/
Author: Стрельникова Л.Н.
Tags: журнал научно-популярный журнал журнал химия и жизнь
ISBN: 1727-5903
Year: 2016
Text
Химия и жизнь
Ежемесячный
научно-популярный
журнал
2016
6
Дискуссии
к вопросу об эффЕктивности систЕмы образования. в .в .птушенко ........ 2
о пользЕ ощущЕний. л .стрельникова .............................................................. 6
Научный комментатор
высшЕЕ образованиЕ: нЕкоторыЕ мифы. л .намер ....................................... 7
образованныЕ люди живут дольшЕ. н.л .резник ...........................................10
Хемоскоп
воздух + вода = аммиак . химичЕскоЕ оружиЕ под замком.
пойман нЕуловимый интЕрмЕдиат. а.и.курамшин........................................12
Элемент No
олово: факты и фактики. а .мотыляев...............................................................14
Страницы истории
вильгЕльм кристофЕр цЕйзЕ и Его соль. а.и.курамшин............................... 18
Расследование
прЕлЕстныЕ микрочастицы,
или красота отхода пцр. в.н.данилевич .......................................................... 22
Проблемы и методы науки
экзосомы: пузырьки с ядом
и лЕкарством. а.капустин, ш.дэвидсон, к.шаннахан......................................... 26
Нанофантастика
монотЕхнист. никон злобин ............................................................................... 29
Проблемы и методы науки
что такоЕ лЕнь с точки зрЕния биологии? д.а.жуков................................... 30
Проблемы и методы науки
зЕлЕный ум. н.л .резник ...................................................................................... 34
Мемуары Игнобеля
ах, как кружится голова... с.м.комаров .......................................................... 38
Земля и ее обитатели
окамЕнЕвшиЕ повадки динозавров. н . анина .............................................. 40
Технологии
лазЕр против космичЕского мусора. в.в .аполлонов.................................... 44
Мысли о будущем
транспорт, который носят с собой. виктор вагнер....................................... 48
Страницы истории
физик, пЕрЕвЕрнувший биологию. с.в .багоцкий.......................................... 50
Что мы едим
чабрЕц и другиЕ тимьяны. н.ручкина. .............................................................. 54
Фантастика
правдивый чай. юлия сиромолот ...................................................................... 56
В погоне за точностью
постоянная авогадро: возможна ли
абсолютная точность? и.а.леенсон ................................................................ 64
содержание
На обложке — рисунок а.кукушкина
На второй страНице обложки —
работа художницы сигги бьорг. жи-
вотные напрасно думают, что могут
делатьснеразумными и безответными
растениями что угодно. Читайте об
этом в статье «Зеленый ум» .
Просто так на обед
не приглашают.
пишу т, что. ..
62
работа над ошибками
61
третий закон экологии
коммонера
информация
43, 60
короткиЕ замЕтки
62
в зарубЕжных лабораториях
17
книги
21
Зарегистрирован
в Комитете РФ по печати
19 ноября 2003 г. , рег.No 014823
НОМЕР ПОДГОТОВИЛИ:
Главный редактор
Л.Н.Стрель нико ва
Заместитель главного редактора
Е.В .Клещенко
Главный художник
А.В.А ст рин
Редакторы и обозреватели
л.а.ашки наз и,
в.в.благутина,
ю.и .зварич,
с.м .комаров,
в.в.лебедев
н.л .резник,
о.в.рындина
Адрес редакции
19991,Москва, Ленинский просп., 29, стр. 8
Телефон для справок:
8 (495) 722-09-46
e-mail: redaktor@hij.ru
http://www.hij.ru
При перепечатке материалов ссылка
на «Химию и жизнь — XXI век» обязательна.
Подписано в печать 24.05 .2016
© ано центр «НаукаПресс»
2
Х
у
д
о
ж
н
и
к
С
.
Д
е
р
г
а
ч
е
в
3
«
Х
и
м
и
я
и
ж
и
з
н
ь
»
,
2
0
1
6
,
No
6
,
w
w
w
.
h
i
j
.
r
u
Вопрос о качестве и эффективности образования в стране
возникает регулярно, когда мы обсуждаем образователь-
ные реформы, или общие изменения в стране за последние
десятилетия, или сопоставляем образовательные модели
разных стран. Однако, чтобы рассуждать об эффективности
какой-либо системы, необходимо иметь меру эффектив-
ности. Хорошо бы, чтобы таким анализом занимались спе-
циалисты; однако пока что результаты их работы не часто
оказываются в центре обсуждений, связанных с образова-
нием. Подчеркну, что речь идет не о проблемах образования
вообще, а только о его конечном результате: как именно его
оценивать и что можно сказать по результатам этой оцен-
ки? Цель этого очерка — показать, как преодолеть границу
между нашим «ощущением» и знанием действительного
положения вещей.
Поскольку приведенные здесь размышления вызваны
публикацией в «Химии и жизни» рецензии на книгу Айра-
та Димиева «Классная Америка» (2015, 4, 5), речь пойдет
о среднем образовании. По той же причине буду иногда
приводить сравнения образования в России и в США, хотя
обсуждаемая здесь проблема гораздо шире этого частного
сопоставления.
Говоря об оценке эффективности образования, сразу при-
дется откинуть все «внутренние» баллы и рейтинги, такие
как средние оценки школы/округа (о чем, например, пишет
Айрат Димиев в связи с американскими школами), резуль-
таты тестирований типа ЕГЭ, и т.п . У них другая функция,
в любом обществе они неизбежно должны подгоняться к
среднему уровню образования.
Что остается? Только внешние по отношению к системе
оценки. Если мы говорим об образовании в конкретной школе
— то внешние по отношению к школе, если говорим о наци-
ональном образовании — то это могут быть только вненаци-
ональные критерии. Внутренние способы оценивания могут
использоваться, если они не имеют никакой социальной
функции и потому не регулируются петлей обратной связи
с оцениваемым явлением. Опять-таки, понятно, что система
школьных баллов, определяющая возможности получения
дальнейшего образования, доходы и статус школ, должна
быть сбалансирована с другими социальными задачами и
на роль «чистой» оценки качества образования не подходит.
Отсутствие обратной связи системы баллов с оценива-
емым явлением — не единственная проблема. Еще одна
—
выбор того временного диапазона, на котором рас-
сматривается эффективность системы образования. Как
говорится в студенческом анекдоте: «Сдать-то вы сдали,
а себе-то вы что-то оставили?» Оценка знаний школьни-
ков, полученных ими за предыдущий урок, за прошедший
учебный год, за курс школьного обучения, и знаний тех же
— бывших — школьников, полученных ими 5, 10, 20, 40 лет
назад, может дать совершенно разные результаты. Какой
из двух результатов говорит о большей эффективности си-
стемы образования — прекрасные знания в девятом классе,
абсолютно выветрившиеся к двадцати пяти годам, или же
скромные школьные познания, составляющие после этого
устойчивый интеллектуальный потенциал общества во всех
возрастных категориях?
Третья проблема: что заслуживает право быть критерием
эффективности образования — средний уровень или «пики»?
Так, в отечественном физико-математическом среднем
образовании жили оба подхода, которые символизировали
А.Н.Колмогоров и И.М.Гельфанд. Стиль их педагогической
деятельности ярко охарактеризовал В.И .Арнольд: «Я... срав-
нил Андрея Николаевича с альпинистом-первовосходителем,
противопоставляя его Израилю Моисеевичу Гельфанду,
деятельность которого я сравнил с прокладкой шоссе»
(А.Н .Колмогоров создал первую в СССР школу-интернат
для одаренных детей, а И.М .Гельфанд — первую заочную
математическую школу, через которую прошли десятки, если
не сотни тысяч обычных детей из любых уголков страны).
Наконец, четвертая проблема: что считать результатом
образования? Если нас интересуют в первую очередь соци-
альные функции образования, то хорошо бы и оценивать его
по соответствующим показателям. Например, если считать,
что одна из задач образования — это «подготовка человека
к успешной деятельности и функционированию в современ-
ном социуме» («Общая и профессиональная педагогика».
Под ред. В .Д .Симоненко, М.В .Ретивых. Брянск, 2003) , то,
в принципе, в качестве критерия эффективности можно
рассматривать успешность последующей социальной
адаптации образованных людей. Однако, помня известную
фразу: «Если ты такой умный, то почему ты такой бедный?»,
придется, скорее всего, отказаться от этого критерия, чтобы
не получать парадоксальные результаты. Если же считать
знания, полученные в результате образования, самостоя-
тельной ценностью, то как выстроить их иерархию: на какие
ориентироваться в первую очередь, а каким, наоборот, не
придавать значения?
Понятно, что если мы хотим оценивать качество общего
среднего образования, то следует рассматривать знания,
которые можно было бы отнести к сфере общей культуры.
Однако представление о границах и содержании общей куль-
туры может быть различным в разных странах и даже в одной
стране в разные исторические периоды, что, безусловно,
затрудняет сопоставление. Кроме того, остается вопрос, в
какой мере именно школьное среднее образование ответ-
ственно за формирование интеллектуального потенциала
общества, не формируется ли в нем общая культура благо-
даря совсем другим социальным явлениям и институтам,
например благодаря книгам, Интернету, телевидению, со-
временному фольклору — то есть общим представлениям,
живущим в культурной среде и передаваемым «из уст в уста»,
а вовсе не благодаря школе?
К вопросу
об эффективности
системы образования
В.В.Птушенко,
НИИ физико-химической биологии
им. А .Н.Белозерского
ДиСКуССии
4
В действительности все перечисленные здесь проблемы
—
это вовсе не какие-то непреодолимые препятствия, а
просто ограничения для тех выводов, которые можно делать
на основе соответствующих оценок. Иными словами, невоз-
можно дать единую универсальную оценку эффективности
образования, она будет различной в зависимости от того
конкретного вопроса, на который призвана ответить. Так,
если нас интересует роль системы образования в создании
устойчивой культуры, то бессмысленно взвешивать знания
сегодняшних школьников, надо смотреть на сохранение
этих знаний в обществе в целом. Если же нас интересует
способность быстро дать хорошо подготовленных детей
и молодых людей для какой-то конкретной задачи, то раз-
умно посмотреть на уровень подготовки школьников. Если
же думать о социальной успешности, которую должно обе-
спечить образование будущим выпускникам школ, то и си-
стема оценок, и выводы относительно оптимальной системы
школьного образования будут совсем иными. И обсуждать
вопрос об эффективности образования нужно, только имея
в виду конкретную цель образования и опираясь на методы
оценки, адекватные этой цели.
Приведу несколько примеров, которые, впрочем, не могут
претендовать на универсальность, а лишь иллюстрируют
высказанные общие принципы.
Как оценить культурообразующую роль школьного обра-
зования? Для этого нужно смотреть на сохранение основ-
ных культурных представлений во всех возрастных группах
общества, а не только на знания школьников. Сложность
такой оценки в том, что, в отличие от школьников, знания
взрослых граждан никто систематически не контролирует и
организовать это нереально. Можно довольствоваться лишь
выборками, и в этих случаях результат исследования будет
зависеть от того, как сделана выборка.
В качестве исходных данных для оценок можно исполь-
зовать результаты каких-либо тестов. В мире широко рас-
пространены тесты на индекс интеллекта (IQ). Исследования
уровня IQ и его корреляции с различными социальными
характеристиками проводят по всему миру и используют
для сопоставления стран. Так, например, по данным, со-
бранным в одной из известных аналитических работ (Lynn,
R., & Vanhanen, T. 2009 . Intelligence and the Wealth and Poverty
of Nations), уровень IQ, выраженный в процентах от среднего
IQ, измеренного для жителей Великобритании, составлял
96 для России, Аргентины, Словении, Испании и Уругвая,
98 для США, Китая, Финляндии и Словакии; 110 — у Японии,
лидера рейтинга, и промежуточные значения у еще примерно
двух десятков стран (всего в списке 60 стран с наименьшим
значением относительного IQ 62). Однако в России возраст
испытуемых составлял 14 лет, в то время как, например,
в США — от 18 до 70 лет. Это, безусловно, затрудняет по-
добное исследование даже при всех вводимых возрастных
и прочих поправках, а главное — не соответствует нашей
задаче оценить уровень знаний взрослых людей. Впрочем,
это — недостатки конкретного исследования. Но есть и более
общий вопрос: в какой мере IQ отражает уровень образова-
ния, а не особенности мышления, не связанные напрямую
с образованием?
Другой инструмент, который здесь можно было бы ис-
пользовать, — опросы населения. Опросы, в том числе и
по распространению научных представлений в обществе, в
России регулярно проводит ВЦИОМ (см. «Химию и жизнь»,
2012, No 5). Вопросы, задаваемые респондентам, апелли-
руют к знаниям, которые составляют ядро общей культуры:
что вокруг чего вращается — Земля вокруг Солнца или на-
оборот; убивают ли антибиотики вирусы и т. п . Кстати, на
первый вопрос 32% жителей России, к сожалению, давали
в 2011 году неверный ответ и 6% затруднялись ответить, а на
второй — 46% и 23%, соответственно (http://wciom.ru/index.
php?id=236&uid=111345).
Это исследование замечательно тем, что оно не ограничи-
вается столицей или даже центральным регионом, а охваты-
вает всю Россию (в исследовании 2011 года были опрошены
1600 человек в 138 населенных пунктах в 46 областях, краях
и республиках России) и проводится регулярно (раз в не-
сколько лет). Важно и то, что аналогичные исследования
проводят в других странах. Так, практически те же вопросы
исследовал Национальный научный фонд США в 2014 году
и получил 74% правильных ответов на первый вопрос и 51%
— на второй (http://www.nsf.gov/statistics/seind14/index.cfm/
chapter-7/tt07-08 .htm). На сайте Фонда также имеются дан-
ные аналогичных опросов, проводившихся в разных регионах
мира, собранные в таблицу. Данные по России там неполные
и устаревшие (за 2003 год), поэтому я дополнил их данными
за 2011 год, взятыми с сайта ВЦИОМ (приведены в скобках).
Вскобках около названия региона — последний год, за
который имеются данные. Перевод вопросов дан по
официальной российской версии опроса. Числа в скобках
С
Ш
А
(
2
0
1
2
)
К
Н
Р
(
2
0
1
0
)
Е
в
р
о
с
о
ю
з
(
2
0
0
5
)
И
н
д
и
я
(
2
0
0
4
)
Я
п
о
н
и
я
(
2
0
1
1
)
М
а
л
а
й
з
и
я
(
2
0
0
8
)
Р
о
с
с
и
я
(
2
0
0
3
)
Ю
ж
н
а
я
К
о
р
е
я
(
2
0
0
4
)
Центр Земли очень горячий? (верно)
84 56
865784
66
(76)
87
Континенты, на которых мы живем, движутся уже миллионы лет и будут
продолжать двигаться в будущем? (верно)
83 50
873288
44 40 (71) 87
Солнце вращается вокруг Земли или Земля вокруг Солнца? (Земля вокруг
Солнца)
74 NA
6670NA
72
(62)
86
Вся радиоактивность — дело рук человеческих? (неверно)
72
48
59NA69
14 35 (31) 48
Электроны меньше атомов? (верно)
53 27
463032
33
44
46
Лазер работает, фокусируя звуковые волны? (неверно)
47
23
47NA32
16 24 (29) 31
Вселенная возникла в результате Большого взрыва (верно)
39NANA34NA
NA
35
67
Пол ребенка определяют гены отца? (верно)
63 58
643829
40
22
59
Антибиотики убивают вирусы так же хорошо, как и бактерии? (неверно)
51
28
463933
8 18(31) 30
Нынешние люди развились из ранних видов животных? (верно)
48 66
705676
NA
44
64
Среднее количество правильных ответов, % (для России
в тех случаях, когда имелись данные и за 2003 год, и за 2011 год,
выбран больший из двух показателей).
61.4 44.5 63.4 44.5 55.4 36.6 44.9 60.5
Вопросы
Таблица 1
Правильные ответы на вопросы о фактах из области
физических и биологических наук, по странам/регионам
(процент респондентов, давших правильные ответы)
5
«
Х
и
м
и
я
и
ж
и
з
н
ь
»
,
2
0
1
6
,
No
6
,
w
w
w
.
h
i
j
.
r
u
Таблица 2
Победители Международной математической олимпиады в 2000—2015 годах
Год
Первое место
Второе место
Третье место
2015
США (185)
КНР (181)
Южная Корея (156)
2014
КНР (201)
США (193)
Китайская Республика (192)
2013
КНР (208)
Южная Корея (204) США (190)
2012
Южная Корея (209) КНР (195)
США (194)
2011
КНР (189)
США (184)
Сингапур (179)
2010
КНР (197)
Россия (169)
США (168)
2009
КНР (221)
Япония (212)
Россия (203)
2008
КНР (217)
Россия (199)
США (190)
2007
Россия (184)
КНР (181)
Вьетнам и Южная Корея (168)
2006
КНР (214)
Россия (174)
Южная Корея (170)
2005
КНР (235)
США (213)
Россия (212)
2004
КНР (220)
США (212)
Россия (205)
2002
КНР (212)
Россия (204)
США (171)
2001
КНР (225)
Россия и США (196)
2000
КНР (218)
Россия (215)
США (184)
но лишь тем, что они еще не все забыли. Конечно, для этого
понадобится более детальное разбиение респондентов на
возрастные группы — с шагом, соответствующим проме-
жуткам времени между последовательными опросами. В
процитированных источниках этих данных нет; но наверняка
они имеются в первичных публикациях, подняв которые,
можно было бы ответить на все эти вопросы, связанные с
нашим образованием. Однако эта задача далеко выходит
за рамки данной статьи.
Если сузить рамки и вместо роли образования в форми-
ровании культуры поинтересоваться его краткосрочной
эффективностью, то есть способностью давать серьезные
знания сегодняшним школьникам, то для этой цели также
существуют более ими менее отлаженные механизмы. Это
несколько международных программ мониторинга уровня
среднего образования, которые различаются как по воз-
растным категориям, принимаемым во внимание, так и по
сфере знаний: PISA, TIMSS, PIRLS, ICCS, CIVIS. Одна из са-
мых известных среди них — PISA (Programme for International
Student Assessment), Международная программа по оценке
образовательных достижений учащихся, проводимая Орга-
низацией экономического сотрудничества и развития (ОЭСР)
совместно с международными и национальными научными
организациями, которая оценивает грамотность чтения,
математическую грамотность, естественнонаучную грамот-
ность и компьютерную грамотность у школьников 15 лет.
Исследование охватывает около 70 стран, не менее 5 тысяч
человек от каждой страны. По результатам исследований
2000, 2003, 2006 и 2009 годов Россия занимала в разные
годы по разным дисциплинам от 42 до 27-го места (среди
стран, имевших в эти годы уровень выше среднего по ОЭСР,
— Южная Корея, Швейцария, Эстония, США, Великобрита-
ния). В 2012 году Россия заняла 34-е место (482 балла) по
математической грамотности школьников, обогнав США (481
балл), правда, отстав от них в грамотности чтения (475 баллов
против 498) и научной грамотности (486 против 497) (http://
www.oecd.org/pisa/keyfindings/pisa-2012-results-overview.
pdf). В апреле-мае этого года проведено очередное иссле-
дование в рамках этой программы, охватывающее в России
42 региона. Результаты обещают опубликовать в конце 2016
года (http://www.centeroko.ru/pisa15/pisa15_res .htm).
Три рассмотренных выше примера — и данные по IQ, и
по опросам на общекультурные темы, и исследования PISA
—
дают некоторые оценки среднего уровня образования
в стране. Оценить «вершины» того уровня, который дает
национальная система образования, в какой-то мере даже
проще — существуют разнообразные конкурсы, в которых как
раз высокие достижения и проявляются. Какие из конкурсов
— правильные ответы российских респондентов по данным
ВЦИОМ 2011 года, NA — отсутствуют данные. Для Евросоюза
нет данных по Болгарии и Румынии. Часть вопросов фигури-
ровала в региональных опросах в несколько отличных формах
(вопрос о «материнских генах» вместо «отцовских генов» в
Европе и Китае, «антитела» вместо «антибиотиков» в Японии).
Изэтих данных можно было бы извлечь и больше ценной
информации. Например, распределение правильных
ответов по возрастам респондентов могло бы дать ответ на
вопрос, действительно ли образование нашего населения
падает. К сожалению, на сайте ВЦИОМ нет сведений ни о
возрастной, ни о социальной структуре пула респонден-
тов. Отчасти эти данные приведены в работе Л.Гохберга и
О.Шуваловой (Gokhberg L, Shuvalova O, Russian Public Opinion
of the Knowledge Economy: Science, Innovation, Information
Technology and Education as Drivers of Economic Growth and
Quality of Life, British Council, Russia, 2004), на которую ссыла-
ется Национальный научный фонд США. Так, молодые люди
16—24 лет, то есть только что окончившие школы или вузы,
давали наиболее правильные ответы; следом за ними шли
люди среднего возраста, а наименьшая доля правильных
ответов была в возрастной группе старше 55 лет. Вероятно,
этот результат стоит интерпретировать с аккуратностью,
однако с распространенным убеждением о падении уровня
просвещения в нашей стране после конца 1980-х годов, он,
во всяком случае, плохо согласуется. А вот что действительно
выглядит настораживающе, так это «разрыв между городом
и деревней»: процент правильных ответов, например, на
вопросы из области генетики, в 2,5 раза снижается в ряду
столица (35%) — крупные города (26%) — средние города
(20%) — мелкие города (16%) — сельская местность (14%).
Разумеется, эти данные могут отражать отнюдь не только
эффективность среднего образования, но и высшего, и дру-
гих факторов, не связанных со школьным образованием, —
человек всю жизнь чему-то учится, и с окончанием учебного
заведения его интеллектуальный рост не останавливается.
Можно ли как-то отделить самообразование, роль книг, ме-
диа, культурной среды в формировании «общей культуры»
от вклада средней школы? Вероятно, здесь не обойтись без
анализа динамики изменений в каждой из возрастных групп.
Поскольку такие опросы проводятся регулярно (1996, 2003,
2007, 2011), то можно было бы проследить, возрастают ли по-
знания одной и той же возрастной группы со временем (что,
очевидно, отражало бы вклад внешкольного образования)
или же, наоборот, убывают (забывается полученное в школе).
Такой анализ мог бы дать ответ на вопрос, действительно ли
современная российская школа дает образование лучше,
чем 40 лет назад, или же преимущество молодых обусловле-
ДиСКуССии
6
выбирать или как интерпретировать их результаты — зависит
от конкретной задачи. В качестве примера возьмем один из
таких конкурсов — Международную математическую олим-
пиаду (International Mathematical Olympiad), которую прово-
дят среди школьников и выпускников школ, не учащихся в
вузах и не старше 20 лет, более чем 80 стран. В таблице 2
приведены данные о победителях олимпиады за последние
15 лет. Видно, что лидирует Китай, следом, ноздря в ноздрю,
идут Россия и США, где-то поблизости от них — Южная Ко-
рея. Можно сравнивать не только командные результаты,
но и личные, но это будут уже «пики на пиках», отражающие
скорее талант конкретных педагогов и самих участников, чем
эффективность системы образования.
Яне специалист ни в социологии, ни в вопросах образова-
ния. Все, что здесь написано, следует рассматривать как
запрос к специалистам: наполните наши обсуждения в науч-
но-популярной и общественной печати этими объективными
данными. И одновременно — как призыв ко всем остальным:
давайте обсуждать проблемы образования, опираясь только
на то, что мы знаем, а не на то, в чем убеждены. Приведен-
ные здесь общие принципы подбора критериев вытекают из
совершенно общих требований научного подхода к анализу
явления, и только поэтому я и позволил себе вторгнуться в эту
чужую для меня область. Возможно, они покажутся читателю
тривиальными. Тем лучше: значит, дискуссия по вопросам
образования имеет шанс быстрее войти в русло полноцен-
ного рационального обсуждения. Возможно так же, что выбор
приведенных здесь примеров оценок не вполне удачен. Если
эта неудачность вызовет желание найти какие-либо другие
критерии и руководствоваться ими в обсуждениях на эту
тему, то я буду считать свою задачу выполненной.
Рассуждения об оценке эффективности
и качества образования, на мой взгляд,
стоило бы начать с главного вопроса:
какой результат мы оцениваем? Качество
образования — это что? Ответить на него
можно, лишь точно понимая цель школь-
ного образования. В самом деле, зачем
ребенок ходит в школу одиннадцать лет?
Чему и зачем мы учим в школе и что хотим
получить на выходе?
Точного и ясного ответа, записан -
ного в какой-нибудь Декларации или
в каком-нибудь Положении, нет. Есть
только разные точки зрения, которые
не раз были представлены в нашем
журнале. Лично я согласна с мнением
С.В.Медведева, члена-корреспондента
РАН, директора Институт мозга человека
имени Н.П.Бехтеревой РАН, который в
интервью нашему журналу ответил впол-
не определенно: «Школа должна научить
ребенка думать, остальное предоставьте
университетам». А что значит думать?
Это значит уметь логически мыслить,
строить причинно-следственные связи,
предсказывать последствия тех или иных
решений желательно не на шаг, а на не-
сколько шагов вперед.
Процесс думания — это тот самый
синтез в головах школьников всяческих
знаний, которые дают в школе. Он за-
пускается каждый раз, когда школьнику
или молодому человеку хочется открыть
тайну или найти ответ на любой вопрос,
решить любую прикладную задачу, в
том числе житейскую, исследовать или
расследовать что-то, для чего надо по-
строить правильную последовательность
действий.
Чтобы научиться думать, надо не только
многое знать, но, главное, уметь этими
знаниями воспользоваться в тот момент,
когда это потребуется. Школа загружает
в мозги детей законы и закономерности,
факты и фактики, явления и события,
чтобы дать пищу для ума, чтобы, манипу-
лируя знаниями, у школьника сформиро-
вался и развился навык думания. Поэто-
му не стоит падать в обморок от того, что
человек в 55 лет забыл формулу бензола
или третий закон термодинамики, закон
Гука или формулу для расчета корней
квадратного уравнения. Эти знания в
свое время выполнили предписанную
им задачу — научили думать. И если они
не нужны человеку в его повседневной
профессиональной деятельности, то не
жалко их и забыть. Это естественный
ход вещей.
Если мы согласны, что цель школьного
образования — научить думать, то тогда
надо искать критерии, по которым мы
можем оценить эту способность. Очень
сложная задача. Те вопросы, которые
приведены в таблице 1 — это в боль-
шинстве своем вопросы на знания, но не
думание. Я не фанат всяческих рейтингов
и опросов, при всей своей претензии на
объективность они-то как раз весьма
субъективны — слишком многое зависит
от того, какие вопросы заданы и в какой
формулировке,какие критерии заложены
в рейтинг и т.п. И уж тем более мне со-
вершенно наплевать, как выглядит наша
система образования в сопоставлении
с США, например. Я просто хочу, что-
бы дети в России получали добротное
образование, учились в школе думать,
чтобы потом, засучив рукава, могли уве-
ренно решать свои личные проблемы и
наши национальные задачи. И вот здесь
я бы доверилась ощущениям, которые
В.Птушенко отвергает как ненаучный
критерий.
Чтобы оценить качество окружающей
среды, можно провести множество ана-
лизов, измеряя тот или иной показатель. А
можно поступить проще — взять, скажем,
рыбку и пустить ее в аквариум с водой,
которую мы исследуем по десятку пара-
метров, и посмотреть, выживет или нет.
Это называется «биоиндикация» — один
из самых надежных интегральных по-
казателей качества среды. В советские
времена на химическом заводе в Волго-
граде в самом людном месте установили
большие аквариумы с молоденькими
осетрами, а воду в аквариум подавали
из сточной трубы. Как только в стоках
появлялись ядовитые вещества, хорда
рыб в течение часов, буквально на глазах,
искривлялась. Это была впечатляющая и
наглядная биоиндикация, каждому про-
ходящему было неприятно смотреть на
эту картину, он чувствовал стыд и вину
за то, что завод напортачил.
Своего рода биоиндикация существует
и в системе образования — это ощуще-
ния преподавателей российских универ-
ситетов. «Они же ни черта не знают и не
умеют думать! Качество абитуриентов
все хуже и хуже» — вот суждение, ко-
торое часто приходится слышать из уст
профессоров и доцентов. Среди моих
знакомых немалотех, кто ушел из универ-
ситетов, потому что не хочет участвовать
в профанации образования. Разумеется,
есть разные школы и разные университе-
ты, но в целом тенденция видна.
Никакие хитроумные рейтинги и мас-
совые опросы не убедят меня в том, что у
нас в России с образованием все супер и
его качество неуклонно растет. Напротив,
оно падает вопреки всяческим оценкам.
Я склонна доверять ощущениям опытных,
думающих и мудрых людей больше, чем
разного рода рейтингам и опросам. На
мой взгляд, этих ощущений достаточно
для того, чтобы признать существование
проблемы, начать ее анализировать и
выправлять ситуацию. То есть всерьез
заняться повышением качества образо-
вания, и среднего, и высшего.
Л.Стрельникова
О пользе ощущений
7
«
Х
и
м
и
я
и
ж
и
з
н
ь
»
,
2
0
1
6
,
No
6
,
w
w
w
.
h
i
j
.
r
u
Есть несколько тем, в которых разбираются все или почти
все, например — политика, медицина, экономика. Относит-
ся это и к оценке ситуации, и соответственно к действиям.
Большинство граждан уверены, что в политике у нас все
хорошо, а в медицине и экономике — плохо. И что надо
делать, тоже знают все; правда, одни полагают, что надо
делать одно, а другие — нечто противоположное.
Отчасти это относится и к образованию. Что касается
оценки ситуации, то, кажется, все считают, что: 1) студен-
тов у нас слишком много, 2) качество высшего образования
падает, 3) высшее образование не отвечает потребностям
рынка труда, надо готовить специалистов со средним про-
фессиональным образованием и рабочих, 4) выпускники
вузов не работают по полученной специальности. А что
Высшее образование:
некоторые
мифы
научный КОММеРТаТОР
Каждый согласится, что с образованием надо что-то
делать. Но что именно? Чтобы попробовать определить,
что именно, хорошо бы понять, какова в нем ситуация.
