульев. И р и и а встает с диванчика. Дверь отворяется, из нее толпой, разминаясь и громко разговаривая, выходят научные сотрудники. За ними более степеиио идут члены Ученого Совета. Ирнна всматривается,, увидела Верейского, подходит к нему. Ирина. Простите, профессор. Моя фамилия Трошина. Я вам звонила сегодня... Верейский. Трошина? А, да-да! Долго ждали? Слушаю вас. Ирина. Видите ли... Я кончила по кафедре биохимии. У меня нет распределения — я на вечернем. Больше всего я хочу работать у вас... Верейский. А что вы, простите, умеете? Ирина. Я три года лаборанткой работала. У профессора Полякова... Он и посоветовал мне прямо к вам обратиться... Если не нужны лаборанты, могу препаратором... Верейский. А вы знаете, чем мы занимаемся? Ирина. Конечно. Я все ваши статьи прочла. И ту... Сорок седьмого года... Верейский. С той поры сдвинулось не так уж много. Мы все еще ищем подходы. А искать подходы, знаете ли, можно и десяток лет. Пробовать методику за методикой. Обычная биохимическая кухня — довольно, между прочим, однообразная. А результаты, как правило, отрицательные. Ирина. Терпения у меня хватит. Верейский. Так, так... Значит, вы знаете, чем мы занимаемся... А что вы все-таки знаете? Может быть, присядем? Верейский и Ирина садятся на диванчик. Ирина, (глядя в одну точку, как на экзамене). Необратимые изменения клеток, характерные для их старения, например, замедление процессов обмена и обновления, наблюдаются практически одновременно во всех клетках нашего организма. Между тем, вне организма, на питательной среде удается культивировать клетки некоторых тканей неограниченно долго. Если условия дыхания и питания не изменяются, то эти клетки живут, размножаются, а следовательно, обновляются с постоянной скоростью; торможения этих процессов не происходит. То есть
такие, независимые от организма клетки фактически не стареют. Правильно? Верейский. Так. Правильно. Ирина. У профессора Полякова ставились такие опыты... Но в живом- то организме клетки стареют, хотя условия их дыхания и питания тоже неизменны. Отсюда мы делаем вывод... Верейский, (улыбаясь). Кто это мы? Ирина. Мы — это вы. Верейский. Так, так... Ирина. Отсюда мы делаем вывод, что старение есть функция организма как целого. Организм как-то управляет этим процессом, как-то отдает приказ о торможении жизненных функций клеток, о постепенном снижении темпов их обновления. Верейский. Каким же образом он отдает этот приказ? Ирина. Его разносит кровь —в виде особого белкового вещества — специфического «гормона старости»... Одного я только никак не лойму: зачем организму вырабатывать вещество, которое его самого постепенно убивает? Верейский. С точки зрения данного индивидуума это бессмысленно. Но зато очень осмысленно с точки зрения вида, его приспособления к изменениям условий существования. Можно сказать, что смерть —инструмент улучшения вида в процессе эволюции и в этом смысле она — двигатель биологического прогресса. Ирина. Все равно не понимаю. Смерть — и прогресс... Не понимаю... А как же бороться с «гормоном старости»? Верейский. Прежде его надо обнаружить, потом выделить, потом посмотреть — чего он не любит. Главное — обнаружить. Для этого у нас есть пока только один путь... Ирина. Какой? Верейский. Терпеливо и тщательно сравнивать белковый состав крови молодых и старых животных одного вида. Ирина. И найти белок, которого нет у молодых? Верейский. Прежде всего. И не думайте, что на фоне множества прочих белков крови легко обнаружить малую примесь еще одного белка. Во всяком случае за два года нам этого сделать не удалось... (Пауза). Но если и удастся, то нужно еще будет доказать, что это не просто побочный продукт старения, а именно наш гормон... (С горечью). И все это за один год... Ирина. Почему за год? Верейский. Таковы обстоятельства... Хотите посмотреть нашу лабораторию? Ирина. Очень! Верейский. Пойдемте. (Уходят по коридору). Верейский и Ирина входят в лабораторию. Светлая комната. Два больших окна. По стенам и в середине химические столы, полки с посудой и реактивами. Вытяжной шкаф, холодильник, аналитические весы, спектрофотометр. На столах множество хроматографических колонок разных размеров, коллекторы фракций, микронасосы. Некоторые из них работают. На одной из стен грифельная доска для семинаров. У окна большой письменный стол, полка с книгами. Очень чисто. В комнате один Слава. Он наполняет колонку. Слава. Ну и долго вы. заседали, Николай Сергеевич! Чем кончилось? Верейский. Год можем работать спокойно. Слава. И то хлеб. Верейский. Вот познакомьтесь. Это... Ирина. Мы уже немного знакомы. 73
Верейский. Тем л>чше. Мне придется оставить вас на полчаса. Слава покажет вам все-он у нас мастер на все руки — физик, биохимик, механик. Слава. Вы из «Комсомолки»? Ирина. Не угадали. Слава. Что же вас интересует? (Продолжает между тем набивать колонку. Заливает в нее порциями белую, хлопьевидную жидкую массу и каждую порцию спрессовывает давлением воздуха с помощью груши от обычного пульверизатора). И р v н а. Ваша кухня. Что это вы делаете? Слава. Стараюсь набить поплотнее эту чертову трубку. Ирина. Чем? Слава. Целлюлозой. Не простой, конечно, а специально обработанной. На ней повсюду нацеплены положительно заряженные группы атомов. Диэтиламин, но это неважно... Важно, что эти группы положительно заряжены и прочно связаны с целлюлозой... Что-нибудь поняли? Ирина. Давайте дальше. Слава. Когда я размачиваю целлюлозу в воде и набиваю этой массой хроматографическую колонку — ну вот эту трубку, то получается такая увлекательная штука. Вот посмотрите. (Переходит к другой, уже работающей колонке. Ирина идет за ним). В этом стаканчике плазма мышиной крови. Она не красная, потому что красные кровяные шарики мы осадили на центрифуге и отбросили. Осталась плазма и в ней все растворенные в крови белки. Это понятно? Ирина. Ага. Центрифуга — это вроде тех, на которых космонавтов тренируют. Слава (усмехается). Только поменьше. Ну вот. Этот насосик непрерывно подает плазму на колонку сверху (показывает). А внизу вытекает солевой раствор, в котором белков нет — они задерживаются на целлюлозе, как говорят «садятся» на колонку. Ирина. За счет электрического взаимодействия? Слава (удивлен). Да. На поверхности белковых молекул есть отрицательно заряженные группы атомов. Они притягиваются к неподвижным положительным ионам, закрепленным на целлюлозе, и весь белок к ней прилипает — сорбируется. Ирина. Но ведь все белки крови сидят на колонке вперемешку. Где же разделение? Слава. Это следующий этап. Хотя сидят белки вперемешку, но одни — более прочно, другие — менее прочно. Ирина. В зависимости от числа отрицательных зарядов на их поверхности? Слава (смотрит подозрительно). Вы химик? Ирина. Вторая попытка... Слава. Ладно. Поехали. Колонка загружена. Начинаем вымывание белков из колонки. Кислотой. Отрицательно заряженные ионы кислоты вытесняют белки обратно в раствор, и они один за другим с током жидкости выходят из колонки... И вот сюда собираем. Для каждой фракции отдельная пробирка (показывает коллектор-диск, на котором установлено в гнездах множество пробирок. В одну из них капает жидкость из колонки). А это портрет плазмы. В натуральную величину. (Показывает висящую на стене диаграмму.) Каждое деление по горизонтали — одна фракция, ну шросто номер пробирки. А по вертикали — концентрация белка в этой пробирке. Вот первые пять пробирок пустые, в них белка нет. В шестой он появляется, в седьмой больше, в восьмой еще больше,
а потом концентрация уменьшается и в двенадцатой снова пусто. Значит, с шестой по одиннадцатую фракцию выходил с колонки первый белок. Точки, соответствующие его концентрациям в этих фракциях, соединяем плавной линией. Получается белковый пик — портрет белка номер один. Ирина. Который заряжен слабее, чем все остальные и вымывается первым? Слава. Все-таки вы — химик... Или, на худой конец,— биохимик. Ирина. Почти прямое попадание. Биофак окончила. Месяц назад. А почему, собственно,— на худой конец? Слава. Лучше бы физический. А теперь куда? Ирина. К вам хочу. Слава. Я — за. Вам шеф рассказывал, зачем мы разделяем белки? Ирина Да. Слава. Так вот. С тех пор, как методика и все условия у нас отработаны, всегда появляются эти двадцать шесть пиков — двадцать шесть разных белков. Поначалу мы ждали, что у старых мышей будет на «портрете» одним пиком больше. Дудки! Те же двадцать шесть. Или гормона старости вовсе не существует, или он спрятался в каком-то пике вместе с другим белком. А, может, их там несколько. Попробуй, отыщи! Входит Верейский. Верейский. Жалуется на жизнь? Ирина. Немножко. Верейский. А если я скажу, что в институт прибыл сцинтилляцион- ный счетчик излучения и что директор на некоторое время решил его отдать нам? Слава. Ур-ра! Слава нашему директору! Николай Сергеевич, а что это он так расщедрился? И что значит на некоторое время? Верейский. Прибор предназначается для нового корпуса, а пока 75
корпус не готов, мы можем его осваивать с пользой для себя и для института. Благо у нас такие могучие физико-технические кадры, как ты и Миша. Слава. Мудро. Верейский. Так что забирайте прибор со склада прямо завтра с утра. Пока начальство не передумало. Слава. Будет сделано! Верейский (Ирине). Слава познакомил вас с нашей методикой? Ирина. Да. В е р е й с к и й. Еще не раздумали? Ирина. Пет. Верейский. Подумайте до завтра. Еще раз честно вас предупреждаю: работы будет очень много, гораздо больше, чем надежд на быстрый успех. Кстати, диссертацию обещать не могу. Для защиты нужны положительные результаты. Отрицательные там не котируются... Вы с мамой живете? Ирина. С мамой. Верейский. Вот и посоветуйтесь с ней. Из дверей института выходят Слава с Ириной, идут к автобусной остановке. Ирина. До чего здорово, все-таки! Слава. Еще бы не здорово! Шеф вынашивал это полжизни. После той самой сессии ВАСХНИЛ его заставили уйти из института. Преподавал в ветеринарном техникуме. В Тюмени. Там все и подготовил. Вплоть до рецептов ионообменников. Вплоть до прописей отдельных опытов. И р и н а. А как ему удалось вернуться? Слава. Владимир Николаевич вытащил. Бывший наш директор. В прошлом году ушел на пенсию. Молодец, старик. Шеф рассказывал, что он ему все эти годы регулярно высылал журналы, наши и иностранные — названий двадцать. И «прописку московскую выхлопотал. Любимый ученик — вроде сына. Ирина. Столько времени пропало... Слава. Теперь будем наверстывать! Подошел автобус. Слава и Ирина садятся в него. Верейский поднимается по лестнице старого дома. Звонит. Дверь открывает его жена Татьяна Григорьевна. Татьяна Григорьевна. Наконец-то. А у нас гости. Витя. Прямо из Праги. Из прихожей распахнута дверь в гостиную. Посередине гостиной большой круглый стол. По множеству стульев можно догадаться, что в этом доме часто и помногу бывают гости. На столе видавший виды чайник, разнокапиберные чашки, вероятно, дареные и памятные, коробка пастилы, баночка варенья. За столом друг детства Верейского журналист Виктор Петрович. Виктор Петрович. Привет, старый грешник! Танечка говорит, опыт у тебя. Знаем мы эти опыты! С какой-нибудь лаборанточкой любезничал. Скажешь, не угадал? В ер ейский. Как в воду смотрел. Однако после такого утомительного занятия чайку попить хорошо. Сейчас, только руки помою. Идет в ванную. Татьяна Григорьевна приносит ему чистое полотенце. Верейский. Спасибо, милая. Татьяна Григорьевна. Что-нибудь случилось? Верейский. Ничего непредвиденного. Заседали целый день. Утверждали планы на шестилетие. Татьяна Григорьевна. Неужели опять наскакивали? Верейский. А что же ты хочешь? Нападение — лучший метод обо-
роны. Эту тактику наши друзья усвоили крепко. В общем сроку дали год. А через год будут полный баланс подводить. Татьяна Григорье вн а. Ну, ничего. Не огорчайся. В году все- таки двенадцать месяцев... Верейский (повеселев). Это точно! (Целует жену в висок). Ну, пошли чаевничать. Идут в гостиную, садятся за стол. Татьяна Григорьевна разливает чай. Виктор Петрович. Значит, угадал... Пора бы тебе остепениться — вот что. (Замечает, что Верейский встревожен. Меняет тон.). Какие- нибудь неприятности? Верейский. Переживем. Хуже бывало. Виктор Петрович. Опять этот, как его... Чикин? Верейский. Он самый. Но не только он. Многие настроены отрицательно или скептически. Виктор Петрович. А директор? Верейский. Похоже и он также. Виктор Петрович. Да что они, с ума посходили? Верейский. Насчет этого сомневаюсь. А вот меня самого относят к категории помешанных — это точно! Виктор Петрович. Пусть нет уверенности в успехе. Но ведь дело- то какое?! Ну, ладно — Чикин или этот еще есть у вас, как его... Татьяна Григорьевна. Снякин. Виктор Петрович. Точно — Снякин. Тридцать лет в науке. А толку? Для таких твоя работа, как красный цвет для быка... Но Кочин! Он- то почему? Неужели не шонимает, какие перспективы... Верейский. Все он понимает. Но и ты его пойми. Ему нужен гарантированный успех. А разве я могу дать гарантию? И потом — Кочин несколько изменился стой поры, как стал членкорром. Ушел в академическую дипломатию. Готовит себе кресло академика... Он сейчас усиленно стимулирует развитие в институте таких исследований, о которых можно было бы доложить на Президиуме через год или два... Виктор Петрович. А что если нарушить конкордат? Верейский. Рано. Виктор Петрович. А по-моему, самый раз. Не то придется фельетон писать. А это — не мой жанр... Верейский. Рано. Виктор Петрович. Гляди! Верейский. Гляжу... Оставим-ка эти скучные материи... Расскажи лучше, как Прага? Лаборатория. Только что установили новый счетчик излучений. Это — светлосерый шкаф. Черные ручки, никелированные ручки, кнопки, шкалы. Множество лампочек, около них цифры. Когда прибор работает (считает импульсы) — лампочки мигают. Вокруг прибора Слава, Миша, Лариса и Любимова. У Славы в руках описание на французском языке. За своим столом записывает что-то Валерий Нифонтович, человек пожилой и желчный. Рядом, за микроскопом, его лаборантка Ниночка, девушка кукольной внешности, в образцово отглаженном халате. Люда у раковины моет посуду. Берет слева из кучи «грязного» стекла разные склянки, споласкивает их хромпиком, затем много раз водопроводной и дистиллированной водой. Кладет направо, на чистый противень. На ней резиновый фартук и перчатки. Вид недовольный. Люда. Неужели нельзя сразу сполоснуть за собой колбу? Слава. Теперь верхняя панель. «От тансьон» — высокое напряжение. Ясно — питание фотоумножителей. Включаю. Миша. Остальное и так понятно: вольтметр, тумблер высокого, предохранители. Читай порядок включения. Лариса (гладит прибор). Красота! Ну, просто ляг и умри! 77 I
I Миша. Не умирай, Лариса! Люда (Продолжает свое). Как-будто руки отвалятся... Слава. Так, напряжение у нас уже подано. Дальше. Установить кювету с препаратом в гнездо свинцового блока. Миша. Поставим пока пустую кювету (ставит). Сделано. Слава. Задать интервал времени счета импульсов рукояткой «тан». Ну, зададим три минуты... Так. Нажать и отпустить кнопку «марш» (нажимает). Понеслись. Неоновые лампочки лениво перемигиваются. Люда. Напачкают целую гору, а кто-то должен отмывать... Любимова. Что же он считает? Ведь кювета пустая? Слава. Собственный фон прибора. По описанию он должен быть не более 50 импульсов в минуту. Вроде так и есть. Лариса. Ас какой скоростью он может считать импульсы? Слава. До миллиона в минуту. Лариса. Нет, какой красивенький. А зачем он? Миша. Вот дремучий химик! Во-первых, чувствительность. Вместо сотни микрсграмм, которые нужны тебе для химического определения белка, здесь будет достаточно одного. Во-вторых, быстрота. Померял число импульсов, которое дает твой препарат за минуту, пересчитал по удельной активности и пожалуйста: имеешь концентрацию белка. Без всякой волынки. Классическая химия отжила свой век. Это понимать надо! Лариса. Но откуда у наших мышек возьмутся радиоактивные белки? Миша. Будешь кормить их какой-нибудь радиоактивной дрянью. Нина оторвалась от микроскопа, подходит к счетчику, наклонилась к Лприсеу что-то тихо говорит ей. Валерий Нифонтович. Было бы хорошо, если бы каждый в нашей лаборатории занимался своим делом. Все расходятся по своим местам. Слава углубился в схему прибора. Миша, проходя мимо Валерия Нифонтовича, заглядывает ему за плечо. Миша. Что же вы не посмотрите на наше приобретение? Валерий Нифонтович. А зачем? Миша. Все-таки нечто новое. Неужели вам еще не надоел ваш вирус? Уже 10 лет, как известно, что у мышей он вызывает саркому и они дохнут. И что дальше? Удивляюсь вашему терпению. Валерий Нифонтович. Ваше удивление, молодой человек,— плод научной незрелости. Наука движется не кавалерийскими атаками фантазеров и дилетантов, а терпеливым трудом исследователей. Тех. кто умеет наблюдать и систематизировать факты. X М и ш а. Если и не фантазия, то руководящая идея должна же быть. ^ А наблюдать можно всю жизнь. Природа многообразна, о. Валерий Нифонтович. Вы-то вряд ли способны заниматься одним О делом не только всю жизнь, но и неделю сряду. А жаль. Недаром пришли лось вам расстаться с профессором Чикиным... Вспомните,— кто вносил л существенный вклад в науку? Именно те, кто посвятил всю свою жизнь о. одной проблеме. Кто умел наблюдать и систематизировать факты. Идеи £ рождались уже потом, как итог наблюдений. < Миша. Но если наблюдать не то, что надо, идеи могут так и не ро- ш диться! Как же узнать, что стоит наблюдать, а что не стоит? ^ Нина оторвалась от микроскопа. С одобрением взглянула на Мишу. Любимова. К науке возможны разные подходы и каждый из них • имеет право на существование. 78 -о
Люда Спорить со всеми ума хватает, а вот догадаться посуду за собой сполоснуть, так этого нет... Любимова. Что вы все ворчите, Людочка? Прекрасно ведь знаете, споласкивай (посуду или нет, все равно ее надо мыть хромпиком. Тем более у нас, когда рядом работают с вирусом. Люда. Попробуйте-ка целый день. Очень интересное занятие! В конце концов это обязанность препаратора, а я лаборант. Миш а. Людка, имей совесть. Ты же прекрасно знаешь, что шеф пересел тебя в лаборанты не за особые заслуги, а зная твое тяжелое материальное положение, чтобы повысить зарплату. Люда. Если я не гожусь в лаборанты, то могу и уйти... Входят Верейский с Ириной и слышат конец разговора. Верейский. Людочка, вы вполне подходите к роли лаборанта, но вам надо преодолеть один свой недостаток. Вы недооцениваете важность мытья посуды. Ничтожные следы какого-нибудь вещества на стенках мензурки могут погубить результаты всего опыта... А потом — это же удовольствие. Берет мерный цилиндр, без перчаток, ловко наливает его до краев хромпиком, сливает хромпик обратно в бутыль, тщательно прополаскивает цилиндр. В е р е й с к и й. Смотрите, как сверкает! Люда возобновляет мытье посуды с тем же недовольным видом. Верейский. Друзья, разрешите представить вам нашего нового сотрудника. Ее зовут Ирина и она жаждет очертя голову нырнуть в наш омут. Прошу вас дружеским приемом смягчить ожидающие ее разочарования (подходит к счетчику). Ну как? Слава. Хороша машина. Верейский. Хорош. На него теперь все паши надежды. Начинается 79
новый этап. Но прежде чем он начнется, берите-ка стулья. Садитесь. (Идет к доске. Молодежь и Любимова рассаживаются перед ней.» И попробуем подвести некоторые итоги. За те полтора года, что мы работаем с колонками, мы испробовали двадцать различных систем разделения белков. В большинстве случаев картина распределения белковых пиков была либо неопределенной, то есть плохо воспроизводилась от опыта к опыту, либо совершенно одинаковой у старых и молодых животных. Только в одной системе, где мы использовали ионо- обменник на основе целлюлозы и прсмывку муравьиной кислотой, выявилось очень слабое, но воспроизводимое различие. Слава. Вы имеете в виду разную ширину восемнадцатых пиков? Верейский. Разумеется. Если я правильно изображу их пропорцию (рисует на доске), то мы имеем такую, примерно, картину. У старых животных восемнадцатый пик занимает 7—8 фракций, а у молодняка 5—6 фракций. Однако оба пика гладкие, раздвоения у старых животных не наблюдается. И тем не менее не исключено, что здесь содержится лишний белок, близкий по характеру своих зарядов к основному белку пика и потому выходящий из колонки почти одновременно с ним. В скольких опытах у нас наблюдалось различие между пиками? Любимова. В последней системе мы поставили 12 опытов. Различие наблюдалось в 11, но не всегда одинаково четкое. То, что вы нарисовали, соответствует, пожалуй, самому яркому случаю. Обычно пики отличаются по ширине на одну фракцию. Верейский. И все же искать лишний белок надо именно здесь. Искать его в других пиках у нас и вовсе нет оснований. Слава. И здесь оснований маловато. Мне кажется, надо продолжать и поднакопить уверенную статистику. Верейский. Ты забыл про счетчик. Теперь мы сможем поставить опыты более тонко. Лариса. Но как же, Николай Сергеевич? Миша. Погоди, Лариса. Верейский. Во-первых, как вводить радиоактивность? Добавлять в корм животных радиоактивные вещества. Какие? Желательно такие, которые, не разбавляясь, прямой дорогой будут включаться в состав белков. Напомню вам, что в число двадцати аминокислот, из которых строятся все белки, входит несколько штук так называемых «незаменимых аминокислот». Животное должно получать незаменимые аминокислоты в составе пищи и в таком готовом виде встраивает их в свои белки. Слава. Так, будем добавлять к рациону меченые незаменимые аминокислоты... Счетчик даст повышение чувствительности и ускорение анализа фракций на белок. Но причем тут новый этап? Верейский. Слышу речь не мальчика, но мужа. Конечно, новый метод создается как усовершенствование старого. Но в нем всегда надо искать возможность принципиально нового подхода к проблеме. Попробуйте поискать и здесь. Пауза. Все думают. Верейский смотрит на них улыбаясь. Миша. Николай Сергеевич, а если... я, кажется, нашел один подход. Сейчас, погодите... Да, вроде должно пойти. Верейский. Внимание, обсуждаем вариант Миши. Миша. Наш гормон, если он есть в восемнадцатом пике, мало отличается от основного белка этого пика по своему заряду, поэтому с колонки они идут вместе. Так? Но он может здорово отличаться по химическому составу, то есть по пропорциям разных аминокислот, входящих в его состав. Верно?
Слава. Мишка, ты гений! Миша. Сам гений!.. Допустим, что одной из незаменимых аминокислот, например, треонина, у нашего гормона много, а у основного белка ее мало. Будем давать мышам в пищу радиоактивный треснин. Потом возьмем от этих мцшей кровь и проведем разделение белков на колонке как обычно. Будем считать радиоактивность во фракциях восемнадцатого белкового пика у молодых животных и у старых. У молодых радиоактивность будет сравнительно небольшая, петому что у них только основной белок, а в нем, как мы условились, треонина мало. Так? Лариса. Так. Миша. Предположим, у старых мышей в восемнадцатом пике кроме основного белка есть и наш гормон. Пусть даже очень мало. Но зато он богат радиоактивным треонином. И радиоактивность в восемнадцатом пике у старых мышей сильно возрастет, различие этих пиков у молодых и старых животных заметно увеличится. Это и будет означать, что у старых в крови появился новый белок, богатый треонином. Слава. Может, у старых мышей пик даже разделится на два, если наш гормон немного сдвинут по фракциям относительно основного белка. Миша. Вполне возможно. Лариса. А если наш гормончик не богат треонином? Миша. Будем пробовать по очереди все незаменимые аминокислоты. Кжие там еще? Триптофан... Лариса. Метионин. Ми ш а. Давайте запишем, чтобы не пропустить (пишет на доске). Треонин, триптофан, метионин. Еще лейцин. 6 Химия и Жизнь, № 7—8 81
Любимова. «Изолейцин, валин... Не помню, какие еще. Можно посмотреть. Миша (Припоминает). Лизин, фенилаланин... Восемь из двадцати... Шансы есть. Какой-нибудь одной из восьми в гормоне, будем надеяться, содержится больше, чем в основном белке. Николай Сергеевич, я не заврался? Верейский. Думаю, что нет. Ничего лучшего я вам предложить не могу. Давайте для быстроты действовать параллельно. Разделим аминокислоты. Ты, Слава, бери триптофан и треонин. В помощь тебе дадим Ирину. Миша и Лариса, вам дальше по списку: метионин и лейцин. Ольга Петровна, на вашу долю — остальные. Любимова. Хорошо. Верейский. Отбирайте себе мышей, составляйте рацисны питания и действуйте. Радиоактивные аминокислоты заказаны. Но счетчик у нас один, так что придется работать посменно. Договорились? Миша. Договорились. Ребята, понеслись! Верейский. Прежде, чем понесетесь, отниму у вас еще несколько минут (достает из портфеля книгу). Только что вышла. Послушайте (читает). «Сущность процесса старения в настоящее время остается неясной... В качестве еще одной умозрительной гипотезы, опирающейся на приведенные выше -соображения о структуре ферментов и механизме действия гормонов, можно выдвинуть предположение о существовании «гормона смерти». «...Если живые системы действительно вырабатывают какой-то гормон, управляющий угасанием жизненных функций с течением времени, то поиски... препарата, способного воздействовать на этот гормон, представляют значительный интерес». Слава. Здорово! Любимова. Поздравляю вас, Николай Сергеевич. Лариса. Мы все поздравляем! Я и не знала, что Николай Сергеевич... Валерий Нифонтович. Извините меня, но я бы не спешил с публикацией. Нет, не спешил! Верейский. Слава прав — это действительно здорово. И я с чистой совестью принимаю поздравления, хоть и книга не... моя. Слава. Как не ваша? Лариса. Это же про наш гормон! Верейский. И тем не менее. Я прочел вам несколько фраз из статьи Кошланда. Валерий Нифонтович. Выходит, вас опередили? Забавно. Пауза. Слава, Миша, Лариса растерянно переглядываются. Ирина. Простите меня,—но неужели вам всем не обидно? Ваши мысли... Ваш труд... А теперь все это будет связано с чьим-то именем... Верейский. Отвечу вам, Ира, откровенно. Где-то в глубине души немного досадно, что не мы первые... Но по сравнению с чувством уверенности, которое рождается из такого совпадения, это, знаете ли, сущий пустяк... Ирина смотрит на Верейского восторженно. Прошло лето. Лаборатория. За окном дождик. Миша и Лариса у счетчика излучений. Ирина в изотопном халате и перчатках работает в настольном боксе. руки через отверстия с предохранительными нарукавниками просунуты внутрь ящика из плексигласа, где она расфасовывает радиоактивную аминокислоту. Слава смотрит в окно. Слава. Осенняя пора. Очей очарованье... Ребята, вы скоро слезете со счетчика? По графику должны были освободить его два часа назад.
Миша. Ты же знаешь, что он барахлил с утра. Слава. Я вас не виню. Но ждать надоело. Миша. Последнее измерение. Слава. Ну и как? Лариса. Все то же самое. Обе аминокислоты дают такую же, как раньше, картину распределения. Миша. Единственное утешение, что эта картина тем самым подтвердилась еще несколько раз. Вот и все. Прошу вас. Карета подана. Лариска» v ты остаешься? Лариса. На сегодня хватит. Сейчас, только уберу препараты. Слав а. Ирка, хватит возиться в боксе. Мой руки и давай считать. Только, пожалуйста... мой получше. Ирина снимает халат и перчатки, моет руки. Миша. Дети, мы вас приветствуем. Лариса. Желаю удачи (уходят). Слава и Ирина усаживаются у счетчика, Ирина достает рабочий журнал. Слава берет со стола штатив с пробирками. Выливает первую пробирку в кювету, закладывает кювету в прибор, включает счет. Темнеет. Лампочки счетчика ведут свою оживленную игру Слава. Давай пока не зажигать свет. Уж очень здорово мигают неонки. Ирина. Это прибор разговаривает с нами. Когда очень хочется получить какой-то результат, я его уговариваю: «Ну, считай быстрее!» Или — «Считай потише...» Хорошо все-таки... Слава. Знаешь, я тут как-то вечером целую философию сочинил. О том, что такое счастье. Настоящее счастье, по-моему, людям приносят три вещи: познание нового, процесс творчества и товарищество. Ирина. Только три? Слава. Есть, конечно, еще одна... Но это — статья особая... 83
Ирина. А! Хорошо хоть, что ты ее не забыл (смеется). Слава. Не смейся. Вот скажи, почему счастлив ребенок? Ведь детство f почти у всех пора счастливая! Он счастлив оттого, что узнает мир. Раз. Оттого, что создает его, творит в своих играх или даже из песка строит. Это два. И потом, у него всегда есть любимые товарищи. Все врожденные потребности человека удовлетворены. В этом и есть секрет счастья. А самое полное счастье человеку может дать, я считаю, занятие наукой. Познание и творчество здесь выражены, в высшей степени и занимаемся мы ею сообща и ради людей. Ирина. Благодарное и восхищенное человечество в моем лице рукоплещет. Но не сузил ли ты рамки счастья, приспособив их специально для научных работников? Спустя месяц. За окнами лаборатории первый снежок. Сотрудники собрались у стола Верейского. Верейский. Давайте смотреть, что же мы имеем. Любимова. Николай Сергеевич, я сейчас. Только докончу графики последней серии. Пусть пока ребята докладывают. Миша. Вот наши графики (кладет на стол). Нуль-эффект. Портреты белковых фракций всюду точно такие же, как раньше, без изотопов. Нового ничего не появилось, хотя прежнее небольшое различие восемнадцатых пиков подтверждается. Верейский. Это уже кое-что. У вас, Слава? Слава. У нас похуже. С триптофаном то же, что у Миши — характер различия прежний, а с треонином — никакого различия. И у старых, и у молодых мышей пики совершенно одинаковые. Так что здесь прежние наблюдения не подтвердились. Верейский (оживленно). Интересно! Ирина (удивленно). Что же здесь хорошего? Верейский. Если быть пессимистом и подвергать на основании этих ваших данных сомнению наши прежние опыты, то, разумеется, хорошего мало. Но попробуем прежние результаты считать достоверными. Ведь Миша с Ларисой и вы сами на триптофане еще раз подтвердили их. Тогда исчезновение различий при использовании одной радиоактивной аминокислоты говорит не меньше, чем увеличение этого различия. Слава. Господи, какой я идиот! Верейский. Представьте себе, что наш гормон отличается от остального белка 18-го пика не избытком, а недостатком треонина. Пусть, к примеру, он вовсе не содержит этой аминокислоты. Тсгда при подсчете радиоактивности наш гормон никак не проявит себя, и различие пиков у старых и молодых животных исчезнет. Ирина. А ведь верно. Я почему-то все время ждала увеличения разницы. Верейский. Психологическая ошибка. Нельзя анализиррвать результаты опытов с предвзятых позиций. Задавайте вопросы, а не ищите заранее ожидаемые ответы... Ольга Петровна, вы закончили? Любимова. Да. И знаете, если я нигде не ошиблась, то на изолейцине получается что-то уже очень хорошо. Смотрите (подает свои графики. Все склонились над ними). Миша. Вот это да! Лариса. Ой, какой пичок новый вылез, четкий-четкий! Ольга Петровна, можно я вас расцелую (обнимает Ольгу Петровну). Слава. Николай Сергеевич, вроде бы победа? Верейский. Подождите-ка. Посмотрим, как это повторяется.