А вот по части ситуации в образовании существует
несколько мифов, не имеющих отношения к реальности.
Попробуем в них разобраться.
Л.намер
Х
у
д
о
ж
н
и
к
е
.
С
т
а
н
и
к
о
в
а
8
касается рекомендаций, то их даже две: увеличить финан-
сирование и уменьшить финансирование. Предложения
хороши своей простотой, но, прежде чем их высказывать
или с ними соглашаться, хорошо бы понять, как изменение
финансирования скажется на качестве образования.
Впрочем, мы, кажется, хотим от людей невозможного?
Тогда займемся меньшей задачей — можно попробовать по-
нять, какова сегодняшняя ситуация в образовании, насколь-
ко верны пункты, сформулированные выше. Именно это
сделала Т.Л .Клячко в своей публикации в «Демоскоп Weekly»
(2016, No 669 —670 , http://demoscope.ru/weekly/2016/0669/
tema01.php). Автор приводит подробные данные, много
ссылок на интересные источники и показывает (с цифрами
в руках, так принято у демографов), что многие утверждения
об образовании — мифы. Каковы же они?
МифNo1
Высшего образования в России слишком много
Для начала сравним его с другими странами. Если в 30-х
годах ХХ века в университеты и прочие вузы шло меньше
15% возрастной когорты, в 70-е и 80-е — 25 —30%, то теперь
во многих странах — 70 —90% . Например, больше 80% — в
Дании, Финляндии, Корее, США и Греции, а 70—80%
—
в
Австралии, Литве, Новой Зеландии, Норвегии и России.
Хочется напрямую связать эти цифры с уровнем экономики
или с темпами роста, но уловить закономерность не удается,
экономические условия в этих странах сильно различаются.
По-видимому, численность студенческого корпуса опреде-
ляется многими причинами, в том числе и традицией. Но вот
что важно: почти во всех странах (автор приводит большой
список) доля поступающих в университеты со временем
растет, мир явно движется в эту сторону.
В России (РСФСР) в конце 1927 года было 90 вузов, в ко-
торых училось 114,2 тыс. студентов. В 1940 году вузов стало
481, а студентов 478,1 тыс. человек, то есть за 13 лет их стало
вчетверо больше. В 1960 -е годы численность студентов в
РСФСР достигла 1,5 млн человек, в 1980-е годы уже превы-
сила 3 млн, но к 1990 году сократилась до 2,8 млн.
В 1996 году, когда принимали Закон «О высшем и после-
вузовском профессиональном образовании», законодатель,
видя, что численность бюджетников падает, установил ми-
нимальный порог — 17 человек на 1000 человек населения,
что тогда равнялось 2,5 млн человек. Рост студенческого
контингента начался с 1995 года, и даже кризис 1998 года эту
поднимающуюся волну не остановил: в 2000 году в 965 вузах
Российской Федерации (в том числе 607 государственных)
обучалось 4,7 млн студентов, из них 2,6 млн на бюджетной
основе. Пик в 7,5 млн человек пришелся на 2008 год, и далее
численность студентов начала убывать — в силу демографи-
ческих причин. В 2014 году в российских вузах училось 5,2
млн студентов, из них всего 2 млн бюджетников.
Именно быстрый рост студенчества в конце 90-х и в 2000-е
годы породил представление о том, что «высшего образо-
вания» в России стало «слишком много». Но пик пройден,
сейчас идет падение, и до 2021 года студенческий контин-
гент будет продолжать снижаться — до 4,1—4,2 млн человек.
При этом число студентов, обучающихся на бюджетной ос-
нове, уже в 2014 году достигло нижнего предела, определен-
ного Законом «Об образовании в Российской Федерации»
2012 года, согласно которому за счет госбюджета должно
учиться не менее 800 человек на 10 000 человек населения
в возрасте 17—30 лет. С каждым годом в российские вузы
поступает все большая доля выпускников, получивших
среднее (полное) общее образование, она увеличилась с
70% в 2011 году до 81% в 2014 году. Поскольку школьники
явно не становятся лучше подготовленными (судя хотя бы
по сложности ЕГЭ и по его результатам), можно говорить о
том, что происходит определенная девальвация высшего
образования — оно становится более массовым и более
доступным. Но оснований говорить, что студентов «слиш-
ком много», нет — до тех пор, пока не станет ясно, сколько
их надо.
Заметим, что иногда при анализе данных делается ошиб-
ка — суммируют численности работников со средним про-
фессиональным и с высшим образованием, и тогда их в РФ
оказывается 58%. На самом же деле в 2013 году в России
32% занятых имели высшее образование, в США — 54% .
Утверждать, что мы по доле занятых с высшим образова-
нием «впереди планеты всей», не следует. В Москве таких
работников 50%, в Санкт-Петербурге — 45%, примерно как
и в других крупнейших городах развитых стран. Но таких
городов — два на всю страну.
МифNo2
качество высшего образования падает
Переход к почти поголовному высшему образованию порож-
дает представление о том, что общий его уровень снижается.
Наверное, аналогичные шоки все страны переживали, когда
совершался переход от четырехклассного образования к
семи- или восьмилетнему. Но сегодня никому не придет в
голову говорить, что семилетка (восьмилетка) — это плохо,
что такого образования слишком много. Увеличение доступ-
1
Прогноз численности российских студентов, млн человек
2
Очное и заочное образование в РФ, %
2012
6,1
5,0
4,3
4,2
4,4
4,4
4
3
5
6
2015
2018
2021
2024
30
35
40
очн ое
не очное
45
50
55
60
65
1
9
6
0
/
1
9
6
1
1
9
8
0
/
1
9
8
1
1
9
9
5
/
1
9
9
6
1
9
9
0
/
1
9
9
1
2
0
0
0
/
2
0
0
1
2
0
0
5
/
2
0
0
6
2
0
0
6
/
2
0
0
7
2
0
0
7
/
2
0
0
8
2
0
0
8
/
2
0
0
9
2
0
0
9
/
2
0
1
0
2
0
1
0
/
2
0
1
1
2
0
1
1
/
2
0
1
2
2
0
1
2
/
2
0
1
3
2
0
1
3
/
2
0
1
4
2
0
1
4
/
2
0
1
5
2025
9
«
Х
и
м
и
я
и
ж
и
з
н
ь
»
,
2
0
1
6
,
No
6
,
w
w
w
.
h
i
j
.
r
u
ности образования само по себе не означает снижения его
уровня, хотя гипотеза это естественная. Посмотрим, однако,
есть ли какие-то данные по этой части.
Иногда говорят, опираясь на данные ЕГЭ, что более
сильные абитуриенты идут в социально-экономическую и
гуманитарную сферы, а более слабые — в технические и
естественнонаучные вузы. Но и это утверждение не вполне
обоснованно, поскольку баллы ЕГЭ по обществознанию и,
скажем, физике сравнивать не совсем корректно, это видно
даже из минимальных требований к абитуриентам. Кроме
того, мы не знаем, какие студенты в советское время учи-
лись во многих технических вузах, но понятно, что не всегда
хорошие. Если мы считаем, что в СССР была неэффективная
экономика, то вряд ли в нем было уж очень эффективное
высшее образование.
При анализе данных об образовании надо еще учитывать,
что начиная с 2005 года большую часть российских студентов
составляют заочники. Сейчас около 54% студентов учатся
заочно, очно-заочно и в экстернате.
Это, кстати, опровергает распространенное мнение, что
в вуз юноши поступают только для того, чтобы откосить от
армии. Вполне зрелые люди — 25 лет и старше — учатся и
работают, а кто-то еще и получает за свои деньги второе
высшее образование, то есть делает это более чем осоз-
нанно. Ибо заочное образование у нас преимущественно
платное, а второе высшее — всегда платное.
МифNo3
Работодателям нужны кадры со средним
профессиональным образованием
Российская экономика до последнего времени положитель-
но относилась к работникам с высшим образованием: их
средняя заработная плата в 2013 году была почти в 1,67 раза
выше средней заработной платы работников, не имеющих
профессионального образования, а закончивших только
среднюю школу. Что касается средней заработной платы
тех, кто получил среднее профессиональное образование,
которое, как утверждается, очень нужно нашей экономи-
ке, то она лишь на 2—4% была выше средней заработной
платы работника, имеющего за плечами только школьное
образование.
Поэтому около трети выпускников техникумов и училищ
среднего профобразования поступали в вузы сразу после
выпуска, даже не выходя на рынок труда, а еще треть делала
это в течение пяти лет после окончания учебы. И работодате-
ли, которым вроде бы не хватает специалистов со средним
профессиональным образованием, почему-то не поднимают
заработную плату этим работникам. Похоже, что на самом
деле они им не очень нужны. Не голосуют они за них рублем.
МифNo4
Выпускники вузов не работают
по полученной специальности
В 2013 году работали по специальности 95% выпускников
медицинских вузов, 85% с дипломом «Авиационная и ра-
кетно-космическая техника», 84% — «Информатика и вы-
числительная техника», 67% окончивших педвузы — даже в
советское время было меньше! Хуже всего ситуация была
у тех, кто окончил вузы по специальностям «Сфера обслу-
живания» (51%) и «Воспроизводство и переработка лесных
ресурсов» (46%). В среднем по специальности работало
свыше 65% выпускников высших учебных заведений.
Среди окончивших организации среднего профессио-
нального образования по специальности работает от 95%
выпускников по направлению «Здравоохранение» и 85% —
«Информационная безопасность» до 32% — «Химическая и
биотехнологии» и 34% — «Воспроизводство и переработка
лесных ресурсов». В среднем — 55% .
Можно, конечно, предположить, что если бы выпускники
вузов не занимали рабочие места специалистов среднего
звена, то на них работали бы люди со средним образовани-
ем. Но работодатель предпочитает, как уже было сказано,
брать первых, а не вторых, и платит им почему-то значитель-
но больше. Попробуем посмотреть почему.
При исследовании предприятий приоритетных отраслей
экономики России выяснилось, что самый высокий уровень
требований предъявляется к управленцам (работникам,
как правило, с высшим образованием), а самый низкий
—
к рабочим. Этого следовало ожидать, но оказалось, что
уровень требований заметно различается, если речь идет
об экономически успешных и неуспешных предприятиях.
На успешных требования выше, причем к рабочим кадрам
— намного. А вот у специалистов и управленцев разрыв не
столь велик.
Это требования, а каковы оценки реальной ситуации? Они
качественно соответствуют требованиям: науспешных пред-
приятиях оценка базовой подготовленности специалистов
и управленцев, по мнению работодателей, близка к 100%, в
случае рабочих кадров — к 70%. А вот на неуспешных пред-
приятиях оценки базовой подготовленности работников
были значительно ниже.
немного выводов
Итак, учим мы теперь за бюджетные средства студентов
вузов меньше, чем в советское время, выпускники высших
учебных заведений работают преимущественно по спе-
циальности, работодатели берут на работу работников с
высшим образованием, хотя говорят, что хотят со средним
профессиональным. Что касается качества, если предпри-
ятие современное и успешное, то оно довольно базовым
образованием своих работников, если же предприятие нахо-
дится в плохом экономическом положении, то и работников
оно набирает похуже. Если же учесть, что успешных пред-
приятий в России меньше, чем неуспешных, то понятно, кто
формирует основные представления о качестве подготовки
кадров. Кроме того, и в советское время предприятия были
недовольны уровнем подготовки молодых специалистов, но
сейчас это как-то стало забываться.
Таким образом, большинство расхожих мнений о высшем
образовании — мифы. Это полезно было бы учесть, начиная
разговаривать о высшем образовании. И даже еще немного
раньше — начиная думать о нем.
научный КОММенТаТОР
10
фы и эпидемиологи разных стран. Не
вполне ясно, однако, какими биологи-
ческими механизмами обусловлено
воздействие уровня образования на
продолжительность жизни. Нередко об-
разованность выступает как показатель
социально-экономического статуса. По-
скольку образование получают в юности,
оно лучше отражает статус человека на
протяжении всей жизни, чем богатство
или высокие доходы, которые приобрета-
ются или утрачиваются с годами. Кроме
того, уровень образования проще опре-
делить, нежели доходы, которые далеко
не все люди стремятся декларировать.
Во многих странах, в том числе и в
России, молодежь и люди среднего
возраста, занимающие низшие ступени
на социально-экономической лестнице,
а значит, и менее образованные, чаще
злоупотребляют алкоголем, особенно
мужчины. Пьянство приводит к гиперто-
нии, инфаркту, циррозу, к отравлениям
и внезапным остановкам сердца, а так-
же к разного рода несчастным случаям,
убийствам и самоубийствам. Однако
уровень образования продолжает влиять
на смертность и в пожилом возрасте, до
которого не доживают многие пьяницы, а
дожившие пьют значительно умереннее,
чем в молодых и средних возрастах. Сле-
довательно,должны существовать другие
факторы, влияющие на состояние здоро-
вья и смертность людей и в то же время
связанные с уровнем их образования. По-
иск этих факторов предприняли россий-
ский демограф Владимир Михайлович
Школьников, ныне заведующий лабо-
раторией в Институте демографических
исследований Общества Макса Планка
(Росток, Германия) и возглавляющий
Центр демографических исследований
Российской экономической школы (Скол-
ково), и его американские коллеги Меган
Тодд и Нарин Голдман из Принстонского
университета («SocialScience&Medicine»,
2016, 157 , 138 —147 ,doi: 10.1016/j.
socscimed.2016.02 .041).
Ученые использовали данные по-
пуляционного исследования «Стресс,
старение и здоровье в России», прове-
денного в 2006—2010 годах Институтом
сколько лет может прожить человек,
достигший определенного возраста. В
обследованной выборке у москвичей
с неполным средним образованием
ожидаемая продолжительность жизни в
55 лет составила 23,1 года, со средним
образованием — 26,8 года и 29,7 года у
людей с высшим образованием.
В ходе обследования ученые опре-
делили значения нескольких физиоло-
гических показателей (биомаркеров),
которые могли бы свидетельствовать
о риске развития заболеваний, влияю-
щих на продолжительность жизни. Эти
биомаркеры они разделили на четыре
группы (см. таблицу). В первую вошли
девять показателей, которые определя-
ют состояние сердечно-сосудистой си-
стемы и метаболизма, так называемые
клинические биомаркеры; во вторую —
показатели изменчивости сердечного
ритма. Сердце не работает как метро-
ном, промежутки между ударами отли-
чаются по длительности. Анализ измен-
чивости сердечного ритма позволяет
оценить влияние вегетативной нервной
системы и некоторых гуморальных
факторов на функциональное состоя-
ние организма. Низкая изменчивость
сердечного ритма говорит о том, что
адаптивные ресурсы человека невелики
и он легко заболевает. Третью группу
составили маркеры воспаления. Хотя
острый воспалительный ответ — есте-
ственная защитная реакция организма
на ранения и болезни, хроническое
воспаление провоцирует хронические
возрастные заболевания, в том числе
сердечно-сосудистые, от которых и
умирает большинство людей. Нейроэн-
докринные маркеры позволяют судить о
функционировании нейроэндокринной
системы, нарушение которого может
привести к сбоям в работе других
физиологических систем, в том числе
иммунной и сердечно-сосудистой.
Исследователи проверили, связаны
ли значения биомаркеров с уров-
нем образования, влияют ли они на
смертность и позволяет ли влияние
биомаркеров объяснить разницу в про-
должительности жизни между людьми с
разными уровнями образования.
Если не учитывать влияния биомарке-
ров, один добавленный год учебы на 5%
сокращает риск смерти. Эти результаты
Образованные
люди живут
дольше
демографических исследований Макса
Планка совместно с Государственным
научно-исследовательским центром
профилактической медицины (Россия)
и Университетом Дьюка (США). В нем
принял участие 1851 москвич 55 лет и
старше, 887 мужчин и 964 женщины,
выбранных случайным образом из
числа лиц, которые были обследованы
в разные годы в Государственном науч-
но-исследовательском центре профи-
лактической медицины. Подавляющее
большинство участников родились в
Москве, и лишь небольшая часть при-
ехала в столицу после 1985 года. Этих
людей, с их согласия, разумеется,
повторно обследовали в 2006—2009
годах, а также определяли смертность
до 31 января 2014 года.
К этому дню умерло 252 человека, в
том числе 23% мужчин и 9% женщин.
Основной причиной смерти были сер-
дечно-сосудистые заболевания (147
случаев), на втором месте — злокаче-
ственные новообразования (66 слу-
чаев). Остальные люди скончались от
других причин. Оказалось, что чем об-
разованнее человек, тем дольше он жи-
вет (см. рисунок). Один из важнейших
показателей, характеризующих уровень
смерти населения, — ожидаемая про-
должительность жизни. Он указывает,
бразование продлева-
ет жизнь, этот стати-
стический факт давно
установили демогра-
Ожидаемая продолжительность жизни мужчин
и женщин в возрасте 68 лет (средний возраст
когорты) сразным уровнем образования. Увеличение
продолжительности жизни с ростом категории
образования статистически достоверно
О
Мужчины
Женщи ны
непол ное
среднее
непол ное
среднее
Среднее
Среднее
Выше
ср ед него
Выше
ср ед него
11
«
Х
и
м
и
я
и
ж
и
з
н
ь
»
,
2
0
1
6
,
No
6
,
w
w
w
.
h
i
j
.
r
u
Биомаркеры
продолжительности
жи зни
Описание
Критическое
значение
Состояние сердечно-сосудистой системы и метаболизма
Систолическое
давление крови
Максимальное артериальное давление крови
при сердечном сокращении
>140ммрт.ст.
Диастолическое
давление крови
Минимальное артериальное давление крови при
сердечном сокращении
>90ммрт.ст.
Общий холестерин
Липопротеины низкой и высокой плотности.
Уровень холестерина влияет на образование
бляшек в кровеносных сосудах
≥ 240 мг/дл
Липопротеины
высокой плотности
«Хороший» холестерин способствует удалению
холестериновых бляшек
< 40 мг/дл
Триглицериды
Показатель содержания жиров
≥ 200 мг/дл
Гликозилированный
гемоглобин
Гемоглобин, связанный с глюкозой. Показатель,
отражающий содержание глюкозы в крови в
последние месяцы
> 6,5%
Инсулин-
резистентность
Показатель рассчитывают на основании уровня
глюкозы в крови натощак
Верхний
квинтиль*
Индекс массы тела
Отношение веса в килограммах к квадрату
роста в метрах. Показатель избыточной или
недостаточной массы тела
>30или<18,5
Окружность талии
Показатель абдоминального ожирения
>102смдля
мужчин, > 88
см для женщин
Изменчивость сердечного ритма
Средняя частота
пульса
Средняя частота сердечных сокращений за 24
часа (уд/мин)
Верхний
квинтиль
Отношение частоты
дневного пульса к
ночному
Среднюю частоту дневного пульса измеряют с 8
до 20 часов, ночную — с 24 до 4 часов
Нижний
квинтиль
Среднеквадратическое
отклонение
кардиоинтервалов
Характеристика разброса длительностей
кардиоинтервалов в течение 24 часов.
Показатель глобальной дисперсии
<100мс
Среднеквадратичное
отклонение разностей
последовательных
интервалов
Характеристика непостоянства соседних
кардиоинтервалов. Показатель кратковременной
дисперсии
Нижний
квинтиль
Маркеры воспаления
С-реактивный белок
Белок, вырабатываемый в ответ на воспаление.
Повышается в ответ на интерлейкин-6
>3 мг/л
Интерлейкин-6
Цитокин воспаления, стимулирует образование
белков воспаления
Верхний
квинтиль
Фибриноген
Способствует образованию тромбов,
при воспалительной реакции его уровень
повышается
Верхний
квинтиль
Нейроэндокринные маркеры
Кортизол
Стрессовый гормон надпочечников
Верхний
квинтиль
Дегидроэпиандро-
стерон -сульфат
Стероидный гормон надпочечников, может
противодействовать кортизолу
Нижний
квинтиль
Адреналин
Гормон надпочечников,
Верхний
квинтиль
Норадреналин
Гормон надпочечников, предшественник
адреналина
Верхний
квинтиль
*Если все значения признака расположить
в порядке возрастания, квинтили делят этот ряд
на пять частей. Границызначений биомаркеровдля
мужчин и женщин разные, соответственно
и квинтили для каждого пола свои.
Редакция благодарит В.М. Школьни-
кова за предоставленную иллюстра-
цию и помощь в подготовке материала
научный КОММенТаТОР
сходны с данными других исследовате-
лей, изучавших влияние образования на
ожидаемую продолжительность жизни
в возрасте 20 лет и в возрастах между
40 и 75. Нейроэндокринные маркеры,
как оказалось, не связаны с уровнем
образования и не влияют на смерт-
ность. Показатели изменчивости сер-
дечного ритма на смертность влияют,
но практически не связаны с уровнем
образования. Зато с ним ассоцииро-
ваны клинические биомаркеры. Они
менее выражены у более образован-
ных людей и позволяют объяснить 13%
разницы в смертности от всех причин и
23% разницы в смертности от сердеч-
но-сосудистых заболеваний. Но наи-
лучшим образом объясняют разницу в
смертности между группами пожилых
москвичей биомаркеры воспаления.
На счет воспаления можно отнести 25%
различий в смертности от всех причин и
35% различий в смертности от сердеч-
но-сосудистых заболеваний.
Получается, что малообразованные
люди меньше живут, потому что у них
чаще развивается хроническое воспа-
ление. Одна из возможных причин такой
закономерности — инфекция, с которой
чаще сталкиваются дети и взрослые из
малообразованных слоев. Патогены,
смолоду воздействуя на иммунную
систему, на протяжении многих лет
стимулируют воспалительные реакции,
что приводит к повышенному риску хро-
нических заболеваний в более позднем
возрасте.
Вторая причина — нездоровый об-
раз жизни. По данным исследования
«Стресс, старение и здоровье в России»,
малообразованные люди чаще пьют и
курят и меньше следят за своим весом.
Ожирение порождает хроническое вос-
паление (об этом см. «Химию и жизнь»,
2013, 7), однако его связь с социально-
экономическим положением и смертно-
стью пока под вопросом. Влияние индек-
са массы тела на здоровье неоднозначно
(подробнее см. «Химию и жизнь» 2014,
1). Возможно, поведение — не главный
фактор, определяющий связь между
социально-экномическим статусом и
воспалением.
Развитию хронического воспале-
ния способствуют накапливающиеся
стрессы, которые чаще испытывают
малообразованные люди. Авторы ра-
боты не исключают, что стрессы влияют
на россиян сильнее, чем на жителей
других стран, и в рамках исследования
«Стресс, старение и здоровье в России»
планируют изучать влияние стресса на
смертность.
Итак, исследователи обнаружили,
что воспаление влияет на смертность
пожилых москвичей как от всех при-
чин, так и от сердечно-сосудистых
заболеваний, и, поскольку маркеры
воспаления сильнее выражены у мало-
образованных людей, это позволяет
объяснить, почему более образованные
живут дольше. Но объяснить лишь от-
части, поскольку совокупное действие
маркеров воспаления и классических
факторов сердечно-сосудистого риска
определяет менее 100% различий в
смертности между образовательными
группами.
н.Л .Резник
12
Воздух + вода = аммиак
Исследователям из группы Хироаки Ми-
савы и Томои Осикири удалось создать
катализатор, с хорошей эффективностью
конвертирующий молекулярный азот в
аммиак. Закрепив этот катализатор на
фотоэлектроде, модифицированном
наночастицами золота, исследователи
смогли получить аммиак из азота воз-
духа и воды, облучая реакционную смесь
видимым светом.
Новая разработка интересна с двух
точек зрения. Во-первых, это вклад в
создание новых систем фиксации ат-
мосферного азота, продукты которой
можно использовать для получения
других азотсодержащих соединений.
Во-вторых, такая реакция может стать
новым способом накопления химиче-
ской энергии — ведь именно для этого
сегодня активно работают над методами
искусственного фотосинтеза, которые
могли бы конвертировать возобновляе-
мую солнечную энергию в химическую.
Аммиак вполне мог бы стать топливом
будущего: в отличие от водорода он
практически безопасен с точки зрения
самовозгорания, а сжижать его можно
без особых затрат энергии.
Эти перспективные использования
аммиака пока еще остаются теорией:
проблема в способе его производства. В
наши дни единственный метод промыш-
ленного производства аммиака— процесс
Габера—Боша, разработанный еще в 1910
году (каталитическое взаимодействие
молекулярного азота с водородом при вы-
соком давлении). Он требует очень много
энергии, поскольку для него необходимо
поддерживать давление 15—20 ГПа, полу-
чать водороддлявзаимодействияс азотом
и бороться с равновесным характером
реакции. Сегодня не менее 1% всей выра-
батываемой человечеством энергии расхо-
дуется именно на процесс Габера—Боша.
Очевидно, что для того, чтобы аммиак
действительно смог бы стать аккумуля-
тором химической энергии, необходимо
придумать более дешевый метод синтеза,
чем тот, что предложил сто лет назад но-
белевский лауреат и по совместительству
отец химического оружия Фриц Габер. Этот
способ должен кардинально отличаться от
прямого связывания азота (реакция азота
и водорода), и японским исследователям
удалось вплотную подобраться к решению
проблемы. По словамхимиков из Хоккайдо,
ключом к новому подходу оказалось удач-
ное сочетание строения золотой наноан-
тенны, которая способна концентрировать
энергию падающего света в ультрамалом
объеме , и сокатализатора, селективно сор-
бирующего азот на твердой поверхности.
Иммобилизованный азот легко вступает в
каталитическое присоединение водорода,
ведущее к образованию аммиака.
В будущем исследователи планируют
увеличить эффективность системы и рас-
ширить область спектра, оказывающую
воздействие на реакционную смесь. Тогда
можно будет думать о коммерциализации
«чистого фотосинтетического» способа
получения аммиака из воды и воздуха.
Исследователи из Университета Хоккай-
до разработали процесс, который с опре-
деленной натяжкой можно назвать искус-
ственным фотосинтезом («Angewandte
Chemie Int. Ed.», 2016, 55, 12, 3942—3946,
doi: 10.1002/anie.201511189). Они ис-
пользовали фотоэлектрод c золотыми
наночастицами, на нем закрепили оксид
с полупроводниковыми свойствами. Сы-
рьем для этого варианта «фотосинтеза»
был не углекислый газ, а основной ком-
понент воздуха азот, и продуктом — не
углеводы, а аммиак, но значение новой
разработки трудно переоценить.
Британские ученые создали супра-
молекулярные клетки, которые могут
улавливать молекулы, похожие на фос-
форорганические отравляющие веще-
ства. Распознавание нужной молекулы и
ее захват в ловушку происходят с помо-
щью гидрофобного эффекта («Chemical
Communications», 2016, 52, 6225—6228,
doi: 10.1039/c6cc02021f).
Химическое оружие
под замком
условиях. Вот почему необходимо раз-
рабатывать способы обнаружения и раз-
рушения этих опасных веществ.
Исследователи из группы Майка Уор-
да (университет Шеффилда) пытаются
решить эту проблему с помощью само-
организующихся супрамолекулярных
клеток — больших полых молекулярных
Вещество, моделирующее
зарин(О,О-диметилметилфосфонат),
находитсяв супрамолекулярнойклетке
и частично гасит ее флуоресценцию
Схема устройства
получения аммиака из воздуха.
На фотоэлектрод Nb-SrTiO3
нанесены
наночастицы из золота
и тонкая пленка Zr/ZrOx
К сожалению, фосфорорганические от-
равляющие вещества (например, зарин
и зоман), угнетающие холинэстеразу и
нарушающие взаимодействие нервных
клеток, сегодня можно получить не только
в производственных, но и в кустарных
Ксеноновая лампа
(550—800 нм)
Щелочной раствор
Газообразный N2 (0,1 МПа)
в кислом растворе
Наночастицы
з олота
Nb-SrTiO3
Zr/ZrOx
H+
N2
NH3
ХеМосКоП
ХеМосКоП
13
«
Х
и
м
и
я
и
ж
и
з
н
ь
»
,
2
0
1
6
,
No
6
,
w
w
w
.
h
i
j
.
r
u
Пойман неуловимый
интермедиат
структур, способных выступать в качестве
«хозяев» для низкомолекулярных «гостей».
Сегодня получено большое количество
молекулярных клеток различной структу-
ры и природы, однако Уорд с коллегами
впервые создали супрамолекулярные
структуры, которые могут инкапсулировать
алкилфосфонаты. Модельные соедине-
ния, применявшиеся в исследовании,
имели примерно такое же строение, что и
боевые отравляющие вещества, но были
менее опасны для холинэстеразы и соот-
ветственноздоровьяэкспериментаторов.
В вершинах синтезированных клеток-
хозяев находятся ионы кобальта или
кадмия, грани клеток сформированы из
бис(пиразолилпиридиновых) лигандов.
В воде гидрофобные взаимодействия
Выпуск подготовил
кандидат химических наук
А.И .Курамшин
Кросс-сочетание Сузуки — Мияуры — это
универсальный метод получения новых
связей углерод-углерод. При этом борор-
ганические соединения взаимодейству-
ют с органилгалогенидами в присутствии
основания и палладийсодержащих ката-
лизаторов. Несмотря на важность реак-
ции, до настоящего времени никто не мог
экспериментально определить строение
ключевых интермедиатов, образующихся
на этапе «переметаллирования», в ходе
которого два органических фрагмента
связываются с металлом перед форми-
рованием новой связи углерод-углерод.
В своей работе Энди Томас и Скотт
Денмарк из университета Иллинойса
смогли разгадать загадку механизма
реакции Сузуки. Как заявляет Денмарк,
предположения о строении интермедиа-
та неоднократно высказывались, однако
никому не удавалось наблюдать егонепо-
средственно. Гипотетическая промежу-
точная частица оказалась на страницах
учебников по металлоорганической
химии и металлокомплексному катализу
без экспериментальной проверки.
Исследователи отмечают, что прямое
наблюдение интермедиатов стало воз-
можным благодаря двум факторам —
твердой решимости Энди Томаса, кото-
рый гонялся за неуловимым интермеди-
атом почти пять лет, и ЯМР-спектрометру
с быстрым вводом пробы. Устройство
няет из ее полости две молекулы воды,
которые образуют димер, связываясь друг
с другом посредством водородной связи.
Еще одно преимущество новой систе-
мы, запирающей фосфонаты в том, что за
всем процессом можно легко наблюдать:
клетка-хозяин обладает люминесцентны-
ми свойствами, однако при внедрении в
клетку фосфорсодержащего гостя интен-
сивность люминесценции ослабевает. В
перспективе исследователи планируют
сделать так, чтобы система не только за-
хватывала опасные вещества, но и сама
превращала ихв менее ядовитые (возмож-
но, для этого придется добавить катализа-
тор). Тогдаэто будет принципиально новый
способ разрушения химического оружия.
Исследователи из университета
Иллинойса охарактеризовали
«недостающее звено»
(на схеме в овале),
лежащее на пути
между исходными
веществами
и диорганилпалладиевыми
интермедиатами
(на нижней строчке снизу),
которое,
как предполагается,
отвечает за образование
продукта кросс-сочетания
способствуют возникновению связей
между супрамолекулярной клеткой и
фосфонатом, потому что внутренняя по-
верхность клетки содержит фрагменты
CH и эти липофильные фрагменты охотно
связываются с фосфонатом(который так-
же гидрофобен). Исследователи обнару-
жили, что увеличение объема алкильных
заместителей, входящих в состав строи-
тельных блоков, увеличивает прочность
связывания фосфоната с хозяином, хотя
фосфорорганические вещества заходят
в клетку и остаются там, независимо от
строения и размера углеводородных за-
местителей. Дополнительный энергети-
ческий выигрыш в образовании комплекса
гость-хозяин достигается еще и тем, что
опасный гость, попадая в клетку, вытес-
такого спектрометра позволяет следить
за химическими процессами в режиме
реального времени, фиксируя образова-
ние промежуточных веществ и определяя
их строение.
Результаты исследования показали,
что существуют три разновидности
интермедиатов переметаллирования,
строение которых зависит от условий
реакции. По словам Денмарка, один
из обнаруженных интермедиатов со
стехиометрическим соотношением
«палладий:бор» 1:1 характеризуется
именно той структурой, которую в свое
время предсказали теоретически и в на-
стоящий момент описывают в учебниках.
Во втором образующемся металлоком-
плексе, существование которого до на-
стоящего времени не предполагалось и
на теоретическом уровне, на один атом
бора приходятся два атома палладия.
Особенно интересной показалась
исследователям структура третьего ин-
термедиата. В нем на один атом палла-
дия приходится один атом бора, однако
координационное число бора в этом
соединении равно всего лишь трем, в
то время как в «активированном» интер-
медиате у атома бора координационное
число четыре. (На картинке под номером
3 первый и самый активный интермеди-
ат.) Интересно, что это промежуточное
соединение пусть медленно, но все же
участвует в реакции переметаллирова-
ния, даже несмотря на то, что она за-
висит от заряда атомов. По этой логике
в реакции должен участвовать только
четырехкоординированный бор, несущий
формальный отрицательный заряд, в
отличие от электронейтрального бора,
образующего три химические связи.
Исследователи надеются, что новая ин-
формация о механизме каталитической
реакции сможет значительно увеличить
ее синтетический потенциал.
После пяти лет упорных поисков иссле-
дователям удалось поймать и изучить
ключевые интермедиаты в одной из
наиболее важных реакций в органи-
ческом синтезе («Science», 2016, 352,
6283, 329—332, doi: 10.1126/science.
aad6981). Результаты открытия можно
использовать для оптимизации реакций
Сузуки — Мияуры.
Реакции кросс-сочетания, катализируемые палладием
M = MgX, BR2, SnR3, ZnX, SiR3
X=Cl,Br,I,OTf,N2+
L — лиганд,
придающий
устойчивость
комплексу
Направления преметаллирования в реакции сузуки — Мияуры
Направление А
Направление Б
ХеМосКоП
14
Олово:
факты
и фактики
А.Мотыляев
Откуда берется олово? Главный его
минерал — касситерит, содержащий до
78% олова в виде диоксида, на втором
месте — оловянный колчедан Cu2FeSnS4
c 27,5% олова. Касситерит — тяжелые
камни черного цвета, которые распреде-
лены по толще гранита. При разрушении
гранита из-за выветривания эти камни
образуют россыпи. Считается, что
именно с добычи касситерита и началась
оловянная промышленность на Земле,
а было это пять-шесть тысяч лет тому
назад. Люди тогда уже умели промывать
золото и обратили внимание на черные
камни, которые так же, как и самородки
желтого металла, оказывались в решете.
Эти камни поначалу шли на украшения,
потом кто-то додумался бросить их
в костер; углерод угля соединился с
кислородом касситерита, из того вы-
тек светлый металл, благо температура
плавления олова невысока — 232
о
С, то
есть для плавки не нужно никакого горна.
Казалось бы, довольно прочный, при-
годный для литья и коррозионностойкий
металл должен был привлечь внимание
древних ремесленников, чтобы они на-
чали из него делать всяческую утварь, от
посуды до украшений. Ан нет: древние
предметы из меди, бронзы, серебра и
золота известны, но оловянные массово
входят в обиход после XVI века. А вот оло-
вянистая бронза как раз и появляется в
XL—XXXвекахдон.э. — в тот же период,
с которым связывают открытие олова.
Получается, древние люди сразу дога-
дались, что олово надо использовать не
самостоятельно, а в сплаве с медью, — и
на это в течение тысячелетий уходила
вся добыча металла.
Тот факт, что в древних центрах
производства бронзы — в Анатолии,
Балкано-Карпатах, на Донбассе и Юж-
ном Урале — месторождения олова
ныне отсутствуют, смущает некоторых
исследователей и любителей. Ведь
сейчас месторождения касситерита на-
ходятся очень далеко от древних центров
металлургии — в британском Корнуолле,
Юго-Восточной Азии, в Африке и Южной
Америке. В континентальной Европе,
впрочем, есть олово Богемии, но оно
залегает глубоко в гранитной толще и
недоступно для примитивных техноло-
гий. Шумеры прямо указывали: олово
привозят из стран на восток от Междуре-
чья. Историки выяснили, что одна такая
страна была на побережье Персидского
залива (впрочем, возможно, ее там и не
добывали, а разгружали касситеритовую
руду из Таиланда). Остальные же ука-
занные шумерами страны находят либо
в Афганистане, где есть современные
месторождения, либо в Средней Азии,
в долине Заревшана — в Фергане и Бу-
харе, где сохранились следы древнего
промысла олова. В общем-то путь через
горы и пустыни до Анатолии ненамного
проще, чем морем из Таиланда.
Получается, что в глубокой древности,
когда, кроме шумеров и египтян, никаких
цивилизованных людей на планете не
было вовсе, тем не менее процветала
мировая международная торговля, и это
странно. Есть, впрочем, альтернативная
точка зрения, снимающая противоречие:
россыпей касситерита в Карпатах, на Кав-
казе,Урале и вПричерноморье сейчас нет
потому, что их все выбрали в древности.
Что такое оловянная чума? Белое
олово при охлаждении ниже 13оС испы-
тывает фазовое превращение,становясь
серым оловом. Элементарная ячейка
его решетки на четверть больше, чем
у белого олова, оттого металл при
переходе распадается в прах. Чем ниже
температура, тем больше скорость пре-
вращения, а быстрее всего оно идет на
тридцатиградусном морозе. При низкой
положительной температуре чума может
распространяться медленно: сначала на
изделии возникают отдельные оспинки,
а через несколько лет оно разрушается.
Такое случается в музеях при авариях
систем отопления или небрежном хра-
нении. Более того, соприкосновение
белого олова с серым облегчает пре-
вращение — кусок металла как будто
заражается. Причина в том, что новому
кристаллу труднее зародиться в чуждом
окружении, чем на границе с «родным».
Оловянная чума — не курьез, а при-
чина многих трагедий. Антарктическая
экспедиция Роберта Скотта погибла
именно из-за нее: растрескались паян-
ные оловянным припоем швы у канистр
с горючим. Есть мнение, что француз-
ская армия в России пострадала от нее
же: жгучий мороз 1812 года уничтожил
оловянные пуговицы и пряжки ремней,
усугубив беды оккупантов. Жертвами
чумы бывали и органные трубы, и крыши
домов, и даже обоз с английской посудой
для двора царя Алексея Михайловича.
Один из первых научных подходов
к проблеме предпринял в 1869 году
академик Ю.В .Фритше, разбираясь с
пострадавшими от чумы чайниками Пе-
тербургского интендантства. Он выяснил,
что олово действительно разрушается
из-за охлаждения, а также что разруша-
ется отнюдь не любое олово — эффект
зависит от изготовителя, вот английское
олово чумой не страдает. Играет роль
и режим охлаждения отливки: опытные
мастера отливали олово в нагретые
формы, то есть охлаждали медленно и
равномерно; на больших литых блюдах,
охлаждение которых идет неравномер-
но, и чума проявляется неравномерно.
Теперь суть этих эффектов понятна:
добавки легирующих элементов могут
как ускорить, так и затормозить превра-
щение, а неравномерное охлаждение
способствует ликвации, то есть неравно-
мерному их распределению по изделию.
15
«
Х
и
м
и
я
и
ж
и
з
н
ь
»
,
2
0
1
6
,
No
6
,
w
w
w
.
h
i
j
.
r
u
Гранулы олова позволяют легко выплавить сплав с
точным содержанием этого металла
Из белой жести делают консервные банки
Среди элементов, предотвращающих
оловянную чуму, — свинец, сурьма,
цинк. Неудивительно, что некоторые
старые изделия из бронзы имеют оло-
во-свинцовую полуду: она от мороза не
пострадает, но может сказаться на здо-
ровье. Возможно, из-за оловянной чумы
в коллекциях археологических музеев нет
древних оловянных предметов – они мог-
ли рассыпаться в прах из-за охлаждения.
Что такое пьютер? Это сплав, содержа-
щий 85—99% олова, остальное — сурьма,
свинец, медь, висмут. Из этого краси-
вого ковкого сплава до сих пор делают
оловянную посуду, например пивные
кружки: после отливки изделие проко-
вывают для придания дополнительной
прочности. Хороший пьютер не под-
вержен оловянной чуме, а его массовое
применение приходится на XVI век.
Как кричит олово? При сгибании стерж-
ня из чистого олова раздается хорошо
слышимый хруст. Причина в том, что
при его деформации образуются так
называемые двойники: в большом фраг-
менте зерна кристаллическая решетка
внезапно меняет свою ориентацию на
зеркальную. Это превращение идет со
скоростью, близкой к скорости звука в
металле, а возможно, и со зверхзвуко-
вой, поэтому и генерируются звуковые
волны. Даже небольшое количество при-
месей может затруднить двойникование,
поэтому оловянный сплав вроде пьютера
может и не хрустеть.
Зачем нужно олово? Помимо того
что олово — важнейший компонент
бронзы, у него самого есть несколько
крупных областей использования,
каждая из которых объясняется специ-
фическими свойствами этого металла.
Олово — легкоплавкий, коррозионно-
стойкий и совершенно не токсичный
металл. Именно поэтому он стал ос-
новой главного материала консервной
промышленности — белой жести: слой
олова на поверхности стали позволяет
годами хранить в консервной банке
продукты, не только облегчая жизнь пу-
тешественникам, но и обеспечивая
стратегический запас продовольствия
на случай всевозможных неприятностей
природного и политического характера.
А еще раньше олово в составе полуды
служило для защиты пищи, которую
готовили в бронзовой и латунной по-
суде, от растворения в ней меди. Олово
наносят на жесть электролитически.
Тонкий стальной лист проходит между
двумя валками, погруженными в ванну
с раствором солей олова. Валки слу-
жат катодом, а два висящих по бокам
оловянных бруска — анодами: они
растворяются, и олово осаждается на
ленте. Чтобы сделать покрытие бле-
стящим, жесть нагревают выше точки
плавления олова: оно приобретает зер-
кальный блеск, а заодно и формирует
интерметаллиды с железом стали, что
увеличивает прочность сцепления по-
крытия с листом. На белую жесть идет
16% олова.
Легкоплавкость, коррозионная стой-
кость и прочность олова сделали его
незаменимым веществом для изготовле-
ния припоев — на эти нужды расходуется
до 60% олова. Впрочем, это среднее зна-
чение, в каждой стране своя пропорция.
Так, в РФ 60% олова идет на жесть, а 30%
на припои и другие сплавы. В КНР с ее
развитой электронной промышленно-
стью на припои тратят около 80% олова.
Немалая часть олова идет на при-
готовление металлорганических
соединений. Важнейшие из них — орга-
нические соединения олова с участием
серы — служат стабилизаторами при
изготовлении поливинилхлорида. А еще
четырехвалентное олово в составе ме-
таллорганических соединений показало
себя сильным ядом, и это свойство тоже
нашло применение. Так, в 50-х годах XX
века из трибутилолова сделали краску
для защиты судов от обрастателей. Она
оказалась весьма дешевой и за деся-
тилетие стала лидером. К 80-м годам
выяснилось, что олово растворяется и
наносит вред водным организмам — кра-
ску для судов запретили. Но для борьбы
с грибками трибутилолово используют
в текстильной, бумажной промышлен-
ности, в пивоварении и в промышленных
охлаждающих системах. Трифенилолово
входит в состав сельскохозяйственных
фунгицидов и противогрибковых кра-
сок. Соединения олова применяют для
борьбы с клещами и вшами, для защиты
древесины. Это еще около 16% произ-
водства олова.
Есть у него и специфическая работа.
Например, интерметаллид Nb3Sn — ос-
нова современной сверхпроводниковой
промышленности, из него сделаны
сверхпроводящие кабели в Большом
адронном коллайдере.
Растворяется ли олово в консерви-
рованной пище? Не исключено. Так,
анализ консервированных томатов и
сардин, выполненный бразильскими ис-
следователями, показал, что в пересчете
на килограмм продукта в них содержит-
ся 3,6—62,9 нг Cd, 2,7—31,5 мкг Fe и
4,1 —122,0 мкг Sn, что меньше бразиль-
ских нормативов на содержание этих
металлов. Были ли эти вещества в пище
изначально или появились при хранении,
неизвестно («Talanta», 2016, 153, 45—50;
doi: 10.1016/j.talanta.2016 .02.023).
Что такое оловянная глазурь? С
древности оксид олова используют для
получения белой непрозрачной глазури
на керамике из красной глины — белый
цвет ей придают наночастицы оксида, и
керамика становится похожей на китай-
ский фарфор. Считается, что первыми
так стали делать в аббасидском Ираке,
в IX веке н. э., а затем это искусство
распространилось по всему арабскому
миру. Сейчас легкоплавкую оловянную
глазурь используют редко, в небольших
мастерских, например, при изготовле-
нии делфтского бело-синего фарфора
или итальянской майолики.
Что такое баббит? Олово, как отно-
сительно мягкий металл, прекрасно
снижает силу трения. Первым этим вос-
пользовался американец Айзек Бэббит в
16
ЭлеМент No...
Нанотехнологи получают олово в разных формах
500 нм
200 нм
200 нм
1839 году. В придуманном им подшипни-
ке скольжения сплав на основе олова или
свинца — его и назвали баббитом — за -
ливают прямо в обойму подшипника, вал
же крутится в этой обойме. Теперь чаще
всего на обойму из бронзы наносят тон-
кий слой оловянного сплава. Подшипник
с оловянным баббитом используют при
высоких нагрузках на вал и больших ско-
ростях вращения — оловянные баббиты
стоят в двигателях, турбинах, насосах,
компрессорах и подобных устройствах.
Свинцовые баббиты выдерживают очень
большие нагрузки и работают в железно-
дорожной технике.
Какую роль играет олово в производ-
стве стекла? Жидкое стекло выливают
в ванну с расплавленным оловом. По-
верхность металла гладкая, и стекло,
застывая, тоже приобретает гладкую
поверхность; оно идет на изготовление
стеклопакетов, и его называют фло-
ат-стекло. Если же нанести на готовое
стекло тонкий слой олова, то оно станет
энергосберегающим — поток тепла
через него снизится, а прозрачность не
уменьшится.
Зачем олово в жидкокристалличе-
ском дисплее? Стекло с напыленной
пленкой из оксида индия и олова служит
наружным (прозрачным) электродом
дисплея, а также солнечной батареи.
Из-за высокой цены материала иссле-
дователи ищут способы заменить его
на что-то другое, при этом оказывается,
что выгодна даже замена на драгметал-
лы — сверхтонкую пленку из золота или
из нанопроволок серебра. Такая замена
еще и улучшает качество изделия. На-
пример, гибкий солнечный элемент из
CuInGaSe2 с электродом из серебряных
нанопроволок в диоксиде циркония обе-
спечивает превращение в электричество
13% энергии света, что много для такого
типа батарей («ACS Applied Materials
Interfaces» 5 мая 2016 года; doi: 10.1021/
acsami.6b01506 ).
Зачем олово в аккумуляторе? Из него
хотят сделать анод для литиевогоаккуму-
лятора нового поколения — пригодного
для массового электротранспорта, ум-
ных электросетей, способных запасать,
а потом выдавать электроэнергию, и
для носимой электроники. Проблема с
современным углеродным анодом в том,
что у него слишком низок удельный за-
ряд, приходящийся на единицу как веса,
так и объема, — 372 и 850 мА.ч на грамм и
на кубический сантиметр соответствен-
но. Альтернативы — олово, кремний и
германий. Олово уступает кремнию по
весовой емкости — 991 против 4800 мА.ч,
но сравнимо по объемной — 2020 против
2400 мА.ч . Поэтому многие исследовате-
ли стремятся найти наилучшую формулу
оловянногоанода, но тут своя сложность:
при насыщении ионами лития во время
зарядки аккумулятора объем олова
растет троекратно. Если бы олово было
монолитным, такой анод моментально
бы разрушился. Поэтому материаловеды
идут на ухищрения : создают слож-
нейшие многослойные структуры из
волокон, шариков, полых сфер и многих
других форм, чтобы оловянный анод не
разрушался как можно дольше. Подроб-
ности можно узнать из обзора в «Journal
of Power Sources» (2016, 321, 11—35; doi:
10.1016/j.jpowsour.2016 .04.105).
Что нанотехнологи делают из олова?
Выращивая на подложке, например, из
сапфира, лес нанопроволок из оксида
олова, можно создавать интересные
устройства: полевые транзисторы,
фотодатчики на ультрафиолет или сверх-
чувствительные газовые датчики,
способные найти две молекулы NO2
среди миллиарда молекул воздуха. Все-
го же материаловеды научились делать
из олова и его соединений наношары,
в том числе инкрустированные мелки-
ми наночастицами, полые наносферы,
проволочки, стержни, нанотрубки, на-
нолисты и кубики, что дает им много
возможностей для проектирования на-
ноустройств.
Когда закончится олово? В 1970 году в
статье про олово (см. «Химию и жизнь»,
1970, 5) было сказано, что оно закончится
через 36 лет, то есть к 2006 году. Спустя
десять летпосле этой даты выплавка оло-
ва составляет более 300 тысяч тонн в год.
При этом в 90-е годы был такой избыток
олова, что цены на него стремительно
падали. В частности, это уничтожило всю
советскую оловянную промышленность,
сделав отечественный металл нерента-
бельным: последний рудник — пущенный
в 1985 году Депутатский горно-обога-
тительный комбинат в якутской тундре
—
был закрыт в 2009-м. В принципе по
запасам олова РФ (2,2 млн тонн) стоит
на первом месте в мире, входя с Бра-
зилией и КНР в тройку лидеров. СССР
производил и полностью потреблял
10% мирового олова. Доля РФ — 1%
мирового потребления; его обеспечи-
вает импортный металл. Проблема с
отечественным оловом в том, что руды
бедные и расположены в труднодо-
ступных районах Приморья, Якутии и
Магаданской области. Вот как описывает
П.Д.Луняшин, бывший исполнительный
директор ООО «Северовостоколово»,
типичный путь этого металла: «Олово
из богатого рудного месторождения
Чурпунньа (содержание выше 2%) везли
зимником 250 км до пос. Нижнеянск,
далее — транспортировали 4100 км
по зимнику или по воде с двумя пере-
грузками до порта Осетрово на Лене, а
затем еще 1800 км по железной дороге
до Новосибирска» («Промышленные
ведомости», 2011, 1—2). Неудивительно,
что не удалось выдержать конкуренцию
на мировом рынке. Впрочем, энтузиасты
надеются на восстановление отрасли
по мере исчерпания богатых месторож-
дений. Правда, это будет сопряжено с
серьезными затратами на инфраструк-
туру: Луняшин утверждает, что даже
кадровый потенциал советской оло-
вянной промышленности уже утрачен,
не говоря о разрушении различных
вспомогательных объектов. Например,
крах Депутатского ГОКа не только при-
вел к падению численности населения
в долине реки Яна (с сорока пяти до
нескольких тысяч человек), но и сделал
ненужным существование двух портов,
где перегружались грузы для оловодо-
бытчиков. При возобновлении работ все
это придется восстанавливать.
17
«
Х
и
м
и
я
и
ж
и
з
н
ь
»
,
2
0
1
6
No
6
,
w
w
w
.
h
i
j
.
r
u
Выпуск подготовил кандидат физико-математических наук С.М .Комаров
В зарубежных лабораториях
В зарубежных лабораториях
В зарубежных лабораториях
В зарубежных лабораториях
Фотон
из нанотрубы
Углеродна я
нанотрубка в
оболочке из
диоксида кремния
стала надежным
и злу чате лем
одино чных
фотонов.
Уровень техники, которой располагают физики, позволяет работать с одиночными мельчайшими частицами материи.
Подвесить один электрон в электромагнитной ловушке или создать решетку из одиночных атомов в оптической па-
токе — уже не чудо. Следующая задача — научиться работать не с абы какой, а с определенной частицей. Вот, например,
фотон. Для обеспечения безопасности квантовых систем связи требуется испускать один-единственный квант света
за акт эмиссии — закодировав им информацию, можно не беспокоиться о том, что злоумышленник незаметно ее про-
читает, след всегда останется в виде исчезнувшего фотона. Однако для систем связи требуются инфракрасные фотоны
с длиной волны 1,3—1,5 микрона — они лучше всего проходят по световодам. А имеющиеся генераторы — квантовые
точки или вакансионныецентры в алмазес этой работой несправляются. Идеальным источником кажутся нанотрубки, но
они излучают лишь при низких температурах и вдобавок подвержены флуктуациям. Убедившись в этом, материаловеды
махнули рукой на эти углеродные цилиндры.
Однако не все. Хан Хтун и Стивен Дурн с коллегами из Центра интегрированных технологий Минэнерго США нанесли
на поверхность углеродной нанотрубки слой диоксида кремния. Взаимодействие углерода с кислородом резко изме-
нило свойства трубки: у нее исчезли флуктуации, а фотон приобрел нужную длину волны. Поскольку диоксид кремния
постоянно используют в микроэлектронике, технология его нанесения прекрасно отработана, а нанотрубка в одежде из
SiO2 отлично встроится в различные электронные устройства.
«N atur e N anotech-
nol ogy», 2 015, 10,
671; doi: 10.1038/
nna no.2015.136
Электронная
парча
Куртка из ткани
с нитями
из серебра и меди
становится
антенной.
Вход
по отпечатку
мозга
Создана система
опознания
человека по его
энцефалограмме.
Агентство «NewsWise»
18 апреля 2016 года.
Карбеновый
рекорд
Синтезирована
цепочка из атомов
углерода длиной
6400 атомов.
Карбен, или линейный углерод, впервые синтезировали в ИНЭОСе АН СССР в 1960 году, в лаборатории академика
В.В.Коршака, — пропусканием ацетилена через водно-аммиачный раствор соли одновалентной меди. Самую пер-
вую попытку предпринял Адольф Байер еще в 1885 году. Тогда он не преуспел и счел задачу неразрешимой. Однако в
1930-х годах цепочки из пяти-шести атомов углерода без каких-либо других атомов были найдены в некоторых грибах.
Это стимулировало возобновление работ и в конечном счете привело спустя тридцать лет к синтезу соединения. Анализ
показал, что возможны две формы карбена: с атомами, соединенными попеременно одинарными и тройными связями,
и только с двойными связями.
А дальше химики стали соревноваться, кто вырастит самую длинную цепочку. Каждое новое достижение в свою
очередь кто-то превосходил. В 2010 году подтвержденный рекорд составил 44 атома. И вот международная группа
исследователей во главе с профессором Томасом Пихлером из Венского университета совершила качественный
скачок — перешла в счете атомов карбеновой цепочки с десятков на сотни и тысячи. Секретом успеха стало исполь-
зование нанореактора — двухслойной углеродной нанотрубки. Именно в ней удалось вырастить цепочки углеродных
атомов рекордной длины. Теперь исследователи думают, как вытащить карбен из нанотрубок и сделать из него моно-
литный материал. Считается, что он будет самым жестким в мире: модуль упругости, то есть отношение напряжения к
вызываемой им деформации, в сорок раз превосходит значение для алмаза. Несмотря на обилие тройных или двойных
связей, считается, что карбен устойчив при нормальных условиях в земной атмосфере.
«Nature Materials»,
4 апреля 2016
года; doi:10.1038/
nmat4617
Тяжелый златотканый текстиль, то есть содержащий золотые нити, в древ-
ности шел на облачения правителей, священнослужителей и других знатных
людей. Считается, что золото в такую ткань вплетали просто для красоты. Однако
именно так — вплетая драгоценные нити в ткань — современные исследователи
из группы профессора Джона Волакиса в университете Огайо создают образцы
электронной ткани.
Полотно Волакис с коллегами ткали на станке для домашнего рукоделия, где
с помощью компьютера можно задавать любой узор. А делали они антенну. Она
состоит из нескольких десятков металлических элементов размером с ноготь. У каждого элемента — свой размер,
благодаря чему антенна принимает и испускает сигнал в широком диапазоне частот, но для стороннего наблюдателя
это просто спиральный узор.
Проблема состоит в качестве нитей. С одной стороны, чем они тоньше, тем больше точность узора. А с другой — чем
тоньше, тем ниже проводимость. Еще два года назад Волакис использовал нить в 500 мкм из нескольких сотен полимер-
ных волокон, покрытых серебром. А теперь всего семь посеребренных медных волокон — толщина такой нити 100 мкм.
Именно она обеспечила снижение цены антенны до 30 центов за штуку.
Для чего нужно ткатьантенну? Например, для того, чтобы, воткнувсмартфон в майку, улучшить качество приема сигнала.
Другое применение — пересылка сигнала отдатчиков. Их можнозакрепитьна теледля мониторинга состояния человека,
а можно — на каком-нибудь устройстве.
В общем, сомнений нет, что совсем скоро появится электронная златотканая одежда. Интересно было бы проанали-
зировать узоры на древней парче — вдруг они окажутся не только красивыми, но и функциональными?
Если надетьна человека шапочку с электродами для снятия энцефалограммы, можно прочитать мысли этого человека,
или, как говорят специалисты, зарегистрировать происходящую при мышлении, например перемножении в уме
чисел, активность его мозга. Далее эти данныеможно как-то использовать — создать нейрокомпьютерный интерфейс.
А можно решить и более сложную задачу — опознать человека. Например, в 2015 году группа доцента Сары Ласло из
университета Бинхемптона (США) проверила работу такой системы на 32 добровольцах. Им зачитывали некий на-
бор слов, фиксировали возникающие в мозгу электрические импульсы, а потом пробовали опознавать на основании
этих записей участников эксперимента. Точность опознания составила 97%, но это не устроило исследователей. Они
планировали создать идеальную систему проверки допуска вместо отпечатка пальца или узора радужной оболочки
глаза — трехпроцентная неопределенность в таком важном деле не годится.
В новой серии экспериментов участникам предъявляли картинки с явно выраженным сюжетом, и картина мозговой
деятельности у каждого участника оказалась своя: точность идентификации выросла до 100%. Исследователи удов-
летворены: ведь мозговые импульсы подделать нельзя, в отличие от отпечатка пальца или узора радужки. А тем, кто
мечтает о чтении мыслей на расстоянии, есть повод задуматься: если сигналы мозга столь индивидуальны, то прочитать
их можно, но систему дешифровки для каждого человека придется подбирать заново.
Агентство
«NewsWise»
13 апреля 2016 года.
18
Внаши дни тонкий органический
синтез сложно представить без при-
менения каталитических реакций, в
которых участвуют в качестве интерме-
диата активные π-комплексы металлов
платиновой группы. Вот лишь неболь-
шой перечень веществ, для синтеза
которых применяется один из таких
каталитических процессов — реакция
Хека: гербицид просульфурон, солн-
цезащитное средство 2-этилгексил-
п-метоксициннамат, противовоспа-
лительный препарат напроксен. Сама
реакция Хека была открыта в 1968 году,
в 2010-м Ричард Хек стал лауреатом
Нобелевской премии по химии. Но исто-
рия металлоорганических соединений
переходных металлов гораздо древнее
и уходит корнями в начало XIX века, в
то время, когда не существовало не
только металлоорганической химии, но
и сколь-нибудь систематизированных
знаний по химии органической.
Знакомые с предметом обычно бы-
вают в курсе, что первое металлоор-
ганическое соединение — моногидрат
трихлоро(этилен)платината(II) калия
K[PtCl3(CH2=СH2)]H2O. Однако подлин-
ная история получения этого вещества
—
соли Цейзе, как и жизненный путь его
открывателя — Вильгельма Кристофа
Цейзе, известны уже в гораздо меньшей
степени. Я не раз слышал из уст коллеги
по кафедре, преподающего студентам
элементоорганическую химию: «Датский
фармацевт Цейзе, пропуская этилен че-
рез раствор тетрахлорплатината калия,
получил желтую соль...» Подобные же
версии открытия соли Цейзе встречались
мне и в презентацияхлюдей, работающих
в других университетах России и мира (и
даже в статье Британской энциклопедии,
посвященной соли Цейзе). Строго говоря,
безусловно правильным в этой цитате
можно считать то,что Цейзе эксперимен-
тировал с тетрахлорплатинатом калия,
и то, что полученное им вещество было
желтого цвета. Остальное, увы, не имеет
отношения к истории химии.