Миша. Вот, вот и вот (перекладывает графики). А вот контроли у молодых. Как часы! Наш гормон чертовски богат изолейцином! Верейский. Гормон ли это, мы еще не знаем, но в крови у старых мышей действительно появляется какой-то новый белок. Миша. Гормон, конечно, гормон! Верейский. Ольга Петровна! Чтобы завершить ваш успех, надо убедиться, что в этом, как говорит Лариса, пичке есть белок, отличающийся от основного белка по своим физико-химическим свойствам. Нужен опыт с аналитическим ультрацентрифугированием. Дайте заявку в ультрацентрифужную и созовите нас всех, когда будете крутить. Ультрацентрифужная. Здесь Верейский, Любимова, Слава, Миша, Лариса, Ирина, инженер. Инженер включает ультрацентрифугу. Это большая серая машина, размером с два платяных шкафа, поставленных рядом; много ручек и циферблатов, на одном из них стрелка указывает число оборотов. На экране видна черная полоска. Когда белок оседает под действием колоссальной центробежной силы, по этой полоске двигается пик. По мере разгона центрифуги нарастает высокий, звенящий звук. Все молчат и напряженно смотрят то на указатель скорости, то на экран. Инженер. 10 тысяч оборотов в минуту. Ирина. Когда начнет оседать белок? Слава. Не раньше, чем на 40 тысячах. Сначала оба белка пойдут вместе, а потом должны разделиться. Инженер. Даю 20 тысяч оборотов. 30 тысяч. 40 тысяч. Слава. Сейчас пойдет. (Слева постепенно вырисовывается пик). Ирина. Слава, а если они не разделятся? Любимова. Значит, это один белок и никакого гормона там нет. Ирина. Но ведь радиоактивность... Миша. Неспецифическая адсорбция меченого изолейцина. Смотри... 85
Инженер. Прибавить скорость? Верейский. Вы как считаете, Ольга Петровна? Любимова. Я думаю, можно поднять до 50 тысяч. Они не должны идти слишком быстро. Инженер. Даю 50 тысяч. Крупным планом экран ультрацентрифуги. Видно, как постепенно передвигаясь, пик раздваивается, а затем четко разделяется на два отдельных пика. Ирина. Разошлись, дорогие! Миша. Как в учебнике. Верейский. Два разных белка. И различаются по молекулярному весу весьма заметно! Слава. Началась полоса удач! Так, что ли? Коридор института, ведущий в конференц-зал. Встречаются Верейский и Николай Иванович, идут к залу. Николай Иванович. Как впечатление от диссертации. Вы ее смотрели? Верейский. Смотрел. Но я в вопросах иммунитета плохо разбираюсь. Николай Иванович. А ваши дела как? Верейский. Лучше, чем я ожидал. Удалось обнаружить, что в плазме крови старых животных действительно есть лишний белок, отсутствующий у молодняка. Николай Иванович. Поздравляю. Верейский. Спасибо. Но поздравлять, собственно, рано. Лишний белок может оказаться просто одним из продуктов обмена или распада, который накапливается в ходе старения животного. Николай Иванович. И все-таки я рад, что вы продвигаетесь. Должен предупредить вас — летом на конференции придется принять серьезный бой. Кто-то уже бегал жаловаться в райком — зря, мол, разбазариваются средства. Верейский. Цыплят по осени считают. Николай Иванович. Нам придется по лету. Прошу вас. (Пропускает Верейского в дверь). Конференц-зал, приготовленный для защиты диссертации, наполовину пуст. Члены Ученого Совета и старшие сотрудники занимают три-четыре первых ряда. Молодежь— «болельщики» — устроилась в задних рядах. На досках и переносных стендах таблицы. Диссертант — румяный юноша в черном костюме — нервно крутит указку. Юрий Владимирович заканчивает чтение анкетных документов. В е- рейский и Николай Иванович проходят вперед, садятся. Юрий Владимирович. У кого-нибудь есть вопросы по зачитанным документам? Кочин (встав в первом ряду и повернувшись к валу). Угодно ксму- нибудь задать вопросы? Если нет, предоставим слово диссертанту. Пожалуйста. В вашем распоряжении 20 минут. Диссертант. Тема диссертации сформулирована как «Исследование особенностей процессов выработки иммунитета у кроликов в псстна- тальный период». Общеизвестно, что при попадании в кровь животного чужеродных белков в лимфатических узлах начинают вырабатываться другие, особые белки, так называемые антитела, которые, взаимодействуя с попавшими в кровь посторонними белками, заставляют их выпадать в осадок, после чего они уже выбрасываются из организма вместе с прочими отходами... (Верейский сначала слушает рассеянно, но затем лицо его становится все более сосредоточенным). Диссертант (продолжает)... Антитела взаимодействуют только с тем белком, введением которого был стимулирован их синтез. Собственные
белки организма, растворенные в крови, ими не затрагиваются. Антитела таким образом отличаются поразительной избирательной способностью и специфичностью действия — среди десятков растворенных в крови белков они отыскивают один, специфический для них... (Голос диссертанта постепенно замирает. Лицо Верейского. Потом начинает звучать его «внутренний голос»). Голос Верейского. «...Среди десятков растворенных в крови белков они отыскивают один...» и выводят его из организма. Если бы... если* бы мы могли синтезировать антитела для гормона старости! Но как заставить организм сделать это?.. Ведь гормон старости принадлежит к числу его собственных белков. На свои белки организм не реагирует выработкой антител... Надо как-то обмануть организм... Но как? Диссертант. Прививки, которыми мы широко пользуемся в лечебной приктике, также используют явление иммунитета... Голос Верейского. Обмануть организм... Заставить его наработать антитела на собственный белок... Как?.. Подсунуть ему чужеродный белок такого же строения или хотя бы очень похожий... Специфичность действия?.. Она не может быть абсолютной... В природе нет ничего абсолютного... Если чужеродный белок будет очень шохож, то выработанные для него антитела должны путать его с нашим гормоном и выводить из организма гормон старости вместе с чужеземцем... Но сни должны быть очень похожи... Очень, очень похожи... Значит, надо выделить гормон. Скажем пока осторожнее — лишний белок из восемнадцатого пика у старых мышей. Детально проанализировать его состав и структуру и подобрать белок, очень схожий с ним... Безнадежно... С нашими средствами анализа совершенно безнадежно... Кэндрью потратил на анализ струк- 87
■ туры миоглобина десять лет. А у нас нет ни его опыта, ни его техники... Безнадежно... И если даже узнаем структуру, то где взять похожий бе- ф лок? Если только опять гормон старости?.. Да, да, да... Гормон старости от другого животного! Очень вероятно, что они устроны сходным сбра- ■ зом... Нет, не ст другого животного, а от другого вида того же животно- щ го. Например, белые мыши и полевые. У них эти гормоны должны быть ■ похожи... А что как попробовать опыт вслепую? Без анализа структуры Щ белка?.. Выделить гормон старости из крови полевых мышей и ввести ■ его белым мышам. Так-как, будем внимательны... Значит, мы выделяем ■ наш лишний белок из крови полевых мышей и вводим его в кровь бе- щ лым мышам... Так... Для них это будет белок чужеродный — начнется щ наработка специфических антител... Так... Но этот белок очень похож ■ на их собственный гормон старости... Предположим, чго это так... До- I пустим на минуту. Синтезированные антитела не различают между со- I бой два гормона старости, своей и чужой, атакуют оба и вместе с чуже- I родным белком выбрасывают из организма свой гормон... Процесс ста- I рения замедляется! Старение замедляется!.. ■ Что-то очень просто! Слишком просто и слишком заманчиво! Слиш- ■ ком, слишком просто! Где-то должна быть ошибка! Надо искать ошиб- ■ ку в рассуждениях, в основных допущениях... Их сделано много... щ Но почему не попробовать? У нас все есть для этого. Все есть. Все- I все. Невероятно заманчиво! Только не обольщаться. Один шанс из ста — ■ не больше. Слишком много допущений... Но попробовать стоит. Безус- щ ловно стоит!.. ■ (Окончание следует)
ПРОСТЫЕ ОПЫТЫ АТОМАРНЫЙ ВОДОРОД Каждый, «то хотя бы немного знаком с химической литературой, наверняка встречал выражение: вещество «в момент выделения» ■или ло-латыни «in statu nascendt». Особенно часто так говорят о водороде. Чем же отличается «све- жевыделенный» водород от обыкновенного? Ведь, казалось бы, свойства веществ не должны зависеть от времени, прошедшего с момента их получения. Однако это не всегда верно. Дело в том, что водород (как, впрочем, и некоторые другие вещества), получающийся в результате химических и электрохимических реакций, выделяется в виде отдельных атомов, которые (немедленно объединяются попарно, образуя молекулы. Индивидуальные атомы *> водорода очень активны, чего нельзя сказать о молекулах. Для того чтобы использовать химические свойства атомарного водорода, нужно «поймать» одиночные атомы раньше, чем они соединятся в (Молекулы Нг- Значит вещество, которое мы хотим подвергнуть их действию, должно находиться непосредственно в том месте, где эти атомы образуются. Проследить деятельность атомов водорода можно в нескольких очень шростых опытах. Возьмите обычную пробирку и налейте в нее бурый раствор хлорного железа FeCU, затем, прилейте туда же ■разбавленной соляной кислоты и бросьте кусочек металлического цинка. Вы заметите, что вскоре раствор из бурого станет бледно-зеленым. В пробирке протекает следующий процесс: Zn + 2HCI = 2пС1г + + 2Н. Часть атомов водорода прежде, чем соединиться между собой, встречает на своем пути ионы Fe3+. Происходит реакция: Н + Fe3+ = Fe2+ + Н+ или в молекулярной форме: Н 4- FeCU = = HCI + FeCI2. Ионы Fe2+ и придают раствору светло-зеленую окраску. Если через такой же раствор 'хлорного железа пропустить «готовый» водород, цвет раствора не изменится. Отсюда (Ясно, что ■столь сильными восстановительными свойствами обладают атомы, а не молекулы .водорода. Если у «ас есть любая растворимая соль ванадиевой кислоты (KVOs, NaVOs, NH4VOg), то, прилив к «ей соляную кислоту м бросив кусочек цинка, вы увидите уже несколько переходов окраски, причем каждый новый цвет соответствует определенной степени восстановления ванадия. Эти превращения также объясняются большой восстановительной активностью атомарного водорода, вытесняемого цинком из кислоты. ПРОБА БЕЙЛЫПТЕЙНА Молекулы многих органических веществ содержат галогены. Есть очень простой способ распознавания таких веществ — проба Бейльштейна. Для того чтобы провести пробу Бейльштейна, вам потребуется специальный прибор, который легко сделать самому. Это — медная проволочка длиной примерно в десять сантиметров. На одном конце проволочки сделайте петлю, другой воткните в корковую •или резиновую пробку. Чтобы подготовить его к работе, требуется одно — прокалите кольцо в пламени газовой горелки, чтобы выжечь с его поверхности возможные загрязнения (признаком исчезновения этих за- г рязнен ий будет бесцветность пламени, в котором вы будете прокаливать кольцо; в начале процесса пламя может принимать самые разнообразные цвета и оттенки). Остывшую петлю, покрывшуюся черным налетом окиси меди, опустите в испытуемое вещество, затем проволочку с небольшим количеством вещества вн овь в несите в п л ам я горе лк и. Если в вещество входят галогены, появится характерная ярко-зеленая окраска пламени. Проба Бейльштейна — очень простой и надежный способ обнаружения галогенов в органических соединениях. Суть процесса состоит в том, что галогены, входящие в состав органического вещества, взаимодействуют с окисью меди, давая летучий продукт, который in окрашивает пламя. Опыт можно проводить с любым органическим веществом, содержащим атомы галогена, например с дихлорэтаном, хлороформом, бром- бензолом. 89
I Дмитрий Иванович МЕНДЕЛЕЕВ
РАССКАЗЫВАЕТ СОВРЕМЕННИК МЕНДЕЛЕЕВА В числе делегатов IX Менделеевского съезда был один из старейших русских химиков, выпускник Киевского Политехнического института, а ныне профессор Новочеркасского политехнического института И. Ф. ПОНОМАРЕВ. Он рассказывает... В феврале 1903 года в Киевском политехническом институте в торжественной обстановке защищал дипломные работы первый выпуск инженеров-механиков, строителей, химиков-технологов, а также агрономов, поступивших в институт в 1898 году. Я был тогда студентом 3-го курса химического отделения. • Нам разрешалось смотреть на защиту с балкона актового зала. После лекций я заходил на балкон и наблюдал, как студенты рассказывали содержание дипломных проектов. Чертежи были развешаны на досках, стоявших около стола, покрытого зеленым сукном. А за столом сидели члены экзаменационной комиссии во главе с Дмитрием Ивановичем Менделеевым. Менделеев специально приехал из Петербурга (министр финансов С. Ю. Витте, в чьем ведении находился институт, пригласил его быть председателем первой экзаменационной комиссии). Признаюсь, тогда Менделеев интересовал нас, студентов, больше как председатель комиссии, чем как великий химик, творец периодической системы элементов. Дмитрию Ивановичу приятно было вновь войти в жизнь высшей школы после длительного перерыва. С вниманием следил Дмитрий Иванович за докладами студентов, защищавших дипломные проекты и работы* Особенно заинтересованно относился он к работам студентов химиков и агрономов, участвовал в дискуссиях по проектам новых заводов и научным проблемам, которые разрешали студенты в своих лабораторных исследованиях. Дмитрий Иванович обошел все лаборатории химического отделения, наблюдая постановку исследовательских работ и условия подготовки химиков-технологов, в которых очень нуждалась Россия. Недостаток специалистов задерживал развитие русской химической промышленности. 91
При осмотре лабораторий главного корпуса института Дмитрий Иванович заинтересовался изобретением заведующего кафедрой электротехники проф. И. А. Артемьева, сконструировавшего костюм из медной сетки. В этом костюме Н. А. Артемьев делал интересные опыты, производя молнии с сильным треском. Он пропускал при этом ток с напряжением до десяти тысяч вольт. Экзаменационная комиссия во главе с Д. И. Менделеевым должна была проверить и оценить подготовку специалистов, оканчивающих первый в ведомстве министерства финансов Киевский политехнический институт. Менделеев дал хороший отзыв о работе института. Это послужило толчком для расширения сети политехнических институтов: они были открыты в Петербурге, Варшаве и Новочеркасске. Государственная экзаменационная комиссия, председателем которой был великий химик Д. И. Менделеев, работала не в обычное время. Интересна, например, такая деталь. В соответствии с учебным планом в политехническом институте был установлен четырехгодичный срок обучения. Первый выпуск инженеров и агрономов должен был произойти не в феврале 1903, а в мае 1902 года. Но в 1901—1902 учебном году в Киевском политехническом институте происходили частые студенческие волнения, сопровождавшиеся забастовками. На них ушло около 12 учебных недель (из 28 по плану). Министр С. Ю. Витте издал приказ: «В течение учебного года господа студенты длительное время не занимались. Поэтому они не могут хорошо подготовиться к экзаменам. Приказываю оставить всех студентов на второй год». Дмитрию Ивановичу это было известно... Он относился к молодеет тепло и понимал ее чаяния и надежды. 92
МЕНДЕЛЕЕВ в КИЕВЕ ■5г~ iftV^«U '«>«>•<* «drf«» " »^t^»Sta.,-*^it^ »» ««бГйкь . -й« <fr. ■ м/ ,-(»!« 4^ f J^3. KCTECTBOI ICI1ЫТЛТЕЛЕИ ЙМПЕРАТОРСНОМЪ университет!! Си jb>"ia.i.n\iijm. /, ,W' у */?' с/. tt/trf >* iff Жми*. СВОИМЪ ПОЧЕТНЫМЪ ЧЛЕНОМЪ. 2( 4.U., // т''л / / с S.4J24.'/, Киевское общество естествоиспытателей избрало Д. И. Менделеева своим почетным членом Между двумя крупными центрами нашей страны — Петербургом и Киевом издавна существовали прочные научные связи. В 1873 г. ученые собрались в Киеве на третий съезд естествоиспытателей и врачей. Съезд проходил с 20 по 30 августа. В его работе принял участие Д. И. Менделеев, за несколько лет до этого опубликовавший серию статей о периодическом законе. Его работы были известны многим химикам Киевского университета. Горячим сторонником идей Менделеева был его друг, ирофессор Киевского университета П. П. Алексеев. Первая работа, выполненная в России с применением открытого Менделеевым закона, также была опубликована в Киеве. Это монография, подготовленная лаборантом Киевского университета В. М. Добровольским,— «Материалы для химии бора и его соединений». В работе химической секции третьего съезда приняли участие всего 37 человек. «Химическая дружина» России в те годы была еще немногочисленной. Менделеев сделал на съезде два сообщения, выступал в прениях по докладам других ученых. В Киеве он останавливался у городского головы П. П. Демидова (потомка уральских горнопромышленников), в середине 60-х годов слушавшего его лекции в Петербурге. Через тридцать лет Дмитрий Иванович снова приехал в Киев как председатель экзаменационной комиссии при первом выпуске Киевского политехнического института. В числе студентов был в то время И. Ф. Пономарев, ныне здравствующий профессор Новочеркасского политехнического института. О пребывании в 1903 г. Менделеева в Киеве свидетельствуют и воспоминания .химика-технолога Д. Марголина. Он пишет: 93
Экзаменационная комиссия во главе с Д. И. Менделеевым принимает выпускные экзамены в Киевском политехническом институте. 1903 г. Г «Познакомился я с Д. И. Менделеевым в мае 1903 г., когда знаменитый ученый прибыл из Петербурга в Киев... Я обрадовался представившемуся случаю и в первый же после его приезда в Киев воскресный день отправился... в гостиницу «Коптипен- таль», по Николаевской улице, где он остановился. Узнав из переданной ему швейцаром моей визитной карточки, что я — химик, Д. И. Менделеев немедленно пригласил меня к себе в номер и любезно встретил... Несмотря на свои почти 70 лет, он сохранил все ту же чуткость и отзывчивость к явлениям общественной жизни и науч- | ным вопросам, и поражал... редкой в его возрасте нервной подвижностью всей своей ■ фигуры. Беседа наша вращалась, конечно, вокруг текущих химических тем. Сначала разговор шел о тогдашней «злобе дня» — новооткрытом супругами Кюри элементе радии, ' причем знаменитый ученый сообщил, что смоляная урановая руда, так называемый уранит, из которой добывается радий, встречается и у нас, в России. Маститый ученый выразил также уверенность, что не всегда добывание радия будет стоить таких колоссальных денег, как теперь, и что с более тщательным изучением способов его получения, радий, являющийся самым дорогим теперь из металлов, значительно подешевеет, причем сослался на пример калия и натрия, которые так же ценились очень высоко, а потом стали дешевы...».
. -J Живя в Петербурге, Менделеев регулярно переписывался и встречался со многими киевскими химиками. Он был избран почетным членом Киевского университета, а впоследствии и ряда других научных организаций города. В 1898 году Дмитрий Иванович собирался приехать в Киев на 10 и съезд русских естествоиспытателей, но неожиданные срочные дела помешали ему сделать это. Участники съезда послали Менделееву телеграмму: «Русские естествоиспытатели вспоминают Вас, гордость русского естествознания, и шлют сердечный привет творцу объединяющей все элементы системы. Председатель десятого съезда Бунге». Делопроизводитель Распорядительного комитета съезда профессор С. Н. Реформатский телеграфировал с товарищеского обеда: «СОТНЯ ХИМИКОВ ДРУЖНО ПЬЕТ ЗА ВАШЕ ЗДОРОВЬЕ, ИСКРЕННЕ СОЖАЛЕЕТ О ВАШЕМ ОТСУТСТВИИ И ШЛЕТ СЕРДЕЧНЫЙ ПРИВЕТ». Открывая IX Менделеевский съезд в Киеве в мае 1965 года, академик Н. М. Жаворонков еще раз отметил заслуги замечательного русского ученого и общественного деятеля Дмитрия Ивановича Менделеева в развитии русской химической науки и промышленности. За прошедшие 50 лет неизмеримо вырос научный кругозор ученых-химиков и масштаб их научной деятельности. «Посев научный взойдет для жатвы народной» — эти пророческие слова Менделеева сбылись. А. МАКАРЕНЯ Группа участников 3-го съезда естествоиспытателей и врачей. В центре — Дмитрий Иванович Менделеев 95
ПУТИ Х11>1 в я ПОЗНАНИИ В л Б н и и Ж И 3 Н Доклад директора Института молекулярной биологии АН СССР академика В. А. Энгель- гардта на IX Менделеевском съезде в Киеве был посвящен обзору отдельных, выбранных им, направлений, по которым в последние годы шел «химический научный поиск в области коренных проблем живого мира». Предлагаем нашим читателям сокращенный вариант доклада. Полный текст печатается издательством «Наука» в материалах IX Менделеевского съезда. Пять лет, прошедшие после VIII Менделеевского съезда, в области изучения живого мира характерны неуклонным и быстрым развитием наступления точных наук, в первую очередь физики и химии, на коренные проблемы, встающие перед естествоиспытателем при изучении мира живых существ. Основной принцип молекулярной биологии— изучать проявления жизнедеятельности в их простейшей, элементарной форме, на уровне молекул и их взаимодействий — все шире ложится в основу многочисленных исследований. Молекулярная биология прочно закрепила за собой быстро завоеванное ею место в качестве ведущей области современного экспериментального изучения загадок жизни. Прилагательное «молекулярный» начинает все шире входить в обиход биологической терминологии, хотя еще недавно его встречали буквально в штыки представители большинства устоявшихся разделов биологического знания, предпочитавшие пользоваться привычными формами мышления и 96
Осуществленный за последние годы полный синтез молекулы инсулина- достижение, знаменующее собой начало новой эпохи в науке о живом. видевшие в молекулярной биологии угрозу вторжения чего-то нового в издавна принадлежавшие им области. Для элементарных проявлений жизнедеятельности, при подходе к ним на молекулярном уровне, совершенно невозможно изолировать друг от друга химические и физические аспекты — когда речь идет о биологических функциях молекул, они составляют неразрывное единство. Тут, если придерживаться соображений логики, пришлось бы говорить о «молекулярной био- физико-химии», но это по самому существу и составляет содержание молекулярной биологии, и вряд ли есть необходимость вводить новый термин там, где уже имеется другой, прочно вошедший в употребление... Эти терминологические поиски интересны только тем, что они служат лишним свидетельством широкого признания и высокой значимости, которую приобрел путь изучения важнейших явлений жизни, лишь наметившийся в период предыдущего Менделеевского съезда. Он плодотворно развивался на протяжении истекших лет и является столбовой дорогой дальнейшего продвижения к одной из самых заветных целей современного естествознания— познанию природы жизни. По этому направлению движется химия, рука об руку с физикой, в содружестве с возрастающим числом других союзников — кибернетикой и кристаллографией, математикой и квантовой теорией. Основная предпосылка плодотворности этого направления в том, что на простейших элементарных системах и объектах удается воспроизводить, наблюдать и изучать все важнейшие проявления жизнедеятельности: размножение и наследственность, гибридизацию и иммунитет, инфекцию и патологию, даже проблемы эволюции и природу памяти. Нереально было бы пытаться охватить все пути, которыми химия эти годы шла к указанным целям, и перечислить все успехи, которые ею достигнуты. Придется ограничиться небольшим числом примеров, подчас несколько произвольно выбранных, чтобы дать представление об основных линиях современного химического научного поиска в области коренных проблем живого мира. При этом представляется правильным осветить преимущественно новые, специфические, своеобразные представления и подходы, новые принципы, лежащие в основе того или иного круга биологических явлений и определяющие характерные черты ряда проявлений жизнедеятельности. Начну все же с путей классического изучения химии биополимеров, белков и нуклеиновых кислот обычными методами аналитической и синтетической химии. Бесспорно, тут на первое место следует поставить осуществленный за последние годы первый ПОЛНЫЙ СИНТЕЗ МОЛЕКУЛЫ БЕЛКА, притом белка первостепенной биологической важности. Речь идет о ХИМИЧЕСКОМ СИНТЕЗЕ ИНСУЛИНА —гормона, управляющего углеводным обменом организма. 7 Химия и Жизнь, № 7—8 97
Синтезируя инсулин, ученым приходится вести очень сложную реакцшэ. Она насчитывает 228 этапов. Это занимает много времени и труда... Сведения о достижении этого чрезвычайной важности результата получены по меньшей мере от двух групп исследователей: одной в ФРГ, возглавляемой профессором Цааном, другой — американо-канадской. В структуре инсулина две цепи: цепь А с 21 аминокислотой и цепь В с 30 остатками. Они связаны между собой дисульфид- ным мостиком, и цепь А несет еще внутри- цепочное дисульфидное кольцо. В общих чертах путь химиков из ФРГ был следующим: они по ступеням получали пептиды от гекса- до декапептидов, и затем сочленяли их до получения цепи требуемых размеров. Работу усложняла необходимость избегать рацемизации многих десятков оптически активных углеродов. Синтез цепи А потребовал 89, а синтез цепи В —138 ступеней. Интересно, что некоторые из ступеней синтеза удавалось проводить с выходом до 90— 95 процентов от теоретического! Критическим пунктом всего синтеза явился последний этап — связывание обеих полученных цепей между собой путем создания нужным образом расположенной дисульфидной связи. Этого достигали простейшим образом — пропусканием кислорода через смесь обеих цепей, содержащих цистеиновые группы в восстановленном состоянии. Однако, по-видимому, вероятность образования дисульфидного мостика именно в нужном пункте каждой из цепей весьма невелика, и хотя удалось получить биологически активный препарат, величина его активности в пересчете на единицу веса была всего 0,2—1 процент (в сравнении с неактивным гормоном). Эта низкая цифра никак не компрометирует метод и осуществленную работу. Совершенно того же порядка величины активности получались при попытках регенерировать натуральный, природный инсулин из смеси двух его цепей, разъединенных в результате предшествовавшего восстановления. В конечном счете синтез активной молекулы белка инсулина шел через 22В отдельных, последовательных этапов! Не знаю, приходилось ли когда-либо химикам прежде преодолевать подобного рода трудности; думаю, что никогда. Полученный результат мы с полным правом можем рассматривать как достижение, знаменующее собою начало новой эпохи. В настоящее время на очереди — синтез первого белка-фермента. Осуществление такого синтеза не требует * преодоления каких-либо принципиальных трудностей —теперь это ЧИСТО ТЕХНИЧЕСКАЯ задача, вопрос денежных средств. Я ни в коем случае не хочу умалять грандиозной заслуги химиков-синтетиков, осуществивших синтез инсулина. Но в то же время не могу не сделать одно сопоставление. Ученым приходится вести очень сложную реакцию, насчитывающую, как я уже говорил, 228 этапов. Любому химику ясно, какую на это надо затратить массу времени и труда. А в живой клетке синтез одной молекулы белка завершается за 2—3 секунды. Вот неплохой пример, насколько совершеннее работает синтетический аппарат живого организма! Естественно возникает вопрос: а чем же обусловлена эта колоссальная разница между скоростями обычного химического синтеза и синтеза биологического? Тем, что в клетке реализуется необычайного совершенства МАТРИЧНЫЙ ПРИНЦИП СИНТЕЗА. Переход от реакции на основе статистиче- 98
...А в живой клетке синтез одной молекулы белка завершается за 2-3 секунды. Синтетический аппарат живого организма пока работает со- вершеннее9 чем руки ученых» ского, вызванного тепловым движением сталкивания беспорядочно распределенных в пространстве молекул к реагированию молекул, пространственно закрепленных на матрице, не только обеспечивает КАЧЕСТВЕННО строжайше направленное протекание реакции образования колоссально длинной цепи макромолекулы, но и в миллиарды, может быть, в тысячи миллиардов раз КОЛИЧЕСТВЕННО повышает скорость синтеза. Здесь есть над чем задуматься химикам и физикам, работающим в области теории каталитических процессов. А нельзя ли В химической расшифровке строения важнейшего класса биополимеров — нуклеиновых кислот ситуация долгое время складывалась довольно парадоксально: главным препятствием здесь являлась не чрезмерная сложность, а слишком большая простота их состава. В построении огромных молекул ДНК и РНК участвуют четыре основных компонента и единичные так называемые минорные нуклеотиды (метилированные или структурно измененные дериваты тех же четырех основных). Это относительное однообразие составляющих мономеров дает меньше возможностей разбивать молекулу на такое число фрагментов, которое необходимо для получения перекрывающихся обломков, доступных для анализа их последовательностей и одновременно содержащих указания об их взаимном расположении. найти у живой природы указание для разработки новых, небывалой эффективности типов катализаторов, чтобы использовать их в технологических процессах будущего? Аналитического изучения белков можно коснуться лишь кратко. В этой области последние годы сдвигов качественного характера не принесли. Ожидающие преодоления трудности здесь имеют преимущественно технический, а не принципиальный характер. Основное внимание здесь было обращено на изучение так называемых транспортных рибонуклеиновых кислот, обладающих наименьшим молекулярным весом (порядка 25 000) и содержащих около 75 нуклеотидных остатков. Как и при анализе белков, путь шел через использование ферментов, разрывающих строго определенные связи. Таких ферментов (рибонукле- аз) использовалось два. Рибонуклеаза поджелудочной железы — панкреатическая РНКаза расщепляет связи, в которых участвуют пиримидиловые нуклеотиды (пирими- дил-РНКаза А), а РНКаза из плесеней и ак- тиномицетов разрывает связи, в которых участвует гуанин (гуанил-РНКаза). Исходный объект — транспортные РНК — представляют собой пеструю смесь не менее чем 20 отдельных химических индивидуумов, минимум по одному для каж- Далее академик В. А. Энгельгардт останавливается на успехах, достигнутых в расшифровке последовательности аминокислотных остатков и структуры белков. К числу полностью расшифрованных и искусственно синтезированных белков добавился ГОРМОН ЖЕЛУДОЧНОГО ТРАКТА ГАСГРИН. 7* 99
Расшифровка строения нуклеиновых кислот равносильна описанию на языке химических формул всего текста генетической информации. Работы по расшифровке ведутся во многих институтах мира. дои аминокислоты. Были разработаны методы изоляции тех или иных индивидуальных РНК. В Советском Союзе аналитическая работа по изучению транспортных РНК ведется в нашем (институте (А. А. Баевым, Т. В, Венк- стерн, Р. Н. Татарской и др.), в Институте химии природных соединений, на кафедре органической химии МГУ и в Сибирском отделении Академии наук. Работа шла на путях, параллельных с исследованиями в нескольких лабораториях США, в частности лаборатории Р. У. Холли. На прошлогоднем шестом Международном биохимическом конгрессе в Нью-Йорке Холли дал провизорную формулу строения т-РНК на основе имевшихся к тому времени материалов. При этом он указал, что по тогдашним сведениям это примерно одна из тысяч возможных комбинаций. Казалось, мы еще очень далеки от познания первичной структуры нуклеиновых кислот... Однако последние два месяца заставили коренным образом изменить этот взгляд. Сейчас мы являемся свидетелями крупнейшего события такой же значимости, как упомянутый уже мною синтез инсулина или как раскрытие генетического кода. Мартовские журналы принесли нам сведения, что осуществлен очередной химический подвиг: впервые раскрыта полная первичная структура одной из нуклеиновых кислот. Это сделано в работах того же Холли и его сотрудников. Им удалось расшифровать последовательность расположения нуклеотидов в ^аланиновой транспортной РНК. Решение было найдено благодаря экспериментальному приему, простому, как «колумбово яйцо». Недостатком всех предшествующих аналитических подходов (и у Холли, и у нас) было то, что ученые получали слишком мелкие олигонуклеотиды, не дававшие информации о возможном порядке их сочленения. Всем работавшим в этой области было ясно, что необходимо найти способы разбивать исходную молекулу т-РНК на значительно более крупные фрагменты. Мы пытались достичь этого на пути поиска новых типов ферментов. Но поиски пока успеха не принесли. «Колумбово яйцо» Холли состояло в том, что он использовал уже испытанный фермент — гуанил-РНКазу, но повел опыт с очень малыми количествами фермента, и при низкой температуре @°С). Оказалось, что вместо того, чтобы разбивать связи у всех гуаниловых остатков, фермент обнаружил необычайную селективность: он разрывал только одну единственную связь в самой середине молекулы, разбивая ее на две половины. Далее путь был уже намечен: таким же регулируемым ферментативным гидролизом два полученные фрагмента еще раз разбивались на тоже достаточно крупные куски, которые подвергались анализу на последовательность расположения в них нуклеотидов. Путем несложной комбинаторики легко удалось установить всю последовательность исходной цепи. Значение этой работы огромно. Это в подлинном смысле слова ОПЫТ, ЗНАМЕНУЮЩИЙ СОБОЮ НОВУЮ ЭПОХУ В ХИМИЧЕСКИХ ПОДХОДАХ К ЗАГАДКАМ ЖИЗНИ. Ведь расшифровка строения нуклеиновых кислот по существу говоря равносильна A00
Природа проявила удивительную экономичность, использовав специфическую молекулярную структуру для выполнения сразу двух независимых и притом важнейших функций. описанию на языке химических формул всего текста генетической информации. Разумеется, не надо недооценивать трудностей, еще стоящих на пути к этой цели. Но важно то, что найдено принципиальное решение. Дальше в основном лишь технические трудности. ...Это сделано путем использования реактива, модифицирующего определенный вид оснований (а именно гидроксиламина, разрушающего урациловые остатки). Оказалось, что после обработки гидроксилами- ном с ферментом перестают реагировать те виды транспортной РНК, которые в составе кодирующего триплета содержат несколько урацилов. Если же урацилов нет или их не больше одного, то «познавательная способность» при обработке гидроксиламином не нарушается. Я привел эти результаты потому, что они имеют большое принципиальное значение. Одна и та же группировка из трех нук- леотидов, кодовый триплет, несет двоякую функцию, оба проявления которой в одинаковой степени важны для обеспечения специфического хода важнейшего биологического процесса — синтеза белковых молекул. Если до ЧТЕНИЯ генетического текста нам еще далеко, то в отношении познания по крайней мере БУКВ этого текста (то есть, тех триплетов нуклеотидов, которые составляют код для отдельных аминокислот) познания химиков значительно уточнены. > Эта группировка (кодовый триплет), специфически взаимодействуя с шифровали ным ферментом, с одной стороны служит для привязывания кодовой метки к индивидуальной аминокислоте, а с другой — на следующем этапе — для привязывания данной аминокислоты к определенному месту той матрицы, информационной РНК, на которой будет осуществляться включение аминокислоты в пептидную цепь строящейся белковой молекулы. Природа проявила тут удивительную экономичность в использовании специфической молекулярной структуры для выполнения сразу двух совершенно независимых и притом важнейших функций. Зашифровку аминокислот, осуществляемую действием фермента, следует считать Остановившись на механизме кодирования синтеза белков с участием специфических транспортных РНК, уже знакомом нашим читателям по статье «Язык наследственности» («Химия и Жизнь» N9 2), академик В. А. Энгельгардт сообщил новые данные, полученные его сотрудником Л. Л. Киселевым. Согласно этим данным, «узнавание» специфической транспортной РНК соответствующей аминокислоты и «отыскание» на связанной с рибосомой матричной РНК места присоединения этой аминокислоты к растущей белковой цепи осуществляется с участием АНТИКОДОНА — одной и той же тройки нуклеотидных остатков, входящих в состав транспортной РНК, 101
Матричный принцип синтеза об *- спечивает предельную» точность йя- данной химической структуры. узловым пунктом всего механизма биосинтеза белков. Здесь впервые скрещиваются и неразрывно переплетаются биологические функции обеих главенствующих групп биологических полимеров — белков и нуклеиновых кислот. При глубоком различии этих биополимеров в химическом и функциональном отношении есть одна черта, которая их сближает. В обоих случаях синтез осуществляется на основе матричного принципа, и в обоих случаях можно отметить черты общности в характере химических реакций, ведущих к нарастанию цепи полимера. Матричный принцип синтеза биополимеров заключается в том, что реакция наращивания полимерной цепи происходит не между свободно существующими в объеме молекулами, находящимся в хаотическом тепловом движении, а протекает между партнерами, строго фиксированными пространственно. Несущей подкладкой, на которой происходит эта фиксация, служит в обоих случаях (при синтезе как белков, так и нуклеиновых кислот) полинуклеотидная цепь нуклеиновой кислоты. Фиксация реагирующего мономера происходит строго специфично, и подкладка выполняет роль матрицы, определяя, в какой именно последовательности происходит соединение мономеров в синтезируемую полимерную молекулу. Фиксация на матрице осуществляется силами слабого взаимодействия — не глав- новалентными силами, а за счет водородных связей; возможно, некоторое участие принимают и гидрофобные связи, но об этом мало что известно. Локализация на матрице подчиняется принципу комплементарности оснований; аденин образует водородные связи с урацилом (или соответственно с ти- мином), гуанин — с цитозином. Вслед за детерминированной локализацией происходит следующий этап реакции— наращивание полимерной цепи путем замыкания главновалентной связи между начальным звеном или имевшимся участком полимерной цепи и вновь присоединяющимся звеном. В этом пункте имеется также черта общности в химическом механизме наращивания полимерной цепи в случае нуклеиновых кислот и в случае белков. Она состоит в том, что в реакции участвует не свободная молекула присоединяемого мономера, а некоторый дериват ее, в котором реагирующая группировка находится не в свободном виде, а участвует в главновалентной связи (ангидридного или сложноэфир- ного характера). Происходит межмолекулярная транслокализация главновалентных связей. Такого рода реакции широко распространены в биологических системах, затрагивая все главнейшие классы соединений... Матричный синтез безраздельно господствует во всей области реакций синтеза биополимеров— постольку, поскольку необходима строго специфичная, наперед заданная последовательность расположения мономерных звеньев в полимерной цепи. Это происходит при редупликации ДНК, при синтезе матричной (информационной) РНК, синтезе индивидуально-специфичных транспортных РНК и синтезе полипептидной цепи белковых молекул. Принцип матричного синтеза — это явление фундаментальной, принципиальной важности. Здесь, как нигде более, выступает специфика химизма живого по сравнению с неживыми системами. Разумеется, сохраняются все основные принципы обычной химии: и подчинение закону действующих масс, и законы химической кинетики, и силы химического сродства, и роль электрон- 102 *