Во-первых, у Цейзе не было возмож-
ности экспериментировать с этиленом,
так как химикам начала XIX века был
Цейзе не чувствовал удовлетворения
от работы у Беккера и, сославшись на
плохое самочувствие, через несколько
месяцев вернулся из Копенгагена в
Слагельсе, в аптеку своего отца. Дома
его интерес к естественным наукам
проявился с новой силой. Цейзе запо-
ем читал труды по фармации, химии,
овладевая новой для тех времен кон-
цепцией кислородного горения Лаву-
азье, и физике — он интересовался
трудами Эрстеда, экспериментировал
с самостоятельно изготовленным воль-
товым столбом. В 17 лет, следуя новым
веяниям в аптечном деле, убедил отца
изменить фармакопейное описание
и систематизацию препаратов в се-
мейной аптеке, в частности выделить
противовоспалительные препараты
в отдельный список лекарственных
средств.
Примерно в это же время Цейзе
упомянул в дневнике, что «...его дух
пробудился для чего-то более высоко-
го, чем продажа лекарств, для научного
творчества в целом, в основном — в об-
ласти химии...» Он заявил, что хотел бы
вернуться в Копенгаген, но уже не для
того, чтобы работать провизором, а для
более эффективной и более свободной
работы, для занятий химией.
С этим настроением Цейзе в 1806
году второй раз покинул родной го-
род и отправился в Копенгаген, в дом
знакомого с детства Ганса Кристиана
Эрстеда, который хоть и был всего на
два года старше, уже успел стать экс-
траординарным профессором физики
и химии Копенгагенского университета.
Неизвестно, легко ли далось Цейзе это
решение — по отзывам современников,
он очень не любил навязчивых людей и
сам не любил навязываться, но как бы то
ни было, Эрстед устроил Цейзе на долж-
ность лекционного ассистента. Обоим
ученым удалось пережить и бомбарди-
ровку Копенгагена 1807 года английской
артиллерией, во время которой была
разрушена большая часть зданий Ко-
пенгагенского университета, и англо-
датскую войну 1807—1814 годов.
Цейзе продолжал учиться химии и
фармации. В 1815 году он становится
магистром фармацевтики, а 21 октября
1817 года защищает докторскую дис-
Вильгельм Кристофер Цейзе —
человек и его соль
Кандидат химических наук
А.И .Курамшин
доступен только «светильный газ» —
смесь этана и этилена, и даже само
слово «этилен» появилось позднее.
Во-вторых, хотя Цейзе и посвятил часть
своей жизни фармацевтике, называть
его фармацевтом или аптекарем на-
столько же оправданно, как Менделе-
ева — «чемоданных дел мастером», а
Бутлерова «специалистом по бабочкам
Поволжья и Урала». Но обо всем по по-
рядку.
Вильгельм Кристофер Цейзе родил-
ся 15 октября 1789 года в семье
аптекаря небольшого датского города
Слагельсе. Его отец, Фредерик Цейзе,
был другом аптекаря из другого дат-
ского городка Рудкёбинге, отца физика
Ганса Кристиана Эрстеда, и эта дружба
во многом определила судьбу самого
Вильгельма Кристофа.
Цейзе окончил латинскую школу в
Слагельсе, в 1805 году отправился в
столицу и стал учеником фармацевта
Королевской аптеки Копенгагена. Его
первый наставник в естественных на-
уках, Готфрид Беккер, был опытным
химиком, он занимал должность экс-
траординарного профессора химии в
Копенгагенском университете. Тем не
менее с первого раза покорить столицу
датского королевства не получилось,
Вильгельм Кристофер Цейзе (1789—1847)
Портрет кистиФредерика ФердинандаХельстеда
19
«
Х
и
м
и
я
и
ж
и
з
н
ь
»
,
2
0
1
6
,
No
6
,
w
w
w
.
h
i
j
.
r
u
сертацию по химии на тему «Действие
щелочей на органические соединения».
Экспериментальную работу для дис-
сертации Цейзе выполнял в собствен-
норучно организованной лаборатории
в Слагельсе, под которую приспособил
одно из помещений отцовской аптеки.
В Копенгагенском университете не
нашлось вакансии для молодого док-
тора наук, и Цейзе решил пройти учебу
и накопить опыта вне пределов датского
королевства. В 1818 году он прибыл
в Геттинген, где проработал четыре
месяца в лаборатории Фридриха Штро-
мейера, занимаясь главным образом
аналитической химией. Затем Цейзе
год провел в Париже, где познакомился
с Лапласом и Бертолле. Пожалуй, самая
значимая встреча парижского пери-
ода Цейзе произошла в августе 1818
года — с гостившим в Париже Йёнсом
Якобом Берцелиусом. Берцелиус очень
тепло отозвался о диссертации Цейзе,
и эта встреча стала первым эпизодом
в долгой дружбе шведского и датского
химиков, которой не мешала разница в
возрасте и общественном положении
(Берцелиус был старше Цейзе на десять
лет и к тому моменту уже восемь лет
возглавлял Шведскую академию наук).
В 1819 году Цейзе возвращается в
Данию, и, хотя, вероятно, в тот момент
он был наиболее подготовленным
химиком королевства, его проекты не
признали достаточно убедительными
для присуждения ему должности уни-
верситетского преподавателя. И снова
Цейзе удалось найти работу благодаря
другу детства Эрстеду. Копенгагенский
университет арендовал помещение, в
котором нашлось место и Цейзе — в
небольшой комнате была создана фи-
зическая и химическая лаборатория,
где он мог преподавать химию десяти
студентам-первокурсникам. В 1822 году
Цейзе становится экстраординарным
профессором химии Копенгагенского
университета, а в 1824 году, когда Эр-
в спиртовом растворе. Цейзе сообщил
об образовании желтого вещества, в
состав которого входили платина, кис-
лород и углерод. Сам Цейзе назвал про-
дукт своего эксперимента «негорючая
форма хлорида платины» — chloridum
platinae inflammabile (W.C .Zeise,
«Oversigt over det Kongelige Danske
Videnskabernes Selskabs forhandlinger»,
1825-6, 45—46). До Цейзе в 1820 году
Эдмунд Дэви (младший кузен Хэмфри
Дэви) и в 1822 году Иоганн Вольфганг
Доберайнер экспериментировали с
солями платины, но им удалось полу-
чить только то, что мы сейчас называем
платиновой чернью, — осадок метал-
лической платины. В 1827 году работа
Цейзе была опубликована на немецком
языке (W.C .Zeise, «Annalen der Physik
(Ponnendorf)», 1827 , 23, 632) и в 1828
году попала в годовой химический об-
зор, составленный Берцелиусом (J. J.
Berzelius, «Jahresbericht», 1828, 7, 131),
но годом позже Юстус Либих написал,
что «...все три соединения, полученные
господами Дэви, Цейзе и Доберайне-
ром, не что иное, как исключительно
мелко раздробленная металлическая
платина...» (J.Liebig, «Annales de chimie
et de physique», 1829, 42, 316—330).
С этого и началась продолжавшаяся
два десятка лет (фактически до смер-
ти Цейзе) дискуссия между двумя
учеными. В 1830 году Цейзе опубли-
ковал в Копенгагенском университете
статью «De chlorido platinae et alcohole
vini sese invicem permutantibus nec non
de novis substantiis inde oriundis» —
«Реакции между хлоридом платины
и винным спиртом и вещества, обра-
зующиеся при этом», которая быстро
была перепечатана изданием «Annalen
der Physik und Chemie» (W.C.Zeise,
«Annalen der Physik (Ponnendorf)»,
1831, 21, 497—541).
В этой статье на 64 страницах латин-
ского текста Цейзе доказывал и Либиху,
и всем сомневающимся, что получен-
ный им продукт не является металли-
ческой платиной. В статье приводятся
условия эксперимента, рассуждения
и детальные описания аналитических
методов, применявшихся при установ-
лении формулы продукта, основанные
на использовании одобренной Берце-
стед организовал учебное заведение,
впоследствии ставшее Датским поли-
техническим институтом, лаборатория
Цейзе расширилась и получила до-
полнительное оборудование. Будучи
университетским профессором, Цейзе
требовал от студентов аккуратности,
порядка, точности и внимательности —
всех тех качеств, которыми обладал он
сам. Правда, современники отмечают,
что в лаборатории он чувствовал себя
гораздо увереннее, чем за кафедрой.
Даже если не брать соль собственно-
го имени, вклад Цейзе в химию уже был
слишком велик для того, чтобы считать
его «просто фармацевтом». Работая в
области органической химии, он стоял
у истоков качественного анализа ор-
ганических соединений, создал метод
определения серы в органических
соединениях, первым получил ксан-
тогенат, тиобарбитуровую кислоту,
первый тиоспирт, установив аналогию
между меркаптанами и спиртами.
Цейзе первому удалось правильно
определить соотношение углерода и
водорода в каротине (однако он пред-
ложил неверную формулу). Всех этих
заслуг уже хватило бы, чтобы оставить
след в химии и получить заслуженное
признание у современников — по реко-
мендации того же Эрстеда Цейзе стал
членом Датской академии наук, а в 1836
году стал кавалером ордена Даннеброг,
второго по значимости ордена Дании.
Уже с 1830-х годов здоровье Цейзе
стало ухудшаться, возможно, из-за
работы с органическими веществами в
тесных помещениях с плохой вентиля-
цией, он начал жаловаться на приступы
ипохондрии, которой страдали и все его
предки по мужской линии. Двенадцато-
го ноября 1847 года Цейзе скончался в
Копенгагене, оставив небольшое на-
следство жене и пятилетней дочери.
Для нас, живущих в XXI веке, Цейзе
в первую очередь известен не упо-
мянутыми выше работами и не своей,
безусловно, значимой ролью в ста-
новлении датской химической школы,
а солью, которая носит его имя. Соль
Цейзе, как уже было сказано, — первое
металлоорганическое соединение
переходного металла. Да и вообще,
солей, носящих имена их открывате-
лей, до настоящего времени осталось
не так много — автору этих строк
навскидку вспоминаются еще разве
что соль Мора, соль Чугаева и берто-
летова соль.
Первый свой эксперимент с произ-
водными платины Цейзе провел в 1825
году — о нем он сообщил в Королевской
академии наук Дании. Суть экспери-
мента заключалась в изучении взаи-
модействия между гидроксидом калия
и хлоридом четырехвалентной платины
Йёнс Якоб Берцелиус (1779—1848)
СтрАнИЦы ИСторИИ
20
лиусом в 1826 году таблицы значений
атомных весов (кислороду в ней припи-
сывалась масса, равная 100). В заклю-
чении статьи Цейзе делает вывод, что
на основании всех анализов продукту
можно приписать одну из трех формул:
«...2 PtCI2 + 4H2C + KCl2,
или:
2PtCl+2(2H2C+Cl)+KC12
или же:
2(PtCl + 2H2C + Cl) + KCl2...»
Тем самым Цейзе подтверждает
свой первоначальный вывод о том, что
полученное им вещество — не метал-
лическая платина и помимо благород-
ного металла в его состав входят хлор,
углерод, водород и калий.
Шестьдесят четыре страницы при-
влекли внимание ученых-современни-
ков и, похоже, убедили Либиха в том,
что Цейзе получил не металлическую
платину, а ее производное. Тем не
менее такого количества страниц все
равно было мало, чтобы убедить Либиха
в составе соли Цейзе, предложенном
самим Цейзе, — Либих долго и искрен-
не считал, что в состав соли (а точнее,
ее органического радикала) обязан
входить и кислород. Либиха не заста-
вили изменить мнение ни очередные
анализы, которые, пытаясь
убедить своего именито-
го коллегу, провел Цейзе,
ни эксперименты Иоган-
на Петера Грисса и Карла
Александра Мартиуса, про-
деланные спустя три с не-
большим десятилетия после
первого синтеза соли Цейзе.
В 1861 году Грисс и Марти-
ус опубликовали работу, в
которой не только подтвер-
дили определенный Цейзе
в 1830 году количественный
состав соли, но и показали,
что при ее термическом
разложении выделяется
этилен. Основной вывод их
работы — «...полученные
результаты полностью про-
тиворечат взглядам Либиха,
полагающего, что в состав
этого соединения входит
кислород в составе ради-
кала C4H5O...» (J.P.Griess,
C.A .Martius, Compt rendus.,1861, 53,
922—925; «Annalen der Chemie (Liebig)»,
1861, 120 , 324 —327).
Либих упорно стоял на своем: резуль-
таты экспериментов Цейзе и Грисса
с Мартиусом любопытны, но неубе-
дительны, ибо не может быть такого,
чтобы в соединении, которое получено
с использованием спирта, в соеди-
нении, которое называется «солью»,
отсутствовал кислород. Дело дошло
до того, что дискуссия Цейзе и Либиха
перекочевала на страницы учебников,
и в разных книгах XIX века, предна-
значенных для обучения студентов,
приводились различные формулы соли
Цейзе. Так, в малоизвестном учебни-
ке по органической химии, который
Вильгельм Кристофер Цейзе написал
для студентов датских университетов в
последний год своей жизни, и в более
известном труде Берцелиуса «Lehrbuch
der Chemie» соль раздора приводилась
без кислорода, а вот Либих в своих тру-
дах «Annalen der chemie und pharmacie»
упорно пририсовывал ей кислород.
Точку в вековом споре о составе и
строении соли Цейзе поставили
только в ХХ веке. В 1930 -е годы анализы,
проведенные на основании уточнен-
ных атомных масс и с помощью обо-
рудования, более совершенного, чем
инструменты для анализа, доступные
Цейзе и его современникам, устано-
вили качественный состав соли Цейзе
—
K[PtCl3(CH2=СH2)]H2O. Все же стоит
признать, что Либих был прав насчет
кислорода, но этот кислород не входит
в состав органического фрагмента,
а принадлежит кристаллизационной
воде.
Строение же соли Цейзе, равно как и
других комплексов переходных метал-
лов, было предложено только в 1950-е
годы, когда вышла статья Майкла Дью-
ара «О теории строения π-комплексов»
(«Bulletin de la Société Chimique de
France», 1951, 1 8, C79), в которой он,
а затем подключившиеся к разработке
модели нового типа (по тем временам)
химической связи Джозеф Чатт и Ли
Дункансон разработали синергетиче-
скую модель связывания непредельных
соединений с переходными металла-
ми, известную в наши дни как модель
Дьюара — Чатта — Дункансона, или
«модель ДЧД».
В наши дни сад химии π-комплексов
переходных металлов бурно растет
и обильно плодоносит. Среди его
п лодов — каталитическое получение
органических веществ, катализ неко-
торых типов полимеризации и многое
другое. Тем не менее, глядя на много-
образие устойчивых и короткоживущих
металлоорганических соединений
π -типа, мы должны вспоминать, что
первое семечко бросил в землю, пусть и
случайно, член Датской академии наук,
кавалер ордена Даннеброг Вильгельм
Кристофер Цейзе.
Соль Цейзе
СтрАнИЦы ИСторИИ
Юстус фон Либих (1803—1873)
Первая страница классической статьи
Вильгельма Кристофера Цейзе, опубликованной
в ноябре 1830 года.
Репродукция«ЗаписокКопенгагенскогоуниверсите-
та» (Anniversary Volume of the University)
21
«
Х
и
м
и
я
и
ж
и
з
н
ь
»
,
2
0
1
1
6
,
No
6
,
w
w
w
.
h
i
j
.
r
u
книги
Эти книги можно приобрести
в Московском доме книги.
Адрес: Москва, новый Арбат, 8,
тел. (495) 789-35-91
интернет-магазин: www.mdk-arbat.ru
Марк Чангизи
Революция в зрении:
что, как и почему мы видим
на самом деле
АСТ, CORPUS, 2014
Каквышло, что наши глаза смо-
трят вперед, и почему у нас нет
глаз на затылке? Каким обра-
зом зрение нас обманывает? Поче-
му человек видит мир в цвете? Как
родилась письменность, почему буквы выглядят именно так, и
причем здесь естественный отбор? Неожиданные ответы на эти
и другие вопросы дает известный американский нейробиолог.
Ричард Докинз
Слепой часовщик.
Как эволюция доказывает
отсутствие замысла во Вселенной
АСТ, CORPUS, 2014
Как работает естественный от-
бор? Является ли он достаточ-
ным объяснением сложности
живых организмов? Возможно ли,
чтобы слепая, неуправляемая сила
создала столь сложные устройства,
как человеческий глаз или эхолокаци-
онный аппарат летучих мышей? Книга
Ричарда Докинза защищает эволюционный взгляд на мир и раз-
венчивает мифы, существующие вокруг дарвиновской теории.
А.Д.Таганович, Э.и .Олецкий,
и.Л .котович;
под ред. А .Д.Тагановича
Патологическая биохимия
Бином, 2013
Рафаил нудельман
Тайные ходы природы:
Как гены-заики
и другие чудеса ДНК
определяют пути эволюции
ЛомоносовЪ, 2013
Этакнига рассказывает о не-
вероятных путях эволюции
живого на Земле и отвечает
на многие вопросы, общие и част-
ные. Как возникли мужской и женский пол? Почему термиты
таракуа при приближении другого вида взрываются, словно
камикадзе? Как и зачем рачок-саккулина меняет пол краба,
на котором паразитирует? И еще один общий вопрос: какую
роль во всех этих странностях и невероятностях играют гены? .
Ж.А .Медведев,
Р.А .Медведев
Взлет и падение Т.Д.Лысенко.
Кто сумасшедший?
Время, 2012
Книга «Взлет и падение Лысен-
ко», озаглавленная в первой
редакции 1962 года «Биологи-
ческая наука и культ личности», широко циркулировалав самиздате,
многократно дополнялась в 1963—1966 гг. Самиздатовский вариант
оказал существенное влияние на восстановление в СССР классиче-
ской генетики и традиционных научных исследований в биологии,
способствуя ликвидации псевдонаучных теорий.
Вмонографии приведены со-
временные сведения о мо-
лекулярных механизмах про-
исхождения и развития широко
распространенных патологических
процессов и заболеваний. Рассма-
триваются вопросы катаболизма
лекарственных препаратов с участием цитохромов Р450 и
использования накопленных знаний в области молекулярной
биологии для генной терапии и диагностики.
22
Прелестные микрочастицы,
или
Красота отхода ПЦР
Кандидат биологических наук
В.Н .Данилевич,
Институт биоорганической химии
им. М .М . Шемякина и Ю.А . Овчинникова РАН,
dan@mx.ibch.ru
ДНК из мумии
Это расследование началось девять лет назад. Тогда, в 2007
году, мы проводили достаточно рутинные опыты с нуклеино-
выми кислотами, а именно выясняли, можно ли с помощью
полимеразной цепной реакции (ПЦР) размножить ДНК, со-
держащуюся в так называемых микромумиях — пустых кле-
точных оболочках дрожжей, которые были закреплены в поли-
акрильном геле. Опыты шли неплохо, реакция амплификации
нарабатывала фрагменты ДНК, флуоресцентные праймеры
успешно к ней присоединялись и позволяли следить за ходом
реакции. Однако, разглядывая гелевые диски в микроскоп,
мы обнаружили многочисленные светящиеся микросферы,
сравнимые по размеру с мумиями дрожжей. Микросферы
были как одиночные, так и собранные в агрегаты, подобные
виноградным гроздьям.
Может быть, это действительно светятся мумии, к которым
как-то прикрепились флуоресцентные метки? Нет: простой пе-
ресчет показал, что загадочных объектов в тысячи раз больше,
чем оболочек дрожжей, — миллион на 50 мкл раствора, то есть
это какой-то новый продукт самой полимеразной цепной реак-
ции. Возникло желание исследовать его подробнее, выяснить,
как формируются эти частицы и что они собой представляют.
При размножении фрагментов ДНК,заключеннойв мумияхдрожжей,в качестве
побочного продукта получились светящиеся микрочастицы.В зависимости от
чистоты используемых в ПЦР матричных ДНК они могли быть одиночными
(вверху) либо формровать агрешаты, похожие на грозди
От мумий к чистой ДНК
Довольно скоро оказалось, что для получения микросфер не-
обязательно заключать мумии дрожжей в гель — эффект сохра-
нялся, если они были просто размешаны в рабочем растворе.
Причем опыты были вполне успешны с мумиями дрожжей двух
видов: Saccharomyces cerevisiae и Pichia pastoris. Значит, сами
дрожжи здесь ни при чем, да и мумии вовсе не нужны, можно
ставить опыты с чистой ДНК. А не виноваты ли в появлении
микросфер праймеры — короткие цепочки нуклеотидов, ко-
торые служат затравкой для синтеза ДНК, то есть отмечают
20 мкм
20 мкм
23
«
Х
и
м
и
я
и
ж
и
з
н
ь
»
,
2
0
1
6
,
No
6
,
w
w
w
.
h
i
j
.
r
u
Поданным просвечивающей электронноймикроскорпии, ПЦР с суммарной ДНК
дрожжей дает объемные частицы звездообразнойформы, а ПЦР с ДНК плазмид
еще и диски, и нанонити, а также наночастицы, которые на нижнем фото
можно прнинять за грязь
Растровая электронная микроскопия показала, что частицы – никакие
не звезды, а подобны цветкам махровой розы. Они состоят из множества
дисков-лепестков . В зависимости от концентрации в реакционнной смеси для
ПЦР катионов Mg2+ можно получить и зрелые микрочастицы с высокой
степенью сложности, и отдельные диски, и промежуточные формы
начало и конец размножаемого фрагмента? Провели опыты с
другими праймерами — на частицах это сильно не сказалось,
однако гроздей стало меньше.
Вскоре отказались и от дорогих праймеров с флуоресцент-
ными метками — выяснилось, что микросферы прекрасно
светятся при использовании дешевых интеркалирующих
красителей. В ход пошли акридиновый оранжевый, который
окрашивает ДНК, РНК и полисахариды клеточных оболочек, и
голубой DAPI (4’,6-диамидино-2-фенилиндол), окрашивающий
лишь ДНК, однако самым удобным оказался красный пропи-
диум-иодид, который окрашивает ДНК и РНК.
Затем настала очередь просвечивающей электронной ми-
кроскопии. Частицы оказались плотными, не пропускающими
электронный луч, формой напоминали звезды с многочислен-
ными тонкими, полупрозрачными лучами.
Где спрятана ДНК
А есть ли в этих частицах молекулы ДНК? Чтобы убедиться в
этом, к препарату стали добавлять вещества, разрушающие
связи между нуклеотидами, — нуклеазы. И действительно,
свечение частиц исчезало, то есть имевшаяся в них ДНК раз-
рушалась. Нарушал свечение и электрофорез частиц в геле
агарозы. Он также позволил определить, что в микросферах
заключено около 15% всей синтезируемой ДНК. А вот белков
электрофорез не выявил — в микросферах их не было.
Отчего же частицы разрушались при электрофорезе? Над
этой задачей мы долго ломали голову и в конце концов пред-
положили, что сам по себе электрический процесс не виноват.
Все дело в компоненте буфера, который добавляют в препа-
рат, — этилендиаминтетрауксусной кислоте, ЭДТА. Действи-
тельно, добавление этого вещества к микросферам разрушало
их и без всякого электричества. Но кинетика развала частиц
зависела от концентрации кислоты — когда она была мала, за
разрушением можно было следить в режиме реального вре-
мени: частицы переставали светиться непосредственно под
окуляром микроскопа, и за десять минут их число уменьшалось
десятикратно. Одно из характерных свойств ЭДТА состоит
в том, что она связывает ионы магния. Следовательно, для
формирования наноструктур нужен магний.
Частицы из дисков
А влияет ли сама размножаемая ДНК на морфологию частиц?
Этот вопрос разрешился в серии опытов с плазмидами и
бактериальной ДНК. Когда мы использовали матричные ДНК
различного происхождения, это сказывалось на результатах:
в одних опытах получались частицы близкого большого раз-
мера, диаметром в 7 мкм, в других разброс по размерам был
сильным — от 1 до 7 мкм. Порой наряду со сферическими
частицами появлялись и тонкие, прозрачные для электронного
микроскопа диски, причем их могло быть очень много — до
80% от всей популяции частиц. Попутно возникали и совсем
мелкие наночастицы, и протяженные нанонити.
Данных поморфологии частиц стало так много, что пришлось
использовать новые методы, а именно растровый электронный
и сканирующий зондовый микроскопы. Они позволили увидеть
множество неожиданных деталей. Так, частицы, которые ранее
можно было принять за некие многолучевые образования,
оказались состоящими из множества пересекающихся дисков
и их сегментов, толщиной 30—40 нм, то есть тех самых оди-
5 мкм
5 мкм
2 мкм
РасслеДОВаНие
24
Под кантилевером зондового микроскопа составляющий
микрочастицы диск оказался не гладким, а одетым в шубу из жгутов,
которые, в свою очередь, составлены из наночастиц.
Эти наночастицы – результат конденсации ДНК
на поверхности диска
Микрочастицы, которые получены безо всяких ДНК, просто
термоциклированием раствора, содержащего хлорид магния и пирофосфат
натрия, по своей морфологии принципиально не отличаются от микрочастиц,
образующихся в ПЦР. На их строеении сказывается соотношление
концентраций обоих неорганических компонентов: в левой колонке
концентрация хлорида магния 1,5 мкМ, в правой — 3,5 мкМ. А концентрация
пиросфата натрия — 0,2, 0,3 и 0,7 мкМ сверху вниз
1
0
0
0
0
1,0
1,0
2,0
2,0
3,0
3,0
4,0
4,0
5,0
5,0
1000
800
800
600
600
400
400
200
200
0
2
3
4
5
6
н
м
н
м
м
к
м
ночных дисков, что появились в некоторых опытах. Именно из
них по единому правилу собраны все частицы разнообразных
морфологий, отличающиеся как по размерам, так и по степени
сложности конструкций из дисков.
Зондовая микроскопия наконец-то дала возможность отве-
тить на вопрос: где в частице собраны те молекулы ДНК, что
дают окраску? Оказалось, что поверхность основных структу-
рообразующих элементов — микродисков — усыпана сфери-
ческими наночастицами. Но усыпана не бессистемно: имеются
линейные разветвленные структуры — жгу ты, состоящие из
десятков слипшихся наночастиц. Возникло предположение,
что эти наночастицы и есть сконденсировавшиеся молекулы
ДНК, размножаемой при ПЦР. А что же представляет собой
основа — сами диски?
Происхождение дисков
Идею о том, что в их формировании некую роль играет магний,
проверить было легко, добавляя различные количества хлори-
5 мкм
5 мкм
5 мкм
5 мкм
5 мкм
5 мкм
25
«
Х
и
м
и
я
и
ж
и
з
н
ь
»
,
2
0
1
6
,
No
6
,
w
w
w
.
h
i
j
.
r
u
Ионы Mg2+,Mn2+ и Co2+ обладают сходными свойствами и в некоторыхслучаях
взаимозаменяемы. ПЦР в растворе,содержащем 1,5 мкМ Mg2+и 0,5 мкМ Mn2+,
давалапримерностолькожеДНК,чтоибез марганца,а морфологиячастиц сильно
изменилась и зависела от применяемой ДНК-полимеразы. Могли получиться
и правильные микросферы диаметром 3—8 мкм с губчатой структурой,
и плоские диски в форме овалов или закругленных прямоугольников, и овалы,
содержащие на своей поверхности под острым углом уже сформированные
дочерние сегменты дисков, и сильно деформированные частицы из дисков,
уже не похожие на цветки розы. Этот опыт показал, что добавка катионов
металлов — еще один инструмент управления морфологией микрочастиц
да магния в раствор для ПЦР. На выходе ДНК это не сказалось,
зато морфология частиц закономерно менялась: при малой
концентрации ионов магния получались и диски, и трехмерные
микрочастицы различной сложности, а при большой — только
сложные, зрелые микрочастицы. Но одного магния мало; вся
совокупность полученных данных указывала: в формирование
частиц, помимо ДНК и катионов магния, должны быть вовлечены
некоторые другие продукты ПЦР или компоненты реакционной
смеси. Под подозрение попал побочный продукт реакции —
пирофосфат, фактически это два остатка ортофосфорной
кислоты, связанных общим атомом кислорода. Он освобожда-
ется в результате присоединения к растущей цепи ДНК новых
нуклеотидов, отщепляясь от дезоксинуклеозидтрифосфатов —
кирпичиков, из которых синтезируется ДНК. В процессе ПЦР
пирофосфат накапливается, и синтез ДНК замедляется. Чтобы
этого избежать, в смесь добавляют пирофосфатазу: она раз-
деляет пирофосфат на два остатка ортофосфата. Именно это
и было сделано. На синтезе ДНК добавка не сказалась, а вот
микрочастиц большене было. Получается, что частицы состоят
в основном из пирофосфата магния, который действительно
слаборастворим в воде. Это подтвердил и анализ элементов:
соотношение Mg, O и P в частицах было 16,3%, 66,4%, 17,3%,
что близко к формуле кристаллогидрата Mg2P2O7×6 H 2O (17,4%,
65,2%, 17,4%). Рентгеноструктурный анализ показал, что ча-
стицы представляют собой истинные кристаллы.
Чистый синтез
Если основа микрочастиц — неорганическая, то зачем вообще
затевать всю историю с размножением ДНК? Действитель-
но, взяв раствор из пирофосфата натрия и хлорида магния
и проведя его термоциклирование по тому же режиму, что
и для ПЦР, мы получили очень похожие микрочастицы. Их
размер и морфология зависели от концентрации MgCl2 и Na-
пирофосфата. Если пирофосфата брали мало, то выходили в
основном плоские эллипсы размером 8—10 мкм вдоль боль-
шой оси. При увеличении же его содержания они формировали
трехмерные структуры, и чем больше было пирофосфата,
тем более замысловатой формы. Размер же частиц менялся
незначительно. А если увеличивали концентрацию хлорида
магния, то изменением содержания пирофосфата можно было
сильно уменьшать размер частиц вплоть до 300 нм, при этом
их число в 50 мкл раствора возрастало до сотен миллионов.