Сделан решающий шаг в химическом истолковании механизма действия гормопов. ной структуры. Но в то же время вносится нечто совершенно новое, чего мы более нигде в природе не встречаем: возможность строжайшего, незыблемого УПОРЯДОЧЕНИЯ последовательных этапов чрезвычайно длинной реакционной цепи. Не будет ошибкой или преувеличением признать, что открытие принципа матричного синтеза — одна из самых крупных, принципиально важных достижений молекулярной биологии последних лет. Это одна из важнейших черт химизма живого (притом на самом центральном участке возникновения и существования), характерная как для всей молекулярной генетической основы наследственного постоянства в бесконечном ряду поколений, так и для процессов построения материальной основы живой массы — создания специфических белков. Принцип матричного синтеза имеет решающее значение для обеспечения пре- В качестве аллостерических эффекторов выступают вещества, в химическом отношении не состоящие ни в каком родстве с субстратом,— низкомолекулярные продукты обмена веществ. В одних случаях — это конечные продукты цепи реакций, в которой рассматриваемый фермент стоит где-то в самом начале. В других случаях — это могут дельной точности заданной химической структуры (последовательности расположения мономерных звеньев в цепи макромолекулы). Другой принцип — широкого и не менее важного значения — касается РЕГУЛЯЦИИ СКОРОСТЕЙ химических реакций, протекающих в биологических системах. Это принцип АЛЛОСТЕРИЧЕСКОГО контроля биологических процессов. Обоснование и формулирование его также относится к важным достижениям молекулярной биологии последних лет. Принцип аллостерического контроля неразрывно связан с другим представлением, также сформулированным в самое последнее время и приобретающим все большее значение. Это представление о роли КОНФОРМАЦИИ МАКРОМОЛЕКУЛ, в частности каталитически активных белков (ферментов), как факторов, определяющих их биологическую активность. быть вещества, вообще не связанные с реакцией, катализируемой ферментом. И, наконец, что представляет совершенно особый интерес, в качестве аллостерического эффектора могут выступать те или иные ГОРМОНЫ. Последнее означает, что сделан решающий шаг в познании конкретного химическо- При помощи конкретных примеров академик В. А. Энгельгардт иллюстрирует тот факт, что ингибиторами активности фермента могут быть и такие вещества, которые не обладают чертами сходства с субстратом ингибируемого фермента. В этом случае ин- гибирование не является результатом конкуренции с субстратом за активный центр фермента. Было выдвинуто предположение, что такой ингибитор взаимодействует с другим участком молекулы фермента, так называемым АЛЛОСТЕРИЧЕСНИМ. ЭФФЕКТОРОМ. Их взаимодействие приводит к изменению конфигурации фермента, к угнетению его каталитической активности. 103
Связывание кислорода гемоглобина сопровождается сближением отдельных участков молекулы; отдача кислорода ведет к возрастанию объема молекулы. го истолкования механизма действия гормонов, этих мощных регулирующих агентов, воздействующих на множество жизненно важных функций и процессов, протекающих в высших организмах. Впервые функции гормонов оказывается возможным охарактеризовать не в терминах биологических понятий, а в формах молекулярных взаимодействий, то есть в конкретных химических представлениях. И в этом мы вправе видеть один из особенно знаменательных успехов, достигнутых химией на путях к познанию явлений жизни. Для последующего изложения необходимо в двух словах напомнить те различные уровни структурной организации белковых молекул, которые принято в настоящее время различать. Под ПЕРВИЧНОЙ структурой белковой молекулы мы понимаем последовательность расположения аминокислотных остатков в полипептидной цепи, — то, что обозначают привычным термином «химическое строение». Последовательность аминокислотных остатков в полипептидной цепи определяется последовательностью расположения кодирующих триплетов в молекуле матричной РНК. Эта последовательность в свою очередь в точности соответствует расположению комплементарных нуклеотидов в молекуле ДНК хромосомы клеточного ядра, т. е. «генетической информации». Полипептидная цепь под влиянием сил, действующих между определенными группировками в ней, как правило приобретает конфигурацию, которую мы называем ВТОРИЧНОЙ структурой. Как показали классические исследования Полинга и Кори, полипептидная цепь имеет выраженную тенденцию к спирализации. Она закручивается так, что возникают водородные связи между группами СО и водородом пептидных связей. Спирализованная вторичная структура полипептидной цепи может претерпевать и дальнейшие изменения конфигурации, свертываясь в клубок, складываясь тем или иным образом и т. д. Так возникает ТРЕТИЧНАЯ структура. Если первичная структура определяется только главновалентными связями, а в образовании и фиксации вторичной структуры мы имеем дело с монотонным расположением водородных связей, то в возникновении третичной структуры могут участвовать связи более разнообразного характера. Это могут быть те же водородные, но могут быть и другие связи — внутримолекулярные дисульфидные, типа гидрофобных взаимодействий и т. д. Возможность возникновения связей, обусловливающих трехмерную конформацию белковой молекулы, определена тем, в каких точках первичной структуры расположены аминокислотные остатки, которые участвуют в образовании этих связей... Совершенно ясно, что если какое-либо низкомолекулярное вещество присоединяется к одному из участков полипептидной цепи, то сейчас же нарушается та система внутримолекулярных связей, которая определяет конформацию белковой молекулы. В этом состоит первичный аллостерический эффект, а он в свою очередь ведет к изменению биологической активности макромолекулы, так как ее активность зависит именно от общей конформации. Сделаем шаг дальше в рассмотрении пространственной структуры белковых макромолекул. Для весьма большого числа белков характерно образование структур еще более высокого порядка. Объединим 104
Изучение ферментов-о;т**н из наиболее перспективных и> iе и. по кото- рьгт vie^1 и31 будуг^егс мо* *ет двигаться в познании закономерностей жизни. их под названием ЧЕТВЕРТИЧНОЙ СТРУКТУРЫ. Характерное и широко распространенное свойство белковых молекул — их тенденция закономерным образом ассоциироваться в комплексы высокого уровня сложности, по существу надмолекулярного уровня. Впрочем, говорить о надмолекулярном уровне тут следует с осторожностью, поскольку образующиеся агрегаты имеют все свойства молекулярного индивидуума, (строго заданный состав, число компонентов, вполне определенный молекулярный вес). Нарушая каноны этимологии и смешивая в одном термине корни из двух языков, латинского и греческого, я бы применил здесь обозначение «мультимер», или «эпимо- лекула», то есть сверхмолекула — образование, выходящее за пределы молекулы в собственном, строгом смысле слова. В природе известен близкий аналог гемоглобина— дыхательный пигмент не крови, а мышц,— миоглобин. Миоглобин по своему строению чрезвычайно близок к гемоглобину, но отличается отсутствием четвертичной структуры. Это одиночная пептидная цепь, несущая, как и гемоглобин, ге- миновую группировку, но не ассоциирующаяся в тетрамер. Отсутствие этой способности сильно сказывается на биологических свойствах миоглобина: характер его реакции с кислородом существенно отличается от того, что происходит в гемоглобине, так что здесь с большой отчетливостью выступает зависимость между четвертичной структурой и биологическими свойствами макромолекулярного соединения. На примере гемоглобина мы видим совершенно уникальный пример обоюдосто- ронности взаимоотношений между эпимоле- кулярной структурой и функцией белка. Исключительные по изяществу и тонкости исследования М. Ф. Перутца показали, что при присоединении и отдаче кислорода гемоглобином его конформация претерпевает закономерные изменения: связывание кислорода сопровождается сближением отдельных участков молекулы, отдача кислорода ведет к соответствующему возрастанию объема молекулы. Можно сказать, что мы как бы воочию видим выполнение молекулой ее функций, молекула как бы дышит, сжимаясь и расширяясь, подобно тому, как сжимается и расширяется наша грудная клетка при дыхании. Нет сомнения в том, что образование четвертичной структуры, то есть ассоциирование протомеров, белковых субъединиц, в упорядоченные образования высшего порядка, детерминировано третичной структурой— тем, что мы обозначаем как КОНФОРМАЦИЯ ПОЛИПЕПТИДНОЙ ЦЕПИ. Всякие искажения этой конформации повлекут за собою нарушение четвертичной структуры с неизбежным следствием — глубоким изменением биологической активности соответствующего белка. Как уже указывалось, аллостерические эффекторы проявляют свое действие именно через изменение конформации... Аллостерический эффект проявляется здесь уже на новом уровне, влияя в том или ином направлении на способность протомера ассоциироваться в новое высшее единство — мультимер или эпи- молекулу. Эффект целиком обусловлен обратимым конформационным изменением, происходящим в белке, когда он связывает специфический эффектор. Так открывается практически неограниченное поле возможностей воздействия со стороны веществ, которые иным, чисто химическим, взаимодей- 105
На уровне четвертичноИ структуры* удается осуществлять пгОрпдизацию молекул разных типов. Полученный гибрид проявляет свойства сзош «предков». ствием не могли бы проявить своего влияния... Мы вправе усматривать здесь особенно мощный и разносторонний механизм восприятия химических сигналов биологически активными системами, в первую очередь фактическими двигателями всей химической динамики живых объектов — ФЕРМЕНТАМИ. Через посредство этих химических сигналов осуществляется важнейшее свойство живого— способность к строгому упорядочению всей совокупности химических превращений. Дальнейшее изучение относящихся сюда явлений несомненно представляет собою один из наиболее перспективных и увлекательных путей, которыми химия ближайшего времени может двигаться в познании важнейших закономерностей жизни. В научный обиход прочно вошло представление о том, что первичная структура белковой молекулы начертана в генетической информации. Эта информация содержится в нуклеотидной последовательности ядерной ДНК и передается через посредство информационной или матричной РНК в рибосомы, где на основе матричного син- Мультимерная архитектура обнаружена и у молекул имунных антител, этих защитных веществ, обусловливающих невосприимчивость к инфекциям. И в этой архитек- теза совершается построение белковой полипептидной цепи. Законен вопрос: а участвует ли (и если да, то в какой форме, на каких этапах) генетическая информация в последующих стадиях становления макромолекулы белка— при приобретении ею вторичной, третичной и четвертичной структуры? В такой стремительно меняющейся и развивающейся области, какой является молекулярная биология, трудно и рискованно делать слишком широкие и далеко идущие предсказания. Во всяком случае определенно можно сказать, что вплоть до тех уровней, которые здесь рассматривались (уровней мультимеров или эпимолекулы), сейчас нет никаких указаний на то, что генетическая информация в какой-либо форме вмешива- * ется в этапы, следующие за построением первичной структуры синтезируемой полипептидной цепи молекулы белка. Мы вправе полагать, что вся информация, определяющая характер третичной, трехмерной, пространственной конфигурации макромолекулы, уже содержится в первичной структуре, в последовательности расположения аминокислотных остатков в полипептидной цепи белковой молекулы. турной конструкции мы имеем компоненты различного рода, строго закономерно соединенные между собою. Удается произвести их «анатомическое» расчленение. Ока- Рассматривая высший уровень структурной организации белка — его четвертичную, мультимерную структуру, академик В. А. Энгельгардт на ряде ярких примеров показал, что активные молекулы ферментов могут складываться из субъединиц и структурных элементов иногда существенно различных типов. Строго определенное объединение этих элементов в некое аохитектурное целое обусловливает биологическую активность фермента. В ряде случаев удается разъединить фермент на его структурные субъединицы. Когда их смешивают в растворе снова, они тем же строго упорядоченным образом спонтанно воссоединяются между собой, восстанавливая свою исходную энзиматическую активность. 106
Неотъемлемое свойство всякого ;■ i- вого образования —структурная упорядоченность. зывается, что из расчлененных фрагментов при их смешивании (в надлежащих условиях) восстанавливается исходная конструкция. Больше того, как показал сотрудник нашего института Р. С. Незлин в совместной работе с чешским ученым Франеком, удается соединить между собою части, полученные из РАЗЛИЧНЫХ исходных антител. Другими словами, на уровне четвертичной структуры удается осуществлять ГИБРИДИЗАЦИЮ молекул разных типов, и полученный гибрид проявляет теперь в известной мере свойства то одного, то другого из своих двух «предков». Способность к образованию законЬмер- но построенных комплексов более высокого уровня сложности оказывается, по-видимому, широко распространенным свойством макромолекул. Это можно проиллюстрировать несколькими примерами, взятыми из совсем разных областей. Из ресничек, служащих органом движе- . ния низших организмов, удается выделить белок флагеллин, который может быть получен в виде обычного бесструктурного раствора. При создании надлежащих условий молекулы белка начинают агрегироваться строго упорядоченным образом, так что возникают образования, не отличимые от исходных ресничек. Новый уровень сложности в подобной самопроизвольной агрегации белковых про- томеров был обнаружен сотрудником нашего института Б. Ф. Поглазовым на белке, выделенном из бактериофага. Напомню общую структуру бактериофага. В ней различают головку, состоящую из белковой оболочки, в которой находится ДНК, ответственная за инфективность фага; ножку, представляющую собой белковый чехол, содержащий 144 протомера и образующий канал, через который ДНК поступает в бактериальную клетку при ее заражении; наконец, концевую пластинку, от которой отходят длинные жгуты, по-видимому, служащие для прикрепления к поверхности бактерии. Б. Ф. Поглазов расчленял фаг анатомически. Его интересовал белок, из которого построены «чехлы» ножек фага. Этому белку приписываются сократительные свойства, в какой-то мере сближающие его со свойствами сократительного белка мышц миозина. При построении чехла он образует высокоупорядоченную структуру: 144 структурных элемента располагаются спирально, по 12 элементов в витке при 12 витках. По-видимому, природа любит считать гак же, как английские купцы — на дюжины. Мы тут имеем дюжину дюжин, так называемый грос. Белковый чехол ножки фага очень трудно растворим. Однако в сильно щелочной среде он переходит в раствор. В электронном микроскопе мы наблюдаем в этом случае бесструктурную массу, подобную слизи. Если подвергнуть такой раствор диализу, постепенно удаляя щелочь, то наблюдается его помутнение, и обнаруживаются образования, в точности напоминающие изолированные чехлы. Мы их назовем мономерами. При продолжении диализа происходит ассоциация, агрегация этих мономеров, прежде всего попарно, концом к концу. Образуются димеры. Но процесс идет и дальше. Вслед за ди- меризацией происходит дальнейшее удлинение агрегатов путем присоединения новых мономеров конец к концу и агрегаций бок о бок, опять-таки строго упорядоченно. Образуются плоскостные, двумерные кристаллы. Наконец, наступает образование трехмерных структур, и получается трехмерный кристалл. Даже такие высокие уровни упорядоченности возникают спонтанно, самопроизвольно, без всякого участия какого-либо направляющего фактора, который играл бы роль шаблона или матрицы. Из этого можно заключить, что вся информация, определяющая собою упорядоченную сборку белковых молекул в образования все возрастающей сложности, заключена в первичной структуре полипептидной цепи белковой 107
На более высоком уровне передаете качественно новая информация. молекулы. Последовательностью расположения аминокислотных остатков в этой цепи определяется вторичная структура. Вторичная структура определяет третичную кон- формацию молекулы, третичная в свою очередь предопределяет возникновение четвертичной структуры, то есть возникновение эпимолекулярных образований, достигающих, как мы могли видеть на примере бактериофага, весьма высоких степеней упорядоченности. Структурная упорядоченность — характернейшее, неотъемлемое свойство всякого живого образования. Она простирается от самых примитивных до самых высших форм организации, проходя через бесконечную иерархию градаций. Проникнуть в химические законы, участвующие в создании этой упорядоченности,— одна из коренных, наиболее увлекательных задач химии в познании живого. Как же далеко распространяется автономность образования эпимолекулярных структур? И в первую очередь — как осуществляется сборка структур, содержащих компоненты не одного, а разных родов? Широко распространенный тип таких структур — мембраны, участвующие в построении множества структурных образований клетки (клеточного ядра, митохондрий и т. д.). В простейшей форме такие мембраны построены из белков и липидов. Изучение мембран приводит к заключению, что их «сборка» не может происходить автономно, самопроизвольно. Тут требуется участие некоего направляющего фактора. В качестве такового предполагается участие специального белка, выполняющего в этом случае матричные функции... На этом уровне усложненности термодинамически невозможно ожидать правильного пространственного расположения всех разнородных компонентов. Это делает необходимым участие матричного механизма. Разумеется, строго заданная структура матричного белка, как и всякой иной специфической белковой молекулы, предопределена генетической информацией. Но теперь она заключена не в нуклеотидной последовательности, как это было при матричных синтезах, а определяется участием молекул белка. Это, так сказать, МАТРИЦА ВЫСШЕГО ПОРЯДКА. Обобщая то, что говорилось в самом начале, и то, к чему мы пришли теперь, мы вправе ставить вопрос о разных уровнях реализации матричного принципа в биологических системах, о разных формах проявления этого принципа. ДНК — это матрица первого порядка. На ней идет только так называемая транскрипция, т. е. процесс, аналогичный переписке на машинке рукописного текста. Язык текста остается тем же, это язык нуклеотидно- го четырехбуквенного алфавита. Далее идет матрица второго порядка — информационная или матричная РНК. На ней происходит перевод с четырехбуквен- % ного, нуклеотидного языка на двадцатибук- венный аминокислотный язык. А при конструировании мембран мы имеем матрицу третьего порядка. Она уже не нуклеотидная, как две первые, она сама имеет белковую природу. Ей переданы информации матриц первого и второго порядка— а она передает качественно новую информацию. Первая и вторая матрицы участвуют в процессе матричного синтеза. Белковая матрица вносит матричный принцип не в синтез, не в образование главновалентных связей, а главным образом в формирование связей гидрофобных, определяющих супра- молекулярную конструкцию. Так генетическая информация вносится в механизмы супрамолекулярных архитектур. Но мы вышли за пределы молекулярного, то есть собственно химического уровня. И я вижу, что вышел и за пределы предоставленного мне времени. Совершенно ясно, что надо немедленно кончать. Это я и делаю. Благодарю вас! 108
Наследственная информация. ЭСТАФЕТА жизни В. АЗЕРНИКОВ Есть категории, которые человеку трудно себе представить. Например, трудно представить бесконечность Вселенной или парадокс времени, следующий из теории относительности. Трудно представить, что мы были когда-то лишь генетическим замыслом, химическими символами в маленьком сгустке жизни, что наша индивидуальность была предопределена последовательностью нуклеотидов в цепи ДНК. Это связано не с отсутствием воображения, а скорее с инерцией его покоя. Воображение должно получить импульс, чтобы преодолеть этот покой. Невесомость тоже когда-то казалась абстрактным состоянием. А сегодня мы наблюдаем ее на экране телевизора, а завтра, может быть, испытаем на себе. И если одна из задач науки — разобраться в том, что трудно себе представить, то задача писателя-популяризатора объяснить то, что понято наукой. У КОЛЫБЕЛИ ЖИЗНИ Река жизни питается тремя потоками — материалов, энергии и информации. Они текут каждый своим путем, чтобы потом сойтись в одной точке времени и пространства и создать молекулу белка. Эта молекула может стать гормоном и регулировать секрецию организма; она может стать гемоглобином и переносить из легких в ткани кислород; наконец, она может стать ферментом и взять под свой контроль одну из тысяч биохимических реакций, из которых и слагается в конечном счете жизнь организма. Но чем бы ни стала белковая молекула, ее «профессия» предопределена заранее, еще до ее рождения — до того, ОТРЫВОК ИЗ КНИГИ «ТАЙНОПИСЬ ЖИЗНИ», КОТОРАЯ ВЫЙДЕТ В НА- ЧАЛЕ1966ГОДА В ИЗДАТЕЛЬСТВЕ «СОВЕТСКАЯ РОССИЯ». ЭЛЕКТРОННО- МИКРОСКОПИЧ ЕСКИЕ СНИМКИ ПРЕДОСТАВЛЕНЫ АВТОРУ ДОКТОРОМ БИОЛОГИЧЕСКИХ НАУК Н. А. КИСЕЛЕВЫМ. 109
\ ж VV \ >:2titiM3 ^P как аминокислоты — материал, аденозинтрифосфат — энергия, и нуклеиновая кислота — информация встретятся у ее колыбели. Трудно сказать, какой из этих потоков важнее, все они в равной степени необходимы; не будь хотя бы одного, река жизни пересохнет. И все же, один из них — тот, что передает будущему поколению эстафету наследственной информации,— кажется нам полноводнее и величественнее других. Ведь только он сообщает будущей белковой молекуле ее строение, будущей клетке — ее значение, будущему организму— его черты. ТРИ СПОСОБА ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ В живой природе существуют три способа передачи биологической информации. Первый: удвоение молекулы ДНК при делении клеток; этот способ называют репликацией. Второй: переписывание информации с ДНК на информационную РНК (и-РНК); этот способ называют транскрипцией. Третий: перевод информации с языка нуклеиновых кислот на язык белка; этот способ называют трансляцией. В основе всех способов передачи биологической информации лежат химические механизмы. Репликация—это ферментативный синтез ДНК на матрице ДНК; процесс ведет ДНК-полимераза. Транскрипция — это ферментативный синтез РНК на матрице ДНК; процесс ведет РНК-полимераза. Наконец, трансляция — это ферментативный синтез белка на матрице и-РНК; последовательностью нуклеотидов задается последовательность аминокислот. Копирование и переписывание наследственной информации ведется всегда на одном и том же алфавите — четырехбуквенном алфавите нуклеотидов; и если мы сами не умеем его пока читать, мы можем успо- -ДЦ|{-полимераза ;Щ|Щ r-исходная ДНК иш * /Г '7? У Первый способ передачи биологической информации — репликация; синтез ДИК на ДИК с помощью ДИК- по л име разы 110
/гч; г "пммераза ЧРНК Второй способ передачи биологической информации — транскрипция: синтез РНК на ДНК с помощью РНК-полимеразы коить себя тем, что и ДНК и и-РНК, возможно, также не пользуются знанием этого языка: чтобы переписать текст, совершенно не обязательно вникать в его смысл, больше того, совершенно не обязательно знать и сам язык. Поэтому до какого-то момента мы вообще не знаем, имеет ли какой-либо смысл сочетание букв этого алфавита. Быть может, это бессмысленный набор букв? Но когда мы доходим до этапа трансляции и видим, как молекула т-РНК читает нуклеотидный язык и-РНК и находит в нем определенный смысл, когда мы видим, как смысл прочитанного реализуется в строении белка, мы понимаем, что последовательность нуклеотидов — это не молекулярная «абракадабра», это вполне реальный код, это тайнопись, которой природа кодирует передаваемую из поколения в поколение наследственную информацию. СНЯТИЕ ПОЛНОЙ КОПИИ Начинается все с ДНК. Она — хранитель генетической информации, и она же — ревнитель наследственных традиций клетки. С нее начинается эстафета наследственных предписаний, с нее началась и молекулярная биология. На этой молекуле впервые было показано, каким образом химическая структура вещества может определять его биологические свойства. * ДНК живет как бы двойной жизнью. Она строит на себе свои копии и молекулы РНК. Во время деления клетки происходит удвоение ДНК, в перерыве между делениями синтезируется РНК. Два процесса передачи генетической информации — репликация и транскрипция разделены во времени. Репликацию ДНК часто называют самоудвоением; на самом деле ДНК удваивается не самостоятельно, ей помогает в этом белок — фер- in
мент ДНК-полимераза. По поводу чрезмерного возвеличивания самостоятельности ДНК академик В. А. Энгельгардт остроумно заметил, что если в колбу налить 100 миллилитров раствора ДНК, то сколько бы мы ни ждали, там никогда не станет 200 миллилитров. Очевидно, говоря о самоудвоении ДНК, мы имеем в виду не количество, а точность ее воспроизведения на самой себе, построение ДНК на ДНК. Молекулу ДНК часто сравнивают с высокоавтоматизированным станком, выпускающим по заданной программе свои собственные копии. Все это так. Но любой станок мертв, пока он не соединен с двигателем. Так вот, фермент — это двигатель репликации. Процесс удвоения генетического материала происходит не сразу по всей длине молекулы. Двойная спираль расплетается постепенно, начиная с одного конца хромосомы, и по мере освобождения ее цепей на каждой из них достраивается вторая половина. Так что ДНК, как правило, и не бывает в одиночестве; не успеет одна из половинок обрести свободу, как ДНК-полимераза тут же достраивает ее до нормы. Может быть, читатель обратил внимание на то, что многие утверждения, которые могли бы показаться категоричными, смягчены долей сомнения. Это вызвано необходимостью. В той области науки, о которой я рассказываю, не так уж много данных, против которых нет контрданных. Это не значит, что они неверны. Это значит, что мы не знаем еще чего-то, что помогло бы нам помирить противоречия. Мы встречаем ДНК, как правило, в виде двойной спирали. Но есть бактериофаги, у которых ДНК — одноцепочечная. Что это — исключение? Ученые скорее склонны видеть в этом эволюционный атавизм. Быть может, когда-то ДНК существовала в двух формах: одно- и двухцепочечной. Но двухцепочечная форма имеет явные преимущества1 у нее закрыты мишени мутагенеза — азотистые основания, она более устойчива к действию нагревания, радиоактивности. И, естественно, отбор в процессе эволюции мог привести к преимущественному выживанию организмов с двойной спиралью ДНК. Но двухцепочечная спираль — это еще не конечная форма. ДНК фага Т-2 в 600 раз длиннее его головки, в которой она помещается. Значит, она должна быть каким-то образом «упакована». Предполагают, что она уложена в головке фага параллельными стержнями. А у некоторых фагов ДНК вообще имеет форму кольца, причем у одних фагов концы соединяются «встык», у других — «внахлест» — один тяж находит на другой. Мы приводим эти примеры, чтобы показать многообразие проблем, которые приходится решать ученым только по одному, довольно узкому вопросу — о форме ДНК. И таких вопросов — сотни. ВЫБОРОЧНОЕ КОПИРОВАНИЕ Следующий этап эстафеты — транскрипция, переписывание информации с ДНК на и-РНК. Этот процесс, как и репликация, идет под контролем белка — РНК-полимеразы. И он так же, как и репликация, проходит последовательно.
И-РНК могут образовываться на разных участках ДНК в зависимости от того, какой белок нужен в данный момент клетке. Но РНК-полиме- разы не штампуют копию с гена, а списывают ее. Поэтому ДНК нет необходимости расплетаться целиком, чтобы обнажить сразу весь ген. Она расходится, по-видимому, только в небольшом участке, обнажая лишь несколько своих оснований. Текст предписаний о синтезе белка выдается не сразу, а по буквам или словам — так же, как мы видим строку, когда читаем мелкий текст с лупой. РНК-полимераза похожа на рибосому, только состоит целиком из белка. Это белковый клубок с отверстием посредине. В это отверстие и пройдет молекула ДНК. РНК-полимераза скользит вдоль нее, и по мере продвижения фермента и-РНК все более наращивает свою длину, пока не отвалится готовая. Но скорее всего и-РНК так и не удается «отвалиться» от ДНК. По мере ее роста она подхватывается особыми частицами, похожими на рибосомы. Впервые эти частицы, состоящие из белка и РНК, открыл доктор биологических наук А. С. Спирин. Он назвал их информосомами. Очевидно, информосомы — это клеточные бронетранспортеры, где роль брони выполняет белок, защищая информацию от случайных повреждений на пути от хромосом к рибосомам. Это открытие сделано на клетках высших организмов. У бактерий и-РНК также не получает свободы. По мере роста и-РНК на нее налезают сами рибосомы; захватив и-РНК, они уходят в цитоплазму. Возможно, что появление рибосом на чужой территории в ядре и образование информосом — это один из вариантов регуляции работы клетки на уровне транскрипции: рибосомы или информосомы забирают и-РНК лишь тогда, когда есть потребность в белке. До этого момента ДНК оказывается как бы забитой готовой и-РНК и поэтому не может производить новых копий. Известный американский биохимик М. Ни- ренберг предполагает, что рибосомы, связанные с и-РНК в бактериях, это прообраз информосом у высших организмов, то есть предшествующий этап эволюции. © Амимокииюы Третий способ передачи биологической информации — трансляция: синтез белка на матрице и-РНК 8 Химия и Жизнь, № 7—8 113
А С ЧЕГО — КОПИЯ? Мы говорили, что и-РНК — это копия ДНК, точнее — копия с одной из ее половинок. Но с какой? Две половины ДНК комплементарны друг другу, одна из них—зеркальное отражение другой. Значит, если один участок несет какой-то текст, то противоположный ему должен нести бессмыслицу. Но тогда и копия должна считываться только с одной половины. Действительно, данные нескольких лабораторий подтверждают: из двух комплементарных цепей ДНК при заражении бактерий фагом активна только одна цепь. А для чего же тогда вторая? Скорее всего, для воспроизведения первой. При удвоении ДНК ее цепи, достроившись до пары, разойдутся на две новые молекулы. Та половина, которую мы назвали осмысленной, напечатает на себе бессмысленную, бессмысленная — осмысленную и т. д. Необходимый набор для репликации и транскрипции сохранится неизменным. Аналогию можно найти в полиграфии. Строки книги напечатаны со стереотипа, отлитого на матрице. Когда он срабатывается, его отливают заново на той же матрице. Если сравнить процесс снятия копий и-РНК с ДНК с процессом печатания книги, то и-РНК будет эквивалентна тексту книги, одна из половин ДНК, на которой происходит транскрипция,— стереотипу, а другая — матрице. Это сравнение можно счесть неточным; ведь мы говорим, что осмысленный текст находится на той половине ДНК, с которой снимается копия, то есть на стереотипе. А на самом деле стереотип — это как раз обратное изображение текста. Это так, но о процессе переноса генетической информации вообще трудно сказать, где прямой текст, а где обратный. Точнее говоря, и-РНК несет на себе как раз обратный текст, а у т-РНК кодовые «слова» стансе вя7ся вновь прямыми. Получается, что т-РНК читают свои предписания на и-РНК, потому что они обладают как бы обратным зрением. Но в конце концов не так уж важно, какой из текстов мы назовем прямым, какой обратным; при желании можно научиться читать и со стереотипа. Важно, что на одной из цепей ДНК есть участки-слова, однозначные с участками т-РНК. Правда, здесь есть одна тонкость. Недавно американский биохимик Корана, исследуя синтез РНК на искусственно полученной ДНК, обнаружил любопытный факт. Цепь синтетической РНК оказалась чуть ли не в 10 раз длиннее своей матрицы. Иными словами, с одного абзаца на стереотипе отпечаталась целая страница текста. Аналогичное явление было замечено другими исследователями и при синтезе белка. Длина синтетического полипептида была больше длины матрицы РНК. Очевидно, эти данные должны изменить существовавшее представление о матрицах как о неподвижных поверхностях, точно соответствующих по длине и форме синтезируемому на них продукту. По-видимому, для процессов переноса информации придется отказаться от статичных образов и сравнений и перейти к более динамичным. Так, если мы представим себе транскрипцию и-РНК на ДНК не как печатание книги со стереотипа, а как переписывание какого-то текста с одной магнитной пленки на
другую, то у нас появится возможность найти сравнение, которое могло бы объяснить несоответствие длин текстов: если предположить, что исходная пленка замкнута в кольцо, тогда на новой пленке текст будет периодически повторяться. ВСТРЕЧА НА РИБОСОМЕ Общая картина процессов, изучаемых молекулярной генетикой, грандиозна по масштабам и вместе с тем лаконична. Природа вообще лаконична в своих построениях. Жизнь клетки, процессы, протекающие в ней, поражают нас, привыкших к «сутолоке», неорганизованности нашей жизни. Мы тратим массу лишнего времени на ненужные поступки, говорим много лишних слов, хватаемся за несколько дел сразу и часто не доводим половину из них до конца. А внутри нас, в каждой клеточке нашего организма, течет планомерная, абсолютно упорядоченная, невероятно экономичная по затратам энергии, времени и материалов микрожизнь. Тут есть над чем задуматься — даже людям, не любящим парадоксов. Впрочем, использование секретов живой природы — идея не новая и не оригинальная. В науке и технике работает немало устройств, чей замысел подсмотрен у природы. Мы уже говорили, что в клетке при биосинтезе белка встречаются три потока: энергии, информации и материалов. Энергия требуется для всех процессов, поэтому она имеет не одну точку приложения, а несколько. (Вспомним, например, что в комнате мы стараемся в разных местах установить несколько розеток, чтобы не ставить в один угол лампу, радиоприемник и телевизор.) Но информация и материалы встречаются в определенном месте — на рибосомах. В клетке царят железные законы рибосомной монополии. Только им природа дала право воплощать свои генетические замыслы в реальность белка. Молекула информационной РНК, покинув место своего синтеза, хромосому (по-видимому, под защитой белка, в виде информосомы), перебирается из ядра в цитоплазму. Здесь ее поджидают рибосомы и аминокислоты, связанные с транспортной РНК. Связывание аминокислоты и ее т-РНК — один из самых ответственных моментов биосинтеза белка. Именно здесь по существу и происходит перевод с языка на язык. Дальше инициатива переходит к нуклеиновым кислотам, и разговор идет на их языке. Аминокислоты могут сколько угодно прислушиваться к нему, смысла они все равно не поймут, они перестали быть самостоятельными молекулами и пойдут туда, куда их поведут. Аминокислота теряет свободу и право распоряжаться своим будущим в тот момент, когда ее узнает фермент, на который возложено спаривание аминокислоты с предназначенной ей т-РНК. Это тоже важнейший этап биосинтеза, и одно из главных действующих лиц здесь — белок-фермент. Мы нередко склонны преувеличивать роль нуклеиновых кислот в биосинтезе, наделяем их самостоятельностью и властью, которыми они на самом деле не обладают. Важнейшие процессы биосинтеза решаются, как видим, коллегиально — с участием белка, под его контролем. 115
ДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ Долгое время считалось, что синтез белковой молекулы на матрице и-РНК происходит по аналогии со штамповкой—сразу по всей длине матрицы. Сейчас на смену этой модели пришла новая, динамическая. Интересно, что новая модель была выдвинута сразу в нескольких лабораториях, в том числе в лаборатории доктора биологических наук Александра Сергеевича Спирина. Раньше работу рибосомы сравнивали с работой станка, печатающего белковые копии на матрице и-РНК. Но на таком станке можно в каждый момент времени печатать только один белок. На самом же деле, как теперь установлено, на одной матрице синтезируются сразу несколько молекул белка, а одна и-РНК связана одновременно с несколькими рибосомами. Они скользят вдоль и-РНК, помогая т-РНК считывать код, а аминокислотам — соединяться в белковую цепь. Рибосома состоит из двух частей, двух неравных половинок; каждая половинка, как это впервые было показано докторами биологических наук А. Спириным и Н. Киселевым, состоит из одного рибонуклеинового тяжа — молекулы рибосомальной РНК и нескольких десятков молекул РНК. Через меньшую половину проходит нить и-РНК; в большей находится растущая полипептидная цепь. Рибосому можно представить как станок с программным управлением. Работа такого автоматического станка запрограммирована заранее на магнитной пленке. Пленку проигрывают на считывающем устройстве, и закодированные команды, преобразованные в электрические сигналы, управляют станком. При этом и-РНК можно сравнить с магнитной лентой, на которой записана программа белкового синтеза. Природа использует эту ленту очень экономно, так как в клетке содержится мало и-РНК. Одна молекула и-РНК обслуживает сразу несколько синтезов. Блок синтеза белка работает по одной программе, но со сдвигом в фазе: в то время как первая белковая цепь строится уже полным ходом, последняя только начинает расти. Процесс трансляции, в котором информация, закодированная в ДНК и переписанная на и-РНК, переводится в аминокислотную последовательность белка, есть важнейший этап белкового синтеза. Именно в эти мгновения генетические замыслы клетки осуществляются в виде белка, и любая ошибка в записи информации приведет к ошибке в строении белка. Мутации, возникающие спонтанно или под действием химических веществ или излучения, — это и есть нарушения смысла генетической информации. Изменение всего одной буквы ведет к изменению слова, а перефразируя пословицу, слова из записи не выкинешь. И песня жизни может обернуться клетке похоронной мелодией... Различные воздействия на структуру рибосом также меняют смысл информации; действие температуры или антибиотиков не нарушает последовательности кодонов в и-РНК, но каким-то образом путает карты антикодонам т-РНК, и приказ гена остается невыполненным. Причины этого вранья еще неясны, но одно несомненно: новая ахиллесова пята белкового синтеза поможет понять механизмы нарушений работы клетки, а до этого, быть может, изменит наше отношение к рибосомам. Их долго считали пассивными, бесправными участниками биосинтеза, сдающими себя в наем, но, оказывается, бесправность эта обманчива.
КИБЕРНЕТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА НА ГЕННОМ УРОВНЕ Белок, переносящий кислород,— гемоглобин синтезируется только в клетках кровотворных органов. А программа его синтеза, гены, отвечающие за синтез гемоглобина, имеются и во всех других клетках. Почему же в одном случае ген работает, а в другом он — в отставке? Если вы задали подобный вопрос, то, значит, вы вплотную подошли к одной из важнейших проблем молекулярной генетики — к регуляции биосинтеза белка. Основные положения, лежащие в основе регуляции на генном уровне, были высказаны впервые французскими учеными Ф. Жакобом и К. Моно. Суть их гипотезы сводилась к тому, что не все гены хромосом одинаковы по своему назначению. Задача одних генов — выдавать информацию на синтез белка, задача других — регулировать активность первых. Первая группа генов получила название структурных. Структурные гены, обслуживающие последовательные этапы синтеза одного какого- то вещества, расположены не поодиночке, а рядом друг с другом. Они образуют блок. Этот блок называется опероном. Крайний участок опе- рона, занимающий около 0,1 его длины, представляет собой ген-оператор, который может включать или выключать весь оперон. Такое предположение позволило объяснить, каким образом некоторые мутации, затронувшие один участок ДНК, могут нарушить синтез сразу нескольких белков. ОПЕРОН ГЕН- РЕГУЛЯТОР Оператор Структурные гены J00QQOQ Ш0ОШ.О00ШШОО,0О0, БЕЛОК РЕПРЕССОР Схема регуляции генной системы 117
РНК вируса табачной мозаики. Увеличение в 50 000 раз 118
Теперь потребовалось объяснить еще одну группу фактов. Еще в начале нашего века было известно для бактерий явление ферментативной индукции. Стоило ввести в культуру бактерии определенное химическое вещество, как тут же изменялся—увеличивался или подавлялся— синтез некоторых ферментов. Было подмечено: синтез начинается или ускоряется с помощью веществ, которые являются исходными в биохимической реакции, идущей с участием синтезируемого фермента, а подавляется веществами, которые образуются в результате реакции, катализируемой данным ферментом. Получалось, что вещество, которое должно расщепиться с помощью фермента на более простые соединения, помогает клетке наладить его выпуск — индуцирует синтез фермента. Такие вещества были названы индукторами. А вещество, которое рождается с помощью фермента из более простых .соединений и помогает клетке подавить его синтез, было названо корепрессором. В этой системе есть еще одно вещество, названное репрессором. Ре- прессор синтезируется на специальном гене, расположенном отдельно от структурных генов — гене-регуляторе. В его задачу входит регулирование работы оперона. В случае системы с индукцией ген-регулятор вырабатывает репрес- сор-белок, «вхожий» и к оператору, и к индуктору. Пока индуктора нет, ген-регулятор выпускает репрессор, тот блокирует ген-оператор, при этом оперон выключен. Как только в клетке появляется исходный продукт ферментативной реакции, выступающий в роли индуктора, он соединяется с репрессором и лишает его возможности блокировать оператор, оперон при этом включается. Идет процесс саморегулирования: количество исходного продукта — входной сигнал, количество фермента — регулируемая величина. В случае системы с репрессией картина несколько меняется. Пока нет продукта ферментативной реакции, ген-регулятор выпускает ре- прессор-белок, не способный к репрессии; оператор не подавляется и оперон работает. Как только в клетке появляется продукт, выступающий в роли корепрессора, он образует с репрессором активный комплекс, который может блокировать ген-оператор. Он и блокирует ген, оперон уменьшает синтез ферментов, а в результате уменьшается и выход продукта ферментативной реакции — того самого продукта, который является корепрессором. Значит, и здесь налицо саморегулирование: входной сигнал — количество продукта, регулируемая величина — количество фермента. Иначе говоря, мы наблюдаем в клетках бактерий, а, по всей вероятности, и в клетках всех организмов, кибернетические системы на генном уровне, работающие по принципу обратной связи. Генная регуляторная система — аппарат развертывания наследственной информации во времени и пространстве. Молекула ДНК хранит в себе строение многих и многих белков, но синтезируются эти белки в разных условиях и в разное время. Следовательно, все клетки высшего организма имеют равные шансы, все они наделены одинаковым запасом генетической информации, но ни одна из них не пользуется всем, что ей отпущено. У нее нет на это ни энергии, ни материала. 119
Рибосомы кишечной палочки. Увеличение 300 000 раз 120
ХИМИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ — ПЕРВИЧНЫЕ БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ В человеческом организме около 10 квадрильонов клеток. Они объединяются, примерно, в 100 «цехов» — по специальностям; каждый «цех» делает свой вид продукции. Информации, запасенной в хромосомах каждой клетки, хватило бы на синтез почти 10 миллионов белков, но нам известно всего лишь 1000 ферментов, а каждая клетка синтезирует только их часть. Чтобы обычной тканевой клетке реализовать весь запас хранимой в ней информации, реализуемой нормально всеми клетками животного, ей надо было бы иметь размер самого животного. Направляться регуляция может разными системами — и гормональной, и нервной, но основное орудие клеточной регуляции — это белки- ферменты, участвующие в реакциях обмена. Любые воздействия внешней среды, через какие бы каналы они ни шли к органам, сводятся к изменению каких-то биохимических процессов, а управляет ими генная система. Каждое биологическое событие на уровне целого организма представляет собой совокупность биохимических процессов, происходящих на уровне отдельных клеток. Гены и ферменты — это химические структуры, но вместе с тем они и первичные биологические элементы. Учитывая важность этих структур, природа постаралась сделать их как можно более надежными. Оригиналы генетической информации — цепи ДНК — не участвуют в ее реализации. На руки исполнителям выдаются копии — и-РНК. Копии могут изнашиваться, заменяться другими, оригиналы же остаются неизменными всю жизнь клетки. Но и копии, очевидно, ограждены от случайных повреждений. Белок информосом — это плотный футляр, защищающий копию до тех пор, пока она не будет раскрыта. Каждая копия информации дает несколько молекул белка, каждая молекула белка работает несколько тысяч раз — таким образом генетическое сообщение, однажды посланное, многократно усиливается. При внимательном знакомстве с работой генной регуляторной системы возникает новое сравнение. Сложнейшая система хранения и выдачи наследственной информации в клетке построена по принципу книги. Или, если говорить точнее, книга — это модель хранения и выдачи генетической информации. КЛЕТКА —КНИГА Информация в книге расположена линейно; и в генах так же — вдоль молекулы ДНК. Информация в книге считывается последовательно — по буквам, образующим слова, начиная с определенной буквы; и в генах так же — по тройкам оснований, начиная с определенной точки. С книги можно снять копию, не читая ее,— простым фотографированием. И генетическую информацию также можно переснять, не читая. Это делает ДНК-полимераза во время репликации. С книги можно скопировать и отдельный отрывок, сняв копию с открытой страницы. И в генетическом тексте можно сделать выборочную 121
копировку — транскрипцию; РНК-полимераза читает не весь текст ДНК, а только открытые, то есть дерепрессированные ее отрезки. Книга делится на страницы, они могут быть открыты или закрыты. И генетическая «книга» делится на страницы — опероны; они также могут быть закрыты или открыты действием репрессора или индуктора. Страницы книги могут делиться на параграфы. А опероны делятся на структурные гены. Каждая страница книги имеет два рода информации: длинную последовательность букв, содержащую большую информацию — сам текст, и короткую последовательность, содержащую малую информацию— номер страницы или индекс. Генетический текст также имеет два рода информации: длинную последовательность — структурные гены и короткую последовательность, стоящую перед ними — гены-операторы, это индексы, или номера. В книге могут быть указания, отсылающие читателя на другие страницы. В генетическом тексте их роль выполняют гены-регуляторы. Они «ссылаются» репрессором на какой-то ген-оператор, заставляя его открыть нужную в данный момент страницу — оперон. Здесь уже иной принцип считывания, не линейный. Но и в энциклопедии линейность считывания соблюдается лишь в пределах одной статьи, сами же статьи расположены по иному принципу — алфавитному! Следовательно, благодаря этим ссылкам между соседними клетками в процессе их развития может осуществляться связь. В книге номера страниц и всякого рода ссылки отделены от остального текста, их не надо искать между строк или между словами, они хорошо видны. Возможно, что и в генетическом тексте гены-регуляторы и гены-операторы отделены от основного текста своего рода химическими запятыми — участками ДНК с измененной конфигурацией. Не исключено, что эти индексы находятся как раз на сгибах ДНК, когда она укладывается в компактную форму. Тогда получается, что вся книга закрыта, страницы сложены, а их номера открыты для репрессоров или индукторов — они ведь находятся снаружи, на месте сгибов ДНК. Еще одна аналогия между книгой и генетической информацией — в том, что обе они могут часть времени находиться в недоступном для чтения виде: книга — в шкафу, ДНК — в хромосомах, в виде коротких толстых образований, которые хорошо видны во время митоза... В заключение сравним размер информации, заключенной в клетке и в книге. Полипептидные цепи, синтезируемые клеткой, состоят обычно из 100—500 аминокислотных остатков. Значит, соответствующий им параграф (ген) будет состоять также из 100—500 слов (триплетов оснований). Если на странице содержится в среднем пять параграфов, то на ней уместится от 500 до 2500 тысяч слов. Возьмем в среднем — 1500. 1500 слов — это объем двойной страницы «Энциклопедического словаря». Тогда клетка-книга бактериофага или вируса, у которого ДНК имеет длину, скажем, в 200000 оснований, содержит уже 60 000 слов (или 40 страниц). Для бактерии эта величина возрастает в несколько десятков раз, а для клетки человека генетическая информация в одном томе во- 122
обще не поместится. В соматической клетке человека содержится информация в 2 000 000000 слов, заключенная в 46 томов (хромосом), приблизительно по 30000 страниц в каждом томе. КАК ЧИТАЕТСЯ КНИГА ЖИЗНИ? Как же читается эта книга в процессе развития клетки организма? Можно предположить, что после оплодотворения яйца или после митоза генетическая книга либо открывается автоматически, либо она уже открыта на странице первой, на первом опероне. Информация, записанная здесь, переписывается РНК-полимеразой на копию — и-РНК. Копия поступает в рибосомы, и там указания, содержащиеся в ее тексте, воплощаются в определенную конструкцию белка. После снятия копии специальные ферменты, а может быть и сама РНК-полимераза считывают ссылку — и-РНК гена-регулятора; согласно этой сслыке, составляется карточка — синтезируется репрессор. Карточка-ссылка направляется по указанному индексу, к своему гену-оператору на другую страницу, и там начинается чтение следующего оперона и т. д. Чтение текста со ссылками на другие страницы будет продолжаться до тех пор, пока в клетке не накопится достаточно продуктов, связанных с ее ростом. После этого страница будет закрыта, РНК-полимераза прекратит изготовление копий отдельных текстов и на смену ей придет ДНК-полимераза, которая займется полной копировкой всей книги — будет готовить клетку к делению. Если организм состоит из одной клетки — на этом все кончается и все начинается вновь, уже в новых клетках. Если же организм многоклеточный, то первое деление — это перерыв между главами. Когда он закончится, начнется вторая глава. Но первая глава не будет отложена совсем, из нее перечитываются отдельные куски, связанные с ростом и делением. Лишь некоторые куски текста, относящиеся к оплодотворению, опускаются... Вторая глава читается так же, как и первая, а потом, после очередного деления, открывается следующая глава. И так далее. Деление приводит к увеличению количества клеток и, следовательно, каждая из них оказывается среди соседей. А между соседями могут быть разные отношения, разные химические градиенты. У клеток появляются различия в концентрации репрессоров и индукторов, и в конце концов у одинаковых по возрасту клеток-ровесниц оказываются открыты разные главы книги. С этого момента судьба этих клеток становится различной— происходит их дифференциация. В организме, развивавшемся из одной-единственной клетки, появляются специализированные клетки десятков сортов, из которых строятся все ткани и органы. В маленькой, видимой лишь в микроскоп клетке не было ни почек, ни сердца, ни глаз, в ней были лишь указания на то, что они должны появиться в определенный момент и на то, какими им надлежит быть. Сложной последовательностью биохимических реакций, которые мы уподобили чтению большой многотомной книги, эти генетические указания претворяются в жизнь—в жизнь взрослого организма. 123
Первоначальное правило ставит природа такое: Из ничего даже волей богов ничего не творится. Страх суеверный однако же смертных настолько объемлет, Что и в вещах, наблюдаемых здесь, на земле, и на небе, Многое соизволеньем богов объяснять они склонны,
or йЛ*** 5/f V <i &U4&*- ■•Tfr ;V^' ЙР^~^ «arilL A*^ #fV' ;«£T« w. Главной причины явлений добиться никак не умея. Раз мы уверены в том, что ничто создаваться не может Из ничего, то вернее поймем мы предмет изученья: Именно то, из чего могут вещи родиться, а также— Где, каким образом зиждется все без участья бессмертных. ТИТ ЛУКРЕЦИЙ КАР «О ПРИРОДЕ ВЕЩЕЙ» 125
АСИММЕТРИЯ МОЛЕКУЛ И Ж 3 Н Ь V I!14 14ЛХЛНК Доктор физико-математических наук /И. В. ВОЛЬКЕНШТЕЙН < X >х о X X Ш О и ч о -о ш с; ia О а с — Я взглянул в сетку и, сунув в нее руку, с чисто конхиологическим, попросту говоря, с самым пронзительным криком, какой когда-либо вырывался из человеческого горла, вынул оттуда раковину. Что случилось с господином профессором? — спросил с удивлением Консель.— Не укусил ли кто господина профессора? — Не (беспокойся, друг мой! Но я охотно бы (поплатился пальцем за такую находку. — Находку? f — Вот за эту раковину,— сказал я, показывая ему предмет своего восторга. ' — Да это же простая пурпурная олива, рода олив, отряда гребенчато-жаберных, класса брюхоногих, типа моллюсков... — Верно, Консель! Но у раковины завиток идет «е справа налево, как обычно, а слева направо! Жюль Берн (из его романа «20 000 лье под водой» заимствован этот отрывок) глубоко понимал научные проблемы своей эпохи — в отличие от некоторых современных научных фантастов. Асимметрия живых организмов, определяемая в конечном счете асимметрией молекул, из которых они построены, и сегодня выдвигает множество важных и нерешенных вопросов. В то же время с асимметрией связаны прекрасные возможности для исследования строения молекул. Двухатомные и трехатомные молекулы симметричны, в том смысле, что через три и тем более две их точки можно провести плоскость. Поэтому, например, молекула Н—О—С!, имеющая форму треугольника, совпадает со своим зеркальным отражением в этой плоскости (рис. 1). Но молекулы, содержащие четыре и больше атомов, могут быть и асимметричными. Молекула СНСШгг симметрична, потому что плоскость, проходящая через атомы С, Н, CI, делит ее на две одинаковых половинки— правая и левая сторона молекулы неразличимы (рис. 2). А вот молекула CHCIBrJ уже асимметрична — такую плоскость через нее провести невозможно. Как это принято в курсах химии, мы отметили атом углерода в таком соединении звездоч- 126
кой. Это — асимметрический атом углерода, четыре валентности которого связаны с четырьмя разными атомами или группами атомов. Наша асимметричная молекула CHCIBrJ (хлорбромйодметан) может существовать в двух формах — правой и левой (рис. 3). Они относятся друг к другу, как правая и левая рука. И сколько ни верти их в пространстве, они друг с другом не совпадут. Я на правую руку надела Перчатку с левой руки... (АННА АХМАТОВА) Такое возможно только в минуту сильного душевного смятения, описываемого поэтессой. И все равно перчатка не подойдет! / Рисовать молекулы просто. А как узнать в действительности, что вещество состоит из правых или левых молекул? Или из смеси тех и других? И как такую смесь разделить? Почти все химические и физические свойства правых и левых молекул одного и того же вещества — так называемых зеркальных антиподов — тождественны. В самом деле, они содержат те же самые атомы, те же самые связи. Температуры плавления и кипения зеркальных антиподов одинаковы. Одинаковы их спектры, их химические реакции и т. д. и т. п. Но все- таки— «почти». Антиподы, по-разному взаимодействуют с любыми асимметричными факторами, в частности с асимметрично поляризованным светом. Можно получить световой луч, поляризованный вправо, и луч, поляризованный влево. В таком луче вектор, изображающий электрическое поле световой волны, будет вращаться по часовой стрелке или против нее. И если на пути луча окажутся молекулы, то свет будет с ними взаимодействовать. Правые, к примеру, молекулы будут иначе взаимодействовать с правополяризованным светом, чем с левополяризованным (рис. 4). Оказывается, что это очень легко наблюдать. Пусть свет поляризован линейно. Получить такой луч гораздо легче, чем поляризованный по кругу. Поляризовать свет можно его отражением под определенным углом, пропусканием через поляроидную пленку или специальную призму, сделанную из исландского шпата или кварца, и другими способами. Линейно-поляризованный луч представляет собой результат взаимного наложения двух лучей, поляризованных по кругу вправо и в влево. Если два световых вектора крутятся вправо и влево с одинаковыми скоростями, то суммарный вектор будет колебаться вдоль биссектрисы угла между этими двумя векторами— вдоль одной прямой, как показано на рис. 5. Значит, в линейно-поляризованном свете есть и правая и левая волна. Если такой луч пропустить через среду, состоящую из правых молекул, то благодаря различию во взаимодействии света с веществом правый луч будет распространяться в среде, скажем, медленнее, чем левый. В результате направление суммарного вектора линейно-поляризованного луча по- 127
вернется (рис. 6). Значит, асимметричные молекулы обладают способностью вращать плоскость поляризации света — они оптически активны. Чем больше оптически активных молекул встретится на пути луча, тем больше будет поворот плоскости поляризации. Можно, следовательно, определять (и с большой точностью) концентрацию асимметричного вещества по его оптической активности. Так поступают, например, в лабораториях на сахарных заводах, потому что молекулы сахарозы асимметричны (рис. 7) и вращают плоскость поляризации света вправо. Итак, оптически активные асимметричные молекулы можно обнаружить без труда. А как их получить? Если химик синтезирует в колбе вещество, состоящее из асимметричных молекул, без вмешательства какого-либо специального асимметричного фактора, то всегда получится смесь равных количеств правых и левых молекул — рацемическая смесь. Это обусловлено вторым началом термодинамики: в отсутствие асимметричного воздействия возникновение правых и левых молекул равновероятно; рацемической смеси отвечает состояние 128
угол поворота плоскости! ПОЛЯРИЗАЦИИ! РИС.5 наибольшего беспорядка, наибольшая энтропия — мера этого беспорядка. Рацемическая смесь образуется по той же причине, по которой различные газы или жидкости смешиваются друг с другом или теплота переходит от более нагретого тела к менее нагретому, а не наоборот. Рацемическая смесь, конечно, не вращает плоскость поляризации света. Для того чтобы разделить такую смесь, нужно воздействовать на нее каким-нибудь асимметричным веществом. Обозначим рацемическую смесь правых и левых м'олекул РИС.б (п, л), и пусть они реагируют с чистым антиподом П: (пг л! + П ->■ п П + п П. Соединения пП и лП уже не будут зеркальными отражениями друг друга. Такими отражениями были бы пП Лл и лП Л п. Следовательно, молекулы п П и л П имеют различное строение и их можно разделить перекристаллизацией или другими способами. Так и поступают химики. ,СгЮН ChLOH Рис. 7 9 Химия и Жизнь, № 7—8 129
сн3 "ООС-СН U NH3 АЛАНИИ СН2-СН2-СООН "ООС-СН | + NH3 ГЛЮТАМИНОВАЯ КИСЛОТА ск-с=сн I / ООС-СН HN \ N NH3 ГИСТИДИН СН * сн,-Г> ООС-СН 1+ NH3 ФЕНИЛАЛАНИН Рис. 8 Но откуда взять чистый антипод П для написанной нами реакции? Вот здесь-то и начинается самое интересное. Чистые антиподы, определенные оптические изомеры, создаются живыми организмами— растительными и животными. Или, точнее, организмы состоят из определенных оптических изомеров, из асимметричных веществ. Важнейшие для жизни молекулы — белки. Слова Энгельса «жизнь есть способ существования белковых тел...», сказанные более восьмидесяти лет назад, и сегодня сохранили свое значение. Белки представляют собой полимеры — большие цепные молекулы, построенные из звеньев двадцати типов. Это 20 аминокислотных радикалов; некоторые из аминокислот изображены на рис. 8. Все аминокислоты, кроме простейшей из них — глицина N+H3CH2COO-, асимметричны. Замечательное свойство природных аминокислот состоит в том, что во всех организмах, начиная с вируса и кончая человеком, они представлены совершенно определенными антиподами. Это так называемые L-аминокислоты. Латинская буква «эль» не означает, что они вращают плоскость поляризации влево, это просто символ определенного расположения атомов в пространстве, определенной конфигурации, показанной на рис. 9. Чистые антиподы характерны не только для белков, но и для всех других биологи- KN V / оос н \ R 130
чески-функциональных молекул — для нуклеиновых кислот, углеводов, липидов и так далее. Сахароза, упомянутая выше, также природное соединение — углевод растительного происхождения. А для разделения рацемических смесей на практике обычно применяют алкалоиды — сложные вещества щелочного характера, образующиеся в растениях. К ним относятся хинин, кофеин, стрихнин. Вдумаемся в сказанное. Получается, что в колбе в силу второго начала термодинамики синтезируется рацемическая смесь. А в живом организме образуются чистые антиподы. Значит ли это, что живые организмы не подчиняются основным законам физики, физической химии? Сторонники витализма, исходящие из существования некоей непостижимой «жизненной силы», отвечают на этот вопрос положительно. В самом деле, второе начало гласит, что любая совокупность молекул самопроизвольно переходит в состояние наибольшего беспорядка, так, чтобы энтропия была максимальной. Но каждый организм представляет собою систему высоко- упорядоченную, апериодический кристалл, по выражению одного из создателей квантовой механики — Эрвина Шредингера. Так что же, витализм прав? Нет, напротив. Мы допустили в наших рассуждениях неточность. Второе начало, так же как и первое (закон сохранения и превращения энергии), справедливо не для любой системы, а только для системы изолированной, не обменивающейся с окружающей средой ни веществом, ни энергией. В такой системе энергия не постоянна, а энтропия — мера беспорядка — максимальна. Но живой организм — открытая система! Необходимое условие его существования — обмен веществом и энергией с окружающей средой. Значит упорядоченность организма не противоречит термодинамике. И важная черта этой упорядоченности — пространственная асимметрия природных соединений, приводящая и к асимметрии организма как целого. Мы видим, что вопрос об асимметрии молекул оказывается связанным с основными проблемами биологии. Пойдем дальше. Откуда все-таки взялись асимметричные молекулы в организмах? И какой в них прок? У нас еще нет убедительного ответа на первый из этих вопросов. Он будет получен, когда наука решит проблему происхождения жизни. Общее признание завоевала развитая академиком А. И. Опариным теория происхождения жизни из неорганических веществ. Теперь все ученые уверены в ее справедливости. Но никому еще не удалось (пока!) получить живой организм искусственно. Можно думать, что первоначальные живые организмы возникали неравномерно и первичная жизнь зародилась в месте случайного скопления определенных оптических изомеров. Несколько позднее в каком- то другом месте возникла и «зеркальная» жизнь. Но первые зародыши жизни успели за это время продвинуться дальше по пути биохимической эволюции и истребили своих антиподов. Дает ли преимущества организму его асимметрия? Если бы их не было, асимметрия не закреплялась бы эволюцией. Очевидно, что асимметричным молекулам свойственна большая специфичность химических реакций. Вещество, обозначенное нами выше как П, по-разному реагирует с молекулами п и л. И организм, построенный из чистых оптических изомеров, сможет приспособляться к окружающей среде с большей избирательностью, чем построенный из рацемических смесей. Мы нуждаемся для жизни в L-амино- кислотах, получаемых из растительных и животных белков, расщепляющихся при пищеварении. D-аминокислоты организмом не усваиваются. Биологические катализаторы — ферменты (это и есть важнейшие белки), будучи построены асимметрично, действуют только на один оптический антипод, не трогая другого. Мы бы умерли с голоду, попав в условия «зеркальной» жизни. В прелестной сказочной повести Льюиса Кэррола «Алиса в зазеркальи», героиня, пройдя сквозь зеркало, попадает в «отраженный» мир. В нем происходит немало чудес. Но Кэррол, будучи математиком, видимо, не был знаком с физико-химией асимметричных веществ и не использовал соответствующих возможностей для своей фантастики. Эта тема еще ждет своего воплощения. Асимметрия белков и аминокислот химически продиктована асимметрией углеводов. Гены — вещество наследственности— представляют собой молекулы дезок- сирибонуклеиновой кислоты. Молекула 9* 131
NH, o=p-o-c^oVV I --? I OH H 1Пн о н I 0=P-0-CH. < II OH '4i *л N^N^ NH, Он *^н h> н F~f н о н I 0=P-0-CH, он -4Hjb| нРПн NH2 I г f 4N 0 ОН иг И I n3^/-NH o=p-o-ch, lNA0 I он 404* о н Рис. 10 132
ДНК — матрица, в которой закодирован «белковый текст». Почему же этот текст строится из чистых антиподов, из L-амино- кислот? Потому что сама молекула ДНК асимметрична. На рис. 10 изображено строение одной цепи такой молекулы. Асимметричны входящие в цепь группы дезоксирибозы — углеводные группы. Значит именно в углеводах заложена асимметрия белков и остальных природных соединений. Существует ли асимметрия в неживой природе? Несомненно. В любом месторождении кристаллического кварца встречаются (примерно в равном количестве) правые и левые кристаллы, вращающие плоскости поляризации в разные стороны (рис. 11). Человек в состоянии отобрать правые кристаллы от левых (это существенно для оптического приборостроения), так как он сам асимметричен и поэтому знает разницу между правым и левым. Именно так поступил в 1848 г. Луи Пастер, впервые выделивший чистые антиподы. Имея дело с рацемической смесью кристаллов винной кислоты, Пастер отделял правые кристаллы от левых — их внешняя огранка различается, как и у кварца; различается и структура их молекул (рис. 12). Пастер выступил здесь в роли асимметричного фактора, который мы обозначили выше буквой П. Закручивание раковины моллюска в определенную сторону, о котором говорил Жюль Берн,— это выражение все той же асимметрии, присущей живым организмам. Итак, природные соединения вращают плоскость поляризации света, они оптически активны. Биохимики и биофизики благодарны за это природе. Дело в том, что оптическая активность — свойство молекул, необычайно чувствительное к любым изменениям их строения или межмолекулярного взаимодействия. Изучая оптическую активность при разных длинах волн падающего света, можно получить информацию о строении белков, нуклеиновых кислот, углеводов и других соединений. Полимерные цепи гибки. О гибкости макромолекул нужно писать специально — эта их замечательная способность определяет свойства каучуков и пластмасс. Ограничимся здесь упоминанием о том, что гибкие полимерные цепи способны изменять свою форму при различных воздействиях. Когда молекула белкового катализатора — фермента взаимодействует с катализируемыми ею веществами, она меняет свою форму (конформацию, как сейчас принято говорить). Оптическая активность асимметричной цепи при этом также изменяется. Следовательно, имеется возможность исследовать конформационные превращения белков и других природных соединений, изучая их оптическую активность. Работы в этом направлении широко развернулись в последние годы и у нас, и за рубежом. Они обещают многое — раскрытие строения биологических полимеров, раскрытие природы важнейших биохимических процессов. При этом наука встречается с весьма сложными теоретическими проблемами. Еще не создана строгая теория, позволяющая точно рассчитывать оптическую активность молекулы известного строения и, наоборот, однозначно определять строение молекулы по ее вращающей способности. Однако имеются приближенные методы расчета, с помощью которых удается получать очень ценные сведения. Дальнейшее развитие теории оптической активности — важная задача. Изучение строения и свойств природных соединений преследует в сущности две цели. Во-первых — познание биологических процессов на молекулярном уровне. Во- вторых — моделирование и воспроизведение этих процессов. Химия учится у живой природы. Мечта химиков — создание синтетических полимерных катализаторов, подобных ферментам. Ведь ферменты работают гораздо более эффективно, чем любые катализаторы, применяемые сегодня в химической технологии. Очень важно поэтому синтезировать асимметричные полимерные молекулы, моделирующие белки. Это существенно и в другом отношении. Введение в полимер оптически активных групп дает «метку», которая позволяет изучать основные конформационные свойства макромолекул по их оптической активности. Работы в этом направлении также начаты в последние годы. Старая проблема асимметрии приобрела в наши дни новое богатое содержание. Физическая химия, биохимия, молекулярная биология, физика и химия полимеров — все эти ветви современного естествознания так или иначе соприкасаются с вопросами асимметрии молекул. 133
Еще об асимметрии «ЛЕВША» ПО НАСЛЕДСТВУ «Ненормально» завитые моллюски не такая уж редкость: они составляют примерно одну десятитысячную часть всех особей данного вида (приблизительно так же часто встречаются люди ростом больше двух метров). Интересно, что эта черта передается по наследству, как и любой другой признак. ВЕЛИКИЙ ПОСТУЛАТ Асимметрия — непременное условие всякого движения. Например, чтобы поезд сдвинулся с места, сила тяги должна стать больше противоположно направленной ей силы трения; для того чтобы тепло распространялось по металлическому стержню, требуется, чтобы один его конец был горячее другого, и т. д. Сама по себе асимметрия возникнуть не может, как не может самопроизвольно один конец кочерги нагреться, а другой охладиться. Следствия всегда симметричнее причин— этот принцип, сформулированный Пьером Кюри, есть наиболее общая формулировка второго начала термодинамики. «БОГ ИЗОЩРЕН, НО НЕ ЗЛОНАМЕРЕН» А. Эйнштейн Как возникла асимметрия в живой природе! Маловероятно, чтобы это произошло случайно — дело в том, что все живое имеет асимметрию «одного знака» и поэтому надо допустить, что жизнь появилась на Земле в «один прием», в одной луже, где случайно скопился избыток одного из антиподов. Чем не «божественное творение»! Но ничуть не легче, если считать, что асимметрия в живой природе возникла закономерно. На этот счет существует масса гипотез, одна фантастичнее другой. Например, Л. Пастер считал, что эта асимметрия есть результат действия каких-то несимметричных «космических сип» (с современной точки зрения — какого-то космического излучения), по В. И. Вернадскому,— несимметрично пространство, а согласно теории Н. А. Козырева,— несимметрично время. Пространство, время... обращение ко столь всеобъемлющим понятиям не случайно: асимметрия характерна и для элементарных частиц, и для молекул, и для живых существ, и для астрономических объектов. Но общей теории, связывающей такие разнородные явления, до сих пор не существует...
ЕЩЕ ОДИН ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ? ЛОГИКА И ФАКТЫ Если бы мы не умели экспериментально определять знак вращения плоскости поляризации света, то нам пришлось бы признать, что никаких зеркальных изомеров вообще не существует в природе: по определению, данному еще Лейбницем, «два неразличимых состояния представляют собой одно и то же состояние». Поведение элементарных частиц описывается уравнением Шредингера, которое является четной функцией (то есть ее знак не изменяется после зеркального преобразования координат). С этой точки зрения частица и соответствующая ей античастица неразличимы. Но в 1956 году было установлено, что в некоторых случаях четность все-таки не сохраняется и элементарную частицу можно объективно отнести к право- или левовинтовому ряду — так же, как оптический изомер можно охарактеризовать знаком вращения плоскости поляризации света. Эти опыты привели к формулировке так называемого принципа сохранения комбинированной четности. Дело в том, что четность сохраняется, еспи преобразование пространственных координат будет сопровождаться заменой вещества на антивещество. Это и неудивительно: если смотреть через зеркало на правую руку, то она нам покажется левой — «четность» будет нарушена. Если же заменить правую руку левой, то в зеркале мы снова увидим правую руку. СТРАННЫЙ ЗАПРЕТ В «живой» природе часто встречаются виды симметрии, которые запрещены дпя «неживых» объектов. Например, кристалл не может иметь осей симметрии пятого порядка (такую ось имеет, например, пятиконечная звезда, так как при повороте на 360° она пять раз совмещается «сама с собой»), как не может он иметь осей симметрии седьмого или девятого порядков. Но такой вид симметрии встречается у многих обитателей моря. Было бы крайне заманчиво связать возникновение асимметрии в живой природе с существованием так называемой «зарядовой асимметрии». Дело в том, что в целом наш мир, по-видимому, симметричен, и поэтому каждому электрону должен, казалось бы, соответствовать позитрон, каждому протону — антипротон и т. д. Но в действительности мы живем среди материи одного «знака». Можно предположить, что «истинным» зеркальным отражением молекулы, построенной из обычных атомов, является ее антипод, построенный из «антиатомов»: человек, обитающий в «антимире», должен не только здороваться левой рукой, но и состоять из белков, построенных из D-аминокиспот. Впервые предположение о неравноценности антиподов высказал в прошлом веке Л. Пастер. Но в настоящее время известен только один случай, когда четность не сохраняется — это происходит при «слабых взаимодействиях», примером которых может быть р-распад радиоактивных элементов. САМОЕ НЕПОНЯТНОЕ... Существует один любопытный способ объяснить существование «зарядовой асимметрии». У любого материального тела есть поверхность, которая отделяет его от пространства. Точно так же о двух телах можно только в том случае сказать, что они обособлены, еспи между ними есть какая-то поверхность раздела. Но о какой поверхности раздела можно говорить, если физический вакуум — это действительно «ничто»!! Иначе говоря, материя должна находиться в отношении с пространством, как взаимно дополняющие друг друга, но изготовленные из разного «материала» слепок и форма. Симметрия подобного рода называется антисимметрией и ее не надо путать с «обычной» зеркальной симметрией. Например, еспи у нас есть правая перчатка, черная снаружи и белая изнутри, то в зеркале мы увидим ее мнимое изображение — левую перчатку, тоже черную снаружи и белую изнутри. Но если правую черную перчатку вывернуть наизнанку, то получится вполне реальная левая перчатка, только снаружи белая, а изнутри черная. В этом смысле можно сказать, что «правой» материи соответствует «левое» пространство и поэтому в целом симметрия имеет несколько необычный вид, но все-таки сохраняется. 135
УДОСТОЕНО ЛЕНИНСКОЙ ПРЕМИИ БОРЕЦ СО СМЕРТЬЮ Создатель метода искусственного кровообращения С. С. Брюхоненко 1890-1960 136
'В мае этого года на научной сессии Академии медицинских наук СССР .президент ее—И. Н. Бло- хин охарактеризовал искусственное кровообращение как одно из наиболее замечательных достижений современной биологии и медицины. За разработку проблемы искусственного кровообращения выдающемуся советскому ученому-физиологу Сергею Сергеевичу Брюхоненко в 1965 году посмертно была присуждена Ленинская премия. Метод «искусственного кровообращения сейчас широко применяется при операциях на так называемом «открытом», или к<сухом», сердце. Он позволяет делать реконструкции измененного сердца, о которых еще недавно хирурги могли лишь мечтать. Теперь не редкость сложные операции, во время которых в руках хирурга бьется сердце, освобожденное от крови, отключенное от всего организма— питающее его кровеносные сосуды пережаты. Врач вскрывает сердце, поправляет сердечные клапаны или заменяет их искусственными, исправляет перегородки, зашивает в них отверстия. Пока длится такая операция, (кровообращение в организме поддерживается механическим аппаратом, замещающим на время собственное сердце и легкие больного. Нам это уже кажется естественным и привычным, а ведь еще совсем недавно мысль о возможности прикосновения к сердцу казалась невозможной и невероятной даже такому крупному новатору-хирургу, как один из создателей современной желудочной хирургии Т. Бильрот. Идея возможности создания искусственного кровообращения при остановившемся сердце зародилась у Сергея Сергеевича Брюхоненко в годы первой мировой войны, когда он, младший врач пехотного полка, наблюдал на фронте, как в результате искусственного дыхания возвращались к жизни солдаты, потерявшие сознание от шока и контузии при разрыве снарядов. Ему запомнился один случай — когда снаряд разорвался около солдата, пившего в этот момент чай. После длительной борьбы за его жизнь, к солдату вернулось сознание. И его первые слова были: «А где моя кружка?» 'Брюхоненко поразило, насколько точно восстановленное сознание возвратило солдата к ситуации, при которой он его потерял. Значит, восстановив работу сердца и дыхания, можно возвратить жизнь умирающему; а нельзя ли заменить работу остановившегося сердца искусственным кровообращением с помощью механического аппарата? — думал молодой ерач. Он продолжал свои наблюдения, работая ассистентом в клинике частной патологии и терапии в Москве, в Лефортовском госпитале, под руководством проф. Ф. А. Андреева. Здесь он лечил сыпнотифозных и других инфекционных больных. Размышляя над причинами и механизмом сильного повышения температуры в организме при инфекционных заболеваниях, С. С. Брюхоненко захотел провести опыты по изучению работы теплового центра, регулирующего температуру тела. Эксперимент он решил поставить на отделенной от тела голове собаки, жизнь которой можно было поддерживать, создав *в ней искусственное кровообращение. Однако для постановки таких опытов существовали серьезные препятствия. Для кровообращения необходимо, (чтобы кровь в 'кровеносных сосудах не свертывалась: значит, ученому нужно было научиться вызывать «искусственную гемофилию». Проти- восвертывающие препараты, действующие в целом организме, были в то время неизвестны. И Брюхоненко приступил к поискам препарата, «оторый, не будучи ядовитым, мог бы стабилизировать кровь, временно лишая ее способности « свертыванию. В результате длительной работы он сделал первое ■крупное открытие: обнаружил, что немецкий препарат «Байер 205», применявшийся для лечения паразитарной болезни — трипанозомоза, обладает свойствами стабилизатора крови (что было неизвестно авторам этого лекарства). Дальнейшая работа по теории свертывания крови и синтезу противосверты- вающих веществ, которую Брюхоненко проводил вместе с химиками В. И. Максимовым, Н. Н. Жела- ховцевой и другими, привела к открытию целого класса веществ, названных с и н а н т р и н а <м и, т. е. синтетическими антитромбинами. Было создано до ста двадцати рвзличных препаратов; затем Брюхоненко совместно с В. Д. Янковским, 3. А. Ярослав- цевой, Е. .И. Стреловой и другими разработал технологию получения из легких крупного рогатого скота естественного антитромбина гепарина. Необходимая подготовка к опытам по искусственному кровообращению была завершена. Получив первые нетоксичные стабилизаторы крови, Брюхоненко приступил к созданию аппарата искусственного кровообращения, который мог бы поддерживать циркуляцию крови, подобно тому как это происходит в естественных условиях организма, т. е. по замкнутому «ругу. Аппарат должен был работать мягко, чтобы в результате механических толчков не повреждались клеточные элементы кро- 137
С. С. Брюхоненко на фронте в годы первой мировой войны ви — эритроциты, лейкоциты и тромбоциты. Талантливый конструктор, Брюхоненко сам изготовлял первые модели, выполнял сложные стеклодувные работы, вытачивал детали своего аппарата на токарном станке. Характерно, что большой и сложный токарный станок стоял у него дома: работа на нем была для Брюхоненко лучшим отдыхом. Первый аппарат искусственного кровообращения, названный автожектором, был еще несовершенным; однако он дал возможность поддерживать жизнь в изолированной голове собаки путем эффективного искусственного кровообращения. Эти опыты, продемонстрированные Брюхоненко на II Всесоюзном съезде патологов в сентябре 1925 года и на М Всероссийском съезде физиологов в мае 1926 года, произвели огромное впечатление на научную общественность и привлекли широкое внимание у нас в стране и за границей. Опыту, поставленному С. С. Брюхоненко вместе с другим талантливым физиологом—С. И. Чечулиным, предшествовала большая подготовительная работа. В ней встречались временные неудачи, разочарования. Главным образом—из-за сложности операции по изолированию головы -собаки. Во время операции необходимо было очень быстро пересечь и присоединить сосуды головы собаки к трубкам аппарата и предотвратить кровопотерю из гмельчай- ших кровеносных сосудов в условиях искусственной гемофилии. Эти трудности были преодолены... Во время публичной демонстрации опыта лежащая на тарелке голова собаки благодаря искусственному кровообращению сохраняла очень многие признаки жизни. В течение нескольких часов глаза сохраняли естественный живой блеск, зрачки сужались, если к ним .приближали источник света; при перемещении света глаза двигались, как будто голова следила за ним взглядом. Веки моргали при дуновении; при звонке настораживались уши. Голова облизывала губы, делала попытки проглотить кусочки сыра, которые ей вкладывали в рот, или выталкивала языком вату, смоченную кислотой. При раздражении носа она скалила зубы и пыталась рычать и лаять, так что от судорожных движений ее приходилось удерживать на тарелке руками. Последний раз этот опыт был публично показан делегатам XV Международного конгресса физиологов, проходившего в Моокве и Ленинграде под председательством академика И. П. Павлова в 1935 году. Сергей -Сергеевич Брюхоненко вместе с В. Д. Янковским сконструировал первые «искусственные легкие» в виде так называемого аэратора или оксигенатора. «Легкие» представляли собой резервуар, где кровь вспенивалась кислородом из баллона. .На огромной поверхности пены венозная кровь, оттекающая от головы, соприкасаясь с кислородом воздуха, вновь превращалась в артериальную. После опытов с оживлением 'Изолированной головы собаки Брюхоненко, применяя искусственное кровообращение, начал опыты по оживлению целого организма. Убитые электрическим током и кровопусканием собаки вновь «оживали», если они менее 24 минут находились в состоянии клинической смерти без сердцебиения и дыхания. Работа аппарата искусственного кровообращения Брюхоненко восстанавливала жизнь в организме животного. Восстанавливались даже те условные рефлексы, которые были выработаны у собак до опытов (исследования Н. М. Юрман и Е. Д. Завадской, а позднее — Т. С. Федотова). Ожившие охотничьи собаки не теряли своих навыков и охотничьих качеств. Опыты повторных оживлений ставились и на нескольких 138
Опыты по оживлению собаки с помощью аппарата искусственного кровообращения Во время демонстрации опыта голова собаки проявляла многие признаки жизни 139
А. В. Луначарский и патофизиолог А. А* Кулябко наблюдают опыт. На заднем плане слева — С. С Брюхоненко последовательных поколениях животных, но на потомстве они заметно не отражались. Эти опыты были -засняты кинорежиссером Д. И. Яшиным (та« же, как и эксперименты с изолированной головой). Режиссер смонтировал интереснейший научно-популярный кинофильм. Этот фильм и сейчас еще иногда демонстрируется на экранах. Думаю, что настало время вспомнить о нем, сделать новые копии >и показать его широкой аудитории у нас и за рубежом. Метод искусственного кровообращения для оживления после клинической смерти применяют, как мы уже говорили, и |для внутри сердечных операций. Впервые эта возможность была сформулирована С. С. Брюхоненко в 192В г. Ученый привлек к этой работе выдающегося хирурга iH. Н. Теребинского, который, оперируя собак вместе с Брюхоненко, создавал у них различные л о рок и сердца, а затем, при (повторной операции, устранял их, применяя аппарат 'искусственного кровообращения. Многолетние опыты Н. Н. Теребинского, М. К. Марцинкевич м Т. Т. Щербаковой были описаны в монографии, выпущенной в 1940 г. Однако за рубежом начало применения метода искусственного кровообращения при внутрисердечмых -операциях долгое время связывали ic именем Гиббона, .который приступил к подобным операциям в 1937 г., т. е. гораздо позднее, чем Брюхоненко и Теребинский. Начало Великой Отечественной войны прервало исследования. Брюхоненко и его сотрудники в мастерских возглавляемого Сергеем Сергеевичем института экспериментальной физиологии (И терапии переключились на выполнение военных заданий. Они не покидали Москву и тяжелой эимой 1941 г. А после окончания войны Брюхоненко начал 'интереснейшие опыты .в Научно-исследовательском 'институте скорой помощи имени Н. В. Склифосовского. Неутомимый экспериментатор предпринял in опыт к и оживления скоропостижно «погибших людей. Но тела поступали -в лабораторию слишком лоздно — через 2—3 часа л осле наступления смерти. Для подобных экспериментов это слишком большой срок. Применение 'Искусственного 'Кровообращения давало возможность, как правило, восстанавливать сердечные сокращения, а во многих случаях — и дыхание. Наблюдалось сужение зрачков, их реакция на 140
свет. Однако полностью оживить человека не удавалось. * Проблему оживления людей из состояния клинической смерти искусственным кровообращением еще нельзя считать решенной окончательно. Но как и считал С. С. Брюхоненко, этот .метод перспективен; он поможет через большие сроки оживлять людей, у которых смерть не связана с тяжелыми анатомическими повреждениями тела, а произошла от кровопотери, электротравмы, шока, нервнореф- лекторного потрясения и т. д. В последние годы жизни С. С. Брюхоненко наметилась третья область применения искусственного кровообращения —для консервации целых изолированных органов, отделенных от тела и сохраняемых перед хирургической пересадкой. В этом направлении и ведутся работы в лаборатории, которую возглавляет автор этих строк. Я был связан дружескими узами с С. С. Брюхоненко и в течение восьми лет работал вместе с ним в Институте экспериментальной хирургической аппаратуры и инструментов. Как хирургу, мне довелось принимать участие >в конструировании и 'испытаниях последних моделей аппарата Брюхоненко. Вместе с нами работали М. К. Марцинкевич, Т. Т. Щербакова, С. А. Пересторонин и другие. Начиная с 1951 г. мы использовали аппарат искусственного кровообращения Брюхоненко для опытов по консервации органов в условиях охлаждения. Нами было доказано, что почки собаки или целые ее конечности /ложно приживить тому же животному, от которого они были взяты, с хорошим восстановлением функций. Причем не только сразу после отделения от тела (как делали предыдущие ■исследователи), но и после того, как они сохранялись более суток в специально сконструированной по нашему предложению инженером Г. П. Тарасовым установке с искусственным кровообращением. В нашей лаборатории пересадки органов Центрального института травматологии и ортопедии собаки с восстановленными «консервированными» конечностями живут после операции до 20 лет. Нам удалось также установить, что даже одна «консервированная» почка, пересаженная затем той же собаке, способна в течение ряда лет выполнять всю мочевыделительную функцию организма. Принципы сохранения или консервации органов перед пересадкой <в условиях охлаждения и искусственного кровообращения в самое последнее время стали использовать не только в экспериментах, но и для приживления ампутированных конечностей у людей. Искусственное кровообращение в отдельных органах, не отделенных от тела, применяют и для лечения злокачественных опухолей. При раке или сар- С. С. Брюхоненко у аппарата искусственного кровообращения Обложка журнала «Искра науки». Художник по-своему откликнулся на исследования Брюхоненко 141
В лаборатории С. С. Брюхоненко. Публичная демонстрация опыта коме руки или ноги накладывают жгут, который выключает конечность из системы естественного кровообращения организма. Кровеносные сосуды больного органа присоединяют к аппарату искусственного кровообращения. 8 кровь, питающую временно изолированную руку или ногу, вводят противораковые вещества в концентрациях, во много раз больших, чем допустимо для организма в целом. Затем сосуды отмывают от лекарства, отсоединяют аппарат и восстанавливают естественное кровообращение. Этот же метод применяют и при других заболеваниях, — например, при лечении остеомиелита (гнойного заболевания костей) и др. Нет сомнения, что искусственное кровообращение, .предложенное и разработанное Сергеем Сергеевичем Брюхоненко, будет применяться в дальнейшем и для других лечебных и исследовательских целей. Заведующий лабораторией пересадки органов Центрального института травматологии и ортопедии, кандидат биологических наук А. Г. ЛАПЧИНСКИЙ [| ЧТО ЧИТАТЬ О РАБОТАХ С. С. БРЮХОНЕНКО: II С. С. Брюхоненко. Искусственное кровообращение. М., изд-во «Науки», 1964:. С. С. Б р го х о н е н к о. Это уже не фантазия. Журнал «Наука и жизнь», | L958, .V 2. Л. Г. Лапчинский. Памвти Брюхоненко. Журнал «Патологическая физиологии и экспериментальная терапия», 1961, № 3. 11л. Орлов. Прикосновение к сердцу. «Правда» от 14 январи 1965 года. В. Горелов. Прометей науки. «Комсомольская правда» от 26 июня 1965 года. 142
Когда собака «Бемка» радостно прыгает, встречая хирурга, никто не заметит небольшого шва, пересекающего бедро ее левой лапы. А ведь десять лет назад эта лапа была ампутирована, хранилась более 25 часов в холодильной установке, где аппарат Брюхоненко поддерживал в ней кровообращение; потом лапа снова была пришита
...В недавнем прошлом «Горный журнал» был первым и единственным органом химии в России. (Из приветствия Русского химического общества Петербургскому горному институту по случаю его столетнего юбилея, 1873 г.)- НЕРВЫ В РОССИ К 140-летию «Горного журнала 28 февраля 1825 года министр финансов граф Канкрин «поднес на высочайшее благоусмотрение» царю Александру I докладную записку несколько необычного содержания — речь в ней шла не о пошлинах и не о кредитах. Записка начиналась так: «Управляющий Департаментом Горных и Соляных дел представил мне о пользе и надобности издавать от сего Департамента Журнал... Отделений в Журнале иолагается десять: Минералогия, Химия, Горное дело, Заводское дело, Монетное дело. Соляное дело, всеобщая Горная и Соляная Библиография, Горные и Соляные законоположения, Биографические известия и Не- крология, и наконец Смесь... Издание начинается с 1 го июля ныне текущего года...». Царь прочел докладную и, не сделав ни единой поправки, начертал на ней: «Исполнить». Канкрин тотчас сообщил об этом автору записки Егору Васильевичу Карнееву — директору Горного кадетского корпуса (преобразованного впоследствии в Петербургский горный институт), управляющему Департаментом горных и соляных дел, ведавшим всеми казенными заводами. А еще через три месяца в Военной Типографии Главного Штаба была отпечатана первая книжка нового периодического издания под названием: «Горный Журнал или собрание сведений о горном и соляном деле с присовокуплением новых открытий по наукам, к сему предмету относящимся». Одной из наук, «относящихся к сему предмету», была химия. Рассказывая на первом заседании Ученого комитета (т. е. редакционного совета) о предполагаемом содержании журнала, Карнеев, в частности, пояснил: «Химия. 144
В сем отделении будут помещаемы: трактаты о разных химических предметах, новые открытия по сей Науке, разложения минералов, опыты... для изыскания удобнейших и совершенных средств получения полезных продуктов». В первых же номерах «Горного журнала» были опубликованы десятки статей и заметок по химии, — с некоторыми из них интересно ознакомиться и современному читателю. Статьи по химии публиковались в нем и позже, до самого конца XIX столетия, когда уже существовали специальные химические журналы. Среди авторов «Горного журнала» были и «старший учитель гимназии» Д. И. Менделеев, и профессор Петербургского горного института Н. С. Курнаков, и казан- скин химик К. К. Клаус, открывший рутений, и многие другие известные русские ученые. Сейчас «Горный журнал» — специализированное издание, обслуживающее рудную промышленность. Но и сегодня горное дело связано с химией множеством нитей. Горняки добывают сырье для химической промышленности — калийные соли, серу, фосфориты. Почти все элементы периодической системы извлекаются в конечном счете из руд. Наконец, ученые начинают работать над химическими способами добычи полезных ископаемых,— чтобы не надо было строить ни шахт, ни карьеров, а все необходимые человечеству минералы поступали из недр по скважинам — подобно нефти и газу. Ю Химия и Жизнь, № 7—8 145
ИЗ ПЕРВЫХ НОМЕРОВ «ГОРНОГО ЖУРНАЛА» ГИПОТЕЗА, КОТОРАЯ НЕ ПОДТВЕРДИЛАСЬ «.„Один остроумный профессор естественной философии утверждал, что шорские растения могут постоянно ис- \пуекать из себя хлоровый газ, точно \так, как земляные растения производят газ кислородный... И так растительная \сила морских прозябений, постоянно ^действующая в недре Океана, доставляет все необходимые начала для произведения каменной соли. ...Должно од- \нако же сознаться, что пока просвещение человеческое не изобретет способа \произращать морские растения в другом где-либо месте, кроме Океана, до- \толе весьма трудно будет подтвердить сие предположение опытом, сим оселком истины». «Горный журнал», 1825, книжка третья. ВПЕРВЫЕ О КАТАЛИЗЕ 1 «...После кристаллизации авторы рассматривают относительный вес, излагают лучшие способы определения I оного в телах твердых, жидких и газообразных; потом описывают влияние, производимое на химические явления некоторыми телами, кои не вступая сами в соединение, производят химические соединения или разложения в телах, с коими они приведены в соприкосновение. Сие влияние еще не может быть объяснено всеми, досель извест- \ ними, химическими законами, и может \быть послужит к открытию новых. Мы I упомянем о некоторых из сих опытов. Г. Тенар, насытив воду кислотвором так, чтобы 1 объем воды соединился с 666 объемами кислотворного гаса и жидкость получила относительный вес, равный 1,452, прибавил к сей воде золота, серебра или окисей сих металлов (в порошке): тогда произошел выстрел и весь кислотворный гас отделился*. Железо и медь разлагают в красно- калильном жару аммияковый гас и делаются хрупкими, не вступая в соединение ни с одним из начал сего гаса (азотом и водотвором). Действие платины и других металлов, располагающих к соединению некоторые гасооб- разные смеси, происходящее от сего\ воспламенение водотворного гаса, образование воды и пр. принадлежат, ве-\ роятно, к сему же классу явлений». А. Яковлев. «Разбор книги: Traite ele- mentaire des Reactifs, par Pay en af Chevalier». «Горный журнал», 1825, книжка третья. ЗЕМНЫЕ МИНЕРАЛЫ В МЕТЕОРИТЕ «Дабы соблюсти при сем исследовании возможную точность и избежать всякого недоразумения, употреблены * За сто сорок лет химическая терминология (не говоря уже о понимании многих явлений) изменилась так радикально, что описание этого эксперимента может показаться фантастическим. Однако под водой, насыщенной 666 объемами «кислотвора» (или «кислотворного гаса>> — кислород тогда обозначался и таким термином), А. Яковлев понимал ие Н20т а Н202. Таким образом, речь здесь идет просто- напросто о первых опытах Тенара по каталитическому разложению перекиси водорода.— Ред. 146
Штт щуриллъ irf Жорнояъ « «иминомъ *~ дьдт>. , ,' ПАЗЫ XT, ОТ*1«М*1;Й Ив ПИУКЛМЬ, К U R JC К > I. С Ш* Т ИЮСЕГ КЭТГЬ т. гч Имм* fniimfn Гшшт II(им"» FI4J HWYVT^^ot^po МШПНТМ. «ж *. ГОРНЫЙ ч 1850 ГОДЪ. 'Ж б&^гг мною одне только чистые зерна сего минерала. По троекратном и всегда согласном с предыдущим разложении... ископаемого оказалось, что оно в 100 частях своей массы содержит: Кремнезема 38,48 Горькозема 48,42 Железного окисла 11,19 Марганц. окисла 0,34 Глинозема 0,18 98,61 Из сего разложения явствует, что составные части оного ископаемого суть те же самые, которые находятся в оливине и хризолите, с тою только разно- стию, что содержание железного окисла несколькими процентами в оном более». «Химическое разложение найденного в Палласовом железе ископаемого...», «Горный журнал», 1825, книжка вторая. ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ЗОЛОТА ОТ СЕРЕБРА «...Самое же разделение производится посредством крепкой водки (ослабленной селитряной кислоты). Основанием к сему есть свойство крепкой водки растворять в себе серебро, нимало не соединяясь с золотом. Разделение производится в стеклянных колбах, при помощи возвышенной температуры, на так называемых кол- бенных печах. Печи сии состоят из очага, во внутренности коего под каждым местом, где ставится колба, устроена небольшая самодувная печка». В. Данилов «Описание Санктпетербургско- го Монетного Двора», «Горный журнал», 1825, книжка первая. КУДА ШЛО ПИВО «Колбы, в предосторожность от растрескивания, сперва оклеивают тонким холстом на замазке, состоящей из яиш- 147
fГОРНЫЙ 1Шш| $ ' FOPSH» УЧМЫ» KOXITSTOM'b t& л»* **»«л ««.«««л ш** «t$«e 51 \Jf них белков, пива и негашеной извести; по холсту делают вторую обмазку из глины, песка и шерсти толщиною в lU вершка. Таким образом, обмазанные колбы без большого опасения употребляются для разделения золота от серебра». Там же. КАК ДЕЛАТЬ КРЕПКУЮ ВОДКУ «Крепкая водка, употребляемая для разделения, приготовляется при Лаборатории из селитры, чрез разложение железным купоросом. В селитре всегда почти находится поваренная соль, отчего крепкая водка получается в соединении с соляною кислотою и частью с серною из железного купороса. С сими кислотами ее невозможно употреблять для разделения, поелику примешанные кислоты, имея более сродства с серебром, чем самая крепкая водка, при раз- делении произведут на золото осадкиХ первая солянокислого или рогового се-\ ребра, а вторая сернокислого. Во избе-\ жание сего, назначенную для разделе-] ния золота от серебра крепкую водку\ очищают...». Там же, книжка вторая. I ЧТО ПРИДУМАЛ ТАВРИЛО КАЧКА «...Получением серебра в своем ме-\ таллическом виде оканчиваются все ра-\ боты, относящиеся собственно до мок-\ рого разделения; последующие за ними] составляют продолжение мокрого разделения и служат для возвращения употребленных при мокром разделении главных материалов, как-то крепкой водки и меди... Из медного раствора до 1768 года не делалось никакого употребления, а в том году находившийся при Лаборатории Маркшейдер Таврило Симонович Качка (впоследствии Тайный Советник 148
и Сенатор) первый начал получать из него краску медянку и селитру. Раствор селитрокислой меди, или так называемый отвар, разлагается раствором поташа; селитряная кислота по сродству соединяется с поташем, а медь, сделавшись свободной, осаждается в виде окиси прекрасного зеленого цвета.,. Промытую краску вынимают из чана и раскладывают на деревянные полки, устроенные в сушильной палате, где, при помощи комнатной теплоты, сырые краски исподволь просушиваются. Причем время от времени перемешивают их деревянной лопатой. Сухую краску ссыпают в бочки и передают в магазин Монетного Двора для вольной продажи. Ныне сия краска продается по 60 рублей пуд». Там же. ПОД НАБЛЮДЕНИЕМ АПТЕКАРЯ И МЕДИКА «Для наибольшей верности заведено в Дедюхине определять истинное содержание рассолов чрез надлежащее выпаривание оных досуха, что производится в Аптеке под наблюдением Аптекаря и Медика». В. Любарский «О солеварении на Пермских промыслах, «Горный журнал», 1825, книжка перная. ТАЙНЫ НАСТОЯЩЕГО ПРЕДОСТАВЛЯЮТСЯ РАЗРЕШЕНИЮ ПОКОЛЕНИЙ ГРЯДУЩИХ... С расстояния в сто сорок лет многое на странгщах первых номеров старейшего русского научно-технического журнала может удивить своей наивностью, но еще больше, пожалуй, своей мудростью. Люди, создававшие «Горный журнал»у гордясь познавательной силой науки, вместе с тем, не в пример некоторым нашим современникам, отнюдь не считали себя носителями абсолютной, в последней инстанции, научной истины. Об этом однозначно свидетельствуют уже самые первые строки первой (мы бы сказали сейчас — «передовой») статьи, открывшей первую книжку журнала: «Предопределение человека состоит в стремлении к усовершенствованию; но провидение, провождающее его к целям высоким, избирает часто пути отдаленные и трудные... Ум медленно течет от успеха к успеху, на каждом шагу встречая преткновения; но с тем вместе неугасаемое пламя силы познавательной поддерживается собственными порывами и возрастает по мере противу- борствующих случайностей. Испытующий дух, протекая области стихийных миров, упорно стремится за добычею своею сквозь все преграды и проникает с своими изысканиями до самого дна глубоких морей и в самые тайные сокровенности рабочих храмин земли. Уже человечество прешло эпоху младенческого бытия. Миллионы явлений в физическом и нравственном мире, которые прежде казались сыну земли темною загадкою, частию объяснены или применением к другим подобным явлениям, или вероятными предположениями, которые ожидают опытов для дальнейшего подтверждения. Но сколько еще тайн природы, оставшихся непроницаемыми для глаз человека? Сколько узлов, повидимому неразрешимых? И как часто в то самое время, когда человек, обольщенный некоторыми успехами деятельного разума, мечтает торжествовать окончательное достижение цели, новые феномены разрушают очарование, возвращают его на прежнюю черту младенчества, и тайны настоящего предоставляются разрешению поколений грядущих...» Подборку подготовил В. РИЧ
Так выглядят скандийсо- держащие ферриты. Чтобы дать представление об их размерах, ферриты сфотографировали рядом с монетой. Металлический рубль, а не копейка, выбран не случайно: он как бы напоминает, что скандий до сих пор остается одним из самых дорогих металлов. € К V Н Д И И Инженер В. СТАИЦО Этот серебристый металл почти так же легок как алюминий! а плавится при температуре, немногим меньшей, чем сталь. Этого металла на земле в шестьдесят раз больше, чем серебра, но стоит он в сорок раз дороже золота. До последних лет техника не знала этого металла, он был одним из немногих «безработных» элементов Периодической системы. Ныне с его помощью решена одна из важных проблем вычислительной техники. ЭКАБОР МЕНДЕЛЕЕВА 17 февраля 1869 г. Дмитрий Иванович Менделеев разослал в научные учреждения России и других стран первое изображение «Опыта системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве». 150
Это был отдельный листок, мало похожий на известную теперь всему миру Менделеевскую таблицу. Таблица появилась двумя годами позже. В 1871 г. ее клетки, предназначенные для двадцать первого, тридцать первого и тридцать второго элементов, занимали вопросительные знаки. Но, как и в других клетках, рядом с ними стояли цифры атомных весов еще не открытых элементов. Элемент № 21 Менделеев предложил предварительно назвать экабором, «производя это название от того, что он следует за бором, а слог ЭКА производится от санскритского слова, означающего один». Два других получили названия экасилиция и эка- алюминия. В том же 1871 году в статье, опубликованной в журнале Русского химического общества, Менделеев подробно описал свойства всех трех «эков». «Экабор,— писал он,— в отдельности должен представлять металл... Этот металл будет не летуч, потому, что и все металлы в четных рядах во всех группах (кроме I) не летучи; следовательно, он едва ли может быть открыт обычным путем спектрального анализа. Воду во всяком случае он не будет разлагать при обыкновенной температуре, а при некотором возвышении температуры разложит, подобно тому, как это производят и многие, в этом краю помещенные металлы, образуя основной окисел. Он будет, конечно, растворяться в кислотах...» Открытие экабора произошло еще при жизни Д. И. Менделеева, в 1879 году. Шведский химик Ларе Фредерик Нильсон, работая над извлечением редкоземельного элемента иттербия, обнаружил новую «редкую землю». Ее свойства поразительно совпадали со свойствами «открытого на кончике пера» экабора. В честь Скандинавии — своей родины — Нильсон назвал этот элемент скандием. Однако вещество, полученное шведским ученым, еще не было достаточно чистым. И Нильсон, и его современники, и многие химики последующих лет не смогли отделись этот редкий и рассеянный элемент от бесчисленных примесей. Сравнительно чистый металлический скандий (94—98%) был получен лишь в 1937 году. НЕ ТАК РЕДОК, КАК РАССЕЯН... Почти полвека потратили ученые на выделение элемента № 21. Почему это произошло? Содержание скандия в земной коре составляет 0,0006%. Это значит, что его почти в три раза меньше, чем свинца, но в сто двадцать раз больше, чем ртути. Однако и ртуть, и свинец имеют собственные руды; в состав некоторых минералов они входят в количестве до нескольких процентов, а скандий распределен по земной поверхности так, будто природа решила сделать его вездесущим, но неуловимым. Наиболее богатый скандием минерал — тортвейтит — один из редчайших минералов. Самые значительные месторождения тортвейтита расположены на юге Норвегии и на Мадагаскаре. Насколько «богаты» эти месторождения, можно судить по таким Утвердитель периодического закона «Утвердителями», «укрепителями» периодической системы элементов называл Менделеев ученых, которые своими открытиями подтвердили прогнозы, сделанные им на основе периодического закона. В первую очередь эти «титулы» заел} жили трое ученых, обнаруживших в минералах предсказанные Менделеевым элементы: экаалюминий, экабор, эка- силиций. Первым из «утвердителен» был, как известно, французский химик Лекок де Буабодран — в 1875 году он нашел в цинковой обманке экаалюминий — галлий. Нильсон был вторым. Четыре года спустя после открытия Буабодрана ему посчастливилось обнаружить в минерале Л. Ф. Нильсон 151
цифрам: за сорок лет, с 1911 по 1952 год, на норвежских рудниках было добыто всего 23 килограмма тортвейтита. Правда, в последующее десятилетие в связи с повышенным интересом к скандию многих отраслей науки -и промышленности, добыча тортвейтита была предельно увеличена и в сумме достигла... 50 килограммов. Немногим чаще встречаются и другие богатые скандием минералы — стереттит, кольбекит, больцит. Зато в сотых и тысячных долях процента этот элемент встречается и в железных, и в урановых, и в оловянных, и в вольфрамовых рудах, и в низкосортных углях, и даже в морской воде и водорослях. Несмотря на такую рассеянность, были разработаны технологические процессы получения скандия и его соединений из различных видов сырья. Вот как выглядит, например, один из способов получения окиси скандия, разработанный чешскими учеными Ф. Петру, Б. Гаеком и В. Прохазкой. Первая стадия — обжиг отходов обработки вольфрамовых руд. При этом выжигаются летучие компоненты. Твердый остаток разлагают концентрированной серной кислотой, добавляют воду и аммиаком осаждают из раствора гидроокись скандия. Затем ее высушивают и прокаливают в газовой печи при температуре 600—700° С. В результате получают светло-розовый порошок окиси скандия с довольно значительными примесями твердой кремневой кислоты и различных окислов, в первую очередь, — окиси железа. Эти примеси можно удалить, растворяя порошок в чистой соляной кислоте с последующим выделением разных фракций. Кремневую кислоту удаляют с помощью раствора желатины, а образовавшееся хлорное железо— методом эфирной экстракции. Затем следует еще серия операций, в которых участвуют различные кислоты, роданистый аммоний, вода, эфир. Снова выпарка, промывка, сушка. Очищенную окись скандия еще раз растворяют в соляной кислоте и щавелевой кислотой осаждают оксалат скандия. Его прокаливают при температуре 1100° С и превращают в окись. Получение металлического скандия из окисла — не менее трудоемкий процесс. По данным Эймской лаборатории США, наиболее целесообразно превратить окись скандия во фторид. Этого достигают, обрабатывая ее фтористым водородом или бифто- ридом аммония. Чтобы переход SC2O3 в ScF3 был полным, реакцию проводят дважды. Восстанавливают фтористый скандий в танталовых тиглях с помощью металлического кальция. Процесс начинается при температуре 850° и идет в атмосфере инертного газа — аргона. Затем температура повышается до 1600°. Полученный металлический скандий и шлак разделяют при переплавке в вакууме. Но и после этого слиток скандия не будет достаточно чистым. Главная примесь в нем — от 3 до 5 процентов тантала. Последняя стадия очистки—вакуумная дистилляция. Температура 1650—1750° С, давление 10~5 мм ртутного столба. После ауксените предсказанный Менделеевым экабор. А еще через семь лет немепкий ученый Клеменс Винклер впервые получил экаснлиций — германий. Швед Ларе Фредерик Нильсон, уроженец сурового острова Готланд, был разносторонне образованным ученым — в Уп- сальском университете он изучал химию, геологию, биологию. Кроме первоклассного образования и природной одаренности, его успехам в науке способствовали еще два крайне важных обстоятельства — работа в молодости под руководством замечательного шведского химика Йенса Якоба Бср- целиуса и открытие Менделеевым периодического закона, вооружившее ученых всего мира картой химического континента. Более всего Нильсон занимался изучением редких элементов. Круппейшим его достижениеч, помимо открытия эле- 152