Интересно, что поверхность таких не содержащих ДНК дисков
совершенно гладкая. Значит, верно предположение, что упомя-
нутые жгуты из наночастиц на поверхности дисков, полученных
при ПЦР, — это конденсированная ДНК. И действительно, их
снова удалось получить, добавив в реакционную смесь фраг-
менты ДНК, причем из раствора исчезало от 80 до 100% этих
фрагментов. Таким образом, у нас есть работающая методика
синтеза наночастиц, инкрустированных конгломератами ДНК.
Минимальный размер наночастиц, которого удалось до-
биться, — 300 нм. Это очень хороший результат, ведь такие
частицы уже могут проникать внутрь живой клетки. Если они
несут на себе генетический материал, он также пройдет внутрь,
а затем благодаря действию имеющихся в цитоплазме пиро-
фосфатазминеральный остов частицы растворится, освободив
молекулы ДНК.
Собственно, метод трансфекции, то есть введения в клетку
ДНК, с использованием частиц фосфата кальция известен с
70-х годов. Но частицы магнийпирофосфата, как оказалось,
благодаря своему сложному строению могут защитить на-
липшие на них фрагменты ДНК от нуклеаз крови. Это важное
преимущество — отпадает необходимость создавать вокруг
наночастиц защитные оболочки.
Идея использовать найденные наночастицы для генной
инженерии — лишь одна из многих, возникающих, глядя на
полученное разнообразие размеров и структур. Фактически
в наших руках оказалась методика создания микро- и нано-
частиц заданного размера, заданной сложности строения и с
заданной степенью развития поверхности. Такие частицы могут
найти применение в самых разных направлениях химической
технологии, где нужны частицы с развитой поверхностью,
строением которой можно управлять. А начиналось все с про-
стого любопытства: что за частицы светятся в отработанном
растворе после ПЦР?
1 мкм
1 мкм
1 мкм
РасслеДОВаНие
26
Экзосомы вызывают
кальцификацию сосудов
Все видели рисунки и образовательные
мультфильмы о том, как сердечно-сосу-
дистая система транспортирует кровь по
организму. Движение крови начинается
в сердце: его левый желудочек сокра-
щается и выталкивает кровь в артерии.
В среднем объем крови, выброшенной
одним ударом человеческого сердца в
состоянии покоя, составляет 70 мл — это
примерно половина объема теннисного
мяча. В нашем теле около пяти литров
крови, так что, если сердце бьется с ча-
стотой 72 удара в минуту, за эту минуту
через него пройдет вся кровь. Когда мы
бегаем или катаемся на лыжах, объем
перекачиваемой крови увеличивается
в восемь раз — до 40 литров в минуту.
Самая крупная артерия, аорта, помогает
сердцу в его нелегкой работе. Ее тол-
стые эластичные стенки расширяются
под давлением крови, поступающей из
сердца, а затем вновь сжимаются и вы-
талкивают кровь в сосуды.
Старение, диабет второго типа, на-
рушения в работе почек и некоторые
другие болезни вызывают структурные
изменения в аорте. Она становится не-
эластичной и жесткой, кровь течет через
нее уже не так легко, сердце должно
прилагать для этого больше усилий
(рис. 1). Проблема обостряется тем, что
и к самому сердцу между ударами пода-
ется кровь — ведь наша главная мышца
тоже нуждается в питании и кислороде,
— но из-за уплотнения стенок аорты и
руют его образование.
Баланс между ингибиторами и акти-
ваторами минерализации может быть
легко нарушен. Именно это наблюда-
ется при многих факторах риска: в по-
жилом возрасте, при курении, сахарном
диабете второго типа и т. д . Например, у
пациентов с хроническим заболевани-
ем почек из организма плохо выводятся
фосфаты, их уровень в крови растет,
что, в свою очередь, стимулирует
кальцификацию аорты. В результате у
больных, которым назначают диализ,
часто диагностируют кальцификацию
сосудов. Половина таких пациентов
умирает от болезней сердца.
Для решения этой проблемы важно
было понять, какой компонент сосуди-
стой стенки кальцинируется в первую
очередь. Изучив литературу, мы об-
наружили, что минерализация костей
начинается в маленьких мембранных
везикулах (пузырьках), которые се-
кретируются костными клетками —
хондроцитами. Эти везикулы впервые
обнаружил в 1961 году доктор Кларк
Андерсон. Он увидел их в электронный
микроскоп, когда рассматривал кост-
ную ткань курицы, и назвал их «матрич-
ными везикулами».
Вскоре подобные везикулы нашли
и внутри сосудистой стенки аорты.
Работая с клеточными культурами,
мы выяснили, что здесь эти везику-
лы выделяют клетки гладких мышц,
образующие центральный слой аор-
ты (Kapustin et al., 2015, «Circulation
Research», 116 , 8 , 1312 —1323 , doi:
10.1161/CIRCRESAHA.115.306324).
Именно эти везикулы делают стенки
сосуда жесткими и неэластичными.
Обратившись к современным мето-
дам исследований в биохимии и кле-
точной биологии, с помощью мощных
электронных микроскопов мы устано-
вили, что пузырьки размером около ста
нанометров образуются в мультивези-
кулярных телах (рис. 3а, б). Они почку-
ются в полость внутри клетки, так что
получаются пузырьки в пузырьке. В этих
мультивезикулярных телах, или эндосо-
мах, они отправляются к плазматиче-
ской мембране и там высвобождаются
из клеток гладких мышц, постепенно
накапливаясь во внеклеточной ткани.
Экзосомы:
пузырьки с ядом
и лекарством
Александр Капустин,
Шон Дэвидсон,
Кэтрин Шанахан
других артерий кровоснабжение сердца
уменьшается. Это, естественно, вызы-
вает в его ткани дефицит кислорода,
питательных веществ и вкупе с возрос-
шей нагрузкой приводит к увеличению
его объемов (гипертрофии). Человек
начинает страдать от сердечной недо-
статочности.
Известны две причины уплотнения
сосудистых стенок. Первая — про-
теолитические ферменты, которые
«переваривают» эластичные волокна,
отвечающие за прочность и устойчи-
вость стенок сосудов. Второй виновник
— фосфат кальция, в норме — матери-
ал кости. Кристаллы этого вещества
формируются прямо в аорте (рис. 2),
внутри стенок сосудов, и при этом
продуцируются белки, которые у здо-
рового человека присутствуют только в
костной ткани. В аорте эти белки играют
двойственную роль. Некоторые из них,
1
Сокращаясь и расслабляясь, аорта помогает сердцу перекачивать кровь
например матриксный Gla-белок (Matrix
Gla Protein, или MGP), могут предотвра-
тить кристаллизацию фосфата кальция,
поэтому они называются ингибиторами
минерализации. Но другие, такие, как
фактор транскрипции Runx2, стимули-
2
Обширные участкикальцификациив стенке аорты
(показаны стр ел кой)
Из-за кальцификации
аорта теряет
эластичность,
нагрузка на сердце
возрастает
Аорта
Ле вое
предсердие
Левый
желудочек
сокращается,
выбрасывая
кровь
Аорта сокращается
Левый
желудочек
расслабляется
и наполняется
кровью
27
«
Х
и
м
и
я
и
ж
и
з
н
ь
»
,
2
0
1
6
,
No
6
,
w
w
w
.
h
i
j
.
r
u
Иначе говоря, это экзосомы — посылки
в мембранной упаковке, которые клетка
отправляет во внешний мир (подробнее
см. «Химию и жизнь», 2013, 6).
Все больше данных свидетельствуют
о том, что такие экзосомы производятся
и высвобождаются преимущественно
при наличии сердечно-сосудистых
факторов риска, способствующих
кальцификации, — например, при по-
вышении уровня кальция или фосфатов
в крови пациентов, у которых нарушена
работа почек.
На рис. 4 можно увидеть самые пер-
вые кристаллы в экзосомах, которые
образуются в аорте, — эти экзосомы
ваются, если мы курим, не занимаемся
спортом и не питаемся правильно.
Артерии умеют восстанавливаться,
отстраивая заново поврежденные
участки, но с течением времени ста-
новятся все более узкими и слабыми,
а в худшем случае артерия полностью
закупоривается.
Коронарные артерии, снабжающие
кровью сердце, называются так пото-
му, что напоминают по форме корону.
Когда они блокируются, участок ткани
сердца больше не получает кровь
—
а значит, кислород и питательные
вещества. Это явление называется
ишемией. В течение нескольких се-
кунд у сердца заканчивается энергия,
и оно перестает нормально биться,
происходит инфаркт. Для организма
это чрезвычайная ситуация. Повреж-
дение сердца посылает очень сильный
болевой сигнал в мозг — этого, как
правило, достаточно, чтобы заставить
человека вызвать «скорую помощь».
Человек должен попасть в больницу как
можно раньше, чтобы врачи попытались
раскупорить кровеносный сосуд и вос-
становить поток крови к сердцу. Если
пациенту повезет, это удастся сделать и
часть сердечной мышцы будет сохране-
на, но чаще всего орган повреждается
непоправимо. В течение многих лет уче-
ные пытаются найти способ защитить
сердце от таких повреждений.
Важные открытия часто делаются тог-
да, когда эксперимент дает неожидан-
ный результат и ученый оказывается до-
статочно умным, чтобы понять его при-
чины. Американские ученые проводили
эксперименты на собаках, чтобы по-
нять, какие факторы усугубляют ущерб
от сердечного приступа («Circulation»,
1986, 74 , 1124—1136). Они намеренно
блокировали коронарные артерии
у животных под наркозом в течение
тридцати минут, а затем исследовали
повреждения сердца. Исследователи
пытались выяснить, могут ли несколько
пятиминутных пауз в кровоснабжении
сердца усугубить повреждения при
последующем приступе. Интуитивно
они ожидали положительного ответа,
но получили неожиданный результат:
небольшие остановки кровоснабже-
3
Экзосомы — мембранные пузырьки, которые
клетка сначала отшнуровывает вовнутрь большого
пузырька — мультивезикулярного тела, а потом
выбрасывает во внешнюю среду.На микрофотогра-
фии — эндосомы внутри гладкомышечных клеток,
помеченные зеленым флуоресцентным белком GFP
4
Экзосомасаморфнымфосфатом кальция (темная
область внутри)
мы получили из клеток гладких мышц
аорты человека в эксперименте по их
культивированию. Со временем они
превращаются в крупные «камешки»
(рис. 5), которые затем объединяются
и формируют области кальцификации,
показанные на рис. 2.
Такие изменения фактически ответ-
ственны за смертность от сердечно-
сосудистых заболеваний. Поэтому в
будущих исследованиях мы планируем
выяснить, почему высвобождаются
экзосомы, какие факторы стимулируют
и тормозят этот процесс и как можно
регулировать заполнение экзосом
именно теми белками, которые по-
давляют кальцификацию. Кроме того,
сейчас можно достоверно обнаружить
кальцификацию только с помощью
рентгенологического исследования,
поэтому необходимо разработать бо-
лее простые и доступные клинические
тесты для диагностики. Это помогло бы
предотвратить кальцификацию сосудов
в группах высокого риска, например у
пациентов с хроническими заболева-
ниями почек.
Экзосомы
защищают сердце
Если выложить в ряд один за другим
все кровеносные сосуды в нашем теле
—
артерии, капилляры и вены, — их
суммарная длина составит около 100
000 км, что примерно в 2,4 раза боль-
ше окружности Земли. Чтобы качать
кровь через все эти сосуды, нужен
по-настоящему мощный насос. Серд-
це первым из всех органов начинает
работать в развивающемся эмбрионе
и не останавливается вплоть до смерти
человека. На протяжении нашей жизни
оно делает около 3 миллиардов ударов.
(Любопытно, что и у мышей за их корот-
кую жизнь сердце сокращается столько
же раз, как и у медведей, китов или у
любого другого млекопитающего, — но
это уже другая история).
К сожалению, с возрастом кровенос-
ные сосуды постепенно повреждаются.
Эти повреждения многократно усили-
5
«Камешки» в стенке аорты человека
ПробЛемы И метоДы нАуКИ
28
ния примерно вполовину уменьшили
степень повреждения сердца! Это
явление получило название ишемиче-
ского прекондиционирования: короткие
периоды ишемии подготовили сердце к
защите от последующего длительного
приступа.
Ученые предположили, что ишеми-
ческое прекондиционирование можно
использовать, чтобы защитить сердце
пациента от серьезных повреждений.
Правда, возникает небольшая пробле-
ма: как понять, что нужно обеспечить
пациенту ишемическое прекондици-
онирование, если вы не знаете, когда
у него будет сердечный приступ? И
кто возьмется оперировать человека
с целью устроить ему небольшой сер-
дечный приступ, чтобы защитить его от
большого, который может и не случить-
ся? Парадоксальная ситуация: само по
себе явление очень интересно, и ученые
потратили годы на исследование его
механизма, но возможности использо-
вать его при лечении нет.
Наконец, в 2002 году у ученых воз-
никла сумасшедшая идея: а что, если
ишемическое прекондиционирование
произойдет в другом органе, например
в печени, или почке, или даже в руке?
Ведь достаточно надуть манжету для
измерения давления на руке до чуть
более высоких, чем обычно, значений,
чтобы полностью блокировать приток
крови в руку, — и это уже ишемия! (Во-
обще, «ишемия» — это местное сниже-
ние кровоснабжения, от греческих слов
ἴσχω — задерживаю, останавливаю и
αἷμα — кровь. Так что ишемия, вопреки
распространенному мнению, бывает
не только в сердце.) И в самом деле,
эксперименты показали, что нескольких
коротких периодов ишемии в конечно-
сти достаточно, чтобы защитить сердце
от последующего повреждения. Рука
как будто посылает предупредительные
сигналы к сердцу: «Эй! Осторожно! У
меня ишемия, возможно, она направ-
ляется к тебе!» Это явление вполне
логично было названо «удаленным
ишемическим прекондиционировани-
ем» (рис. 6).
Конечно, эти исследования пока на-
ходятся на стадии проверки гипотез. Мы
до сих пор не знаем, насколько надежна
защита, которую дает этот механизм.
Но если он будет работать, у нас по-
явится простой способ предотвратить
повреждения сердца у людей с высо-
ким риском сердечного приступа. Во
всяком случае, это гораздо проще, чем
вскрывать им грудную клетку!
Пока что ученые во всем мире пыта-
ются ответить на главный вопрос: «Как
это работает?» Несколько лет назад
наша команда предположила, что в этот
периментальные модели. Одна — in
vitro: клетки сердца, кардиомиоциты,
поместили в специальный инкубатор с
пониженным содержанием кислорода;
таким образом моделировался момент
ишемии (гипоксии). Затем содержание
кислорода резко повышали до 21%,
так мы вызывали эффект резкого вос-
становления кровоснабжения (реокси-
генации). Эта последовательность со-
бытий имитирует развитие инфаркта.)
Обработка клеток экзосомами перед
циклом «гипоксия-реоксигенация»
значительно повышала устойчивость
клеток к стрессам и увеличивала их
жизнеспособность.
Вторая модель — in vivo, то есть в
целостном организме: коронарную
артерию сердца крысы под наркозом
зажимали с помощью лигатуры на 30
минут, а потом перевязку удаляли, вос-
станавливая кровоснабжение. Именно
так зачастую протекает инфаркт в
сердце человека, когда гипоксия и ре-
оксигенация последовательно наносят
повреждение ткани сердца. Инъекция
экзосом перед зажиманием сосуда
также увеличивала жизнеспособность
клеток в зоне инфаркта.
Чтобы понять, каким образом эк-
зосомы это делают, мы добавляли к
клеткам химические ингибиторы раз-
личных сигнальных систем и смотрели,
сохраняется ли защитный эффект. Как
оказалось, экзосомы содержат белок
теплового шока HSP70, который свя-
зывается с рецептором клетки TLR4.
Это активирует сигнальные каскады,
которые, в свою очередь, защищают
«энергетические станции» клетки, ми-
тохондрии, от разрушения в условиях
гипоксии-реоксигенации и таким об-
разом спасают клетку от гибели.
Исследования экзосом — захватыва-
ющая и малоизученная область меди-
цины. Нам еще очень многое предстоит
узнать о том, что эти наночастицы дела-
ют в нашей крови. Но мы надеемся, что
в один прекрасный день сможем взять
часть экзосом, улучшитьих воздействие
с помощью суперзащитных молекул и
ввести обратно в кровь пациенту, чтобы
защитить его от сердечного приступа.
Или, возможно, удастся сделать пилюли
с экзосомами? Представьте себе реко-
мендацию врача: «Просто принимайте
один миллиард этих нанотаблеток
каждый день!»
процесс могут быть вовлечены экзо-
сомы — маленькие гонцы, способные
доставлять сообщения в организме,
преодолевая значительные расстояния
как раз с помощью кровеносной систе-
мы. Может быть, это они передавали
сигналы от ишемизированной конеч-
ности к сердцу?
Мы измерили количество экзосом
в крови до и после удаленного ише-
мического прекондиционирования и
увидели, что после ишемии их гораздо
больше! При этом, как выяснилось, эти
экзосомы действительно могут отпра-
вить защитные сигналы к сердцу.
Научные исследования часто разви-
ваются в неожиданных направлениях.
Так и мы на следующем этапе исследо-
ваний установили еще более удивитель-
ный факт: на самом деле миллиарды
экзосом были в крови еще до того, как
мы провели прекондиционирование, и
эти экзосомы тоже были защитными!
Мы очистили с помощью ультрацентри-
фугирования экзосомы из крови крысы,
чтобы проверить их действие на сердце
(Vicencio et al., «Journal of American Col-
lege of Cardiology», 2015, 65 , 15, 1525 —
1536, doi: 10.1016/j.jacc.2015 .02 .026).
Для этого мы использовали две экс-
6
Предварительные кратковременные перебои
в кровоснабжении сердцане усугубляют, а смягчают
последствия инфаркта. Но еще удивительнее,
что такой же эффект дает ишемия конечности.
Причина же, очевидно, в экзосомах, которые рука
посылает к сердцу
Ишемическое прекондиционирование
удаленное ишемическое
прекондиционирование
Профессор Кэтрин Шанахан руководит научной группой в Лондонском коро-
левском колледже, изучает проблемы сосудов при различных заболеваниях и
старении. Александр Капустин — постдок в группе профессора Шанахан, коор-
динатор российско-британских семинаров «Researcher Links» Британского Со-
вета. Тематика его исследований — выяснение роли экзосом в ранозаживлении
сосудов. Шон Дэвидсон — научный сотрудник Лондонского университетского
колледжа, его основные научные интересы — разработка новых методов за-
щиты сердца от инфарктов.
ПробЛемы И метоДы нАуКИ
29
«
Х
и
м
и
я
и
ж
и
з
н
ь
»
,
2
0
1
6
,
No
6
,
w
w
w
.
h
i
j
.
r
u
НаНофаНтастик а
Х
у
д
о
ж
н
и
к
Н
.
Р
ы
с
с
Сразу после свадьбы Дана заметила, что с Киром что-то не так.
Например, он никогда не готовил себе завтрак. Когда Дана подхо-
дила к мультиброднице или яйцеварке, Кир говорил, что будет то
же самое. В принципе, нетрудно сварить четыре яйца вместо двух,
сделать лишний сэндвич и даже положить в посудомойку еще одну
тарелку. Оптимизация ресурсов, говорил Кир.
Потом он попросил постирать заодно его белье. А как это сделать
заодно, если в стиральной машине есть программа для стирки
бюстгальтеров и программа для стирки маек?
Дана забеспокоилась и обратилась за консультацией на психо-
логический форум. Там ей открыли глаза: оказывается, она стала
жертвой домашней дискриминации по гендерному признаку.
Кое-кто до сих пор полагает, будто удел женщины — включать и
выключать бытовые приборы, а мужчина обязан в случае поломки
относить их в сервис и на свалку. Действительно, Кир не любил
нажимать кнопочки, а выбросить что-то — всегда пожалуйста. За
неделю семейной жизни он успел выкинуть йогуртницу, рыбожарку
и тридцать насадок для пылесоса.
Дана решила вывести Кира на чистую воду. На следующее утро не
успел он и рта раскрыть, как она выпалила:
— Я будуназавтрактоже,чтоиты.
Кир потоптался перед яйцеваркой, повздыхал и выдавил:
— Дорогая, лучше не надо. Бытовая техника меня не любит.
— Как это?
— Зубная щетка бьет меня током, телевизор выключается на са-
мом интересном месте, кофе-машина кладет в чашку соль вместо
сахара...
—
Не вешай мне лапшу! Тебя послушать, так бытовая техника
разумна.
—
Вовсе нет. Просто в каждый прибор встроен компьютер, а в
компьютерах бывают вирусы. На вирусы появляется иммунитет,
а где иммунитет — там и аллергия. Видимо, у техники аллергия на
меня. Чего я только не перепробовал — не помогает. Ты моя по-
следняя надежда на нормальную жизнь.
Кир опустился на стул, сложил руки на животе и умоляюще по-
смотрел на жену, а затем на яйцеварку.
— Так вот зачем ты на мне женился! — Дана вспыхнула и кинулась
вон из кухни.
Кир вышел следом. Дана стояла в прихожей; одевалка застеги-
вала на ней пуговицы пальто, а обувалка шнуровала ее ботинки.
Ботинки на шнурках вошли в моду недавно и считались символом
материальногоблагополучия, потому что обувалка стоила целое со-
стояние. На Ютьюбе лежала видеоинструкция, как завязать шнурки
вручную, но мало у кого получалось.
— Я ухожу, — сказала Дана. — А знаешь, почему техника тебя не
любит? Потому что ты сам никого не любишь, только используешь.
Дана переступила порог, Кир бросился за ней. Входная дверь
захлопнулась у него перед носом, злорадно сообщив, что на улицу
в тапках нельзя.
Кир сунул ноги в обувалку — дверь приглашающе распахнулась.
Кир сделал шаг и растянулся поперек порога, а дверь стукнула его
по макушке. Ноги Кира были связаны шнурками от ботинок.
Кир погоревал и купил загородный дом. Тот был построен целиком
из натурального дерева, но обошелся недорого, потому что в нем
отсутствовали Интернет, водопровод и электричество. Из техники
имелась встроенная печь, к которой Кир заблаговременно скачал
инструкцию.
Печь была снабжена хаптическим интерфейсом и включалась
путем сложных манипуляций. Кир открыл два вспомогательных
отверстия и одно главное, заложил в него дрова и поджег. Повалил
едкий дым и заволок комнату.
Печь тоже не любила Кира, хотя как умудрялась — загадка. Вну-
три у нее была одна извилина, да и та для дыма. По крайней мере,
так утверждал нейтронный интроскоп и вряд ли врал — не в том он
был положении. Во-первых, все его дружки остались в городе, а
во-вторых, Кир его стукнул и обещал в случае чего добавить.
В разделе «Самостоятельное устранение неисправностей» пи-
сали какой-то бред. Следовало влезть на крышу и бросить гирю в
трубу или сжечь в печи ведро картофельных очисток. А откуда их
взять без картофелечистки?
Кир распахнул окно, залез под одеяло и всю ночь стучал зубами.
На следующее утро Кир, продрогший иусталый,стоял перед дверью
городской квартиры. Под ногами уютно вибрировал половичок.
Кир ласково погладил дверь — та поартачилась и распахнулась.
Кир сделал шаг и растянулся поперек порога. Половичок намертво
приклеился к его подошвам.
На глаза навернулись слезы. Кир обнял обувалку.
— Хорошие мои! Как я соскучился!
С тех пор в квартире воцарился мир. Кир купил пылесосу новые
насадки, компьютеру — жесткий диск, а в посудомойку засыпал
специальную соль. Он желал зубной щетке доброго утра, а унитазу
вежливо говорил: «До новых встреч!»
Техника отвечала Киру взаимностью, однако требовала новых
знаков внимания. Посудомойка не включалась без волшебного
слова, мусорное ведро домогалось, чтобы Кир выбрасывал в него
подарки. Пылесос хотел насадку для мытья потолка, мультибродни-
ца — подключение к Интернету,а кофе-машина — четыре терабайта
памяти. И куда ей столько? Одного вполне достаточно.
Приборы стали завистливы, мнительны и ревнивы. Компьютер
воевал с телевизором за интернет-трафик, овощерезка была на
ножах с фритюрницей, а если Кир хвалил теплый пол, то рисковал
расстроить кондиционер.
Угодить им всем одновременно было нереально.
Когда анархия достигла апофеоза, в квартиру внесли большую
коробку с надписью «Рациональный Организатор Быта», или, если
читать по вертикали, «РОБ».
Внешне Роб походил на человека и был особенным бытовым при-
бором. Он поработил остальные приборы и призвал их к порядку.
Конечно, Роба тоже приходилось ублажать, упрашивать и зада-
бривать. Но лучше уж одного, чем многих!
Монотехнист
Никон Злобин
30
Лень, по определению В.И.Даля,
это «отвращение от труда, от
дела, занятий; наклонность к
праздности, к тунеядству». Совершен-
но справедливо ее считают недостат-
ком, пороком и даже смертным грехом.
Но лень — не абсолютное зло. С точки
зрения биологии лень — это чрезмер-
ная реализация принципа экономии
энергии.
Все живые организмы стремятся оп-
тимизировать соотношение получен-
ных жизненных ресурсов и затрачен-
ной для этого энергии, то есть получить
побольше, потратив поменьше. И это
не просто умозрительное заключение,
а вывод, сделанный на основании из-
мерений. Подсчет энергетических затрат стали активно ис-
пользовать в исследовании поведения животных примерно с
1970-х годов, чтобы определять приспособительное значение
форм поведения. Определение приспособительного значе-
ния, или адаптивной ценности той или иной поведенческой
формы, — одна из четырех задач этологии, сформулирован-
ных нобелевским лауреатом Николасом Тинбергеном.
Использование методологии вычисления баланса затрат и
приобретений позволило по-новому увидеть многие пробле-
мы биологии поведения. Например, известно, что птицы поют
на заре — почему? Лирическое объяснение — приветствуют
наступающий день — не устраивает биологов, людей ци-
ничных, ищущих во всем биологическую целесообразность.
Крики птиц чаще всего связаны с охраной территории, с
репродуктивной активностью, с появлением хищника. Хищ-
ников на заре нет, ночные уже легли спать, дневные еще спят.
Утренний птичий концерт не может быть брачным сигналом,
поскольку происходит круглый год, а не только в сезон раз-
множения. Значит, это, скорее всего, территориальные крики.
Когда стали измерять энергетические затраты на отдель-
ные формы поведения, исследователи были удивлены. Ока-
залось, что за ночь птицы сильно теряют в весе, например
большая синица — до 10% массы тела (точная цифра зависит
от температуры воздуха). Следовательно, птицы должны ис-
пытывать на заре сильный голод. Так зачем же, как выразился
бы простодушный селянин, не евши, не пивши, рожу не мыв-
ши, горло драть? Дело в том, что при сумеречном освеще-
нии птицы плохо видят, и охота на насекомых, и сбор семян
неэффективны в это время суток. Поэтому рассветные часы
можно потратить на контакты с соседями, выяснить, кого за
прошедшие сутки приели хищники, какие кормовые участки
освободились. А после восхода солнца целесообразнее, то
есть энергетически выгоднее, не песни петь, а кормиться.
Принцип минимизации энергетических трат соблюдают
птицы из отряда врановых Corvus caurinus, когда разбивают
раковины, сбрасывая их на камни. Ученые измеряли высоту,
с которой они бросают раковины, и подсчитывали количество
бросков, необходимых для того, чтобы раковина раскололась.
Оказалось, что суммарная высота сброса (произведение ко-
личества попыток на расстояние до земли в момент броска)
минимальна, если ронять раковину с высоты чуть более 5 м.
Именно ее и предпочитают вороны (Мак-Фарленд Д. Пове-
дение животных. М .: Мир, 1985).
Что такое лень
с точки зрения биологии?
Доктор биологических наук
Д.А .Жуков
Врановые Corvus caurinus бросают раковины не абы как, а с умом. Поленишься
подняться высоко — придется взлетать много раз, прежде чем раковина
расколется, захочешь минимизировать число бросков — придется тащить
моллюска в клюве на высоту пятиэтажного дома... На практике суммарная
высота, на которую они поднимают будущий завтрак, чаще всегооказывается
минимальной (стрелка на рисунке). Птицы не ленивы, они экономят энергию
С
р
е
д
н
е
е
ч
и
с
л
о
б
р
о
с
к
о
в
Высота броска, м
Среднее количество бросков, м
Суммарная высота сброса, м
2
0
10
20
30
40
50
60
3
5
7
15
25
50
75
100
125
Высота броска,
которую предпочитают
птицы, — 5,23 м
С
у
м
м
а
р
н
а
я
в
ы
с
о
т
а
с
б
р
о
с
а
(
ч
и
с
л
о
б
р
о
с
к
о
в
н
а
в
ы
с
о
т
у
о
д
н
о
г
о
в
з
л
е
т
а
,
м
)
31
«
Х
и
м
и
я
и
ж
и
з
н
ь
»
,
2
0
1
6
,
No
6
,
w
w
w
.
h
i
j
.
r
u
Хорошо известно, что лень есть двигатель прогресса. Ле-
нивые птицы научились класть орехи на дорогу, где твердую
скорлупу раздавливают автомобили. Человек, которому в
свое время надоело суммировать одинаковые числа, изо-
брел операцию умножения. Примеров можно привести
множество. Поэтому лень можно назвать лишь чрезмерным
следованием адаптивному принципу экономии энергии при
удовлетворении актуальной потребности. «Наши недостат-
ки — это продолжение наших достоинств», — справедливо
отметил кто-то из французских моралистов. А задолго до
него Аристотель в сочинении, названном «Евдемова этика»,
приводит целую таблицу, в которой каждому свойству чело-
века соответствует его недостаток и излишек. Например,
излишек мужества проявляется в безрассудности, а его
недостаток мы называем робостью. Два полюса скромно-
сти — бесстыдство и застенчивость. В наши дни понятие о
золотой середине и вреде крайностей вполне тривиально,
но не всегда людям легко увидеть проявление этого прин-
ципа в разнообразных частных случаях — будь то лень или,
к примеру, депрессия и гнев, да и любые физиологические
функции живых организмов.
Вопрос о биологической целесообразности лени усложня-
ется ее многочисленными масками. Часто мы принимаем за
проявление лени такие формы поведения, которые опреде-
ляются не стремлением затратить поменьше сил, средств и
времени, а совсем другими потребностями. С другой сторо-
ны, некоторые поведенческие формы имеют в своей основе
именно потребность минимизации затрат, хотя на лень не
похожи. Рассмотрим некоторые из этих ложноположительных
и ложноотрицательных масок лени.
Прагматическая маска лени
«Порядочный химик в двадцать раз полезнее всякого по-
эта», — провозгласил Базаров. Часто ленивыми называют
людей, которые занимаются вещами, не сулящими никакой
практической пользы. Многим кажется, что такие люди за-
нимаются ерундой, потому что им лень прикладывать усилия
для накопления некоего видимого, материального ресурса.
В «Пикнике на обочине» Стругацких герой размышляет о
своем патроне, научном сотруднике: «Сколько уже времени
он с этими “пустышками” бьется, и, по-моему, без всякой
пользы для человечества. На его месте я давным-давно бы
уже плюнул и чем-нибудь другим занялся за те же деньги».
Сам этот персонаж, как мы помним, числился лаборантом,
а в нерабочее время занимался высокоприбыльным неле-
гальным промыслом.
Одно из оправданий непрагматического поведения — его
распространенность среди животных. Например, некоторые
крысы (как правило, это бета-особи, то есть занимающие
вторую, но далеко не последнюю ступень в иерархии) подолгу
исследуют новый предмет, помещенный в клетку. Альфа-осо -
би — главные в стае,— убедившись, что незнакомый предмет
не представляет опасности и не имеет пищевой ценности,
игнорируют его. Аналогичное различие исследовательской
активности альфа- и бета-особей недавно было показано для
птиц — амадин Гульда (Williams et al., «Animal Behaviour», 2012,
84, 1, 159—165 , doi:10.1016/j.anbehav.2012 .04 .025).
Эта закономерность не опровергает принципа экономии
энергии. Особи-исследователи, затрачивая энергию на
изучение бесполезного предмета, делают долгосрочные
инвестиции, ведь условия существования могут изменить-
ся, бесполезная сегодня вещь — обрести биологическую
значимость. И тогда знания и навыки, приобретенные ис-
следователями, быстро распространятся среди прочих
членов их группы. Поэтому любому сообществу живых
организмов полезно иметь в своем составе таких «неэко-
номных» особей.
Дефицит внимания и гиперактивность
Дефицит внимания, часто сопряженный с гиперактивностью,
привлек внимание исследователей в последние десятилетия.
Соответствующий синдром — СДВГ — все больше интересу-
ет врачей. У детей СДВГ обусловлен незрелостью централь-
ной нервной системы, в частности слабостью, неразвитостью
систем торможения. Терапевтическим эффектом при СДВГ
обладают средства, улучшающие кровоснабжение мозга.
Ведь торможение — это очень энергозатратный процесс.
Для того чтобы оставаться в неподвижности — двигательной
и психической, — нужно затрачивать большое количество
энергии. Например, сохранение выражения невозмутимости
на лице человека требует работы мимических мышц, причем
примерно в три раза большего их количества, чем необходи-
мо для выражения любой эмоции (Эттинген Л.Е . Мифологиче-
ская анатомия. М .: ИОИ, 2006). У вполне здоровых, обычных
детей случаются приступы гиперактивности, часто к вечеру,
когда пора угомониться и идти спать. Это удивляет родите-
лей — пришел с тренировки, должен бы устать, а он бегает,
капризничает! Дело именно в том, что ребенок устал. Устала
в первую очередь его ЦНС, что проявляется в ослаблении
функции торможения и, как следствие, — в двигательном,
речевом, психическом возбуждении.
Конечно, СДВГ у детей не имеет отношения к лени. Однако
дефицит внимания широко распространен и среди взрослых.
Но это уже проявление лени. Людям лень концентрировать
внимание — ведь сосредоточение требует активного тор-
можения в ЦНС, а на это нужно расходовать энергию. В ре-
зультате все шире распространяются клиповое восприятие
и клиповое мышление.
Из-за склонности людей к клиповому восприятию один из
принципов телевидения и Интернета — короткий кадр. Чтобы
удерживать внимание зрителя, кадр должен быть не продол-
жительнее нескольких секунд. Даже в передаче «Книжное
обозрение», шедшей на телеканале «Культура», соблюдался
этот принцип. Несмотря на то что передача ориентирована
на любителей чтения, казалось бы склонных к сосредоточе-
нию, и длилась всего пять минут, кадры мельтешили, как в
рекламе или ток-шоу. Ведущий крупным планом, ведущий
в профиль, книги общим планом, ведущий с книгой в руке,
обложка крупно, ведущий общим планом и т. д . Редкую фразу
ведущий заканчивал без смены кадра.
Таким образом, клиповое восприятие основано на неже-
лании концентрировать внимание, нежелании тратить на это
энергию, иными словами, на лени телезрителя, пользователя
Интернета, да и простого обывателя.
Заметим, что поощрение неспособности сосредоточивать-
ся, то есть откровенной лени-недостатка, обнаруживается и в
современной педагогике, в которой распространен принцип
интерактивности. Считается, что без интерактивности ника-
кое обучение невозможно. Действительно, когда речь идет
о маленьких детях, это справедливо. Младшие школьники
просто не могут смирно просидеть 45 минут, они не в со-
Проблемы и метоДы нАуки
32
стоянии внимательно слушать и воспринимать информацию
так подолгу. Но интерактивность назойливо продвигается и в
практику обучения взрослых людей, становится обязательным
элементом при построении лекционных курсов. Увлечение
интерактивностью — постоянные вопросы, адресованные
слушателям, получение ответов, обсуждение этих ответов,
— все это превращает лектора в ведущего, а лекцию в шоу.
мотивационная маска лени
В свое время исследователи были удивлены, обнаружив, что
IQ подростков выше, чем у взрослых людей. Неужели люди
стремительно глупеют к 30—40 годам? А как же быть с дан-
ными о полном созревании головного мозга человека только
к 25-летнему возрасту? По счастью, очень быстро выясни-
ли, что все дело в мотивации. Если взрослым испытуемым
предварительно сообщали, что результаты тестирования IQ
будут учтены при переаттестации кадров, их результаты были
значительно лучше, чем у подростков.
Это вполне понятно. Взрослый человек, в отличие от под-
ростка, уже хорошо знает свои достоинства и свои недостат-
ки. Кроме того, у взрослого другие критерии самооценки —
профессиональные и карьерные успехи. Его мало интересуют
такие абстрактные вещи, как результаты психологических
тестов, которые очень важны подросткам, имеющим пока
что мало других соревновательных критериев. Наконец,
взрослый человек отягощен рядом актуальных проблем, как
профессиональных, так и бытовых. Решение этих проблем
требует усилий, которые ему просто лень растрачивать на
разгадку ребусов, выбор лишних фигур и прочие занятные,
но несущественные для него загадки.
Впрочем, взрослого человека можно мотивировать и дру-
гим способом, пообещав ему денежное вознаграждение за
правильное решение предложенных задач. Тогда он тоже
будет стараться. В противном же случае, когда он проходит
тест только потому, что его очень попросили, он будет ставить
крестики наугад, если задание не решается в течение двух
секунд. Наличие мотивации испытуемых и респондентов сто-
ило бы учитывать психологам и социологам, организующим
то, что они называют исследованиями.
Психологический тип
Замечательный русский писатель Иван Александрович Гонча-
ров имел прозвище Принц де Лень. Так звали его в обществе,
и самому ему это имя очень нравилось. Но был ли автор «Об-
ломова» ленивым человеком? Вовсе нет, судя по тому, сколь-
ко он написал. Конечно, собрание его сочинений меньше, чем
у Тургенева и Толстого, но Гончаров вынужден был служить, и
служил он, занимая должности, отнимавшие много времени
и сил. Он вышел в отставку только в 56 лет и только для того,
чтобы закончить «Обрыв», писавшийся очень тяжело.
Отчего же появилось это прозвище? Дело в психологиче-
ских особенностях писателя, которые проявлялись в его пове-
дении. Сам Гончаров отмечал, что наиболее ему ненавистны
в петербургской жизни торжественные обеды. Он чуждался
светской жизни, да и любой общественной активности, тре-
бующей личного присутствия. Живо интересуясь женщинами
(см. его сравнительные описания женщин разных народов
во «Фрегате “Паллада”»), он так и не женился. В отличие от
большинства петербуржцев того времени, он крайне редко
менял адреса: через год после кругосветного путешествия
поселился на Моховой, где и прожил тридцать лет до самой
смерти. Таким образом, его темперамент никак нельзя на-
звать «кипучим», а, напротив, скорее «ленивым».
Но лень Гончарова не имеет никакого отношения к стрем-
лению экономить энергию, это не та лень, которая составляет
существо его самого знаменитого персонажа. Это проявле-
ние психологических особенностей данной личности.
И среди животных всех исследованных видов мы тоже
обнаруживаем часть особей с низкой двигательной актив-
ностью, с низкой активностью социальной. При появлении
некой внешней угрозы такие животные проявляют реакцию
не бегства, а затаивания. Они показывают высокие способ-
ности к решению задач, лишь бы эти решения не требовали
лишней беготни и прочей суеты. Такие особи не оттесняются
в низ социальной пирамиды. Будучи атакованы, они яростно
защищаются, но сами никогда не инициируют конфликт, по-
тому что социально малоактивны.
Таким образом, порой ленью называют слабые проявления
двигательной и социальной активности, хотя на самом деле
такие люди и животные не экономят энергию, а расходуют
на активность, которая малозаметна поверхностному на-
блюдателю.
Стереотипия — интеллектуальная лень
Говорят, что Исаак Ньютон, отличавшийся многими стран-
ностями, выходя из библиотеки, произносил: «Слава Богу,
ничего нового». Действительно, мы просматриваем новые
поступления для того, чтобы узнать новости, — чему же ра-
доваться, если новостей нет?
Дело в стереотипности мышления. Вообще говоря, стерео-
типия — это хорошо. Накопление психических, поведенческих
и интеллектуальных стереотипов — накопление жизненного и
профессионального опыта. Система представлений об окру-
жающем мире дается каждому человеку со значительным тру-
дом. Поэтому переделывать стереотип или же отбрасывать
его может только очень неленивый, незаурядный человек.
Говорят, что смена научных парадигм происходит в результа-
те естественного вымирания прежнего поколения ученых. Но-
вое поколение воспринимает революционную парадигму как
нечто естественное, поскольку к моменту появления револю-
ционных взглядов у этого поколения исследователей не успели
сформироваться другие стереотипы. А старое поколение не
переучивается, ведь слишком много энергии было потрачено
на формирование их — увы, уже устаревших — взглядов.
Плохо, когда стереотипы формируются на скудном ос-
новании немногих фактов, застрявших в голове. Пример
подобного человека — Рахметов из романа Чернышевского
«Что делать?». Он считал, что по всякой научной специаль-
ности есть две дельные книги, а остальное — пустословие.
Поэтому он прочитывал две книги по каждой из отраслей
И.А .Гончаров. Участник кругосветного путешествия, автор романов,
вошедших в золотой фонд русской литературы, конечно же,
сам не был лентяем обломовского толка
33
«
Х
и
м
и
я
и
ж
и
з
н
ь
»
,
2
0
1
6
,
No
6
,
w
w
w
.
h
i
j
.
r
u
человеческого знания. Печально, что он имел в своем кругу
репутацию широко образованного человека. И среди на-
ших современников много подобных Рахметову, усвоивших
одну-две книги и считающих себя специалистами в данной
области. В Интернете часто встречаем авторитарные ком-
ментарии вроде: «Автор не прав, потому что Докинз пишет
не так!» В основе такого поведения лежит самая настоящая
лень: человеку неохота изучить другие взгляды на предмет,
отличные от тех, что были изложены в первой попавшейся
ему на глаза книге. Ричард Докинз — выдающийся деятель
науки, но иной раз бывают правы и его оппоненты.
Одно дело, когда не может отказаться от своих взглядов
специалист, который потратил, может быть, всю жизнь на
построение схемы изучаемого им явления. Это извинитель-
но уже потому, что этот человек, досконально изучивший
предмет, сделал достаточно много для общего понимания
природы вещей. Мы, например, не осудим И.П .Павлова за то,
что он остановился в шаге от открытия гормонов, будучи не
в силах отойти от принципа нервизма в регуляции функций.
Но подобная ригидность у сравнительно молодого человека
непростительна. И непростительна она не из-за его интеллек-
туальной слабости, а потому что он ленится читать и думать,
заменяет скептицизм верой.
Принцип экономии энергии подталкивает нас к поиску
однозначного ответа на имеющиеся вопросы. Первокурсники
с тоской вспоминают школьные годы, школьные экзамены,
где на поставленный вопрос имелся всегда только один
правильный ответ. Поступившим в университет приходится
не лениться и разбираться в различных взглядах разных пре-
подавателей на один и тот же вопрос.
Псевдоинтеллектуальная маска лени
Студенты, особенно первокурсники, часто объясняют свою
лень — порочную в данном случае — стремлением сохра-
нить силы для учебы. «Голова мне дана, чтобы мыслить, и я
не буду забивать ее всякими фактами и теориями» — такую
фразу я услышал от одного студента. Не все студенты вы-
ражаются столь радикально, но почти все ворчат и недо-
умевают по поводу «бесполезных» предметов. Математики
не понимают — зачем им столько интегралов? Сейчас не
XVIII век! Психологи стонут от морфологии ЦНС — да они за
всю профессиональную карьеру и близко не подойдут к об-
наженному человеческому мозгу! Биолог возмущается тем,
что его заставляют учить названия всех отверстий, бугорков
и отростков на всех костях человека — он собирается зани-
маться нейропротеомикой, а тут такой примитив!
Студенты еще не понимают, что главная цель высшего об-
разования — не приобретение конкретных знаний и навыков,
а обучение самому процессу обучения. По счастью, жестокие
преподаватели не дают увильнуть студенту от «бесполезных»
штудий. Но, прикрываясь сохранением сил для интеллекту-
альной работы, многие норовят попросить у преподавателя
презентацию его лекций. А некоторые, ничего не конспекти-
руя, фотографируют во время лекций каждый слайд.
Здесь будет уместно снова вспомнить И.А .Гончарова, ко-
торый окончил курс в Московском университете в 1834 году.
Вот что он писал на склоне жизни про свои студенческие годы:
«О литографированных лекциях и помину не было. Это —
новейшее баловство, которое, конечно, имеет свою хорошую
сторону в том, что сберегает много времени, избавляя слу-
шателей от скучного труда переписывать, хотя... переписка
эта служила в то же время и повторением лекций.
Мы должны были записывать изустную речь профессора,
и этот трудный процесс приносил нам массу добра. Стено-
графии не было, ловить каждое слово и записывать нельзя,
следовательно, надо было схватывать общий смысл каждого
периода и сжато излагать на бумаге. легко понять, как
такая умственная гимнастика должна была изощрять
соображение, развязывать ум и перо! (выделено мною. —
Д.Ж.) Нет, слава богу, что у нас не было литографированных
лекций!»
Порой слышишь и такое мнение, что на лекции можно не
ходить, если прочтешь учебник. Обратимся опять к мнению
И.А .Гончарова:
«Да и как студенту не посещать лекций? Что же он делает,
спросили бы мы, и почему он студент? Говорят — он дома
может заниматься, читать книги в библиотеках, составлять
по ним записки и т. д. Тогда зачем университет, кафедра и
профессор? — спросили бы мы.
Под личным руководством опытного представителя знания,
кроме догматики науки, фактов, событий, почерпается сила
убеждения, взгляд, критическая оценка, передаваемая не-
редко с жаром, с увлечением. Никакой книжный курс этого
не даст!»
И в то же время мудрый человек подчеркивает необходи-
мость обильного дополнительного чтения (о чем было сказано
в разделе «Стереотипия — интеллектуальная лень»):
«Профессорские лекции, как бы они ни были полны, содер-
жательны, исполнены любви к знанию самого профессора,
все-таки суть не что иное, как только программы, система-
тические, постепенные указатели, регулирующие порядок
приобретаемых знаний. Кто послушает только их и сам не
заразится живой жаждой чтения, у того, можно сказать, все
прослушанное в университете будет — как здание на песке».
Конечно, эти советы предназначены тем, кто хочет стать
специалистом в своей области. Все эти рекомендации мож-
но проигнорировать и тем не менее получить диплом, а то и
прослыть широко образованным человеком.
Подводя итоги
Итак, лень — это чрезмерное проявление потребности эко-
номить энергию, необходимую для удовлетворения всех по-
требностей живого организма. Как и в огромном количестве
других случаев, и повышенная, и пониженная активность
ведет к снижению адаптивной ценности данной формы по-
ведения. Неумение отдыхать столь же пагубно, как и неумение
перестать отдыхать. Нужно соблюдать золотую середину.
И второй вывод, который мы должны сделать: лень часто
маскируется другими формами поведения; с другой сторо-
ны, то, что окружающие считают ленью, часто имеет в своей
основе не стремление к экономии энергии, а совсем другие
механизмы.
Продуктивной вам лени, читатель!
Проблемы и метоДы нАуки
34
Они обмениваются сообщениями, умеют привлечь тех, кто
им полезен, а с теми, кто вредит, изощренным образом рас-
правиться. Они быстро обучаются и долго помнят науку. Будь
это животные, мы бы назвали их разумными. Но речь идет о
растениях.
Синие гусеницы получают отпор
Блуждая по Стране чудес, Алиса повстречала синюю гусе-
ницу, курившую кальян. Судя по описанию, это была личинка
табачного бражника Manduca sexta. Эти гусеницы быстро
растут, достигая в длину семи-восьми сантиметров (Алисина
знакомая была трехдюймового роста), их специально разво-
дят как домашних питомцев (рис. 1). На искусственном корме,
лишенном желтых растительных пигментов каротиноидов, вы-
растают синие гусеницы, потому что сквозь покровы личинок
просвечивает их голубая гемолимфа. В естественных условиях
голубой цвет гемолимфы смешивается с желтым, и гусеницы
получаются разных оттенков зеленого. Чаще всего личинки
табачного бражника кормятся табачными листьями. Немногие
насекомые могут себе это позволить, не опасаясь отравиться
никотином, но синие гусеницы устойчивы к его действию. По-
тому, наверное, и кальян курят.
Никотин — алкалоид, который многие растения семейства
пасленовых (табак, махорка, в меньшей степени картофель и
томаты) синтезируют специально для защиты от травоядных.
Синтез никотина — дорогое удовольствие,он забирает 8% всего
наличного азота, который можно было бы использоватьдля ро-
ста, поэтому растение прибегает к этому средству только в слу-
чае нападения. Укус травоядного повреждает лист и запускает
в нем синтез фитогормонов жасмонатов: жасмоновой кислоты
и ее эфиров, например метилжасмоната (рис. 2). Жасмонаты
по сосудам флоэмы (проводящей ткани, по которой продукты
фотосинтеза перемещаются от листьев к корням) поступают в
корень растения, в его клетках взаимодействуют с регулятор-
ными генами и стимулируют биосинтез никотина. Благодаря
тому что никотин синтезируется в корнях, растение может за-
щищаться даже в том случае, когда съедено более 80% его
листьев. Алкалоид по сосудам ксилемы, ткани, поднимающей
от корней воду и минеральные вещества, движется в наземные
Зеленый ум
Кандидат биологических наук
Н.Л .Резник
1
Гусеницы табачного бражника Manduca sexta
Вверху: Мимоза стыдливая Mimosa pudica быстро привыкает
не реагировать на регулярные толчки
35
«
Х
и
м
и
я
и
ж
и
з
н
ь
»
,
2
0
1
6
,
No
6
,
w
w
w
.
h
i
j
.
r
u
части растения, проникает в клетки листьев, накапливается в
вакуолях и взаимодействует с никотиновыми ацетилхолино-
выми рецепторами травоядных насекомых, вызывая судороги,
конвульсии и даже смерть.
Растение Nicotiana attenuata — дикий родственник культурно-
го табака, растущий в Техасе и на севере Мексики. Его цветки-
граммофончики нуждаются в опылении, но они такие вытянутые
и узкие, что достать из них нектар могут только колибри днем
и бабочки табачного бражника ночью — у них очень длинный
хоботок. Опыляя дикий табак, бабочки заодно откладывают
яйца на его листья.
Нет абсолютного оружия, нет и абсолютной защиты. Гусениц
табачного бражника бесполезно травить никотином, следова-
тельно, синтезировать алкалоид смысла нет. И табак N. attenuata
меняет тактику. Этот феномен исследовали многие ученые, в
том числе специалисты Института химической экологии Макса
Планка («Proceedings of the National Academy of Sciences», 2003,
100, 14581—14586 , doi:10.1073/pnas.2135348100).
Итак, укус гусеницы табачного бражника, как и любое меха-
ническое повреждение листа, вызывает синтез жасмонатов.
Однако фитогормонов при этом выделяется существенно
больше, чем при нашествии обычных травоядных, происходит
так называемый жасмонатовый взрыв (рис. 3).При этом в корни
жасмонаты не поступают, и уровень никотина в растении не по-
вышается. Виной тому каша во рту гусеницы — конъюгаты жир-
ных кислот и аминокислот. Попадая на поврежденный лист, они
стимулируютдополнительный синтез жасмонатов и еще одного
фитогормона, этилена (СН2=СН2), это он подавляет транспорт
жасмонатов в корень и синтез никотина. Из растений, поедае-
мых гусеницами табачного бражника, преимущество получают
те, которые не тратят азот и энергию на бесполезный никотин.
Преимущество, прямо скажем, не ахти какое: несколько круп-
ных прожорливых гусениц быстро прикончат любое растение,
сколько бы азота оно ни сберегло. Следовательно, от гусениц
надо как-то избавляться. И тут на выручку приходит все тот же
этилен. Он жасмонаты только в корни не пускает, а другим их
функциям не препятствует, и фитогормоны стимулируют синтез
ингибиторов трипсина, дитерпеновых гликозидов и органи-
ческих летучих веществ. Их выделяется шесть: цис- и транс-
β-оцимен, линалоол, α-бергамотен, гермакрен А и цис-жасмон.
Трипсин — пищеварительный фермент, когда он малоактивен,
гусеницы меньше едят и замедляют рост. Препятствуют их росту
и дитерпеновые гликозиды. А тем временем летучие вещества
привлекают других насекомых, которые будут рады встрече с
гусеницей. Одно из них — хищный большеглазый клоп Geocoris
pallens, он прокалываетпокровы насекомых и высасываетсоки.
Длина взрослого клопа около трех миллиметров, и добычу он
выбирает небольшую, на трехдюймовую гусеницу не посягнет.
К счастью, ингибиторы трипсина и дитерпеновые гликозиды не
позволяют личинкам табачного бражника вырастать до разме-
ров, неудобных для клопов.Интересно, что мутантные растения,
которые не синтезируют ингибиторы трипсина, не выделяют
и летучих аттрактантов — нечего приглашать на обед, если не
можешь обеспечить нормальную еду.
Гусеницами интересуется и паразитическая оса Cotesia
congregata, откладывающая яйца в их тела. Личинки осы пита-
ются тканями гусеницы, и никотин им вреден. Однако предус-
мотрительное растение никотин не синтезировало, и бражники
съедобны для паразита. Немногие люди умеют так элегантно
обойтись со своими врагами, как дикий табак с синейгусеницей.
Помимо табачного бражника, только два вида насекомых,
персиковая тля Myzus persicae и табачная белокрылка Bemisia
tabaci, могут позволить себе трапезу на листьях табака. У них
мощная система детоксикации, которая окисляет никотин до
менее ядовитых соединений.
В целом алкалоидную систему защиты от травоядных можно
считать достаточно эффективной, но она создает побочную про-
блему. Алкалоид присутствует во всех частях растения, в том
числе и в нектаре, так что пострадать от него могут не только
поедатели, но и опылители.Никотиновые растения, однако, иэту
ситуацию сумели обернуть себе на пользу. Нектар с никотином
горчит, и опылители, попробовав его, летят прочь. Но соседний
цветок тоже горький, поэтому насекомые быстро снуют от цвет-
ка к цветку. То есть никотин, отталкивая насекомых, повышает
при этом эффективность опыления.
Приглашение на капельку кофеина
Иначе выстраивают свои отношения с опылителями рас-
тения, синтезирующие другой защитный алкалоид, кофеин.
Он парализует насекомых и присутствует в листьях многих
растений, в том числе цитрусовых, кофейных и камелий. В
цветочном нектаре этих деревьев кофеин тоже есть, но в
безопасной для опылителей концентрации. Они не только
не избегают цветков с кофеином, но даже предпочитают их
безалкалоидным растениям.
Одними из первых на этот феномен обратили внимание бри-
танские и американские исследователи под руководством про-
фессора университета Ньюкасла Джеральдины Райт («Science»,
2
Никотин, фитогормоны
и летучие вещества табака
Никотин
Жасмоновая кислота
Метилжасмонат
Цис-β-оцимен
Транс-β-оцимен
α-Бергамотен
Лина л оол
Гермакрен А
Цис-жасмон
3
Жасмонаты и этилен регулируют защитные реакции растения табака
Никотин
Повреждение
листа
Уку с
табачного
бра жника
Этилен
Жасмонаты
Летучие
соединения
Дитерпеновые
гликозиды
Ингибит ор ы
трипсина
Привлекают
х ищни ков
и паразитов
Подавляют
рост гусениц
ПРоБЛеМы И МеТоДы НАУкИ
36
2013, 339, 1202—1204 , doi: 10.1126/science.1228806). Ученые
отметили, что медоносные пчелы Apis mellifera чаще посещают
цветки растений, принадлежащих к родам кофейные (Coffea) и
цитрусовые (Citrus), и предположили, что насекомых привлекает
именно кофеин. Они определили содержание алкалоида в трех
видах кофе: конголезском кофе робуста Coffea canephora, ара-
вийском C. arabica и либерийском C. liberica, и у четырех видов
цитрусовых: грейпфрута Citrus paradisi, помело C. maxima,
апельсина C. sinensis и мандарина C. reticulata. Концентрация
варьировала от 0,003 до 0,253 мМ, при таком содержании
кофеина пчелы не ощущают его горечи. Для сравнения — кон-
центрация кофеина в быстрорастворимом кофе около 0,3 мМ.
Нектар цветков различается по сладости, но с концентрацией
кофеина она не коррелирует.
Исследователи предположили, что кофеин влияет на память
пчел, поэтому они лучше запоминают, где находятся кофейные и
цитрусовые цветки, и летают к ним чаще, чем к бескофеиновым
растениям. Чтобы проверить эту гипотезу, у насекомых выраба-
тывали условный рефлекс: давали пчеле понюхать 1-гексанол,
а затем предлагали 0,7 М раствор сахарозы с различными
концентрациями кофеина (от 10-3 до 10-9 М). Контрольные пчелы
получали раствор без кофеина. Спустя 10 минут, 24 и 72 часа
ученые проверили, помнят ли пчелы о связи запаха и сахарозы.
Оказалось, что помнят. Когда пчела собирается пить нектар,
она разворачивает хоботок (рис. 4). Если он разворачивается
в ответ на определенный запах, это означает, что пчела пред-
вкушает еду.
Со временем рефлекс угасал, но даже спустя 72 часа память
о связи запаха 1-гексанола и сахарозы сохранили в три раза
больше «накофеиненных» пчел, чем насекомые контрольной
группы (рис. 5). При этом они не реагировали на запах другого
вещества, 2-октанона.
Кофеин в малых дозах действительно улучшает память пчел,
но каким образом? Влияние кофеина на когнитивные способ-
ности млекопитающих частично определяется его взаимодей-
ствием с аденозиновыми рецепторами нейронов гиппокампа.
У насекомых память, в том числе обонятельная, формируется
в грибовидных телах — парных структурах мозга. Их основные
нейроны, клетки Кеньона, выполняютфункции, сходные с функ-
циями нейронов гиппокампа. Ученые определили, что кофеин в
концентрации 1 мМ взаимодействует с аденозиновыми рецеп-
торами клеток Кеньона, увеличивает проводимость их мембран,
повышает чувствительность нейронов к сенсорной стимуляции.
Результаты, показанные пчелой на экспериментальной пло-
щадочке, не позволяют в полной мере судить о ее поведении
в естественных условиях. Исследование экологического зна-
чения кофеинизации нектара продолжили специалисты Сас-
секского и Бернского университетов («Current Biology», 2015,
25, 2815—2818, doi:10.1016/j.cub.2015 .08.052), кстати, именно
в Сассексе удалившийся на покой Шерлок Холмс разводил
пчел. В экспериментах участвовали насекомые из трех разных
ульев. Их учили прилетать на одну из двух кормушек, располо-
женных в 190 м от улья на расстоянии 2 м друг от друга. Когда
пчелы освоились, одну из кормушек заполнили 1М раствором
сахарозы, а другую — раствором сахарозы с кофеином. Кон-
центрация кофеина была примерно такой же, как в цветочном
нектаре, около 0,14мМ. Ученые в течение трех часов наблюдали
за поведением насекомых.
Оказалось, что пчелы чаще навещают кормушку с кофеи-
ном, чем без него (за три часа в среднем 23,5 и 18,5 визитов),
и делают это гораздо дружнее. Кроме того, кофеин влияет
на параметры танца, который исполняет пчела, вернувшись
в улей. Этим танцем она сообщает другим рабочим пчелам
расстояние и направление до источника провианта. Важно,
танцует ли она вообще и как часто это делает. Сорок две пчелы
из 48, летавших за кофеином, изъявили желание танцевать, и
каждая исполнила в среднем 9,5 танца. В контрольной группе
танцевали только 39 насекомых из 58, по три танца на сестру.