окончания операции в слитке будет около 95% скандия. Дальнейшая очистка, доведение скандия до чистоты хотя бы 99% —еще более сложный многоступенчатый процесс. Несмотря на это, ученые идут все дальше, стремятся достигнуть максимальной чистоты редкого металла, изучают свойства его соединений, разрабатывают новые методы их получения. В последние годы важное значение приобрело попутное извлечение скандия из урановых руд. О том, как стремительно растет интерес к скандию, можно судить по количеству книг, брошюр и статей о нем и его соединениях. Если в сороковых годах всю мировую литературу по скандию можно было буквально сосчитать по пальцам, то сейчас известны уже тысячи публикаций. В 1961 г. вышла книга Л. Ф. Борисенко «Скандий. Основные черты геохимии, минералогии, генетические типы месторождений», а в 1963 г. советские ученые Б. И. Коган и В. А. Названова, впервые обобщив данные мировой науки об этом элементе, выпустили обширную монографию «Скандий (экономический анализ)». Разговор об экономике скандия стал возможным и даже необходимым благодаря многочисленным экспериментам, открывшим замечательные свойства скандия и его соединений. БЛЕСК И НИЩЕТА ЭЛЕМЕНТА № 21 Чем же ценен скандий? Прежде всего, он обладает редким сочетанием высокой теплостойкости с легкостью. Удельный вес алюминия 2,7 г/см3, а температура плавления 660°. Кубический сантиметр скандия весит 3,0 г, а температура плавления этого металла—1539 градусов Цельсия. Удельный вес стали колеблется (в зависимости от марки) в пределах 7,5—7,9 г/см3, температуры плавления различаются в довольно широких пределах (чистое железо плавится при температуре 1530°, на 9° ниже, чем скандий). Сравнение этих важнейших характеристик скандия и двух самых важных металлов современной техники явно в пользу элемента № 21. Кроме того, он обладает прекрасными прочностными характеристиками, значительной химической и коррозионной стойкостью. Благодаря этим свойствам, скандий мог бы стать важным конструкционным материалом в авиации и ракетостроении. В США и была предпринята попытка производства металлического скандия для этих целей, но стало ясно, что скандиевая ракета оказалась бы слишком дорогой. Даже отдельные детали из скандия многократно увеличивали ее стоимость. Пытались найти применение скандию и в металлургии. Рассчитывали использовать его в качестве легирующей добавки к чугуну, стали, титано-алюминиевым сплавам. В ряде случаев были получены обнадеживающие результаты. Например, добавка 1 % скандия в алюминий увеличивала прочность сплава в полтора раза. Но и немногие проценты металлического скандия слишком удорожали сплав... мента № 21 — скандия, было установление в 1884 году правильного атомного веса бериллия (совместно с шведским ли- мпком С. О. Петерсоном). До того времени считалось, что атомный вес этого элемента равен 13,5. Но Менделеев указывал, что он должен быть равен примерно 9. После того, как Цнльсон и Петерсон экспериментально подтвердили эт0 предположение, бериллий окончательно занял свое место во II группе таблицы элементов. Последние семнадцать лет своей жизни Пилъсоп занимал профессорскую кафедру в Стокгольмской сельскохозяйственной академии. Он сделал немало для повышения урожайности полей в Швеции и, особенно, на своем родном острове. Готланд обязан ему превращением своих бесплодных пустошей в плодородные плантации сахарной свеклы — изучив свойства местных известковистых почв, Нильсон рекомендовал применить там калийные удобрения. 153
Искали применения скандию и в ядерной технике, и в химической промышленности, но в каждом случае многозначные цифры, цены сводили на нет достоинства элемента № 21. Отсюда, конечно, не следует, что эти работы были бесполезными. Напротив, они имели исключительно важное значение, так как помогали выяснить, при каких условиях в настоящем и будущем применение скандия было бы целесообразным. В последние годы стоимость скандия, его соединений и сплавов постепенно уменьшается. Если в 1959 г. килограмм окиси скандия стоил в США от 15 до 30 тысяч долларов, то через год — уже меньше девяти тысяч. Металлический скандий в это же время стоил соответственно 70 и 45 тысяч долларов. Однако и нынешние цифры трудно назвать иначе, как астрономическими. Поскольку окись скандия в несколько раз дешевле чистого металла, ее применение в некоторых случаях могло бы оказаться экономически оправданным. У этого невзрачного очень обыкновенного на вид порошка не было достоинств, столь очевидных, как у самого металла, но... СКАНДИИ И МАТЕМАТИКА Совершим краткий экскурс в один из разделов вычислительной техники. Важнейший узел любой электронной вычислительной машины — это «запоминающее» устройство. Его роль сводится к тому, чтобы накапливать в машине поступающую информацию. Вид «запоминающего» устройства во многом определяет тип всей машины. У разных машин оперативная «память» разная. В одних ее функции выполняют электронно-лучевые трубки, в других основой «запоминающего» устройства служат фэр- ритовые ячейки, имеющие прямоугольную петлю гистерезиса. Этот тип оперативной «памяти» наиболее распространен и вот почему: ферритовая «память» более надежна; кроме того, она хранит полученную информацию неограниченно долго, не требуя на это затрат энергии. Как и большинство устройств электронной вычислительной машины, магнитная «память» работает по принципу «да — нет»: либо сигнал имеется, либо отсутствует. Если через обмотку ферритового сердечника подать положительный сигнал, то сердечник намагнитится в одном направлении, если отрицательный — в противоположном направлении. При снятии сигнала феррито- вый сердечник остается намагниченным, причем направление намагниченности сохраняется. Состояние сердечика будет характеризовать записанный сигнал. Как прочесть его? Через обмотку ферритовой ячейки подается сигнал определенной полярности, на- Менделеев предсказал Нильсон обнаружил 1870—1871 г. ЭКАБОР Атомный вес 44. Молекула окиси состоит из двух атомов экабора и трех атомов кислорода. Удельный вес окиси 3,5. Окись нерастворима в щелочах. Соли бесцветны. Углекислый экабор нерастворим в воде. Кристаллы двойной сернокислой соли Экабора и калия по форме непохожи па квасцы. Хлористый экабор менее летуч, чем хлористый алюминий. Едва ли может быть открыт с помощью спектрального анализа. 1879 г. СКАНДИЙ Атомный вес 44,1. Молекула окиси состоит из Двух атомов скандия и трех атомов кислорода. Удельный вес окиси 3,86. Окись нерастворима в щелочах. Соли бесцветны. Углекислый скандий нерастворим в воде. Кристаллы двойной сернокислой соли скандия и калия по форме непохожи на квасцы. Хлористый скандий начинает возгоняться при 850° С, а хлористый алюминий—при 1000° С. Не был открыт спектральным анализом. 154
пример, положительной. Если направление магнитного потока, создаваемого сигналом, противоположно направлению магнитного потока в сердечнике, произойдет его лэрэ- магничивание, и в (выходной обмотке возникнет электродвижущая сила. Если же магнитные потоки сигнала и сердечника совпадают по направлению, то на выходной обмотке сигнал не возникнет. Таким образом отличают, какой сигнал был записан и данной ячейке. Естественно, что чем больше поре- магничиваний могут выдержать в единицу времени ферритовые ячейки, тем выше быстродействие машины. Обычно ферриты, применяемые в системах магнитной памяти, изготовляют из окислов железа, магния и марганца, и они обладают остаточной индукцией примерно 2000—3000 гаусс. Они способны перемагничиваться примерно 300 тысяч раз в секунду, т. е. ежесекундно передавать 300 000 единиц информации. При большей частоте перемагничивания они быстро разогреваются и теряют свои замечательные магнитные свойства. В связи с колоссальной сложностью задач, которые приходится решать электронно-счетным машинам, эта скорость стала недостаточной. Появилась потребность в новых ферримагнитных материалах, которые позволили бы увеличить быстродействие электронных машин. Советские физики Д. Е. Бондарев и Ю. В. Басихин задались целью разработать ферриты с пониженной остаточной индукцией, которые можно было бы изготовлять, не изменяя существующей технологии. Теоретические исследования показали, что .величина остаточной магнитной индукции феррита зависит от заполненности электронами 3d и 4s подслоев электронных оболочек у ионов окислов, входящих в феррит. Это позволило выяснить, окислы каких элементов следует добавлять -в феррит, чтобы понизить его остаточную индукцию. Наиболее эффективной добавкой оказалась окись скандия. Началась серия опытов. В разных количествах окись скандия добавлялась в материал ферритовых сердечников. Испытыва- лись различные композиции, но технология приготовления ферритов новых марок почти не отличалась от традиционной. Через год были получены ферриты, индукция которых не превышала 800—1000 гаусс. Это в 3 раза меньше, чем у обычных! Поэтому же намного уменьшился разогрев сердечников при высокочастотном перемагничивании, что позволило создать систему магнитной памяти в два-три раза более быстродействующую, чем обычные. Такая память меньше реагирует на помехи и работает о о много раз надежнее. Так начался путь скандия в технику будущего. Письмо Нильсона Менделееву Уважаемый коллега! Ввиду чрезвычайно большого интереса, какое представляет собой только что оконченное Отто Петерсоном и мною исследование паров хлористого бериллия, как для периодического закона элементов, так и, особенно, для его создателя, я тороплюсь сообщить Вам вкратце полученные результаты... Хлорид дает при температуре €50—810° постоянную плотность пара 2,8; при температуре около 600° плотность пара 3,i и при температуре около 550° она равна 4,2... Из найденной плотности между 550 и 810° следует, что бериллий должен занять место в системе, как это и было Вами указано. Соответственно Be — 9,1. Сообщая Вам об этом, я не могу не выразить Вам моего сердечного поздравления по поводу того, что и в этом случае, как и во многих других, система оправдала себя. С товарищески/и приветом подписываюсь Совершенно преданный Л. Ф. ИИЛЬСОИ 17 апреля 1884, Стокгольм. 155
-волшебный гриб ацтеков А. ГОФМАН Несколько лет назад усилиями ученых разных специальностей был раскрыт секрет действия «теонана- катла», волшебного гриба ацтеков. Грибы, о которых историки и этнографы упоминали в связи с религиозными культами этого древнего народа, обрели ботаническую классификацию, их начали культивировать в лабораториях. Появилась возможность заняться их химическим исследованием. Было выделено действующее начало теонанакатла, установлено его строение, а затем осуществлен его синтез. Исследователи провели широкие фармакологические испытания синтезированного вещества и выяснили его ценность для медицины. Ниже обобщены различные этапы этих волнующих исследований. Страницы истории В знаменитой хронике францисканского патера оернардино де Саагуна (XVI век), которая называется «Общая история Новой Испании» и представляет собой монументальный труд о культуре и истории государства ацтеков, разрушенного испанцами, можно прочесть о каких-то грибах, употреблявшихся индейцами во время празднеств и религиозных обрядов и вызывавших состояние особого опьянения. Саагун и другие авторы его времени, упоминавшие эти грибы, называют их порождением дьявола. Ацтеки же считали действие грибов проявлением божественных сил, что и подтверждалось названием: «теонанакатл» или «волшебный гриб». Все старые источники сходятся на том, что теонанакатл использовали не только во время празднеств — его употребляли также жрецы и прорицатели, и бог гриба (или, как считали миссионеры,— сатана) наделял их способностью к ясновидению; они могли, например, узнавать причины болезней и средства их исцеления. По всей видимости, культ этого гриба у индейцев центральных областей Америки восходит к глубокой древности. В Гватемале археологи находили своеобразные каменные грибы: шляпка, а под ней ножка, на которой вырезана голова или даже полное изображение бога или духа. Один из таких грибов (см. фото на стр. 154) хранится в цюрихском музее Райтберга. Это каменный гриб сравнительно позднего времени. Он относится к периоду расцвета культуры майя, т. е. к III— VI векам нашей эры. Самой древней из найденных фигур больше трех тысяч лет. Из этого можно сделать вывод, что индейский культ грибов восходит ко второму тысячелетию до нашей эры. Но сколь древен этот культ, столь мало мы о нем знаем. Как ни странно, на сообщения старых хроник о грибах никто не обращал внимания; по-видимому, их считали просто суеверной выдумкой. Вероятно, по той же причине ничего не говорится о волшебных грибах в увлекательной книге В. Пре- скотта «Ограбление Мексики», которую с интересом читают и по сей день. Казалось, что следы индейского культа грибов совершенно затеряны. В 1915 году американский ботаник В. Сеффорд опубликовал исследование, в котором доказывал, что авторы ста- 157
рых испанских хроник, по- видимому, ошибочно принимали за гриб известный мексиканский кактус пейотл. Одним из первых, кто поверил в старую легенду и вернулся к мысли о том, что теонанакатл — это все-таки гриб, был Виктор А. Реко, автор книги «Волшебные яды». В 1936—1938 годах американские исследователи Р. Вейтленер, Дж. Джонсон и Р. Шультес установили, что местное население некоторых районов Южной Мексики продолжает употреблять грибы во время религиозных обрядов. Этнографу Дж. Джонсону удалось наблюдать в Уаутла де Хименес (провинция Оахака) ночной обряд, во время которого индейцы ели какие-то сырые грибы. В 1938 г. Б. Реко — двоюродный брат автора книги о ядах и Р. Шультес послали образцы теонанакатла (это были два разных гриба, но тогда они не получили еще своего ботанического определения) в Каролинский медико-хирургический институт в Стокгольме для фармакологического и химического исследования. Сотрудник института С. Сантессон установил, что введение экстракта грибов мышам и лягушкам вызывало в их поведении определенные изменения, напоминающие полунаркоз. При химическом исследовании выяснилось, что действующее начало этих грибов — вовсе не алкалоид, как это можно было предполагать, а, вероятнее всего— глюкозид. На этом исследование мексиканских волшебных грибов приостановилось. Новый этап в нем связан с именами супругов Уоссон, которые в течение тридцати лет посвящали свой досуг исследованию роли грибов в истории культуры различных народов (их перу принадлежит книга «Mushrooms Russia and History», вышедшая в 1957 году в Нью- Йорке). После систематического изучения всего, что рассказывали о теонанакат- ле ацтеков старые источники, Уоссоны решили начать исследования в том районе, где в конце тридцатых годов было установлено, что старые индейские грибные культы сохранились и поныне. В 1953 г. была организована перЕ-ая экспедиция в гористую страну Мацатеков (провинция Оахака). Однако потребовалось много времени и такта, чтобы завоевать доверие индейцев и заставить их решиться полностью открыть свой секрет белому человеку. Лишь во время второй экспедиции летом 1955 года Уоссону удалось стать не свидетелем, а участником тайной ночной грибной церемонии в заброшенной горной деревушке Уаутла де Хименес. Он и его спутник фотограф А. Ричардсон были, по- видимому, первыми белыми людьми, которым индейцы разрешили вкусить «волшебных грибов». В ту ночь все участники церемонии собрались в хижине, где был воздвигнут алтарь с распятием, а рядом с другими принадлежностями культа были попарно разложены волшебные грибы. Торжество носило религиозный характер, а языческие обряды перемешались с элементами ритуала католической церкви. Руководила обрядом старая мацатекская женщина, знахарка и прорицательница (Курандера). Бормоча молитвы, она съела несколько грибов, а остальные раздала собравшимся. Вскоре Курандера впала в полузабытье и начала монотонным голосом передавать содержание своих видений. Уоссон и его спутник, съевшие по двенадцать «волшебных грибов» (Курандера съела вдвое больше) безуспешно пытались сопротивляться действию мистической атмосферы, царившей в хижине. Восторженными словами описывает Уоссон, как он очутился под властью теонанакатла, хотя всеми силами противился действию гриба, чтобы сохранить объективность наблюдений. Сначала перед его глазами возникли геометрические цветные орнаменты, которые вскоре стали объемными. Затем, последовали видения пре-* красных залов с колоннами, украшенных драгоценными камнями, дворцов какой- то неземной гармонии и великолепия, картины фантастических торжественных шествий, знакомых ему разве что из мифологии, а также пейзажей неописуемой красоты. Освобожденные от власти тела и потерявшие ощущение времени души парили в царстве фантазии, наполненном картинами высочайшей правды и глубочайшего значения. Казалось, вот-вот перед ними откроется начало всех начал, что-то невероятное, но последняя дверь так и осталась закрытой... Грибной пир длился поч- 158
ти до утра: около четырех часов все присутствующие уснули. Волшебные грибы в лаборатории Действие волшебных грибов, испытанное Уоссоном, намного превзошло все, что он знал о нем из старинных описаний и что он просто наблюдал со стороны. Чтобы продолжить научное исследование мексиканских грибов, Уоссон связался с профессором Р. Геймом, известным микологом, директором Национального музея естественной истории в Париже. Летом 1956 года они вместе отправились в экспедицию, во время которой Гейму удалось найти ботаническое определение того «главного» гриба, который индейцы использовали в религиозных церемониях и действие которого они с Уоссоном снова испытали на себе. Это оказался лиственный гриб (Agaricales) из семейства Strophariaceae. Остальные грибы принадлежали семейству Psilocybe (одиннадцать видов), Strop- haria (один вид) и, по всей вероятности, один вид относился к семейству Сопо- cybe. Р. Гейм подробно описал эти совершенно новые виды грибов в целом ряде работ; все они собраны в монографии «Галюциноген- ные грибы Мексики», материалы которой и приводятся в этой статье. Вскоре Гейму удалось вырастить в лабораторных условиях один из видов мексиканских грибов, которые он передал для химических исследований в химико- фармацевтическую лабораторию фирмы «Сандоз» в Базеле. Затем были разработаны способы выращивания тех видов, которые больше всего подходили для разведения в лаборатории— Psilocybe mexicana Heim. (их вы видите на фотографии стр. 146). Секрет действующего начала грибов Начиная химическое исследование гриба в 1957 году, мы имели в своем распоряжении очень небольшое количество материала— около 100 грамм плодовых тел Psilocybe mexicana, присланных из Парижа. Поскольку у нас не было никаких соображений относительно химической природы действующего начала грибов, нам оставалось начать выделение нужного вещества с проверки его фармакологического действия на животных. Однако, мы не получили никаких ощутимых результатов, пытаясь сравнить эффективность действия различных фракций грибного экстракта. Когда большая часть драгоценного материала, была безрезультатно истрачена на животных, возникло сомнение, не теряют ли искусственно выращенные и высушенные грибы своего «волшебного» действия? Автор данной статьи решил ответить на этот вопрос, испытав действие грибов на себе. Он съел 32 высушенных гриба средней величины, общим весом в 2,4 грамма. И — испытал их сильное психотропное действие, о чем свидетельствует следующий отрывок из лабораторного журнала: «Через полчаса все вокруг изменилось самым чудесным образом, обрело мексиканский характер. Я понимал, что, зная о мексиканском происхождении этих грибов, я могу видеть только мексиканские мотивы и сознательно старался сохранить нормальное видение окружающего мира. Но, несмотря на все усилия воли, мои старания видеть обычные формы и краски оказались напрасными. С открытыми и закрытыми глазами я видел лишь индейские орнаменты с их характерными сочетаниями красок. Когда надо мной наклонился врач, чтобы измерить кровяное давление, он превратился для меня в ацтекского жреца, приносящего жертву, и я не был бы удивлен, если бы в руках у него появился обсидиановый нож. Несмотря на всю серьезность опыта, я не мог не развеселиться при виде того, как знакомое лицо моего коллеги стало совершенно индейским. Приблизительно через полтора часа после приема грибов, натиск внутренних видений — а это были в основном абстрактные, быстро меняющиеся по форме и краскам картины,— принял такой стремительный размах, что я боялся раствориться и потеряться в этом водовороте форм и красок. Приблизительно через шесть часов сон кончился. Но сам я не имел представления о том, сколько длилось это состояние, в котором чувство времени было потеряно. Встреча с реальной действительностью воспринималась как счастливое возвращение на родину из чужого, но совершенно реального мира». 159
ИЗМЕЛЬЧЕННЫЕ ГРИБЫ I ХЛОРОФОРМ ГРИБНОЙ ОСТАТОК (+) I АЦЕТОН ХЛОРОФОРМЕННЫЙ ЭКСТРАКТ (~) ГРИ БНОИ ОСТАТОК (+) АЦЕТО НОВЫЙ I ЭКСТРАКТ (—) МЕТАНОЛ ГРИБНОЙ ОСТАТОК (—) МЕТАНОЛЬНЫЙ ЭКСТРАКТ (+) I ВОДА + СПИРТ ОСТАТОК ПОСЛЕ УПАРИВАНИЯ ОСАДОК (—) ВОДНО-СПИРТОВОТО РАСТВОРА (+) - Это испытание показало, что отрицательные результаты первых опытов объясняются вовсе не качеством грибов, а тем, что животные не могут «рассказать» о своих ощущениях. Таким образом, оказалось, что только человек может быть чувствительным индикатором данного вида веществ. Придя к такому заключению, мы сочли необходимым провести надежную проверку действия оставшейся части грибного материала на человеке. Исходя из результатов описанного выше опыта, когда 2,4 грамма высушенных грибов вызвали сильную реакцию, длившуюся в течение нескольких часов, мы решили брать такие пробные фракции, которые содержали бы приблизтель- но Уз исходного материала, т. е. 0,7—0,8 грамма высушенных грибов. Если проба содержала действующее начало в меньших количествах, то она сказывалась на работоспособности человека в течение более короткого времени. Это был тот показатель, благодаря которому мы научились различать фракции, содержащие искомое вещество. В результате было экстрагировано и очищено действующее начало мексиканских грибов (схема экстракции показана на рис. 1). Для предосторожности — вдруг вещество окажется очень неустойчивым — все операции проводились в нейтральных растворах, а их выпаривание — при комнатной температуре. На всех стадиях экстракция продолжалась до тех пор, пока в раствор уже не переходило никакого вещества. В этом случае искомое вещество должно полностью находиться либо в остатке, либо в экстракте. Наша работа значительно упростилась. Остаток после выпаривания водно-спиртового раствора на последней стадии представлял собой коричневый порошок, в котором концентрация искомого вещества было примерно в 20 раз больше, чем в высу- шеных грибах. В 50 миллиграммах этого порошка содержалась доза, которая уже действовала на человека. В дальнейшем для выделения действующего начала волшебных грибов мы применили метод бумажной хроматографии. 50 миллиграммов препарата — количество, вызывающее, как мы выяснили, психотропное действие, растворяли в метиловом спирте и наносили на лист фильтровальной бумаги. После разделения в системе бутиловый спирт — вода на хроматограмме образовались зоны, соответст- Рис. 1. Схема выделения действующего начала грибов вующие различным веществам, входящим в состав грибов (рис. 2). Каждую зону вырезали, экстрагировали метиловым спиртом и определяли в ней количество вещества. Полученные этим способом хроматографические фракции раздали сотрудникам на испытание. Один из них, принявший вещество зоны I, явно ощутил действие гриба, остальные участники опыта никак не реагировали на препарат. В результате этих опытов стало возможным получать большое количество искомого вещества разделением на хроматографической колонке с порошком целлюлозы. Правда, сначала его не удавалось закристаллизовать, однако после удаления примесей обработкой углекислым серебром было получено вещество в виде 160
2+41+3 260 280 300 320m>* 220 240 260 280 300 320гиц Рис. 2. Хроматограмма гриб' ного экстракта: / — псилоцибин (фиолетовое пятно); \\ — триптофан (фиолетовое пятно); III — псилоцин (голубое пятно). тонких белых игольчатых кристалликов. Мы назвали его псилоцибином по названию грибов: Psilocybe me- xicana. Новое вещество давало цветные реакции, характерные для производных индола. С этих пор цветные реакции заменили проверку присутствия псилоцибина испытанием на человеке. При обработке хроматограмм на месте псилоцибина появлялось фиолетовое пятно. Но пятно такого же цвета было замечено еще в одной зоне! Из нее выделили кристаллическое вещество, которое оказалось идентичным аминокислоте триптофану. Триптофан в свободной форме встречается в небольших количествах почти во всех исследованных нами грибах, даже в тех, которые не содержали псилоцибин. Над двумя фиолетовыми пятнами виднелось бледно- голубое пятно, которое выдавало присутствие третьего индольного соединения. Это вещество, которое обычно встречается вместе с псилоцибином, назвали псилоцином. Описанным методом были исследованы различные виды грибов, которые профессор Р. Гейм собрал во время своей экспедиции в Мексику и в другие части света. Выяснилось, что псилоцибин и очень часто небольшие количества псило- цина встречаются не только в Psilocybe mexicana, но и в других видах Psilocybe, а также в близком роде Stropharia. Кстати, гриб Stropharia cubensis, который используют в религиозных ритуалах индейцы Южной Мексики, можно встретить и в других частях света, например, в Камбодже и Таиланде. В грибах восточно- азиатского происхождения мы обнаружили псилоцибин и псилоцин. Известно, что в Таиланде и в Камбодже эти Рис. 3. Ультрафиолетовые спектры: 1 — псипоцина, 2 — псилоцибина, 3 — индола, 4 — 4-окси-индола грибы также применяют для одурманивания. Итак, исследователи получили возможность добывать достаточное количество действующего начала волшебных грибов. Это позволило перейти к долгожданным исследованиям по выяснению химического строения открытых соединений. Ультрафиолетовые спектры этих веществ еще раз подтвердили то, что уже было показано специфическими цветными реакциями, а именно индольную структуру соединений. На рисунке 3 показан для сравнения спектр незамещенного индола. Кривые псилоцибина и, в особенности, псилоцина хорошо совпадают со спектром синтетического 4-окси- индола. Поразительная деталь: до этого в природе еще ни разу не находили 4-оксизамещенных произ- 11 Химия и Жизнь, N9 7—8 161
о. ^осн2с6н5 р о" хосн2с6н6 0<^ /ОН (CeHsCH20J Р^а X з: =т О с; и с "- х 1« U 2 CH2CH2N(CH3b X 3" водных индола. Можно сказать, что нам сопутствовала удача, так как в течение, трех предыдущих лет в лаборатории были синтезированы как раз 4-замещенные индолы и поэтому мы могли сразу использовать их спектры для сравнения. Вторая большая неожиданность: в состав псилоци- бина входит фосфор. По данным элементарного анализа была выведена брутто- формула: C12H17O4N2P (молекулярный вес 284,3). Фосфоросодержащие индоль- ные производные до сих пор не были известны в природе. Насколько мы можем судить, псилоцибин — пока единственный их представитель. Целый ряд исследований и полученных на их основе данных позволили написать гипотетическую структурную формулу псилоцибина и псилоцина. После уточнения всех особенностей структуры псилоцина и псилоцибина наступил заключительный этап работы — нужно было подтвердить строение полученных веществ их полным синтезом. Это и было сделано на основе 4-бензилок- сииндола (рис. 4). Так кончилось «волшебством волшебных грибов. Вещество, действие которого индейцы в течение тысячелетий приписывали богу грибов, стало доступным рядовому исследователю. CbfeCHjNfCH.k Н н ПСИЛОЦИБИН «Волшебное» семейство Все встречающиеся в природе индольные соединения происходят от триптофана и поэтому содержат остаток триптамина. Есть он и в молекулах псилоцибина и псилоцина. Эти соединения близки по структуре к таким природным триптами- новым производным, как серотонин, диметилтрипта- мин, буфотенин, и другие. Серотонин, занимающий сейчас центральное место в биохимических исследованиях, широко распространен в организмах теплокровных. Он присутствует в головном мозгу, где принимает участие в работе центральной нервной системы. Структурное сходство психохимических веществ грибов с мозговым веществом серотонином наводит на мысль, что индольные структуры играют большую роль в биохимии психических процессов. Диметилтриптамин и буфотенин, которые впервые были обнаружены в кожном секрете некоторых жаб, входят также в состав Piptadenia piregrina. Индейцы Ориноко приготовляют из семян и листьев этого растения одурманивающий нюхательный табак. Следы диметилтриптами- на можно найти и в другом южноамериканском «волшебном» растении Presto- nia amazonica.
o = c N-СНз НО С СНз Н Р N АЛКАЛОИД СПОРЫНЬИ R= ОСТАТОК АМИНОСПИРТА ИЛИ ПЕПТИДНЫЙ ОСТАТОК LSD-25 R=-N(CH2CH3J Особенно разительна аналогия в химическом строении псилоцибина, буфотио- нина и дигидробуфотионина (буфовиридина), которые, подобно буфотенину и 6у- фотенидину, обнаружены в кожном секрете жаб. Несколько более отдавленное сходство есть у псилоцибина и псилоцина с такими веществами психотропного действия, как например, гармин и гармалин, ибогаин и широко известный резерпин. Наконец, еще одна родственная группа соединений — алкалоиды спорыньи. Структурное сходство (рис. 5) находит выражение в близости действия обоих групп веществ. Так одно из производных алкалоидов спорыньи — тар- трат диэтиламида лизерги- новой кислоты (известный под шифром LSD-25) обладает необыкновенно сильным психотропным действием и применяется в экспериментальной психиатрии. ПСИЛОЦИБИН Рис. 5. Структурные формулы алкалоида спорыньи и псилоцибина Рождается новое лекарство Итак, химические исследования псилоцибина были закончены. Теперь предстояло исследовать фармакологическое действие препарата сначала на животных и на изолированных органах. Эти работы были проведены в фармакологической лаборатории в Базеле. Довольно быстро выяснилось, что псилоцибин не оказывает никакого характерного влияния на изолированные органы (например, сердце). Когда псилоцибин вводился животным, у них ярко наблюдалась повышенная деятельность симпатической системы: расширялись зрачки, учащалось дыхание, повышалась температура. Электроэнцефалог р а м м а также сигнализировала о повышенной активности мозговых клеток. Наиболее характерным действием псилоцибина было повышение моносимпатического спинного рефлекса. Опыты на животных показали крайне незначительную токсичность псилоцибина и псилоцина. Для мышей LDso (доза в милиграммах на килограмм веса, при которой погибает 50% животных) псилоцибина составляет 280 мг/кг при внутривенном введении. Псилоцин в два с половиной раза менее токсичен, чем мецкалин — га- люциногенное вещество кактуса; при этом он в 50 раз более активен в психотропном действии на человека. Картина действия синтетических «волшебных» веществ на людей совпала с действием грибов, описанным в старых хрониках, и с тем, что было известно из описания опытов, проведенных на себе Уоссоном, Геймом, Гофманом и другими. Через 20—30 минут после приема внутрь доз в несколько миллиграмм начинаются изменения в сфере психики. При небольшой дозировке примерно до 4 миллиграммов действие препарата сказывается прежде всего на настроении, а также на контакте с внешним миром. Часто человек испытывает при этом приятное духовное и физическое расслабление и отрешенность от окружающей действительности — это нередко бывает связано с чувством приятной физической усталости и тяжести, а иногда с ощущением необычайной легкости и парения тела. При более высоких дозировках — в 6-12 миллиграмм — появляются более глубокие изменения, связанные с нарушенным восприятием пространства и времени и с иным сознанием своего «я» и собственно- 163
го телесного облика. Возникает зрительная сверхчувствительность, которая может вызвать иллюзии и галлюцинации. В этом состоянии, похожем на сон, ярко всплывают давно забытые переживания, даже из самого раннего детства... Терапевтическое применение псилоцибина основывается, главным образом, на только что упомянутом воздействии вещества на подсознание. Уже известны обнадеживающие исследования, в ходе которых пси- лоцибин употреблялся как лекарственное средство в психотерапии, где большую роль для успешного лече- зиния играет возрождение забытых или оттесненных назад впечатлений — особенно, если дело касается психических травм, вызванных какими-то переживаниями. Немалый интерес для психиатра представляет, по- видимому, и расслабляющее действие псилоцибина на психику — благодаря ему больные освобождаются от состояния изолированности и входят в более близкий контакт с врачом. Исследование мексиканских волшебных грибов стало еще одним примером того, как полезно современной науке обращаться к знаниям наших предков о чудесных силах, скрытых в растительном мире. Это позволяет ей обнаруживать новые удивительные вещества, которые могут оказаться весьма ценными для современного человека. Сокращенный перевод с немецкого Т. ХЕЙФЕЦ (Из журнала «Chimia») Наш комментарий Химия мексиканских волшебных грибов—это итог недавних исследований, проведенных известным швейцарским химиком А. Гофманом. 16 апреля 1943 «г., работая с алкалоидами спорыньи—грибка, паразитирующего -на ржи,— он впервые сошел с ума. А на другой день искусственная шизофрения прошла... Затем Гофман уже сознательно испытал на себе полученное соединение. Картина 'полностью повторилась. Так был открыт знаменитый треп арат LSD-25. Вещества, действующие подобно ему, получили название галлюциногенов, психогенов, шизогенов, психотропов или психомиметиков. LSD-25 вызывает галлюцинации при приеме его в ничтожнейших дозах — 0,02—0,05 мг. Известный ранее галлюциноген — мескалин C,4,5-триметоксифенилэтиламин) действует лишь в дозе около 100 мг. Галлюциногены повышают в клетках мозга содержание серотонина — вещества, ответственного за проведение нервного импульса в мозге. Замечательно, что действие галлюциногенов удается снять с помощью некоторых химических соединений, которые выводят избыточный серотонин в кровяное русло. Один из сильнейших антигаллюциногенов — резерпин, алкалоид индийского растения раувольфия {змеиный корень или пааль-нада- ва). Но если удалось химическим путем вызвать, а затем излечить искусственную шизофрению, значит, тем же путем можно вмешаться в ход естественной болезни... Пробита брешь в самой загадочной области жизненных процессов. Уловлен химический принцип работы мозга, принцип нарушения и восстановления этой работы. Родилась химиотерапия психических расстройств и с ней надежда {основанная пока еще на исследовательских работах!) на то, что медицина и химия одержат верх в борьбе с этим тяжким недугом. Р. Г. КОСТЯНОВСКИЙ, кандидат хи/иических наукТ* ГУ . J III 164
ХОТИТЕ ПОДГОТОВИТЬСЯ К ЭКЗАМЕНАМ ПОЛУЧШЕ? В редакцию пришло несколько писем, авторы которых просили публиковать в журнале вопросы и задачи по химии из номера в номер. Охотно выполняем их лросьбу. Задачи, которые мы предлагаем вам ниже, подготовлены -аспирантами МГУ Г. В. Лисичкиным, М. Д. Решетовой и А. П. Мищенко. 1. При взаимодействии .свободного фтора с разнообразными углеводородами получается один и тот же газ. Найти его формулу, если известно, что он в два раза тяжелее углекислого газа, а процентное .содержание углерода в нем 13,63%. Остальное приходится на фтор. 2. Имеются два органических вещества: толуол (С6Н5СЧ3) и этилбензол (С6Н5С2Н5). При сжигании одного из них. образовалось 21 мл СОг и 9,65 мг НгО. Определить, какое из этих веществ сожгли (условия измерения количества СОг мормальные). 3. Налейте в фарфоровую ступку горячей воды и поместите в нее 'мелкие осколки бутылочного стекла. Пестиком разотрите стекло в порошок и затем опустите в воду фенолфталеиновую бумажку. Она окрасится в малиновый цвет. Чем это вызвано? Какие процессы происходят при этом? (Ответы на стр. 190) Опыт, воспроизведенный через 1866 лет В 1913 году журнал «Вокруг Света» сообщил своим читателям, что алюминий был открыт еще в глубокой древности... В подтверждение этого журнал привел следующий факт. Древнеримский ученый Плиний Старший B3—79 годы нашей эры) в одной из своих работ сообщает, что один ремесленник, желая заслужить расположение императора Тиберия D1 г. до нашей эры) поднес ему блестящий кубок изумительной работы, сделанный из металла, очень похо- р жего на серебро, но значительно более легкого. На вопрос императора, откуда ремесленник достал такой металл, тот ответил, что добыл его из белой глины. Опасаясь, как бы новый металл не обесценил серебро, Тибе- рий приказал обезглавить ремесленника, с гибелью которого было утрачено и его открытие. Как известно, металлический алюминий был получен Эрстедом в 1825 г. Можно думать, что человечеству понадобилось 1866 лет, чтобы воспроизвести удачный эксперимент древнеримского ремесленника. екула ДНК, увеличенная в 150 000 раз. 165
ШТУРМОВАЯ «°л<^ ре © w К проблеме происхождения Вселенной вообще и эволю ции вещества, в частности, во все времена проявляли интерес не только ученые. В последние десятилетия этот интерес особенно обострился. Появились новые увлекательные науч ные предположения. Появились и новые литературные «гипо тезы» — одну иэ них предлагаем вниманию читателей. ...И когда Бог задумал сотворить нашу Землю и Вселен ную в придачу к ней, он сразу же столкнулся со множество затруднений- И хотя за долгий-долгий срок это мероприятие было продумано им во всех аспектах, он неоднократно пере носил конкретный срок закладки первого камня. Задача была столь уникальной и величественной, что даже он боялся что либо упустить или перепутать. Бог был всемогущ, конеч но он же был и един — другими словами, у него не было помощников. Представив себе, каким великолепным зрелищем будет извержения вулканов, Бог вдруг вспоминал, что совершенно не продумал вопроса о химическом составе, температуре и количестве вулканической лавы. Потом открывалось, что он не имеет понятия о том, сколько прожилок должно быть на крыльях у стрекозы, что он так и не пришел к заключению будут или не будут пересекаться параллельные в бесконеч ности, и каким в сущности должен быть цвет, который в по следствии назовут «ультрафиолетовым». От неисчислимости подобных мелочей Бог не однажды в отчаянье опускал руки. Не раз приходила ему в голову соблаз нительная мысль: а не бросить ли всю эту затею пока не поздно? Обходился же он прежде без всяких земель и Все ленных, и все было хорошо, спокойно, тихо. И, главное — если ничего не будет — никого не будет, никто никогда ни в чем не сможет его упрекнуть. А так — о боже,— сколько проклятий посыпется на его седую голову за все неизбежные при таких масштабах недоделки и промахи. Так размышлял он и колебался довольно долго. (Впрочем, понятие «долго» имеет здесь весьма условный характер. Не было ни Земли, ни Солнца, ни теории относительности, а еле довательно,— ни дня, ни ночи, ни месяцев. Время было без мерным.)