На основании этих данных исследователи подсчитали, что
пчелиная колония за единицу времени вышлет за кофеино-
вым нектаром примерно в четыре раза больше фуражиров,
чем на цветки без кофеина.
Не забудем, что ученые поставили пчелам две кормушки и
насекомые, приученные летать на одну из них, нет-нет да и
завернут на соседнюю. Только пятая часть пчел, летавших за
чистой сахарозой, ни разу не отклонилась от цели, от кофеи-
новой же кормушки не отвлекались 58%. Иными словами, под
влиянием кофеина рабочие пчелы менее склонны расширять
зону фуражировки и искать другие источники корма.
Но все хорошее кончается, закончился и кофеин. На сле-
дующий день экспериментаторы поставили на привычные
места две пустые кормушки. В течение шести дней пчелы
прилетали к ним, надеясь найти сахарозу, но тщетно. Их
упорство слабело день ото дня, однако в первый день они
возвращались к иссякшему источнику кофеина на 23% чаще,
чем к контрольной кормушке.
Обычно пчелы ищут, где слаще, чтобы получить больше
меда, но ради кофеина они готовы пренебречь сладостью.
Обнаружив это, исследователи построили модель, в которой
60% цветков содержат 1М раствор сахарозы, а 40% — 0,8 М,
но с кофеином. Расчеты показали, что пчелы, если они будут
посещать преимущественно кофеиновые цветки, невзирая
на пониженную сладость нектара, соберут на 14,5% меньше
меда, чем с чистых сахарозных кормушек с концентрацией
раствора 1 М. При этом колонии потеряют не только в коли-
честве корма, но и в качестве: мед с кофеином хуже хранится.
Эти выкладки исследователи собираются проверить экс-
периментально, однако уже сейчас ясно, что растение не
просто привлекает пчелу кофеином, оно ею манипулирует, а
из поведения отдельных пчел складывается поведение всей
4
Медоносная пчела разворачивает хоботок в ответ на запах
5
Пчелы, получавшие раствор кофеина в сахарозе, дольше помнили, что запах
1-гексанола предвещает еду, чем насекомые, которым даваличистую сахарозу.
На рисунке представленыданные для1 мМкофеина: менее концентрированные
растворы пчелы потребляют не так охотно
Д
о
л
я
п
ч
е
л
,
р
е
а
г
и
р
у
ю
щ
и
х
н
а
з
а
п
а
х
Сахароза
10 мин
0,2
0,0
0,4
0,6
0,8
24 часа
72 часа
Сахароза + кофеин
37
«
Х
и
м
и
я
и
ж
и
з
н
ь
»
,
2
0
1
6
,
No
6
,
w
w
w
.
h
i
j
.
r
u
колонии. Кофеиновый нектар вынуждает пчел действовать в
ущерб себе, и такие отношения можно смело называть экс-
плуатацией со стороны растений.
Приучение мимозы
Идея о том, что растения как-то себя ведут, не нова. Впервые
ее выдвинул бенгальский ученый сэр Джагадиш Чандра Бос
(1858—1937). Он показал, что ткани растений реагируют на
внешние стимулы (химические и механические воздействия),
изменяя мембранный потенциал клеток, подобно клеткам
животных. Бос считал, что растения могут чувствовать при-
вязанность и боль. Появляются работы, показывающие, что у
растений есть память. Если так, они должны быть способны к
обучению.
Эту гипотезу можно проверить, исследуя старейшую и про-
стейшую форму обучения — приучение. У животных это адап-
тивный процесс, который позволяет особи сосредоточиться
на важных событиях, происходящих вокруг, не отвлекаясь на
несущественные,но постоянные. Например, не стоит обращать
особое внимание на ветер, если он дует всегда или очень часто.
Приучением растений занялись профессор Флорентийского
университета Стефано Манкузо и группа доктора Моники Галья-
но изУниверситета Западной Австралии. (О других работах Мо-
ники Гальяно, посвященных биоакустике растений, см. «Химию
и жизнь» 2013, 9.) В качестве объекта исследователи выбрали
мимозу стыдливую Mimosa pudica (см. рисунок в начале статьи),
которая известна своей чувствительностью к механическим
воздействиям: при малейшем прикосновении она складывает
листья. Это адаптивная реакция — сложенные листья труднее
погрызть. Ученые проверили, можно ли приучить мимозу не
реагировать на постоянные частые сотрясения («Oecologia»,
2014, 175, 1, 63—72 . doi: 10.1007/s00442-013 -2873-7).
Они использовали 56 мимозочек высотой шесть-восемь
сантиметров, выращенные в теплице в отдельных пластиковых
горшках. Эти горшки приподнимали на высоту 15 см и резко
опускали на пенопластовую подложку, которая не давала горшку
подпрыгивать после удара (рис. 6). Каждое растение выдер-
жало шесть серий по 60 ударов с интервалом в 5—10 секунд.
Вторую серию мимозы получили через 10 минут после первой,
как только полностью раскрыли все листья, а следующие через
час, два, четыре и шесть часов. На каждом растении выбрали
три листа, тщательно измерили их площадь и определяли, как
она изменяется после падения.
после шестой серии горшки помещали в специальный шейкер
и встряхивали 5 секунд со скоростью 250 об/мин. По силе это
воздействие не отличается от падения, но оно новое, растению
непривычное, и мимозы отреагировали на него складыванием
листьев. Спустя 10 минут, когда все листочки раскрылись, горш-
ками опять стукали о землю, но растения на этот раздражитель
не реагировали. Значит, не утомилась мимоза от бесконечных
сотрясений, а просто привыкла к повторяющимся стимулам и
научилась не обращать на них внимания.
Приобретенные навыки мимоза сохранила спустя 6 и 28 суток,
причем игнорировала падение с первых же ударов, следова-
тельно, речь идет не о повторном обучении, а именно о памяти.
Обучение быстрее происходит у мимозы, растущей при
слабом свете, чем при ярком, что неудивительно. При тусклом
освещении каждый квант приобретает особую ценность, а в
закрытом листе уровень фотосинтеза падает до 40%, поэтому
мимоза получает дополнительный стимул как можно скорее
привыкнуть к повторяющимся потрясениям и не хлопать пона-
прасну листьями, не расходовать на эти движения драгоценную
энергию. Смена привычного освещения не влияет на память
растений: науку, усвоенную при ярком свете, они помнят и в
полумраке и наоборот.
Ученые полагают, что растения, подобные мимозе, дают
уникальную возможность исследовать научение и память рас-
тений. У растений нет мозга и нервов, но естьсложная кальций-
кальмодулиновая система, сходная с той, которая имеется у
животных. В самом общем виде она выглядит так. Ионы кальция,
поступая извне в клетку, связываются с белком кальмодулином,
который после этого активирует многочисленные ферменты,
изменяющие структуру и свойства многих белков. Увеличение
концентрации Са2+ и его связывание с кальмодулином запуска-
ют в животных клетках самые разные процессы: сокращение
мышц, секрецию гормонов и медиаторов, синтез ДНК, изме-
нение транспорта веществ через мембраны. У растительных
клеток есть рецепторы к ионам кальция, много кальмодулиновых
генов и белков-мишеней для кальмодулина. Не исключено, что
эти белки и ионы кальция образуют сигнальную сеть, которая
регулирует рост и развитие растений, их ответ на внешние
стимулы и, возможно, память.
Второй предполагаемый механизм памяти растений заклю-
чается в том, что клетки воспринимают информацию как поток
ионов, проходящих по ионным каналам, и передают через
межклеточные контакты или биоэлектрические сигналы. Хра-
нить данные, то есть помнить, растительные клетки могли бы,
поддерживая стабильные биоэлектрические градиенты. Воз-
можно также, что изменения условий внешней среды изменяют
метилирование и ацилирование ДНК и гистоновых белков,влияя
на статус хроматина и, следовательно, работу генов.
Все эти гипотезы, безусловно, нуждаются в проверке, но
исследователи уже сейчас прозрачно намекают, что мозг и
нейроны, необходимые для обучения и памяти животных, не
единственно возможные устройства хранения и передачи ин-
формации в природе.
6
Устройство для приучения
мимозы стыдливой.
Обученное растение
не складывает листья
в ответ на частые
удары о землю
Если каждое утро один раз стукать горшком с мимозой о
землю, она будет складывать листья после удара. Но когда
цветочным горшком молотили часто и регулярно, мимозы на-
чали раскрывать сложенные после сотрясения листья еще до
завершения первой серии, после четырех — шести ударов, а
к концу обучения вообще не реагировали на эту скачку. Может
быть, они от усталости стыд потеряли? Оказалось, что нет. Сразу
ПРоБЛеМы И МеТоДы НАУкИ
38
А кружится
голова...
В каком-то смысле человека исследовать гораздо сложнее,
чем разбираться в строении элементарных частиц: их-то
можно разбить на составляющие в ускорителе, а понять при-
чины того или иного поведения человека удается только по
косвенным признакам, наблюдая за реакцией на различные
раздражители. Поэтому физиолог никогда не оставит без
внимания какую-либо неожиданную реакцию — если ее объ-
яснить, то получится новое знание, которое станет очередным
самоцветом в сокровищнице науки о человеке. Примерно так
и обстоит дело с головокружением дискоболов.
В 2011 году Игнобелевскую премию
по физике вручили за выяснение причин
таинственного феномена: почему у дискоболов
голова часто кружится, в отличие от метателей
молота. Лауреаты — Филипп Перрин, Сирил
Перро, Бруно Рагару, Доминик Девитерне
из университета Нанси и Херман Кингмас
из Маастрихтского университетского госпиталя.
В 2005 году Филипп Перрин стал президентом
Европейского общества к линических
исследований расстройств систем равновесия.
Тот факт, что, если крутиться, закружится голова, известен
практически всем. Причина — в расстройстве деятельности
вестибулярного аппарата. Выглядит это примерно так. Чело-
век перестал кружиться, например сошел с карусели. Но мозг
все еще считает, что вращение продолжается, и подает со-
ответствующие сигналы органам тела. Рассогласование этих
команд с реальной ситуацией и приводит к головокружению
как защитной реакции. Когда виртуальная действительность,
сформировавшаяся в мозгу, совпадет с реальностью, голо-
вокружение закончится. Это теория.
Практика выглядит сложнее. И дискобол, и метатель молота
кружатся примерно одинаково, только что один раскручивает
диск, а другой — молот. Тем не менее у первых голова кру-
жится очень часто, в семи случаях из одиннадцати, а у вторых
никогда, хотя на тренировках они мечут молот по десять, а
то и двадцать раз подряд. Головокружение же у дискоболов,
особенно во время тренировок, — весьма сильное, порой
до тошноты. То есть это не какое-то легкое недомогание, от
которого можно отмахнуться. Не удалось приписать это ин-
дивидуальным особенностям: добрая половина участников
эксперимента метала и диск, и молот, однако головы у них
кружились лишь в первом случае. Спортсменам надо было
как-то помочь: все-таки регулярные головокружения — от-
х, как
мемуАры Игнобеля
39
«
Х
и
м
и
я
и
ж
и
з
н
ь
»
,
2
0
1
6
,
No
6
,
w
w
w
.
h
i
j
.
r
u
Х
у
д
о
ж
н
и
к
н
.
К
о
л
п
а
к
о
в
а
Кандидат
физико-математических наук
C.м .Комаров
нюдь не то ощущение, которого ожидает человек, занимаю-
щийся легкой атлетикой. Ну а если не помочь, то хоть как-то
объяснить им причину недомогания.
Ученые решили досконально исследовать, как двигают-
ся люди при выполнении броска, и выявили одиннадцать
эпизодов движения у дискобола и пятнадцать — у метателя
молота. Оказалось, что дискобол только в двух эпизодах
фиксировал свой взгляд на диске или на цели и это занима-
ло лишь 5% времени раскручивания. Метатель же молота
фактически не сводил глаз со своего снаряда: двенадцать
эпизодов, или 70% времени. Другое серьезное различие
касалось движения шеи. Голова дискобола постоянно меняет
положение: относительно туловища она неподвижна лишь
на протяжении пяти эпизодов, или 59% времени, а метатель
молота подобен скале: 99% времени его голова не двигает-
ся относительно туловища. Помимо этого метатель молота
всегда касается земли хотя бы одной ногой, а дискобол в
момент перед броском подпрыгивает. Именно в этот момент
организм окончательно запутывается и утрачивает связь с
реальностью. В самом деле, глаза дискобола не зафиксиро-
ваны ни на одном предмете, видимые объекты стремительно
проносятся перед его взором, и мозг не успевает обработать
визуальную информацию. При прыжке же утрачивается и
тактильная информация: мозг перестает понимать, как тело
человека расположено в пространстве. Головокружение
служит компромиссом, который находит мозг, чтобы выйти
из безнадежной ситуации.
Кстати, про этот эффект знают коллеги метателей по спор-
тивному цеху — фигуристы. При выполнении быстрых вра-
щательных движений они покачивают головой, а на каждом
обороте фиксируют взгляд на каком-то предмете неподалеку.
Если же зафиксировать взгляд не на чем, например как быва-
ет у горнолыжника, попавшего при спуске в густой туман, то
голова может закружиться и без всяких вращательных движе-
ний; даже для того, чтобы понять, едешь ты или уже стоишь,
нужно как следует сосредоточиться. Люди, побывавшие в
этой ситуации, почему-то называю свое состояние «полной
астролябией», видимо, слово красивое.
Хорошо, что бросок диска на соревнованиях длится не-
долго. На тренировках спортсмена заставляют совершать при
разгоне диска не один оборот, а два или три: в этом случае
головокружение усиливается, порой проявляется не после
броска, а во время выполнения разгона, да еще начинается
тошнота. Длительные же расстройства вестибулярного ап-
парата чреваты гораздо более серьезными последствиями.
Специалисты по космической медицине, которые работали
с первыми космонавтами, рассказывают (см. «Химию и
жизнь», 2008, 9), что от этого Герман Титов чуть не лишился
рассудка. За 25 часов он облетел Землю семнадцать раз и
на очередном витке вдруг увидел, что планета разваливается
на куски. Причиной было именно нарушение ориентации:
в нашем организме за нее отвечают прежде всего отоли-
ты — небольшие кристаллы кальцита, расположенные во
внутреннем ухе. Под действием силы тяжести они давят на
соответствующие рецепторы, сообщая организму, где верх,
а где низ. В невесомости этот механизм нарушен, что и при-
водит к столь серьезным психологическим проблемам даже
у таких тренированных людей, каким был второй космонавт
Земли. Впоследствии эту особенность работы вестибуляр-
ного аппарата учли при подготовке космонавтов.
Что касается дискоболов, авторы дают такое объяснение.
В мозгу сходится несколько картин окружающего мира; одна
создается на основе визуальной информации, другая — на
информации от отолитов, третья — на данных рецепторов в
конечностях и других частях тела. В частности, информация
о вращении может идти от гипотетических гравицепторов,
расположенных в туловище, от колебания внутренностей.
Свой вклад вносит и так называемая проприоцептическая ин-
формация — информация о взаимном расположении частей
тела, которая формируется в результате обработки сигналов
от туловища, бедер и нижних частей конечности. Вот эти-то
картины и не может совместить мозг дискобола, обманутый
его сложными движениями.
Если вы
скачали
этот номер
журнала
«Химия
и жизнь»
с бесплатного
сайта,
то
оплатить труд журналистов, редакторов,
художников и корректоров вы можете
по адресу:
http://www.hij.ru/buy_subscribe/
kiosk_onpayvznos.php
«
Х
и
м
и
я
и
ж
и
з
н
ь
»
,
2
0
1
6
,
No
4
,
w
w
w
.
h
i
j
.
r
u
Если вам
надоело
скачивать
случайные
номера
журнала
«Химия
и жизнь»
с бесплатного
сайта,
то
с любого номера вы можете подписаться на
бумажную или электронную
версию журнала по адресу
http://www.hij.ru/buy_subscribe/
40
Н.Анина
После открытия пернатых динозавров
из юрских и меловых отложений Китая
и других стран у большинства палеон-
тологов уже не осталось сомнений, что
предками птиц были тераподы — дву-
ногие, преимущественно хищные ди-
нозавры, включающие такие известные
роды, как Tyrannosaurus, Allosaurus и
Velociraptor. Ученые смогли проследить,
как у динозавров мезозоя возникали
характерные птичьи черты: оперение,
полет, постоянная температура тела,
особенности размножения и роста и
необычная дыхательная система. Не-
редко удается восстановить и облик
динозавра, а вот реконструировать его
поведение значительно труднее. Фило-
генетическое родство и анатомическое
сходство позволяют предполагать, что в
повадках птиц и динозавров было много
общего. Однако предположить — не зна-
чит доказать. Благодаря окаменелостям
ученые узнают о поведении терапод на
поздних этапах брачного периода, когда
дело доходило до гнезд и яиц. Во многом
оно напоминает повадки современных
птиц, устраивающих гнезда на земле.
Так, утконосые динозавры гнездились
колониями, некоторые виды, возможно,
насиживали и защищали яйца. О том, как
вели себя тераподы, приступая к ухажи-
ваниям, до недавнего времени можно
было лишь гадать.
У птиц выбор брачного партнера часто
сопровождается демонстрационным
поведением: появлением брачной
окраски, распусканием перьев, турни-
рами самцов. Теоретически турниры
и демонстрации могли устраивать
и динозавры, поскольку у них были
гребни, рога, пластины и некоторые
другие черты, могущие служить для
привлечения внимания. Но эти же
признаки могли быть не следствием
полового диморфизма, а показателем
социального статуса или возраста; из
наличия гребня не следует, что самец
с его помощью старался произвести
впечатление на самку.
В 2013 году специалисты университета
Альберты (Канада), анализируя остат-
ки травоядных овирапторов, двуногих
динозавров, живших на территории со-
10.1038/srep09472). Их скелеты нашли в
пустыне Гоби, очевидно, динозавры по-
гибли под оползнем во время сильного
ливня (рис. 1, внизу). Исследователи
заключили, что перед ними самец и
самка и у самца мускулатура хвоста была
мощнее, что давало ему возможность
красоваться перед дамой, подобно тому
как это делают современные индюки и
павлины. Очевидно, такое демонстраци-
онное поведение могло быть свойствен-
но и другим овирапторам (рис. 1, вверху).
Исследователи не исключают, что у этих
динозавров был еще и хохолок на голове.
временных Китая, Монголии и Альберты,
пришли к выводу, что они обладали очень
гибким и мускулистым хвостом, которым
могли двигать влево и вправо, вверх и
вниз, а такжераспускать перья, украшав-
шие кончик хвоста («Acta Palaeontologica
Polonica», 59 , 553 —567 , doi: 10.4202/
app.2012 .0093). Судя по развитию му-
скулатуры, овирапторы управлялись со
своим хвостом лучше других терапод.
Позднее канадские ученые тщательно
исследовали хвостовой отдел позвоноч-
ника у двух овирапторов Khaan mckennai
(«Scientific Reports», 2015, 5, 9472, doi:
Окаменевшие
повадки
динозавров
41
«
Х
и
м
и
я
и
ж
и
з
н
ь
»
,
2
0
1
6
,
No
6
,
w
w
w
.
h
i
j
.
r
u
При этом они в том числе роют ногами
землю, имитируя строительство гнезда,
и оставляют неглубокие двойные ямки.
Скопления подобных следов и обна-
ружили Мартин Локли и его коллеги,
только были они побольше птичьих, до
двух метров в диаметре (рис. 2).
Исследователи обнаружили четыре
токовища на территории Колорадо.
Самая крупная площадка имеет раз-
меры примерно 50 на 15 метров, на
ней около 60 парных следов. Второй по
величине участок, размерами 20 на 5
метров, сохранил 8 следов. Каждый след
представляет собой парное углубление,
оставленное левой и правой лапами.
Лапы трехпалые, видны следы двух глав-
ных пальцев с узкими когтями — именно
такие конечности были у терапод. В
том, что следы оставлены тераподами,
исследователи не сомневаются, хотя
костей динозавров они не нашли. Следы
(не сами животные!) удостоились специ-
ально латинского названия Ostendichnus
bilobatus. Первое слово составлено из
латинских ostendo (показывать, демон-
стрировать) и ichnos (следы, отпечатки),
второе переводится как «двудольный».
Один из Ostendichnus bilobatus при-
надлежит двум животным, которые
скребли землю друг за другом на одном
и том же месте. Они делали это с раз-
ной интенсивностью и оставили следы
разного размера. Длина бедер у этих
динозавров была примерно метр и два
метра, а длина туловища — около двух
с половиной и пяти метров. Вероятно,
над следом потрудились представители
разных видов или особи одного вида, но
разного возраста.
Поскребы, чрезвычайно напоминаю-
щие по форме Ostendichnus bilobatus,
оставляют в период ухаживания многие
токующие птицы, гнездящиеся на зем-
ле. Их список длинен и многообразен.
Сюда входят ржанки, страусы, атлан-
тический тупик. У всех видов имитация
постройки гнезда представляет собой
важнейшую часть демонстрационного
поведения, на которую они порой тратят
больше энергии, чем на сооружение
гнезда настоящего. Очевидно, такое
поведение имеет давнюю историю,
поскольку следам, обнаруженным в
Колорадо, около 100 млн лет.
Вверху: так представляют себе токующих
динозавров художники Лида Син (соавтор
исследования) иЮйцзян Хань.
Внизу: общий вид токовища в Колорадо
Гораздо более убедительное свиде-
тельство демонстрационного поведе-
ния терапод в брачный сезон обнару-
жила в 2016 году международная группа
исследователей под руководством
Мартина Локли, профессора геологии
Колорадского университета. Ученые
нашли несколько динозавровых токо-
вищ («Scientific Reports», 2016, 6,18952,
doi: 10.1038/srep18952).
В период размножения многие совре-
менные птицы, гнездящиеся на земле,
собираются на специальных площад-
ках-токовищах показать себя самкам.
Земля и ее ОбитАтели
42
Прежде чем окончательно убедиться в
своих выводах, исследователи рассмо-
трели все возможные причины появле-
ния Ostendichnus bilobatus. Одна из них
заключается в том, что ученые раско-
пали не токовище, а фрагмент колонии
и двойные следы представляют собой
гнезда. Однако в этих углублениях нет
остатков яичной скорлупы, следов де-
тенышей, признаков их выкармливания.
Эти углубления явно нежилые. Кроме
того, настоящие гнезда динозавров
хорошо известны, они другой формы
и окружены валиками из песка, а в
Ostendichnus bilobatus грунт отброшен
в одну сторону, назад. На колонию это
место также не похоже. Колониальные
птицы, такие, как бакланы и фламинго,
устраивают гнезда на равном расстоя-
нии друг от друга, а следы на площадке
расположены неравномерно.
Не могли динозавры выкопать эти
ямы, пытаясь дорыться до воды или
пищи. Если бы они пытались достичь
слоя грунтовых вод, в углублении оста-
лись бы характерные следы, которых
нет. Да и нужды искать воду у дино-
завров не было, потому что площадки
расположены на месте бывших болот
и прибрежных низин. Выкапывать из-
под земли добычу динозавры могли,
но какие следы при этом остаются,
хорошо известно, их форма не имеет
ничего общего с Ostendichnus bilobatus,
равно как и форма, размеры и взаимное
расположения нор, которые динозавры
иногда для себя рыли.
Последний из возможных вариантов
— меченье территории. Хищные млеко-
питающие, особенно кошки, оставляют
следы когтей на деревьях и лежащих
бревнах, однако эти метки обычно
расположены не на одной площадке, а
равномерно вдоль границ участка или
маршрута следования хищника, кото-
рый регулярно обходит свои владения.
Перебрав все возможные варианты,
Мартин Локли и его коллеги пришли к
выводу, что найденные ими следы не
могут быть ничем иным, кроме как сле-
дами демонстрационного поведения
динозавров. Эти здоровенные репти-
лии токовали, подобно современным
птицам (см. рисунок в начале статьи).
А как вели себя древние птицы, можно
лишь догадываться, об их гнездах и то-
ковищах данных пока нет. Но благодаря
колорадской находке исследователи
знают, где их можно обнаружить: на
болотистых берегах и сырых низинах,
где грунт плотный и мягкий, где следы
хорошо отпечатываются и сохраняются
под слоем новых осадков. Возможно,
палеонтологи вскоре приступят к целе-
направленным поискам.
1
Демонстрационное поведение овираптора Ajancingenia yanshini.
Рисунок Сидни Мор, художницы и студентки университета Альберты
2
Следыдинозавра динозавра(Ostendichnus bilobatus)
на токовище вЗападном Колорадо. На заднем плане
Мартин Локли (справа) и его коллега Кен Карт
Скелеты овирапторов Khaan mckennai, получивших
неофициальные клички Ромео и Джульетта
Земля и ее ОбитАтели
43
«
Х
и
м
и
я
и
ж
и
з
н
ь
»
,
2
0
1
6
,
No
6
,
w
w
w
.
h
i
j
.
r
u
44
Слева — алюминиевый панцирь толщиной 102 мм,
в который попал кусочек пластика на скорости
6795 м/с. Справа — 38 -мм алюминиевая защита,
в которой застрял болт после того, как он пробил
стальной лист
Лазер против космического
мусора
Доктор физико-математических наук
В.В.Аполлонов,
Институт общей физики
им. А .М .Прохорова РАН
Мусор у нас над головой
Космический мусор бывает двух со-
ртов: искусственный и естественный.
Искусственный — это верхние ступени
и разгонные блоки ракет-носителей,
отработавшие свой срок, исчерпавшие
ресурс и вышедшие из строя спутники,
а так же обломки — последствия стол-
кновений спутников либо испытаний
систем противоспутниковой обороны.
Естественный мусор — это метеориты
и астероиды. Взрывы и непреднамерен-
Выброшенные частицы мусора
разлетятся веером, и, может быть,
через десятилетия этот поток
окажется на пути других кораблей. Это
будет смертельный дождь
метеоритов, занимающий тысячи
миль пространства.
Джеймс Уайт. Смертоносный мусор
Вверху – иллюминатор, толщина стекла 14 мм.
Трещина — результат попадания песчинки на
скорости 7152 м/с.
ные столкновения в космосе — самые
опасные источники мусора. Больше
всего загрязняют космос испытания
противоспутниковых ракет — таким
способом некоторые страны уничтожа-
ли свои отработавшие срок спутники. В
результате образовались новые облом-
ки размером от сантиметра до метров;
большая часть — куски менее 10 см.
Проблема засорения околозем-
ного космического пространств воз-
никла в момент запуска первого ис-
кусственного спутника Земли в 1957
году, однако получила официальный
международный статус лишь в конце
80-х годов прошлого века. Тогда Ге-
неральная ассамблея ООН одобрила
45
«
Х
и
м
и
я
и
ж
и
з
н
ь
»
,
2
0
1
6
,
No
6
,
w
w
w
.
h
i
j
.
r
u
главные принципы предупреждения
образования космического мусора.
А именно: разработку безотходных
технологических процессов в космосе,
увод исчерпавших ресурс космических
аппаратов с орбиты, где столкновение
высоковероятно, на так называемую ор-
биту захоронения и отказ от испытаний
противоспутниковых средств обороны,
при которых образуется много мусора.
Заметим, что средства для борьбы с
космическим мусором не являются
противоспутниковыми средствами обо-
роны — у них очевидно другие задачи.
Эти меры необходимы, чтобы избежать
эффекта (синдрома) Кесслера — дости-
жения критической плотности мусора,
при которой начинается цепная реакция
фрагментации. Такой процесс способен
разрушить в течение нескольких лет
или месяцев все объекты на орбите и
остановить на десятилетия освоение
космоса человеком. По многим про-
гнозам, для самых загрязненных около-
земных орбит, гелиосинхронных и гео-
стационарных, критическая плотность
может быть достигнута уже к середине
текущего века.
Количество космического мусора
ежегодно увеличивается в геометри-
ческой прогрессии не только потому,
что на орбитах становится все больше
неработающих аппаратов, но и потому,
что любое столкновение двух обломков
приводит к появлению десятков, сотен
и тысяч обломков меньшего диаметра.
В 1996 году французский спутник стол-
кнулся с фрагментом третьей ступени
французской ракеты «Arian». В 2009
году — американский спутник связи
«Iridium» с военным российским спу тни-
мусором нетрудно найти в Интернете
(см., например, http://www.meteovesti.
ru/news.n2?item=63579113117).
Космический мусор небезопасен
для жителей планеты Земля, пото-
му что может свалиться на голову в
буквальном смысле этого слова. Па-
дение в 1979 году станции Skylab на
территорию Австралии обошлось без
человеческих жертв, но погибла корова.
В 1991 году станция «Салют-7» рас-
палась на фрагменты над Аргентиной.
Особенную опасность представляют
те космические аппараты, которые
содержат радиоактивные материалы.
Именно таким был советский спутник
«Космос-594», упавший в 1978 году на
севере Канады. В 1997 году обломок
второй ступени ракеты-носителя Delta
повредил женщине плечо.
Что делать?
Постепенно становится очевидным, что
в ближайшем будущем проблему стол-
кновения с космическим мусором при-
дется учитывать при баллистическом
проектировании любой миссии (пока
это делают только для орбитальных
станций и крупных спутников). Мини-
атюризация космических аппаратов и
использование групп малых аппаратов
вместо одного большого лишь ухудша-
ют ситуацию.
К настоящему времени задача защи-
ты аппаратов от попадания в них мусора
стала критически важной, поэтому при-
смотримся к нему поподробнее. Приня-
то делить частицы космического мусора
на четыре группы, главным образом
в зависимости от размера. От группы
зависят и опасность, и возможность
наблюдения, и меры защиты.
Первая группа — размер более 10 см
для низких орбит и более 1 м для гео-
стационарных орбит — геостационарные
орбиты дальше, места там больше, и
вероятность столкновения меньше. Все
они, будем надеяться, наблюдаются, их
около 14тысяч, последствия при столкно-
вении — гибель корабля. Эти фрагменты
можно было бы удалять механически или
лазером (об этом ниже),но пока чтоот них
приходится уклоняться.