Ел|| я Рисунки М. АНИКСТА и С. БАРХИНА В конце концов Бог пришел к решению создать себе помощников— без них он не чувствовал себя в состоянии донести все свои идеи, наброски, проекты до стадии внедрения, и отказываться хотя бы от чего-нибудь не хотелось — мир виделся ему образцом совершенства и гармонии. Однако вслед за тем Бог снова погрузился в раздумья, ведь материи еще не существовало, помощники прежде всего и должны были придумать эту материю. Из чего же их самих изготовить? Бог долго скреб рукой затылок, пока не нашел выход: ну что ж, пусть они будут нематериальны, пусть не едят, не пьют, не производят себе подобных, а только работают в поте лица — фигуральном, конечно,— во имя мое и на благо мое. Да будет так! Бог махнул рукой. Появились ангелы. Собственно говоря именно это следует считать первым актом творения. Правда, старик Моисей умалчивает о таком немаловажном событии. Создатель не счел нужным сообщить ему о нем, по-видимому, боялся подорвать свой авторитет. Свежеиспеченные ангелы ровными рядами выстроились перед начальником, ожидая руководящих указаний. Были они бледны, бескровны и ужас до чего несамостоятельны. С той минуты, как Бог разделил их на группы и засадил за дело, он уже не знал покоя. По каждому вопросу ангелы бегали прямо К' нему. И вопросы-то какие, прости Господи,— то насчет клея, то насчет кнопок, то насчет корзинок для бумаг. И все это пришлось Богу сотворить для них — на нематериальной, разумеется, основе. А также — ватман, рейсфедеры, циркули, тушь, рейсшины и многое другое. Бог был особенно горд собой, изобретя такое хитрое приспособление, как кульман. Он предчувствовал, что сотворение солнца потребует от него гораздо меньших усилий. Но когда один из ангелов попросил у Бога, чтобы тот сотворил табак, так как с сигаретой легче думается, Бог вышел из себя и с удовольствием хватил бы кулаком по столу. К сожалению, стола еще не было. Про себя Бог твердо решил: как только появятся хоть какие-нибудь стройматериалы, не медля создать себе и стол, и кабинет, завести ангела-секретаршу с неангельским характером и без доклада — ни-ни... НЕД 167
» в ф Время шло — а рабочие чертежи все еще не появлялись Ангелы жаловались, что им при черчении очень мешают крылья. Руководители специальных конструкторских бюро С отсутствием опыта в сотворении миров не могли избежать параллелизма в работе. У авторов проектов возникали ссоры которые нередко кончались рукоприкладством. Перья по страдавших при этом крыльев валялись повсюду и ветер не уносил их вдаль, так как и ветра еще не было. Бог понял, что этому не будет конца и решил приступать к сотворению мира, не дожидаясь окончания этапа проектирования, а недоделки устранять на ходу. И вот настал Первый День Творенья. По этому случаю — не каждый день миры создаются- Бог облачился в приличествующее торжественности момента парадное одеяние. Но парада не получилось. Вызванные им СКБ-1 ангелы-конструкторы явились не стройными колоннами а мелкими переругивающимися на ходу группками. И сказал Бог: — Слушаю вас. И загомонили ангелы все одновременно. — Это плагиатор!—утверждал один.— Господи, он украл у меня идею пи-мезонов... — Разойдись — предупреждал другой.— У меня радио активные элементы. На бумаге, конечно, но все равно разой дись... — Ваши слова, ангел мой,— бубнил третий,— это матери а лизм чистейшей воды. Вы подрываете основы божеской власти... — А я придумал бензольное колечко, а я придумал бен зольное колечко, — приплясывал четвертый — маленький иве селый. И слушал Бог этот безответственный гомон. И поднялся величественный и грозный. — Тиха-а! — крикнул он.— Прекратить этот бедлам! Все замолчали. Только маленький веселый ангел высунул голову из-за плеча другого ангела и спросил: — А что такое бедлам, Господи? Бог сверкнул очами, но тут же подумал, что сердиться на ангелочка не следует—откуда ему, действительно знать, что это такое. Утихомирив конструкторов, Бог стал выслушивать доклады руководителей групп. На первых порах его привлек своей простотой проект, по которому предлагалось создать всю Вселенную из атомов одного вида. Атомы должны были пред ста в л ять собой маленькие, твердые, неделимые шарики. Все многообразие веществ предполагалось обусловить разным количеством шариков в молекулах. Бог уже собирался утвердить этот проект, как вдруг, на горе свое проявил излишний демократизм и спросил, нет ли дру гих мнений. Как и следовало ожидать, проект был торже ственно похоронен по первому разряду. Сколько ядовитых слов было сказано о бедности фантазии у незадачливого проектанта, о том, что столь примитивные решения недос стойны Создателя, что в таком строении материи легко раз берутся не только разумные существа, но и любая обезьяна
нет уж, Господи, материю надо построить такую, чтобы до окончания веков никто ничего в ней не мог понять! — Ладно,— сказал Бог, выслушав всех,— Убедили, ангелы. Давайте самый сложный проект. Есть такой? Наступило неловкое молчание. Потом из рядов вышел старший ангел-физик-теоретик и тихо сказал: — Такой проект, великий Боже, есть, но он еще не совсем доработан. — Как это не доработан? — Не согласовали,— еще тише сказал ангел. — Боже мой,— сказал Бог.— Уже прошло полдня, а не создано ни единого атома. Кошмар! Ну что стоишь, докладывай! Ангел поклонился и начал. — В основе нашего проекта строения материи лежат атомные ядра, которые, в свою очередь, состоят из более мелких компонентов — нуклонов. Нуклоны сцементированы в ядра силами, которые проявляются только при взаимодействиях на квантовых уровнях, а также электрическими зарядами, которые, однако, не приобрели еще окончательного вида. Часть нуклонов мы предполагаем для разнообразия оставить нейтральными, их спин будет равняться... Потом пошли и вовсе диковинные слова: «мю-мезоны», «слабые взаимодействия», «субквантовые уровни», «антинейтрино». Чем дольше слушал их Бог, тем меньше понимал. — Стоп!—сказал он.— Благодарю вас. Достаточно. Уж если я ничего не могу понять, то люди и подавно не разберутся. Принимаю проект. — Но, Господи, в нем есть явные противоречия,— попробовал робко возразить кто-то. — Тем лучше,— сказал Бог.— Сколько всего этих атомов нужно создать на всю мою Вселенную? — М-м... мы предполагали так... что-нибудь около десяти в семьдесят третьей степени, великий Боже... — Что значит «около»? Мне нужны точные цифры! Припертый к несуществующей стенке, ангел в отчаянье сказал первое, что пришло ему на ум: — 246031859231201749286908596742831926745810374692304 23845796842316905413978 штук... А не маловато? — усомнился Бог.— Ну, да ладно, хватит, авось. И торжественно произнес: — Да будет так! И во тьме возникли неосвещенные ничем куски материи, где-то плескалась невидимая в темноте вода. Бог немного полетал над водой, убедился в ее наличии и вернулся на место. Вторым пунктом повестки дня (первого) значилось сотворение суши, неба и светил. Но проекты оказались еще менее подготовленными, чем предыдущий. И разгневался Бог: — Вы срываете мне график! — кричал он на покорно склонившего голову завспиргала (заведующего отделом спиральных галактик и газовых туманностей).— Что же, по-вашему, я должен сотворять свет раньше, чем сотворю Солнце? Но это же курам на смех! Каким курам? Занимайтесь своими .9
делами, милейший! И чтобы завтра... Что такое завтра? О Господи! — Понятно,— вздохнул ангел-заведующий.— Разрешите выполнять? — Идите! Следующей была теория света. Перед тем, как подойти пред грозные очи Господни, руководитель подгруппы шепо том осведомился у завспиргала: — Сам-то как сегодня? — Беда. Лютует. Но на этот раз обсуждение прошло сравнительно спокой но. Было выдвинуто всего два проекта. Одна бригада теоре тиков предлагала создать свет как поток маленьких частиц фотонов или корпускул. Вторая — разработала теорию элек тромагнитных волн. И те, и другие сходились на том, что ско рость распространения света должна быть наивысшей в природе. Бог долго слушал доводы обеих сторон, но так и не мог прийти к заключению, чей же проект лучше. День клонился к исходу, голова у Господа разламывалась от бесчисленных интегралов, диаграмм, формул и прочих премудростей, ко торые совали ему под нос вошедшие во вкус ангелы-физики теоретики. И Бог принял решение, которое тут же про себя назвал соломоновым: — Вот что, крылатые,— сказал он,— есть компромиссное предложение. Пусть будет свет и тем и другим одновре менно. — То есть как? — недоуменно спросили ангелы. — Это же исключающие друг друга теории. Или то, или другое Иначе невозможно. — Это вы кому говорите? Мне? Ничего невозможного для меня нет! — Есть,— раздался голос из задних рядов. Богу стало смешно. — Это что еще за атеист отыскался? А ну, покажись! Вышел ангел с сильно потрепанными в многочисленных драках крыльями. — Так это ты утверждаешь, что я не все могу? — А скорость света будет наивысшей в природе? В свою очередь спросил ангел. — Безусловно! — Значит, вы не сможете двигаться быстрее света. — Почему? — удивился Бог. — А потому, что тогда скорость света не будет наи высшей. — Ну, в таком случае, пусть скорость света не будет наи высшей. — Значит, великий Боже, вы не сможете создать такой свет, чтобы его скорость была наивысшей? — ухмыльнулся потрепанный ангел и скрылся в толпе. Бог призадумался. Значит, рассуждал он, если я не обго ню света, то я не всемогущ, а если обгоню, то, обратно не всемогущ, потому что не могу создать такую скорость, ко торую бы сам не обогнал. Чертовщина какая-то! Как же из этого выпутаться?
Он думал долго. Проклятая логика оказывалась сильнее его божеской воли. Но и отступать было поздно — Вселенная нуждалась в свете. Тяжело вздохнув, Бог поднялся над бездной и широко распростер руки: — Да будет свет! — громко воскликнул он. И все вокруг осветилось. Даже сам Творец зажмурился с непривычки. Потом вытер пот со лба, и тяжело опустился на пока еще бесформенный кусок материи, носившийся в пространстве. Во Второй День Творенья, Третий День Творенья и Четвертый День Творенья все шло по-прежнему вкривь и вкось. Проекты приходилось утверждать не в соответствии с графиком, а по мере их поступления. Плоды создавались раньше деревьев, планеты — раньше звезд, атмосферы — раньше планет. Потом приходилось долго разбираться, что к чему. Но как бы там ни было, а к концу четвертого дня Бог, потирая руки, с удовольствием взирал на расстилавшийся перед ним зеленый земной пейзаж, на гряду гор, на вершинах которых уже начали собираться ледники, на красный закат новенького, еще совершенно незапятнанного Солнца. — А все-таки хорошо,— говорил он, любуясь делом рук своих.— Все-таки она вертится! Ладно, завтра займемся зоологией, это куда приятнее термоядерных реакций и межзвездного водорода... В это время, огненной полосой прочертив небосклон, у ног его с шипеньем упал метеорит. От неожиданности Бог вздрогнул. Потом, дуя на пальцы, осторожно поднял раскаленный камень, огорченно покачал головой. — Халтурщики... Не смогли чисто сработать... Тунеядцы... И ворча, Бог удалился на покой. Утром Пятого Дня в приемной Создателя столпились ангелы-художники-анималисты. У дверей кабинета, где висела табличка «Без доклада не входить», сидел (или сидела — род в этом случае никакого значения не имеет) ангел-секретарша и оешительно отваживала (отваживал) всех любопытствующих. Приемная была невелика, а художников набралось порядком, но они были существами нематериальными, и поэтому на одном квадратном метре их могло уместиться бесконечно большое количество: ангелы входили друг в друга. Бог встал в этот день с правой ноги и был в благодушном настроении. Он с удовольствием разглядывал картинки, которые показывали художники, и без лишних слов ставил на них кресты в знак утверждения. Лишь ознакомившись с выходными данными мамонта, кита-полосатика и жирафа, Бог непонятно усмехнулся и произнес: — Бедный Ной! Бедный Ной! Но рабочие чертежи утвердил. Когда покончили с млекопитающими, и пара волосатых горилл, расшвыривая все на своем пути, помчалась в лес, Бог почувствовал легкое утомление. Он даже не успел сказать гориллам обычного напутствия: «Плодитесь, размножай- [71
тесь», и у него до конца дня на душе было неспокойно — он чувствовал, что что-то не доделал. Перешли к рептилиям. На столе появились проекты брони тозавра, ихтиозавра, диплодока и других ящеров. Понимая, что этих чудищ не выдержит никакой ковчег, Бог приготовил ся было вычеркнуть их из списка. Но тут ему пришла в голо ву гениальная идея. — Эти,— сказал Бог,— будут жить только до потопа. И вымрут. Плодитесь, размножайтесь! Аминь! Солнце уже перевалило через зенит, а впереди еще было необозримое море работы. Бог мельком взглянул на медуз голотурий, раков, устриц, червей и прочую мелюзгу. Насеко мых он вообще не стал смотреть, а просто приказал ученому ангелу-секретарю отдела: «Читайте список!». Зарозовел первозданными красками закат, а ученый ан гел-секретарь отдела насекомых все еще тянул заунывно: — 14 275 — муха навозная, — 14 276 — муха це-це, — 14 277 — муха дрозофила, — 14 278 — муха... — Словно пономарь,— подумал Господь. Его неудержимо тянуло в дремоту. Он уже несколько раз встряхивал головой сгоняя сон. А голос все тянул и тянул: — 15 923... 15 924... Пятнадцать тысяч де... — Стой,— не выдержал, наконец, Создатель,— сколько их там у тебя? Ангел взглянул на последний лист списка. — 2 443 877, Господи... — Господи, господи,— передразнил его Бог.— Давай сюда список. Все давайте, все. В полном изнеможении он поставил один общий крест слабой рукой благословил списки. Некоторое время Бог молча смотрел, как из окон, из дверей, из щелей кабинета по всем направлениям располза лась, разбегалась и разлеталась всяческая мерзость. В конце концов в кабинете, кроме него самого, остался только на чальник отдела микробов и бактерий. — Прости меня, Господи,— сказал он.— Я тоже не успел посмотреть, что там насочиняли мои орлы. — Ах, мне все равно,— сказал Бог и откинулся в кресле — Иди себе с богом, старина. В больших делах без проколов не обойтись. Я это понял и смирился. Благословляю тя. И тут сон окончательно сморил Создателя. Шестой День обещал быть нетрудным. Предстояло утве| дить всего два проекта — мужчину и женщину. Утверждение мужчины не вызвало особых трудносте установка была дана твердая — по образу и подобию Наш< му. Правда, Богу пришлось зайти в ателье, где с него сняг мерку, затем в лабораторию, где у него взяли все возможнь анализы; несколько часов он должен был просидеть непо, вижно на свежем воздухе — позировал художникам. Но труд 17
эти не пошли прахом — теперь готовый голый мужчина стоял посреди божеского кабинета, с детским любопытством разглядывая себя, присутствующих и обстановку. Бог захлопнул дверь перед сунувшейся было ангел-секретаршей и произнес напутственную речь: — Ты, человек, сотворен по образу и подобию Нашему и да будешь ты владычествовать над рыбами морскими, и над птицами небесными, и над зверями лесными, и над скотом домашним, и над всей землей, и над всеми гадами, пресмыкающимися по земле. И нарекаю я тебя Адамом, сын мой. Иди себе. И жди подругу. И благослови тебя Господь, то есть я. Аминь. Адам с чувством поблагодарил Создателя и удалился под сень ветвей. Руководитель п/я 1 появился перед Богом в несколько пришибленном состоянии. Он никак не мог вразумительно объяснить, что произошло. Господу пришлось долго выбивать из него полезную информацию. Оказалось, что ангелы-физиологи и ангелы-антропологи неожиданно отказались работать, разорвали в мелкие клочки уже готовый проект и сейчас митингуют. Чего они хотят? — спросил Бог. — Они г... г... говорят, простите меня Г... Г... Господи, что вы поступили с ними несправедливо, создав их бест... т... т... телесными созданиями... Они кричат: «Ангелы — не люди». — В последний день подсовываете мне такую свинью! — загремел глас Божий.— Опять график полетел! После недолгого раздумья Создатель добавил: — Все равно завтра будем отдыхать от трудов праведных. — А как же, Господи, с женщиной? — Ничего, несколько дней поживет Адам в одиночестве... Не помрет... А женщину Я после сам сотворю. Из Адамова ребра. Должен же я что-нибудь сотворить непосредственно, без посторонней помощи! Вот и получилось, что, не считая мелких принадлежностей, Господь сотворил собственными руками ангелов, кульман и женщину. Весь седьмой день Бог проспал. Неделя оказалась довольно утомительной. 173
X < U о. < ш -О m < ас U U < Вряд ли найдется среди ваших знакомых человек, никогда не слыхавший о пирамидоне! Многие привыкли, не задумываясь, глотать его при самой легкой головной боли. Однако лекарство это не такое уж простое, и спектр его лечебного действия широк. Пирамидон применяют при воспалении легких, гриппе, острых инфекционных заболеваниях, радикулитах, миозитах, невралгиях. До сих пор он остается одним из самых распространенных препаратов для лечения ревматизма, хотя возраст пирамидона более чем почтенный — ему за семьдесят. ...Сотни лет европейские державы покупали у индейцев Перу кору хинного дерева,, и лишь в начале XIX века была впервые сделана попытка понять, а что же, собственно, придает ей чудодейственную силу в борьбе с малярией. То было время зарождения научной фармакологии, когда врачи и химики стремились определить, какие именно вещества в растениях и минералах оказыва-- 174
ют лечебное действие на организм человека. Пытались выделить их, чтобы точнее дозировать то или иное лекарство, чтобы избавиться от опасных побочных явлений. Это удавалось в том случае, если эти явления зависели от присутствия в природном лекарстве ненужных или вредных компонентов. В 1820 году французские химики Пел- летье и Кавенту впервые выделили хинин — действующее начало чудесной коры. После этого многие ученые пытались получить хинин из других, менее дефицитных растений, но не добились успеха. И тогда начались попытки синтезировать хинин или подобные ему соединения в лабораториях. Ученые не жалели ни времени, ни сил — малярия была тогда очень распространенной болезнью, а спасал от нее только дорогостоящий препарат из заморской коры, которая к тому же при перевозке нередко теряла свои ценные свойства. Но осуществить этот синтез удалось лишь много лет спустя... Путь первых создателей синтетического хинина можно назвать путем замечательных ошибок. В частности, на этом пути были «найдены» аспирин и пирамидон. В середине прошлого века австрийский химик Зденко Ганс Скрауп установил, что в алкалоидах группы хинина есть хинолино- #вое кольцо C9H7N: ХИНОЛ1Ш И хотя химики понимали, что строение хинина не определяется одним этим кольцом, они стали синтезировать простейшие хинолиновые препараты в надежде получить соединения, терапевтическое действие которых было бы подобно действию хинина. Одним из них был немецкий исследователь Людвиг Кнорр. В поисках производных хинолина, он провел реакцию недавно открытого фенил гидразина с ацетоуксусным эфиром и решил, что полученное им соединение — производное хинолина. Ход реакции он представлял себе так: О II СзРЬО—С \ + сн2 I С—СНя У о фенилгидразип ацетоуксуснып эфир NHNH2 <Г ч о и ч N \ \ СНз NH соединение Кнорра Полученное вещество Кнорр назвал ди- метилхиницином. Оно не растворялось в воде, но этот недостаток удалось устранить довольно просто — к новому веществу присоединили метильную группу. Получилось лекарство с такими сильными жаропонижающими свойствами, что в этом ему уступал сам хинин. Но, вопреки ожиданиям, новый 175
препарат оказался совершенно бессильным против малярии. Зато он уменьшал невралгические боли. Недоумение ученого могли разрешить только очень точные эксперименты. И Кнорр занялся анализами. В конце концов оказалось, что синтезированное им соединение не имеет ничего общего с хинином. Это был фенилметилпиразолон, вещество, в которое входит не десяти-, а пяти- яленный гетероцикл, соединенный через атом азота с обычным бензольным кольцом. Новая трактовка реакции была такой: СНз-С-О I Н2С—С—ОС2Н5 + H2N—NH < II О ацетоуксусный эфир фенилгидразин СН3—C=N \ N—<< н2с—с II о фенилметилпиразолон (нерастворим в воде) После обработки йодистым метилом с этим веществом происходит такое превращение: СНз— С- N N-<^ ^ СНз J йодистый метил О фенилметилпиразолон (Л1з / СН3-С—N нс-с о антипирин Название получившегося препарата произошло от двух греческих слов: «анти» — против и «пирос» — огонь, жар. В нем сохранилось воспоминание о неудачных попытках найти средство против болотной лихорадки — малярии! Антипирин быстро получил признание медиков. Как жаропонижающее средство его стали широко применять при различных заболеваниях: брюшном и сыпном тифе, пневмонии, плеврите, туберкулезе, гриппе, ревматизме. Правда, в последнем случае он уступал препаратам салициловой кислоты и по силе и по постоянству действия, но так как антипирин в меньшей степени угне- Лирамидон или амидопирин? — Мне пирамидон, будьте добры. — Пожалуйста. — Но я просил пирамидон... — Вы получили то, что просили. — «А-ми-до-пи-рин»??? — Так теперь называется пирамидон. — Кому понадобилось менять привычное название?! Отвечаем всем недоумевающим. Министерство здравоохранения СССР периодически выпускает «Фармакопею» — свод законов для фармацевтов, в котором перечислены все рекомендованные в практику лекарственные препараты, их названия и свойства, условия и сроки хранения, стандартные методы анализа, допустимые дозы. Наименования некоторых лекарств время от времени изменяются. 176
тал деятельность сердца, чем салицилаты того времени, наступление на ревматизм обычно начинали «вооружившись» антипирином. А если у больного сердце «пошаливало», то антипирин становился главным оружием врачей. Как обезболивающее и успокаивающее средство это лекарство использовали при лихорадочных заболеваниях, невралгиях, мигренях и просто при головной боли. Но вскоре обнаружились и недостатки антипирина. Иногда он чрезмерно понижал температуру тела, а у некоторых больных вызывал сыпь на коже и тошноту, заставлял их буквально обливаться потом. Чаще всего эти явления вызывались большими дозами или длительным употреблением лекарства. Естественно, химики и фармацевты стремились избавиться от неблагоприятных побочных эффектов. Видоизменяя структуру молекул антипирина, они получили несколько его производных. Одно из них успешно применяется врачами и больными почти три четверти века. Это пирамидон — диметил- аминопроизводное антипирина. Он не только значительно безвреднее, но и в три-четыре раза активнее своего предшественника. Первые крупицы пирамидона были получены в 1893 г. в лаборатории немецкого ученого Штольца. Через несколько лет этот горьковатый кристаллический порошок сделался постоянным помощником врачей при лечении многих заболеваний. Особенно популярным стал он после 1918 года. В этом году в Европе разразилась эпидемия «испанки» — вирусного гриппа. Пирамидон оказался чуть ли не единственным лекарством, способным предотвратить осложнения после «испанки». Сбивая у больных температуру, он одновременно ослаблял болезненные ощущения, вызванные лихорадочным состоянием. Как следствие этого, у больных упорядочивалась работа сердца, ровнее становилось дыхание, успокаивались нервы. С помощью пирамидона были спасены тогда тысячи человеческих жизней... В 1962 году вышло девятое издание «Фармакопеи». В нем вы не встретите многих старых знакомых: уротропина, аспирина, салола, настойки йода, пирамидона. Вместо них появились: гексаметилентетрамин, ацетилсалициловая кислота, фениловый эфир салициловой кислоты, спиртовый раствор йода и — амидопирин. Нетрудно заметить, что новые названия старых лекарств более точны с точки зрения химии. Впрочем, и амидопирин — не совсем верное название. Полное «имя и отчество» пирамидона почти так же громоздко, как у испанского гранда: 1-фенил-2,3-диметил-4-диметиламинопиразолон. Запомнить и выговорить его не просто. Вероятно поэтому составители «Фармакопеи» пошли на компромисс и решили ограничиться международным, несколько более точным, чем «пирамидон», названием. Специалисты из Центральной контрольно-аналитической лаборатории Московского городского аптекоуправления утверждают, что в следующем, десятом издании «Фармакопеи» подобная метаморфоза произойдет еще с несколькими названиями лекарств, которые в чем-то «грешат» против химии. 12 Химия и Жизнь, № 7—8 177 Г
С тех пор прошло почти полвека. Углубленные исследования свойств пирамидона, проведенные за эти годы, позволили уточнить механизм его действия на человеческий организм. Оказалось, что жаропонижающее действие пирамидона — результат его влияния на так называемые тепловые центры мозга, которые регулируют количество тепла, вырабатываемого и теряемого организмом. Пирамидон сильно расширяет сосуды кожи, в то время как остальные сосуды под его действием почти не изменяются, а некоторые даже сужаются. По расширившимся сосудам кожи кровь циркулирует энергичнее, и тело охлаждается больше. Температура у больного падает. Обезболивающее действие пирамидона связывают с его действием на подкорковые центры болевой чувствительности. Правда, в этом отношении он уступает лекарствам группы морфина, но зато пирамидон — не наркотик! Выяснилось еще одно очень важное достоинство пирамидона — при остром ревматизме он не только уменьшает боли, но и положительно влияет на воспаленные суставы. Это свойство пирамидона объясняется способностью понижать проницаемость тканей, в частности, стенок капилляров, в результате чего преграждается путь воспалению. Популярности пирамидона способствовало и то обстоятельство, что он хорошо смешивается с другими лекарствами и при этом не теряет своих свойств. Например, знаменитая «тройчатка» — это не что иное как пирамидон вместе с другим обезболивающим — фенацетином и кофеином, под влиянием которого расширяются сосуды головного мозга. Широко вошли в практику лекарственные препараты из пирамидона с анальгином. Применяется он и в сочетании со снотворными, такими, как люминал и веронал. Комбинированные лекарства с участием пирамидона обладают широким спектром лечебного действия. Но как нет людей без недостатков, так нет и абсолютно безвредных лекарств. Злоупотребление пирамидоном может вызвать сыпь и, главное, организм, привыкший к постоянной пирамидоновой «подкормке», требует для лечения все больших доз. У некоторых людей (правда, чрезвычайно редко) пирамидон угнетает кровеобразо- вание. Поэтому систематически лечиться пирамидоном можно только (подчеркиваю— только!) под контролем врача. И еще одно: пирамидон, как и большинство лекарств, капризен, его нельзя хранить на свету и в сыром, влажном месте, В таких условиях препарат портится, теряет свои ценные свойства... Бурное развитие фармакологии привело в последние годы к появлению массы новых лекарственных средств, таких, как сульфаниламидные препараты, антибиотики, стероидные гормоны. Они широко применяются для лечения тех заболеваний, которые раньше «атаковали» только пирамидоном. Но, как и прежде, пирамидон остается нашим верным другом, и его «привилегированное» положение в клиниках и домашних аптечках вполне оправдано. Л. ВАСИНА новости отовсюду МНВН.ИШ «ИЗОБЛРИН» Новый препарат для лечения гипертонии разработан в Югоспавии на заводе «Пливо»,— сообщила газета «Борба». Он получил название «изобарин». Кровяное давление снижает входящее в состав изо- барина сложное органическое соединение, содержащее серу,— гванадин сульфат. Действие лекарства начинает сказываться через 2—3 дня после начала приема. КИСЛОРОД ЛЕЧИТ Не так уж много на свете средств, которые могли бы спасти человека от укуса ядовитой змеи. Поэтому врачи всех стран упорно ищут любые эффективные противоядия. Не так давно из США пришло сообщение: молодого 23-летнего моряка, укушенного гремучей змеёй, удалось спасти, поместив его на 40 часов в декомпрессионную камеру, наполненную кислородом. Повышение концентрации кислорода в крови сласло больного от гангренозной инфекции. СВЕТЯЩИЕСЯ ТИПОГРАФСКИЕ КРАСКИ В Англии предложены краски дневного свечения для всех способов печати, которые в три-четыре раза ярче всех известных флуоресцирующих красок. Печатать ими можно не только на бумаге, но и на пластинках, металле, стекле. Поверхность, на которую нанесены флуоресцирующие краски, сверху покрывают специальным лаком — он задерживает часть лучей солнечного спектра, которая служи! причиной преждевременного выцветания красок. ■НШМШВшовости отовсюду поправки В прошлом номере на стр. 77 (средняя колонка, послед- няя строка) следует читать: «...согласно принцип^ Паулн...» В том же номере в последней формуле на стр. 95 вместо- у должно быть V. 178
ЗЕЛЕНАЯ «ПИЩА» САДА Доктор сельскохозяйственных наук С. С. РУБИН Когда-нибудь в далеком будущем мы и вправду станем питаться синтетическими продуктами. Но еще очень и очень долго нас будет кормить земля. Люди в свою очередь тоже «кормят» землю, внося в нее минеральные и органические удобрения. Минеральные удобрения возмещают потери азота, фосфора и других элементов, а органические, «апример мавоз,— кроме того, помогают земле сохранить свою структуру. Особенно ©ажио применять органические удобрения в садах: плодовые деревья и ягодные кустарники очень чутко реагируют «а -их -недостаток. Но как быть, если садовое хозяйство <не располагает достаточным количеством навоза? Еще «земледельцам древнего Р-има был известен один любопытный прием. Он заключался в том, что на 'лолях и в садах высеивались специальные растения, которые затем глубокой осенью или весной следующего года запахивались в землю. Это были своего рода «зеленые удобрения». Такие растения используются и сейчас, они носят название си- дер а т о в. С ними в почву вносится большое количество органического вещества, и в этом отношении «зеленое удобрение» заменяет недостающий в хозяйстве навоз. Как известно, посев «вспомогательных» культур широко практикуется и в лолеводстве, и в овощеводстве. Однако использование сидератов в садовых хозяйствах имеет свои особенности. Дело в том, что caM« сидераты тоже нуждаются и в большом количестве «влаги, и в питательных веществах. И если бурный рост «вспомогательных» растений совпадает с периодам, когда плодовые деревья требуют максимального количества «пищи», то сидераты толыко принесут вред. Поэтому их высевают ближе к осени: в северной зоне — в первой половине июля, в средней зоне — во второй половине июля или начале августа, и южной зоне — в августе. И подбирают сидеральные культуры точно так же, в зависимости от местных климатических условий. Например, для увлажненной нечерноземной и северной части черноземной зоны можно рекомендовать люпин, фаце-, лию, 1Вико-овес, горчицу; в условиях прибалтийских республик хорошие результаты дают посевы белого донника; для средней части черноземной зоны пригодны люпин, горчица, фацелия; для южной орошаемой зоны^пе- люшка, горох, фацелия; а в сред-' .неазиатских республиках хороши коровий горох, озимый горох, шабдар. Бобовые сидераты обогащают почву азотом, а такие растения, как люпин или горчица, обладают способностью увеличивать растворимость малоподвижных почвенных фосфатов. И сад сторицей отплачивает за проявленную к нему заботу: под влиянием сиде- ральных культур урожаи в некоторых случаях увеличиваются на 40—50%. Особенно хорошие результаты дает применение сидератов >в тех хозяйствах, где сад поливается, а деревья подкармливаются минеральными удобрениями. Все это свидетельствует о том, что мы еще далеко не исчерпали естественных возможностей земли. КОГДА ЯБЛОКИ СОЗРЕВАЮТ... В крупных садовых хозяйствах уборка урожая обычно надолго затягивается. Но природа не ждет, и первосортные яблоки превращаются в «брак» — падалицу. Опадение плодов происходит из-за образования у основания плодоножки так называемого «отделительного слоя». Сейчас установлено, что образование этого слоя регулируется особыми гормональными стимуляторами роста, которые вырабатываются семенами яблока: по мере созревания семян содержание гормона снижается и яблоки опадают. Если же каким-либо образом увеличить концентрацию этого гормона, то образование отделительного слоя задержится, и яблоки останутся «на своих местах». Количество падалицы можно значительно уменьшить, если дерево опрыскать стимулятором, действующим подобно естественному гормону. Таким свойством обладает препарат КАНУ (калиевая соль альфа-нафтилуксусной кислоты). Обрабатывают деревья препаратом КАНУ за 15-30 дней до уборки урожая; на одно дерево в возрасте 20-30 лет расходуется 25-35 литров 0,003 %-ного раствора. После такой обработки количество падалицы (например, антоновки и коричных] уменьшается в 3-3,5 раза. Препарат КАНУ выпускается Рубежанским химкомбинатом. 12* 179
ДЕТЕРГЕНТЫ - МОЮ Бактерии «отказываются» от детергентов • Детище двух мировых войн • # Что лучше—мыло или детергент? • Детергенты будущего должны быть съедобны для бактерий • В одно прекрасное октябрьское утро 1947 года «мистер Льюис Клейн, управляющий очистительной станцией в Маунт Пен, Пенсильвания, -наблюдал за работой бассейна для -аэрации. Вдруг он заметил, что поверхность бассейна покрывается «акой-то пеной. Пена становилась все гуще и гуще и вскоре поднялась на целых полтора метра. Всему виной был -новый детергент, присланный в Маунт Пен для «испытания... Детергенты — это синтетические поверхностно- активные вещества, обладающие, как и мыло, (Моющим действием. Их потребление выросло с 1947 года в десятки раз, и ежегодно милионы тонн этого продукта попадают в канализационную сеть. Последствия этого оказываются порой просто катастрофическими. Например, в Европе один из судоходных каналов был закрыт на продолжительное время, и виной тому были детергенты: власти опасались, что если кто-либо упадет в воду, то бесследно скроется под густым слом пены. На заседании Американского общества инженеров-сантехников в 1965 году был приведен такой факт: пена поднялась по канализационным трубам жилых зданий до седьмого этажа. Иногда следы пены появляются и в питьевой воде. Биологи установили, что небольшие количества детергентов не вредят здоровью; но никто не знает, какие последствия может •иметь их длительное воздействие. Дело дошло до того, что стал обсуждаться вопрос о запрещении детергентов—по крайней мере, наиболее активного моющего вещества — алкилбензолсульфоната натрия *. Он отличается биологической стойкостью: « установках биологической очистки сточных вод бактерии уничтожают его лишь наполовину, в то . * В Советском Союзе это вещество принято называть «суль фонол ом». (время как в тех же условиях мыло разрушается лолн остью. Традиционное моющее средство — мыло изготовляется из растительных жиров и масел. В отличие от него детергенты —это продукты переработки нефти и угля. 'Первый синтетический детергент был создан в Германии во время первой мировой войны, когда жиры стали дефицитны. С 1925 года детергенты производились для нужд промышленности, а в тридцатых годах их начали выпускать для широкого потребления. После второй мировой войны цены на жир оставались высокими, и детергенты смогли конкурировать с мылом. Первоначально в продажу поступали «мягкие» детергенты, обладающие сравнительно слабым моющим действием. Они содержали от 15 до 40 процентов активного вещества: остальную долю составлял наполнитель, чаще всего сульфат натрия, образующийся как побочный продукт. В 1946 году цены на жиры снизились, а с ними упали -и цены на .мыло. Казалось бы, детергенты должны потерять завоеванный рынок. Но примерно е то же время появились сильнодействующие детергенты. Они быстро завоевали популярность, и в 1952 году их производство впервые обогнало производство мыла. Больше всего детергентами пользуются в районах с жесткой водой. Содержащиеся в такой воде соли кальция и магния превращают мыло в сальный сгусток, оседающий на ваннах и умывальниках: в этом случае мыло не моет, а играет лишь роль дорогостоящего умягчите л я. В отличие от этого детергенты с солями кальция и магния осадка не дают и поэтому более экономичны. Но в мягкой воде мыло моет все-таки лучше. Если принять моющую способность мыла за 100, то моющая способность суль фонол а в чистой воде составит всего 48. Однако в (Жесткой еоде моющая способность мыла снижается до нуля, 180
1Д11К ВЕЩЕСТВА а сульфонола — только до 35. Сильнодействующие детергенты более чем наполовину состоят >из фосфатов, создающих в растворе щелочную среду, и содержат 15—20 процентов .сульфата натрия, действующего как слабый .мягчитель. Детергенты на основе сульфонола tC этими добавками имеют моющую способность около 80. Безвредны ли синтетические 'моющие вещества? В стиральных машинах они соприкасаются в основном с металлическими деталями, которым не причиняют особого вреда. Но три ручной стирке они могут вызвать раздражение кожи рук, особенно в том случае, если раствор содержит .много фосфатов. Иногда такой раствор настолько агрессивен, что смывает рисунок на эмалированной поверхности таза! Поэтому врачи рекомендуют избегать длительного воздействия детергентов в высоких концентрациях, .а также по возможности применять резиновые перчатки или хотя бы смазывать перед стиркой руки «защитным кремом. В некоторые моющие средства специально добавляются вещества, предохраняющие кожу от раздражения. Итак, детергенты завоевали мир, и несомненно, что они будут совершенствоваться. Но совершенно необходимо сделать их «съедобными» для бактерий, очищающих водоемы. Только это может спасти природу от загрязнения, а человечество—от запоздалых угрызений совести. Сокращенный перевод с английского О. ПОЛЯКОВА (Из журнала «Science Digest») Проблема еще не решена Все природные органические вещества включены в определенные биохимические циклы: продукты, образующиеся при жизнедеятельности одних организмов, или усваиваются другими видами, или же распадаются под действием «неорганических» факторов (например, гидролизуют- ся, окисляются). Но многие искусственные вещества, широко используемые в настоящее время в промышленности (детергенты) и в сельском хозяйстве (инсектициды, гербициды),* создавались людьми только с определенными хозяйственными целями. И никто сначала не задумывался о том, что станет с ними в природных условиях... Синтетические моющие вещества производятся и в Советском Союзе. Например, в Красноводске построен завод по производству сульфонола. Известно, что этот продукт разрушается в природных условиях очень медленно. К сожалению оказывается, что он входит в рецептуру очень многих моющих средств, выпускаемых химической промышленностью. И в то же время существуют детергенты, которые не только обладают лучшими моющими свойствами, но и усваиваются бактериями! Это — натриевые соли кислых эфиров серной кислоты, алкил- сульфаты. Их можно синтезировать из углеводородов нефти, или животного сырья (воска, выделяемого из головы кашалота). К этому типу моющих веществ относится, например, хорошо известный стиральный порошок «Новость», выпускаемый Казанским мыловаренным заводом. Несомненно, что производство синтетических заменителей мыла будет непрерывно расширяться. Ведь они имеют несомненные преимущества. Но не надо забывать и об «оборотной стороне медали»: расширяться должно производство только тех детергентов, которые не угрожают нашим рекам, озерам и морям. В. И. ИСАГУЛЯНЦ Академик АН Армянской ССР 181
УДАЧНОЙ СТИРКИ! Почему стиральными порошками «Эра» и «Нева» нельзя стирать цветные ткани! Вместо синьки — отбеливающий порошок «Чайка» Шерсть и лавсан «боятся» щелочей — их надо стирать «Новостью» Плащи «болонья» можно стирать, но нельзя чистить растворителями В то время как мужчины решают проблемы «большого масштаба», мы, женщины, занимаемся подчас «небольшими», но не менее важными делами. Например, стиркой... Вспомните, что вы делаете перед тем, как начинаете стирать. Сначала вы, конечно, перебираете все предназначенное для стирки белье: откладываете в одну сторону хлопчатобумажные и льняные вещи, а в другую — вещи, изготовленные из шерсти и синтетики. Потом отделяете цветное белье от белого, а тонкие ткани — от грубых. Такой «индивидуальный подход» вполне оправдан: окрашенные ткани линяют и могут испачкать белое белье, а тонкие вещи легко рвутся. Научиться всей этой «премудрости» не так уж сложно. Но даже опытные хозяйки затрудняются порой ответить на весьма существенный вопрос: что чем стирать? Мы уже привыкли, что на полках хозяйственных магазинов красуются шеренги разноцветных коробок со «стиральными порошками» разных марок. Они носят звучные названия: «Волна», «Эра», «Астра», «Дон»... На коробках вы, конечно, можете найти совет: «Предназначается для стирки хлопчатобумажных и льняных тканей» или «Предназначается для стирки шерсти, шелка и синтетики». Но чем, скажем, «Новость» отличается от «Прогресса», а «Астра»— от «Эры»? Ответить на такой вопрос несложно, если вам известен состав стиральных порошков. Каждая, как говорят специалисты, Полезные советы и пояснения 182
«композиция» состоит из смеси нескольких веществ, играющих при стирке определенную роль. Перечислим их по порядку. Собственно моющее вещество, или детергент. Мыло — это тоже моющее вещество, но сейчас речь идет о его синтетических заменителях. В нашей стране практически используются три синтетических моющих вещества: сульфонол, алкилсульфат, и вещество, получившее название «Прогресс». Алкилсульфат по моющим свойствам несколько превосходит сульфонол. Щелочь — триполифосфат натрия или кальцинированная сода. Щелочные добавки делают воду «мягче», благодаря чему белье лучше отстирывается. Но следует иметь в виду, что сильные щелочи (например, сода) разъедают кожу рук и оказывают вредное влияние на шерсть и некоторые синтетические материалы. Силикат натрия. Это вещество предотвращает коррозию металла и несколько улучшает моющее действие детергента. Его стали вводить в состав моющих средств после того, как выяснилось, что при работе с ними стиральные машины быстро ржавеют и выходят из строя. Карбоксиметилцеллюлоз а. Добавляется в моющие составы для того, чтобы белье не «застирывалось». Карбоксиме- тилцеллюлоза обладает свойством придавать частицам грязи и белью одноименный электрический заряд, благодаря чему они начинают отталкиваться. Алкилоламиды. Эти вещества повышают пенообразовательную способность детергентов. Дело в том, что детергенты сами по себе не всегда дают такую же пену, как и мыло. Поэтому в некоторые стиральные составы добавляют несколько процентов алкилоламидов. Отбеливатели. Существуют два типа отбеливателей. Одни из них отбеливают в буквальном смысле слова: под действием содержащегося в них активного кислорода окрашенные вещества окисляются и обесцвечиваются. К таким отбеливателям относится, например, перборат натрия. к ним да Другой тип отбеливателей — например, синька —не «отбеливает», а подкрашивает белье в синий цвет и тем самым «нейтрализует» его желтизну. Сейчас вместо синьки используется более эффективный оптический отбеливатель — краситель прямой белый, флюоресцирующий при дневном освещении голубым цветом. Отдушка. Назначение ее понятно: она придает белью приятный запах свежести. Наполнитель — сульфат натрия— образуется как побочный продукт при синтезе детергентов. Он придает стиральному порошку «товарный» вид, делает его более удобным для использования и, кроме того, несколько улучшает его моющее действие. Растворитель. Некоторые моющие средства выпускаются в виде раствора детергента в этиловом или изопропи- ловом спиртах. Теперь, когда мы знаем, что входит в стиральные составы, можно вернуться к началу нашего разговора: что чем стирать. Стиральные порошки разделены на две основные группы: предназначенные для стирки хлопчатобумажных и льняных тканей и предназначенные для стирки шерсти, шелка и синтетики. И это неспроста. Посмотрите на наши таблицы на стр. J 84 и 185. В составах для стирки шерсти и синтетики отсутствуют кальцинированная сода и карбокси- метилцеллюлоза. Что же получится, если попробовать «Новостью» выстирать хлопчатобумажное белье? Да оно просто-напросто не станет чище. Во-первых, моющий раствор будет недостаточно щелочным для того, чтобы детергент хорошо «работал». А, во-вторых, из-за отсутствия карбоксиме- тилцеллюлозы белье немедленно «застирается», станет серым и неприятным на вид. Еще хуже, если шерстяную вещь начать стирать при помощи состава, предназначенного для стирки хлопчатобумажных изделий. Содержащаяся в таком стиральном порошке щелочь если и не испортит шерстяную вещь сразу, то во всяком случае значительно ухудшит ее внешний вид: шерсть «сваляется», а изделие «сядет». т химики 183
ДЛЯ ХЛОПЧАТОБУМАЖНЫХ И ЛЬНЯНЫХ ТКАНЕЙ Наименование компонентов Наименование моющего средства н его состав в %% «Астра» «Эра» «Ореол» ■■ 25 25 15 5 2 — 20 " «Рига» 42 30 14 4 2 — 0,2 «Восток» 25 30 10 5 2 — 28 «Дои» 25 30 15 5 2 0,1 18 __~ «Ладога» 25 30 9 6 2 0,1 18 шттшЫ «Волга» 23 33 12 4 2 2 0,2 18 0,2 «Нева» 25 30 15 6 2 0,1 6 18 ~ ! «Ракета» Сульфонол Алкилсульфат Триполифосфат натрия Сода кальцинированная Силикат натрия Карбоксиметилцеллюлоза Алкилоламиды Краситель прямой белый Перборат иатрия Сульфат натрия Отдушка — , 40 20 30 15 5 2 4,2 од 21,8 ОД — 30 15 5 2 2 0,1 6 — — 15 5 30 15 5 2 0,2 27,4 0,2 Но мы обещали рассказать вам о «тонкостях» подбора стиральных порошков. Начнем по порядку — с хлопчатобумажных и льняных тканей. Сразу же следует заметить, что обилие разных названий не совсем оправдано. Например, «Рига» отличается от «Ореола» только большим содержанием сульфонола D2% вместо 25%); кроме того, в ней отсутствует наполнитель — сульфат натрия и содержится отдушка. Но это практически не влияет на качество стирки. «Рига» просто несколько более «сильное» моющее средство. И еще меньше отличается от «Ореола» стиральный порошок «Восток». Можно сказать даже, что это практически одинаковые стиральные составы. Но все же в некоторых случаях различия в рецептуре довольно существенны. Например, цветное белье не стоит стирать порошками «Эра» и «Нева»: в них входит перборат натрия — сильный окислитель. Такое белье хорошо стирать «Астрой» и «Доном»: в них содержится оптический отбеливатель— краситель прямой белый. Замечательное свойство этого красителя состоит в том, что он улучшает качество не только белого, но и цветного белья: краски становятся более яркими, «живыми». И «Астра» и «Дон» годятся и в том случае, если белье сделано из тонкого материала. Но для стирки таких вещей лучше выбирать менее щелочное моющее средство — например, «Ладогу» (в ней сравнительно мало кальцинированной соды). А вот белое белье хорошо стирать «Эрой». Имеющийся в ней перборат натрия обесцветит цветные загрязнения (пятна от фруктов, ягод), а краситель прямой белый придаст ткани ослепительную белизну. Более мягкое моющее средство такого же типа — «Нева» — содержит всего 25% сульфонола. Но если белье не сильно загрязнено, то и в этом случае можно воспользоваться «Астрой». Это почти что «универсальный» стиральный порошок, и не удивительно, что он пользуется такой популярностью. Заканчивая разговор о стиральных порошках для хлопчатобумажных и льняных тканей, следует отметить, что все они содержат антикоррозийную добавку — силикат натрия: стиральная машина от них не заржавеет. Если же вы стираете вручную, то важно другое: в тазу должно быть много упругой и блестящей пены. В этом случае лучше пользоваться «Астрой» или «Эрой», содержащими пенообразователи — алкилоламиды. А теперь поговорим о стиральных порошках, предназначенных для стирки шерсти, шелка и синтетики. Посмотрев на таблицу, вы сможете опять убедиться в том, что многие стиральные порошки этого типа практически повторяют друг друга: и «Прогресс», и «Рига» (это другая «Рига», ее не надо путать со стиральным составом, пред- назначеным для хлопчатобумажных и льняных тканей), и «Космос», и «Березка» содержат одни и те же основные вещества, только в несколько измененных пропорциях. Исключение, казалось бы, составляет «Березка», в которой есть оптический отбеливатель — краситель прямой белый. Но этот 184
ДЛЯ ШЕРСТИ. ШЕЛКА И СИНТЕТИКИ Наименование компонентов Наименование моющего средства и его состав в %% «Новость» «Прогресс» «Рига» «Космос» «Березка» «Волна» «Капро- нил» «Синтол» Сульфонол Акилсульфат «Прогресс» 209 о-ныи . . . Триполифосфат Алкилоламиды Краситель прямой белый . Сульфат натрия Отдушка Бисульфит натрия . . . . Спирт этиловый Спирт изопропиловый . . 40 55 30 10 55 60 5 31 0,2 41 6 50 ОД 30 25 0,15 44,4 ОД 36 51 1,14 52,8 0,04 0,01 0,13 12,5 12,5 20 2,3 0,05 10 краситель содержится в специальном отбеливающем составе «Чайка»: выстиранную «Прогрессом», «Ригой», или «Космосом» вещь можно на несколько минут погрузить в раствор этого порошка. Особое место занимают моющие составы «Новость» и «Капронил»: в них нет щелочи. Это очень важно, если вспомнить, что и шерсть и некоторые синтетические материалы от действия щелочей ухудшают свое качество. «Капронил» отличается от «Новости» главным образом тем, что выпускается в виде раствора; кроме того, он содержит оптический отбеливатель и поэтому его особенно можно рекомендовать для стирки белой синтетики. Большая часть синтетических изделий изготовляется из так называемых полиамидных волокон — капрона, перлона, силона, нейлона. Изделия из капрона в достаточной степени инертны химически и поэтому их можно стирать при помощи любого порошка, имеющего пометку «для шерсти, шелка и синтетики». К синтетическим материалам, напоминающим по своим свойствам шерсть, относится лавсан. Изделия из лавсана, или из шерсти с примесью лавсана, теплы, пушисты и не мнутся. Но лавсан, так же как и шерсть, чувствителен к щелочам и, особенно, к аммиаку. Поэтому изделия из лавсана ни в коем случае нельзя стирать мылом, содой, добавлять при стирке нашатырный спирт. Стирать их следует только каким-либо нейтральным моющим средством, лучше всего «Новостью», а отбелить можно «Чайкой». Это же относится и к по- лиакрилнитрильном волокнам — нитрону и о р л о н у. Из синтетического волокна хлорин изготовляется так называемое «лечебное белье». Хлорин обладает способностью сильно электризоваться при трении, на чем и основано его лечебное действие. Хлорин устойчив к действию щелочей и поэтому его можно стирать так же, как и капрон. Но следует твердо помнить: белье из хлорина ни в коем случае нельзя кипятить, так как этот полимер плавится при 70° С. И, наконец, два слова хочется сказать о завоевавших широкую популярность плащах типа «болонья». Ткань, из которой они сделаны — это капрон, пропитанный акри- латными смолами. Так как пропитка растворяется в органических растворителях, эти плащи нельзя отдавать в химчистку, нельзя удалять с них пятна с помощью растворителей. Плащи «болонья» нужно стирать в растворах синтетических моющих средств и затем тщательно полоскать. Вот, пожалуй, и все, что хотелось бы рассказать о стиральных составах. Видите, как несложно ориентироваться в «дебрях» синтетических моющих средств. И если вам попадется в руки стиральный порошок с незнакомым названием — разузнайте его рецептуру (иногда состав порошка приводится прямо на коробке) и, сопоставив ее с тем, что говорилось в нашей статье, смело стирайте! Кандидат технических наук Ю. Д. ЗЛАТОПОЛЬСКАЯ 185
Подставка для лучины У многих экспонатов выставки Пражского национального технического музея, которую недавно видели москвичи, возраст весьма почтенный. В этой подставке, например, сотни лет назад горела лучина, «зимних друг ночей». Огонь называли даром Прометея, а сегодня мы привычно объясняем его появление реакцией окисления различных веществ, как правило, содержащих углерод. Тысячелетиями освещал путь людям этот элемент. Он светился в пламени лучины и факела, масляного каганца, свечи и керосиновой лампы, в угольных нитях первых памп накаливания. 2000 лет назад люди, сами не ОТ ЛУЧИНЫ ДО ГАЗОСВЕТНЫХ ЛАМП подозревая этого, построили совершеннейший химический завод по производству чистого углерода — свечу. На этом «заводе» твердое вещество (сало, воск, стеарин] плавилось, подавапось по «трубопроводу» — фитилю в своеобразную газовую печь, превращалось там в пар, разлагалось и сгорало. Самый яркий Масляная лампа свег давали горящие частицы чистого углерода. Разные пампы — масляные, керосиновые, спиртовые — это такие же миниатюрные химические заводы. Газовое освещение появилось во второй половине XIX века. В газовых рожках углерод уже не был основным источником света 186
Газовый рожок Газ, как известно, горит едва заметным пламенем. Но он раскалял калильную сетку — хлопчатобумажную ткань, пропитанную растворами некоторых солей. Ткань выгорала, а кружевной соляной скелет светился ярким светом. Но газоаые рожки просуществовали недолго. Их сменили дуговые памлы и лампы накаливания, использовавшие новую энергию — электричество и традиционный материал — уголь. Тысячи опытов проделали ученые всего мира, чтобы получить прочную и тонкую ниточку углерода. Лодыгин обугливал для этого волокна кокосового ореха, Эдисон — бамбук... Наконец, способ был найден. Из ваты, обработанной хлористым цинком и превратившейся в густой сироп, вытягивали тончайшие нити, которые прокаливали потом в парах углеродсодержащих веществ. Осажденный углерод давал тонкую прочную нить, служившую до 1000 часов. Но эти нити просуществовали недолго, потому что вскоре появились новые лампы — с металлической нитью накаливания. Светить стали тантал, осмий, молибден, иридий, палладий, вольфрам. Быть может нигде, кроме космоса, металл не работает в таких тяжелых условиях, как в пампах накаливания. В течение многих часов он раскален до 2500° С. При такой температуре все реакции протекают интенсивнее. И одним Луговой фонарь Лампа накаливания с угольной нитью из самых страшных врагов вольфрамовой нити становится вода. Достаточно остааить в баллончике лампы ничтожное количество па-1 ров воды, и нить будет разрушена. Соприкасаясь с раскаленной вольфрамовой нитью вода разлагается на водород и кислород. Кислород соединяется с вольфрамом и превращает его в менее тугоплавкий окисел. В результате металл, из которого сделана нить, распыпяется по стенкам колбы, и пампа выходит из строя. Создание в ней глубокого вакуума не решало проблемы до конца — в вакууме все материалы испаряются легче. Тогда стали наполнять баллоны памп химически инертными газами — азотом, аргоном, ксеноном, криптоном... 187
Лампа для маяка И уже совсем недавно, в наше время, появились новые лампы — люминесцентные и газосветные. Кажется, уже существуют лампы на все случаи жизни: от крохотных лампочек, используемых врачами в зондах для исследования человеческого организма, до гигантских ламп маяков. И свет их неодинаков — от пляшущего неона реклам до спокойного света наших настольных ламп. Многие думают, что все воз* можности «старых» ламп исчерпаны. Но это не так. Ученые-светотехники ведут большие исследовательские работы. Они не только создают новые пампы, но и совершенствуют те, которые светят людям много лет. О. МИЛЮКОВ Фото автора Ртутная лампа 188
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ! МАГНИТНЫЕ ЧЕРНИЛА ПРОТИВ «ЗАЙЦЕВ» На одной из станций лондонского метро установлены необычные, на наш взгляд, автоматы- контролеры. Поскольку стоимость проезда на метро в Англии зависит от расстояния, пришлось прибегнуть к довольно сложной системе автоматического контроля. Пассажир получает билет, на котором магнитными чернилами обозначены дата, цена и название станции отправления. У входа на станцию он опускает билет в щель контролера. Если все в порядке, билет остается в автомате и проход открывается. В противном случае билет возвращается пассажиру, а проход остается закрытым. Так же чутко реагирует автоматический контролер и на отметки постоянных билетов, но, естественно, возвращает их в любом случае. Магнитные чернила понадобились для того, чтобы электронное устройство автоматического контролера могло сравнить отметки на билетах с данными, заложенными в его «память». ДЕРЕВО ПОД ПЛАСТМАССОВЫМ ОДЕЯЛОМ Чтобы уменьшить потери влаги, испаряющейся через листья деревьев, американские исследователи Д. Гейл и Р. Хейген опрыскивают их полиэтиленовым «дождем». На листьях создается тончайшая пластмассовая пленка. Растение, укрытое пластмассовым одеялом, развивается нормально благодаря тому, что полиэтилен значительно лучше пропускает кислород и углекислый газ, чем пары воды. Ученые надеются, что этот метод борьбы с потерями влаги найдет применение в засушливых районах. ЛАЗЕРЫ СВЯЗИ В английском журнале «New scientist» опубликована статья, в которой говорится о возможности создания лазерных линий связи. Такие линии смогут работать на больших расстояниях, между пе- редающе-приемными установками может быть расстояние до ста пятидесяти километров. Это значит, что они смогут посылать сигналы и за горизонт. В этом случае роль экрана-отражателя луча лазера сыграют облака. А в случае ясной погоды лучам-связистам поможет естественная неоднородность нижних слоев атмосферы. Приемное устройство способно улавливать очень слабые сигналы. Однако линия связи на лазерах может выйти из строя, если в районах, близких к передатчику или приемнику, будет сплошной туман. ПОЛИМЕРЫ ДЛЯ КОСМОСА Как сообщает журнал «Chemical and Engineering News», в США получен новый класс гетероциклических полимеров. Пирроны (так назвали новые полимеры] обладают высокой прочностью, устойчивы к действию ультрафиолетовых лучей и гамма-излучения. Большинство из них не теряет стабильности при бомбардировке электронами с энергией до одного миллиона электронвольт. Эти свойства позволят применять пирроны в конструкциях космических кораблей. ВОЛОКНО ИЗ ОКИСИ МАГНИЯ И... ВОДЫ Белый порошок окиси магния хорошо известен каждому химику. Недавно из окиси магния были получены волокна, в которых содержится 28% химически связанной воды. При нагревании до 335-470° С она отщепляется лишь частично (до 22%), что способствует отводу тепла от изделия при действии высоких температур. Волокна из окиси магния, предварительно подвергнутые термической обработке, выдерживают нагревание до 2760° С. Пластики, усиленные таким волокном, обладают превосходными электроизоляционными свойствами. МЕТАЛЛ ВСПЕНИВАЕТ ПЛАСТМАССУ Из пластмасс, имеющих высокую температуру размягчения, например, из тефлона, в обычных условиях трудно попучить пористый материал. В качестве метода для вспенивания таких пластмасс фирма «Белл телефон ком пани» лредлагает вводить в струю газа, которая продувается сквозь расплав полимера, частички металлов. Их назначение — образовывать «ядра» пузырьков и способствовать таким образом лучшему порообразованию в материале. Объем каждой из пор в этих случаях в тысячу раз меньше, чем пор, образованных при обычном продувании газа. КАУЧУКОВЫЙ МОЛОТОК У железного молотка появился опасный соперник — набор молотков, изготовленных из специальной резиновой массы на основе лолиуретанового каучука. С помощью этого инструмента можно и забивать гвозди, и выполнять очень «деликатные» работы, например, подгонять стекла в рамах. Для удобства молотки этого набора окрашены в различные цвета — цвет говорит об их назначении. Черная насадка нужна для работы со сталью, зеленая — для цветных металлов и древесины, коричневая — для тонких работ, например, для вставки зеркал. НОВОСТИ ОТОВСЮДУ 189
ОТВЕТЫ НА ЗАДАЧИ К задаче J Зная, что искомый газ в два раза тяжелее углекислого газа, можно найти вес его грамм-молекулы: 44 т-2 = 88 г. По процентному соотношению углерода и фтора найдем соотношение между числом их атомов в молекуле неизвестного соединения- Число атомов фтора относится к числу атомов углерода: как (86,37: 19): {13,63: 12) = 4:1. Следовательно, простейшая формула (искомого соединения — CF4; это тетрафторме- тан. Молекулярный вес такого соединения действительно равен £8 кислородным единицам: 12+19*4. К задаче 2 Формула толуола С/Нв, формула этилбензола С&Ню. Нам надо л о имеющимся данным определить какую из этик двух формул имеет сожженное вещество. Для этого определяем количество углерода в 21 мл С02, образовавшегося при сжигании навески неизвестного вещества: 22,4 мл С02 получается из 12 мг С 21 мл С02 получается из х мг С. Решая пропорцию, находим, что х = 11,2 мг. Далее определяем количество Н2 в 9,65 мг Н20: 18 мг Н20 получается из 2 мг Н2 9,65 .мг НгО получается из у мг Н2 Отсюда у = 1,07 мг. Разделив весовые количества углерода и водорода в веществе на их атомные веса, мы можем найти •соотношение между числом атомов в молекуле вещества. A1,2 : 12) : {1,07 : 1) = 0,935 : 1,07 = 7:8 Формула вещества С7М8. Следовательно, сжигали толуол. К задаче 3 Малиновое окрашивание фенолфталеиновой бумажки вызывается действием щелочи. Основной «омшонент стекла — силикат кальция CaSiOs. Он взаимодействует с водой по уравнению: CaSi03 + H20 S Ca(OHJ + [Н^Юз] НгО SiOa 1 Образующийся гидрат окиси кальция и вызывает изменение цвета фенолфталеин «новой бумажки.
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ СУСЛИКАМ ПРИХОДИТ КОНЕЦ! /,--,' Суслик — опаснейший расхититель хлеба. В некоторых районах «на долю» сусликов приходится до 10—12% урожая. И вот предложен еще один, довольно необычный способ истребления этих вредителей. На выхлопную трубу автомобиля надевают резиновый шланг, который заканчивается деревянным наконечником; автомашина едет по полю. Когда находят нору, в ее вход вставляют на 3-5 секунд наконечник — мотор работает, и нора наполняется выхлопными газами. От 92 до 98% сусликов после такой экзекуции гибнут. Изобрели этот способ механизаторы Ростовского отряда по защите растений. ВПЕРЕД, ХИМИКИ!! В июле нынешнего года на соревнованиях в Болтоне (Англия] в одном забеге были обновлены два мировых рекорда, принадлежавшие чеху Эмилю Затопеку и имеющие десятилетнюю давность — они были установлены в октябре 1955 г. Новый рекордсмен мира пробежал 15 миль B4 км 140 м] за 1 час 12 мин 48,2 сек, сбросив со старого рекорда сразу 1 мин 12,8 сек, а 25 км закончил со временем 1 час 15 мин 22,6 сек, превзойдя результат Затолека на 1 мин 13,8 сек. Обладатель двух новых рекордов, англичанин Рональд Хилл — по профессии инженер-химик... Как жаль, что химики так редко участвуют в легкоатлетических соревнованиях! ГРАММОФОННАЯ ПЛАСТИНКА ВМЕСТО... ДИАФИЛЬМА По сообщению журнала «Electronics» A965 г, т. 38, № 10) в США разработан способ воспроизводить неподвижные телевизионные изображения, записанные на стандартной граммофонной пластинке. Эта система, получившая название «Фоновид», позволяет получить 400 различных изображений за 40 минут на любом телевизионном приемнике при воспроизведении обеих сторон пластинки диаметром в 30 сантиметров, вращающейся со скоростью 33,5 оборота в минуту. Изображения получаются такими же четкими, как и при обычных телепередачах. Стоимость пластинок может оказаться ниже стоимости магнитных записей или позитивных фильмов. КАК УТОЛИТЬ «ЖЕЛЕЗНЫЙ» ГОЛОД! Женскому организму требуется примерно вдвое больше железа, чем мужскому. За один день здоровый взрослый мужчина теряет около 0,2 грамма этого элемента, женщина — значительно больше. Чтобы восполнить недостаток железа в организме, врачи, как сообщает журнал «Science News Letter», вводят в хлеб и рис соли железа. Эта мера оказалась весьма эффективной и при борьбе с таким заболеванием, как анемия. ВОЛОКНУ — СВЕРХПРОЧНОСТЬ! Журнал «Disign Engineering» сообщает, что американским химикам удалось создать монокристаллические волокна карбида кремния фантастической прочности: при растяжении они выдерживают нагрузку около 200 000 килограммов на квадратный сантиметр. Эти волокна, длиной от 30 до 1000 микрон и диаметром 1—5 микрона, применяются для упрочнения пластмасс, керамики и металлов. 40 ЧАСОВ В НЕДЕЛЮ ПО 4 СТАТЬИ В ЧАС... Изданный в Германии в начале XIX века «Реперторий химической литературы с 494 г. до Рождества Христова до 1806 г.», первый в мире капитальный библиографический указатель по химии, охватывающий промежуток в 2300 лет, содержал перечень всего лишь 5000 работ. В настоящее время статьи по химии и химической технологии публикуются на нескольких десятках языков в 6000 журналах, не считая книг, брошюр и патентов. Общее число различных публикаций ло химии составляет 120— 140 тысяч за год. Подсчитано, что если бы химик, свободно владеющий 30 языками, начал 1 января читать все эти работы по 40 часов в неделю со скоростью 4 статьи в час, то к концу года он прочел бы в лучшем случае около одной пятнадцатой части всех опубликованных за этот год материалов... ЛЕКАРСТВА И КРЕМНИЙ За рубежом получены биологически активные кремнийоргани- ческие соединения. По своей структуре они напоминают различные хорошо известные проти- воспазматические и успокаивающие средства, в которых, однако, ло крайней мере один углеродный атом заменен атомом кремния. НОВОСТИ ОТОВСЮДУ 191
Детям и взрослым Нет такой области жизни, куда бы не проникла преобразующая сила химии. «ХИМИЯ ВСЮДУ» — так и называется книга Б. ЛЯПУНОВА. Она выпущена Детгизом »и приводит своего читателя- школьника на химические земли, часто еще необжитые и незаселенные. Иногда сами ученые только вступают на «них, иногда области эти исследуются уже давно, .но для многих интересующихся химией остаются лока белыми «пятнами на химической карте. Перелистаем страницы. В наши дни химия черпает свои богатства отовсюду: из традиционных химических источников — дерева, руд, (Нефти, и из источников .новых, необычных, ставших доступными лишь благодаря могуществу современной науки,—дыма, сельскохозяйственных и строительных отходов, морской воды... ...«Если бы удалось извлечь соли из морей и океанов, они покрыли бы земную (поверхность слоем в 45 метров...». Вода морей и океанов — настоящая жидкая руда, и наше время—время освоения этой поистине грандиозной химической кладовой. Химические кладовые морей и океанов можно использовать сейчас потому, что химики создали иониты—вещества, способные выделять необходимые элементы -из самых разбавленных растворов. Открыт и еще более удивительный способ — выращивают водоросли, вбирающие в себя определенные элементы, собирают урожай и перерабатывают такой растительный концентрат. Так уже сейчас в Японии добывают золото. Люди, «е занимающиеся химией, часто думают, что самое трудное и интересное — синтезировать и (изучать новые вещества. Спору нет — это увлекательно. В книге рассказано о многочисленных новых синтетических веществах: высокотемпературных пластмассах, полминах—органических веществах с (полупроводниковыми свойствами, (новых лекарственных препаратах. Но не .менее удивительные вещи ждут *fccne- дователей, когда (вещества, известные и изученные, попадают в необычные условия. Вы ничего не слыхали о высокотемпературной химии, о химии больших скоростей, радиационной химии? Б. Ляпунов рассказывает о вещах, казалось бы между собой не связанных,— о металлорежущих станках и (водорастворимой бумаге, о жидких пружинах и пламени, о тайнах живой клетки и выкачивании изнпод земли расплавленной перегретым шаром серы—все же во всем есть нечто, объединяющее эти разнородные лредме- ты, (в каждом случае трудится -химия —.воспроизводит и обгоняет природу. Автор (вводит своего читателя и в самую увлекательную область —химию живого, рассказывает о фотосинтезе, о .проблемах (передачи наследственной информации, о разнообразных химических механизмах живого организма. Словом, школьник разом знакомится со всей современной кимией. Написать такую -книгу непросто, в известной мере это попытка объять необъятное—химию. Отсюда недостатки книги: скороговорка; часто в .рассказе нет подробностей, глубины. Зато юный читатель ощутит общую картину, ее грандиозность, сможет выбрать тот раздел химии, который (покажется ему наиболее увлекательным, для (глубокого и подробного изучения. Вероятно, и .многие взрослые с интересом прочтут эту книгу. И. ЧАПЛИНА Редакционная коллегия: Главный редактор И. В. Летрянов-Соколов П. Ф. Баденков, В. И. Гольданский, Н. М. Жаворонков, С. В. Кафтанов, Л. И. Мазур, Б. Д. Мельник, М. И. Рохлин (зам. главного редактора), П. А. Ребиндер, С. С. Скороходов, Б. И. Степанов, А. С- Хохлов, М. Б. Черненко (зам. главного редактора), Н. М. Эмануэль Художественный редактор А. А. Великанов. Оформление В. Максимова. Технический редактор Д. А. Глейх. Адрес редакции: Москва, В-333, Ленинский проспект, 61/1. Телефоны: АВ 7-72-64 и АВ 7-66-23. При перепечатке ссылка на журнал «Химия и Жизнь» обязательна. Издательство ((Наука». T-12535 от 1I/IX 1965. Бумага 84 X 108'/i6. Бум. л. 5.0. Печ. я. 10,0. Усл. печ. л. 16.4 Уч.-изд. л. 21.8. Тираж 25 000 экз. Зак. 2732. Цена 60 коп. 2-я типография .издательства «Наука». Москва, Шубимский пер., 10.
Уважаемые читатели! Как вы думаете, что изображено на этом рисунке? Лаборатория средневекового алхимика? Но тогда почему в ней сидит вполне современный гражданин и читает вполне современный журнал! Раскроем секрет сразу. В этом рисунке главное — не лаборатория, и даже не сидящий в ней человек. Обратите внимание — в окно видно дерево, на нем нет ни одного листочка. Это значит, что уже осень... Первого сентября открылась подписка на 1966 год. Не забудьте подписаться на наш журнал — он будет выходить, как и сейчас ежемесячно, но — без опозданий. Подписка принимается без ограничений. Цена журнала остается прежней. Редакция
Нашдтенная информация эста1>етг жизн* 1ШМШ1Л Волшебными грибами ацтеков интересуются врачи-психиатры Пирамидон, он же амидопирин, его история и свойства П И РАМИДОН Издательство «Наука» Индекс 71050 Цена 60 коп. Д. И. Менделеев