ком связи «Космос-2251», запущенным
в 1993 году и выведенным из эксплуата-
ции в 1995 году, причем образовалось
несколько сотен осколков. В 70 —80 -х
годах США отправили на орбиту не-
сколько килограммов отрезков медных
проволок. Это была попытка создать
вокруг Земли кольцо, отражающее
радиосигнал, — для осуществления
дальней радиосвязи; радиосвязь была
установлена, но кольцо рассеялось, и
проволочки сгорели в атмосфере. В
2007 году успешное испытание Китаем
противоспутникового оружия — разру-
шение их собственного вышедшего из
строя спутника связи — привело к по-
явлению нескольких тысяч фрагментов.
Одним из первых пострадавших
от космического мусора стал шаттл
Challenger в 1983 году — произошло
соударение с микропесчинкой менее
1 мм в диаметре, появилась трещина
на иллюминаторе. Позже эксперты
пришли к выводу, что это была лишь
микрочастичка краски, отслоившаяся
от какого-то аппарата. Сталкивалась с
мусором и советская орбитальная стан-
ция «Салют-7». Не стала исключением и
станция «Мир», солнечная батарея ко-
торой в 90-е годы была пробита куском
мусора, после чего образовалось от-
верстие с рваными краями, диаметром
более 10 см. Сейчас МКС маневрирует
в среднем несколько раз в год, чтобы
избежать возможных столкновений, од-
нако за сохранность станции специали-
стам приходилось не раз поволновать-
ся. Так, в 1999 году чуть не произошло
столкновение с обломком разгонного
блока от ракеты, давно блуждающего
в космосе, а в 2001 году станция имела
шанс столкнуться с семикилограммо-
вым прибором, потерянным американ-
скими астронавтами. Фотографии по-
следствий столкновений с космическим
Лист стали, который пробил болт 6х12 мм на
скорости 6410 м/с(потом он застрял в алюминие-
вой защите)
ТехноЛогии
46
Вторая—от1смдо10см,ихсотни
тысяч, последствия при столкновении —
серьезные разрушения, удалять можно
было бы лазером мощностью порядка
0,5 МВт.
Третья—от1ммдо1см,ихпооцен-
кам десятки миллионов, и защищаться
от них можно только конструктивными
мерами, например экранами; в некото-
рых случаях так сейчас и делают.
Четвертая группа — размер менее 1 мм,
этих, скорее всего, десятки триллионов,
вызывают они эрозию поверхности, и от
них (если это не сенсоры или зеркала
телескопов) можно и не защищаться.
Задача возможна на трех этапах:
упреждающая, за несколько витков, за-
щита конкретного аппарата; защита при
подлете — на «витке столкновения»; и,
наконец, вообще очистка космического
пространства — «уборка квартиры».
Те же и лазер
Лазерное излучение с высокой пиковой
мощностью, обрушившись на фрагмент
мусора, мгновенно нагревает его по-
верхность до температуры испарения
материала и создает импульс отдачи,
достаточный для изменения траекто-
рии. В результате воздействия может
произойти и распад фрагмента на более
мелкие и поэтому менее опасные куски.
Кроме того, часть материала испаряет-
ся, что тоже уменьшает опасность.
Наиболее мощными на данный мо-
мент являются химические лазеры на
фтороводороде (HF, длина волны 2,7
мкм) и фториде дейтерия (DF, длина
волны 4 мкм). При размещении лазе-
ра на Земле излучение должно мало
поглощаться в атмосфере, поэтому
предпочтительнее DF-лазер. При раз-
мещении в космосе заметно пре-
имущество твердотельного лазера с
полупроводниковой накачкой и длиной
волны, близкой к 1 мкм. Лазер должен
работать в высокочастотном импуль-
сно-периодическом режиме — в этом
случае пиковые значения интенсив-
ности излучения возрастают на по-
рядки по сравнению с непрерывным
режимом. Время между импульсами
определяется сменой активной среды в
лазерной зоне химического лазера или
восстановлением инверсной населен-
ности среды в случае твердотельного
лазера. В экспериментах, выполнен-
ных в ИОФ РАН, было показано, что
для наибольшего энергосъема частота
модуляции DF-лазера должна быть
не менее 150 кГц, для твердотельного
лазера — 50—100 кГц, длительность
импульса — 10 —100 нc.
Какие есть варианты наземного раз-
мещения? Можно установить лазер на
высоте 2,5—3,5 км для уменьшения
влияния атмосферы, но лучше исполь-
Защиту российского модуля МКС «Звезда» пробил
алюминиевый болт на скорости 6800 м/с
зовать, как говорят профи, «воздушное
базирование» на высоте 20 км. При
этом уменьшится влияние атмосферы
и увеличится радиус воздействия на
объект. Кроме того, это позволит до-
ставить лазер в любой район, чтобы
повторить облучение через небольшой
промежуток времени (менее суток),
переместившись в ближайшую точку
повторного прохождения цели.
Стационарный лазер можно применить
для поражения мусора, но воздействие
луча эффективно в секторе с полным
углом раскрытия 30° относительно верти-
кали, область воздействия на высоте 300
км — круг диаметром 160 км. Стало быть,
зона поражения — это спиральный след
шириной 160 км, и, совершая 16 витков
в сутки, мишень придет в ту же область
поверхности Земли примерно через
неделю. Использование лазера с малой
частотой повторения импульсов требует
многократного воздействия на тот же объ-
ект, однако при высокочастотном режиме
можно добиться того, что необходимое
воздействие будет произведено за один
пролет.
Проделанный нами и опубликован-
ный в специальных изданиях расчет
показывает, что уничтожать косми-
ческий мусор может как автономный
твердотельный лазерный комплекс
космического базирования, так и
стационарный высокочастотный им-
пульсно-периодический комплекс на
основе DF-лазера с системой фокуси-
ровки и наведения луча.
Трещина в лобовом стекле «Челленджера»,
оставленная крохотной частицей краски
47
«
Х
и
м
и
я
и
ж
и
з
н
ь
»
,
2
0
1
6
,
No
6
,
w
w
w
.
h
i
j
.
r
u
Для ускорения падения фрагмента
мусора в атмосферу необходимо затор-
мозить его и перевести на более низкую
орбиту с меньшим временем жизни. Из-
вестно, что время нахождения объектов
на орбите сильно зависит от ее высоты:
оно составляет около 2000 лет на высоте
1000 км, на 600 км — 25—30 лет, на 200 км
— около недели. В диапазоне 100—1000
км время жизни фрагмента мусора чрез-
вычайно сильно зависит от высоты над
Землей (примерно как седьмая степень
этой высоты), и даже небольшое тор-
можение и снижение орбиты полезно:
понизив орбиту с 300 км до 200 км, мы
уменьшим времясуществования мишени
с четырех месяцев до шести дней.
Расчеты показывают, что в случае
космического базирования достаточно
мощности порядка несколько десятков
киловатт, чтобы существенно снизить
время жизни небольшого фрагмента
космического мусора. Дальнейшее
увеличение мощности лазерного ком-
плекса еще более снижает это время,
то есть увеличивает эффективность
падения уничтожаемого фрагмента
в атмосферу, поэтому для быстрой
очистки космического пространства
необходим автономный комплекс с
мощностью порядка нескольких сотен
киловатт. Частота лазерных серий вы-
стрелов будет определяться частотой
попадания космического мусора в
область действия лазера и временем
энергетической дозаправки в космосе.
Возможен комбинированный вари-
ант — установка наземная, а приемное
зеркало размещено в космосе. В этом
защиты от космического мусора наи-
более пригодны высокочастотные
импульсно-периодические лазерные
комплексы наземного базирования на
основе DF-лазера. При длительности
импульсов 10 нс и частоте 10 кГц тре-
буется лазерный комплекс мощностью
до 2,5 МВт. Такие уровни средней мощ-
ности уже достигнуты на практике.
Для защиты космического аппарата
от столкновения с мусором или мете-
оритными частицами лучше всего под-
ходит автономный высокочастотный
импульсно-периодический лазерный
комплекс. Сделать его нужно на основе
твердотельного лазера и разместить на
самом космическом аппарате. Сред-
няя мощность 200 кВт и длительность
импульсов 10 нс обеспечат защиту от
типичного космического мусора раз-
мером до10 см. Оценки показывают,
что при уже достигнутом уровне раз-
вития твердотельных лазерных систем
(5 кг/кВт) можно строить легкие и ком-
пактные бортовые лазерные комплексы
для защиты космических аппаратов.
Очевидна необходимость в налажи-
вании международного сотрудниче-
ства в данном вопросе. Космические
просторы велики, но в космосе, как и у
себя дома, нужно наводить порядок и
иногда избавляться от старых вещей.
На сегодня проблема космического
мусора — одна из самых острых, и ее
не может решить ни одна отдельно
взятая страна. И политики, и ученые
космической отрасли едины во мнении:
контроль мусора необходим для обе-
спечения безопасной деятельности в
космическом пространстве сегодня и
в будущем. Этот шаг представляется
важным также и для перехода к следу-
ющему этапу международного сотруд-
ничества — противостоянию угрозам
со стороны астероидов и комет, время
от времени проверяющих уровень на-
учно-технического развития на планете
Земля.
случае потери энергии при прохожде-
нии излучения в атмосфере и на при-
емном зеркале потребуют существенно
более мощной установки — уровня
нескольких мегаватт. Частота пусков
определяется частотой прохождения
зеркала над стационарным лазерным
комплексом (в среднем не чаще раза
в неделю) и вероятностью попадания
космического мусора в эти периоды в
область действия лазера.
Лазерный комплекс на твердом теле
с полупроводниковой накачкой видится
более компактным и легким для транс-
портировки в космическом простран-
стве. Опытный образец такого лазера
мощностью чуть более 100 кВт недавно
был создан в США. Высокочастотный
импульсно-периодический режим ра-
боты в случае данного технологического
решения так же возможен. Комплекс на
основе твердотельного лазера с полу-
проводниковой накачкой мощностью
200 кВт с дифракционной расходимо-
стью излучения, работающий в высоко-
частотном импульсно-периодическом
режиме с длительностью импульсов
10—100 нс, обеспечит необходимое
воздействие с расстояния 100 км.
Размер светового пятна на объекте на
таком расстоянии составит несколько
сантиметров.
Выводы
Итак, импульсно-периодические ла-
зерные системы с большой частотой
повторения импульсов могут решить
проблему уничтожения космического
мусора и объектов естественного про-
исхождения или увода их на безопас-
ные орбиты. Для заблаговременной
Сквозноеотверстие врадиаторной панели шатла
«Индевор», пробитое космическим мусором
ТехноЛогии
48
дов, но ведь речь идет о сотнях тысяч
двухколесных машин.
К тому же оказалось, что многие
голландцы вынуждены держать два
велосипеда. Один, чтобы доехать от
дома до ближайшей железнодорожной
станции, второй — от другой железно-
дорожной станции до работы. Потому
что если каждый пассажир потащит в
вагон велосипед, места в электричке
для всех не хватит.
Общественный транспорт — тоже не
выход. Всегда остается последняя миля
от ближайшей остановки транспорта до
места назначения.
Для того чтобы полностью решить
транспортную проблему в городах, ну-
жен транспорт, который можно взять с
Транспорт,
который
носят
с собой
Все жители крупных городов уже по-
нимают, что вместить столько личных
автомобилей, сколько в городе живет
и работает людей, ни один город не
может. Власти вводят платную пар-
ковку или ограничивают право ездить
по городу: по четным дням — машины
с четными номерами, и наоборот. Но
всем ясно, что это полумеры.
В Голландии сделали ставку на ве-
лосипеды. Однако, как показывает
практика, это может отсрочить, но не
одолеть проблему. В Амстердаме, где
большая часть жителей ездит на работу
на велосипедах, уже и для велопарковок
не хватает места1. Пусть на площади,
которую занимает один автомобиль,
можно запарковать десять велосипе-
Х
у
д
о
ж
н
и
к
С
.
Т
ю
н
и
н
49
«
Х
и
м
и
я
и
ж
и
з
н
ь
»
,
2
0
1
6
,
No
6
,
w
w
w
.
h
i
j
.
r
u
собой в вагон электрички или автобус,
унести с улицы в дом или офис, сдать в
гардероб вместе с курткой. И современ-
ная техника предлагает достаточно раз-
нообразные решения в этой области.
Вопрос в том, какие из этих устройств
могут претендовать на роль личного
транспорта, а какие навсегда останутся
спортивными снарядами, приспособле-
ниями для развлечения.
Самое простое из транспортных
средств такого рода — складной само-
кат. Нельзя сказать, что это новомодное
изобретение. Дети катаются на само-
катах уже как минимум полвека, а то и
век. Конечно, современные материалы
привели к кое-каким усовершенство-
ваниям, но общий принцип остался
неизменным: водитель отталкивается
от земли ногой.
На самокате можно ехать по городу
примерно вдвое быстрее пешехода —
километров 10 в час, правда, физиче-
ская нагрузка заметно больше, чем при
неспешной ходьбе. Кроме того, у само-
катов достаточно большие колеса, до 20
сантиметров: это особенно актуально
из-за моды на тротуары, покрытые
вместо асфальта плиткой с довольно
широкими швами.
Поскольку у простого самоката нет
мотора и аккумулятора, он не боится
грязи и сырости. Тем не менее про-
ехать по грунтовой дороге на складном
самокате вам вряд ли удастся, у его
узких шин очень высокое давление на
дорогу, поэтому, если вместо асфаль-
та или плитки под колесами внезапно
окажется земля, вы рискуете полететь
носом через руль. Бывают самокаты с
широкими и даже с надувными коле-
сами, так называемые внедорожные,
но их почему-то не делают складными,
что фактически лишает их смысла как
транспорт и превращает в исключи-
тельно спортивный инвентарь. Такой
самокат уже не сложишь в рюкзак и не
сядешь с ним в метро или автобус.
Существуют и электросамокаты
самых разных весовых категорий. Но
тут сразу возникают две проблемы.
Во-первых, электрика боится сырости.
Во-вторых, аккумуляторы — тяжелые. С
пятнадцатикилограммовым агрегатом
под мышкой в переполненный автобус
не очень-то залезешь. Впрочем, раз-
витие техники приводит к тому, что
аккумуляторы становятся все более
легкими и емкими. Сейчас выпускаются
электросамокаты весом в 10 килограм-
мов. Для крепкого тренированного
спортсмена это уже посильный вес до-
полнительной ручной клади. Но с другой
стороны, зачем крепкому тренирован-
ному спортсмену электросамокат? Он и
своими ногами толкаться может.
Статья про складные велосипеды в
Википедии2 оценивает максимальный
руках. Маленькие модели, распростра-
нившиеся в последнее время, имеют
размеры примерно со скейтборд, но су-
щественно тяжелее из-за аккумулятора,
а по проходимости заметно уступают
самокату. Так что это, похоже, скорее
спортивный снаряд, как и скейтборд.
Не исключено, что в нишу компакт-
ного транспорта в ближайшее время
снова ворвется велосипед, который мы
с самого начала исключили как слишком
большой и требующий парковки. Сей-
час появляются складные велосипеды,
достаточно легкие и компактно склады-
вающиеся, чтобы их можно было таскать
с собой, но в то же время сохраняющие
типичные параметры велосипедной
передачи, которая позволяет даже не
слишком тренированному человеку
ехать со скоростью 20 километров в час.
Заполнятся ли наши города в ближай-
шее время самокатами, моноциклами
и тому подобными транспортными
средствами? Москва в общем-то уже
начинает. За те 15 минут, которые я
трачу на то, чтобы доехать на самокате
на работу, я встречаю минимум еще
двух самокатчиков. А в офисе нашей
небольшой фирмы рядом с вешалкой
для пальто, бывает, и четыре самоката
стоят. И я не вижу никаких причин, по
которым эта тенденция прекратилась
бы. С одной стороны, развитие тех-
нологий будет и дальше радовать нас
более прочными конструкционными
материалами, более легкими аккумуля-
торами, более умными системами под-
держания равновесия. С другой — чем
больше мы видим на улицах людей на
самокатах и гироциклах, тем проще нам
преодолеть психологический барьер
перед тем, чтобы самим на что-то такое
взгромоздиться.
Виктор Вагнер
1 http://www.citylab.com/
commute/2015/02/amsterdam-has-
officially-run-out-of-spaces-to-park-its-
bicycles/385867/
2 https://en.wikipedia.org/wiki/Portable_
bicycle
3 http://www.computerra.ru/136933/
gyrocycle-p4
вес складной машинки, пригодный
для повседневного использования, в 6
килограммов и время складывания (не
считая упаковки в чехол) — в 20 секунд.
Скейтборды и роликовые коньки,
на мой взгляд, перспектив в качестве
транспорта не имеют. С одной стороны,
у них слишком маленькие колесики. По
слегка неидеальному асфальту уже не
проедешь. С другой — прыжки через
бордюры на скейтборде требуют не-
сколько большей спортивной подготов-
ки, чем втаскивание самоката за руль на
тот же бордюр. А коньки слишком долго
снимать-надевать.
Развитие электроники подарило нам
новые виды транспорта — моноколесо
и гироскутер. Эти устройства управля-
ются компьютером, который стремится
обеспечить устойчивость. Поэтому если
ездок наклоняется вперед, машина
начинает ехать вперед, отклоняется
назад — тормозит, вправо-влево — по-
ворачивает.
Когда я впервые увидел на улице че-
ловека на моноколесе на московской
улице, то очень удивился: «Что за цир-
кач?» Я не понимал, как на этом можно
держать равновесие и ехать. Потом
Евгений Золотов опубликовал в журнале
«Компьютерра» серию статей3 об этом
виде транспорта. Прочитав их, я при-
шел к выводу, что моноколесо довольно
перспективно. Самое главное, диаметр
колеса тут чуть ли не вдвое больше, чем
у самоката, а значит, преодолимы более
плохие дороги. И складывать ничего не
надо, спрыгнул с устройства, подхватил
его за специальную ручку и пошел в
здание или в вагон.
Но гиростабилизированный транс-
порт принципиально не работает без
электричества, поэтому с точки зрения
закона он может быть отнесен к транс-
портным средствам с механическим
двигателем. Золотов в своей серии
останавливается на проблемах, кото-
рые возникают в связи с этим, напри-
мер, в Англии. По английским законам
транспортное средство с двигателем
не может ездить по тротуару. А чтобы
оно могло ездить по проезжей части,
необходимо пройти сертификацию на
безопасность, установить габаритные
фонари, а водитель должен получить
права соответствующей (еще не изо-
бретенной) категории. В результате
гироциклы оказываются вне закона вез-
де в городе. Самокатам (без электро-
двигателя) и скейтбордам проще, они
приравнены к пешеходам.
Перспективы двухколесных гироци-
клов (с двумя колесами на одной оси),
на мой взгляд, гораздо хуже. Большие
модели, вроде широко известного
SegWay, занимают на дороге много
места и не могут рассматриваться как
что-то, что можно сложить и унести в
мыСли о будущем
50
Вистории биологии можно выделить
два события, коренным образом изменившие
взгляды на живую природу. Первое — публика-
ция «Происхождения видов» Чарльза Дарвина
в 1859 году, второе — установление структуры
ДНК в 1953 году.
Восьмого июня 2016 года исполняется 100
лет со дня рождения одного из создателей
двуспиральной модели ДНК — Фрэнсиса
Крика (1916—2004). Он родился в городе Уэ-
стон-Фэвелл (Великобритания) в семье обувного фабриканта.
Впрочем, семья была не чужда естествознанию: дед Фрэнсиса
Уолтер Дроббидж Крик (1857—1903) занимался палеонтоло-
гией, его упоминал в научных публикациях Чарльз Дарвин.
В детстве Фрэнсис интересовался разными науками, лю-
бил читать научно-популярную литературу. Рядом с домом
был небольшой сарай, где Фрэнсис и его дядя оборудовали
лабораторию и проводили эксперименты, в основном хими-
ческие. Увлечение наукой способствовало формированию
у мальчика атеистических взглядов: в 12 лет он отказался
посещать церковь и молиться.
В 21 год Фрэнсис Крик получил степень бакалавра физики
в Университетском колледже Лондона. Чтобы заслужить док-
торскую степень, он начал исследования вязкости воды при
высоких температурах, хотя эта тема казалась ему не слишком
увлекательной. Карьеру будущего физика прервала Вторая
мировая война, во время которой он работал в научно-иссле-
довательской лаборатории военно-морского флота Велико-
британии над созданием новых акустических и магнитных мин.
После войны он увлекся биологическими проблемами.
Этому в немалой степени способствовала книга одного из
основоположников квантовой механики Эрвина Шредингера
«Что такое жизнь с точки зрения физики?». Крику очень понра-
вилась идея Шредингера о том, что основой жизни, носителем
наследственной информации должны быть «одномерные
апериодические кристаллы» — биологические полимеры,
состоящие из различных мономеров, и он решил заняться
изучением этих кристаллов.
В 1949 году Фрэнсис Крик поступил в Кавендишскую ла-
бораторию Кембриджского университета, где в то время ис-
следовали сложные молекулы методом рентгеноструктурного
анализа. Этот метод позволял точно определить взаимное
положение участков молекул в пространстве, однако очень
крупные молекулы требовали использования сложного мате-
матического аппарата и громоздких расчетов.
Еще до Второй мировой войны сотрудники этой лаборатории
Макс Перу тц (1914—2002) и Джон Кендрю (1917—1997) начали
исследования пространственных структур белков гемоглобина
и миоглобина. Фрэнсис Крик работал с ними, однако вскоре
его заинтересовала дезоксирибонуклеиновая кислота — ДНК.
К исследованиям ДНК подключился и приехавший Кембридж
молодой американец Джеймс Уотсон (р. 1928).
Вначале 1940-х годов были получены веские свидетельства
в пользу того, что ДНК имеет отношение к наследствен-
ности. Так, уже довольно давно было известно, что если
добавить мертвых бактерий в культуру к живым, то у живых
бактерий появляются некоторые качества, характерные для
погибших. Естественно было предположить, что за передачу
признаков отвечают какие-то вещества. Американские иссле-
дователи Освальд Эвери, Колин Маклеод и Маклин Маккарти
попытались понять, какие именно: они выделяли из бактерий
различные компоненты и добавляли в культуру только их. По
всей видимости, сперва они предполагали, что за передачу на-
следственных свойств отвечают белки. Но белки не вызывали
ожидаемого эффекта, зато его вызвала ДНК бактерий.
Нуклеиновые кислоты открыл в 1869 году швейцарский
биохимик Иоганн Фридрих Мишер (1844—1895). Благодаря
работам Альбрехта Косселя (1853—1927), выполненным в кон-
це XIX века, стало понятным, что в состав нуклеиновых кислот
входят какой-то сахар, фосфат и некоторые азотсодержащие
органические вещества. В дальнейшем было показано, что
существует два типа нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеи-
новая (ДНК) и рибонуклеиновая (РНК), которые окрашиваются
разными красителями. Изначально считалось, что первая из
них содержится только в клетках животных, а вторая — только в
клетках растений, однако затем выяснилось, что и у животных,
и у растений есть обе нуклеиновые кислоты. Было установлено,
что сахар в составе РНК — это рибоза, а в ДНК содержится
дезоксирибоза — сахар, в котором на одну ОН-группу меньше.
Кроме того, в РНК есть четыре азотсодержащих соединения
(азотистых основания): аденин, урацил, гуанин и цитозин (А,
У,Г,Ц).Триизних—А,Г,Ц —входятивсоставДНК,аурацил
в ней заменен тимином (Т).
Физик,
перевернувший биологию
Кандидат биологических наук
С.В.Багоцкий
Фрэнсис Крик
51
«
Х
и
м
и
я
и
ж
и
з
н
ь
»
,
2
0
1
6
,
No
6
,
w
w
w
.
h
i
j
.
r
u
Итак, Уотсону и Крику было известно, что молекула ДНК
—
это спираль и что, согласно «правилу Чаргаффа», адени-
нов в ней должно быть поровну с тиминами, а гуанинов — с
цитозинами. Имелись также некоторые общехимические
соображения: например, гидрофильные фосфаты, скорее
всего, находятся снаружи молекулы, существующей в водном
растворе, а гидрофобные азотистые основания — внутри.
Этого не учел знаменитый американский химик Лайнус Полинг
(1901—1994), незадолго до этого установивший структуру аль-
фа-спирали белка. В предложенной им модели, оказавшейся
ошибочной, и не только по этой причине, азотистые основания
торчали наружу.
В конце 1952 года Фрэнсис Крик задумался о возможно-
сти образования нековалентных водородных связей между
двумя азотистыми основаниями. Он попросил знакомого
химика-теоретика Джона Гриффита рассчитать энергию этих
связей, отражающую их прочность. Из расчетов получилось,
что наиболее прочные водородные связи образуются между
аденином и тимином, а также между гуанином и цитозином.
Все было готово для решающего шага.
Идея о том, как может быть устроена ДНК, пришла в голову
Джеймсу Уотсону 28 февраля 1953 года. Из этой идеи стало
принципиально понятно, каким образом ДНК может самоко-
пироваться и воспроизводить свою структуру из поколения в
поколение. Проверка показала, что расчетные рентгенограм-
мы такой модели совпадают с реальными.
Девятнадцатого марта 1953 года Фрэнсис Крик написал
своему двенадцатилетнему сыну:
Дорогой Майкл,
Джим Уотсон и я, возможно, сделали самое важное откры-
тие. Мы построили модель структуры дезоксирибонуклеино-
вой кислоты (прочти это внимательно), которая называется
Д.Н.К. Может быть, ты помнишь, что гены в хромосомах —
Окрашивание животных и растительных клеток разными кра-
сителями показало, что ДНК содержится почти исключительно
в ядре, а РНК — главным образом в цитоплазме.
О функциях ДНК и РНК ничего не знали до начала 1940-х
годов. Однако в 1940 году бельгийский биолог Жан Браше
(1909—1998) показал, что чем активнее в тех или иных клетках
идет белковый синтез, тем больше в ней РНК. Получалось,
что РНК имеет какое-то отношение к синтезу белка, тогда как
ДНК, согласно результатам Эвери, Маклеода и Маккарти, — к
наследственности. После этого нуклеиновые кислоты, на ко-
торые раньше обращали не слишком много внимания, стали
вызывать большой интерес.
В конце 1940-х годов Эрвин Чаргафф (1905—2002) показал,
что при разложении самых разных образцов ДНК образуется
столько же молей тимина, сколько и аденина, а количество
молей цитозина равно количеству молей гуанина. Однако
соотношение тимина и цитозина в ДНК разных организмов
неодинаково. Установленные им закономерности получили
название «правила Чаргаффа».
Помимо этого открытия Чаргафф прославился афоризмом:
«Уровень развития общества определяется тремя состав-
ляющими: отношением к деревьям; отношением к детям;
отношением к родному языку». К сожалению, в дальнейшем
он отказался признать представления о роли ДНК в наслед-
ственности. В книге «Амфисбена», вышедшей в 1962 году, он
язвительно критиковал молекулярную биологию и всеобщее
увлечение ДНК: «Молекулярная биология — по сути, биохимия,
практикующая без лицензии», — писал он. Отрывки из этой
книги публиковались в редактируемом Т.Д .Лысенко журнале
«Агробиология».
В 1951 году Фрэнсис Крик начал работать над расшифров-
кой пространственной структуры ДНК. Вскоре к работе под-
ключился молодой исследователь из США Джеймс Уотсон. В
дальнейшем он написал книгу «Двойная спираль», в которой
рассказал об истории расшифровки структуры ДНК.
Первые картины дифракции на образцах ДНК получил еще
в 1938 году Уильям Астбери (1898—1961). На основании их
анализа он сделал вывод, что азотистые основания в ДНК рас-
положены стопками друг над другом и расстояние между со-
седними основаниями постоянно. Но это был лишь первый шаг.
Фактическим материалом для расшифровки стали рентге-
нограммы, сделанные в Королевском колледже Лондонского
университета, в отделении биофизики, которым руководил
сэр Джон Рэндалл. Знаменитую «фотографию 51», получен-
ную молодой исследовательницей Розалиндой Франклин
(1920—1958), Джеймсу Уотсону показал Морис Уилкинс
(1916—2004) — он был в хороших отношениях с Уотсоном и
Криком и делился с ними полученными данными. С другой
стороны, кажется весьма вероятным, что натянутые отноше-
ния между Уилкинсом и Франклин были одной из причин того,
что Уотсон и Крик смогли их опередить, предложив верную
интерпретацию.
Дифракционные данные указывали на то, что ДНК имеет
спиральную структуру, но другие особенности строения
пока оставались непонятными. В то время строение про-
стых молекул можно было определить по рентгенограммам
автоматически с помощью расчетов. Однако молекула ДНК
слишком сложна, поэтому пришлось идти другим путем: вы-
двигать разные гипотезы о том, как она устроена, вычислять
рентгенограммы, которые могла бы дать гипотетическая
структура, и затем сравнивать рассчитанные рентгенограммы
с реальными. Строение ДНК нужно было сначала угадать, а
потом проверить, насколько правильна догадка. Гипотезы в
буквальном смысле строили — главным инструментом была
большая модель, в которой роль атомов играли разноцветные
шарики, а роль ковалентных связей между ними — жесткие
металлические спицы.
Письмо сыну о «самом важном открытии»
Страницы иСтории
52
которые содержат факторы наследственности — состоят из
белков и Д.Н .К. Наша структура очень красива...
Теперь мы полагаем, что Д.Н .К. — это код, то есть порядок
оснований (букв) отличает один ген от другого (точно так же,
как отличаются одна от другой страницы печатного текста)...
Иными словами, мы думаем, что открыли основной меха-
низм копирования, с помощью которого живое происходит от
живого. Как ты понимаешь, мы очень взволнованы. Прочитай
это внимательно, чтобы понять. Когда ты приедешь домой, мы
покажем тебе модель.
С любовью,
папа.
В 2013 году это письмо было продано коллекционеру за
шесть миллионов долларов.
Двадцать пятого апреля 1953 года короткая статья Уотсона и
Крика появилась в журнале «Nature». Она перевернула суще-
ствовавшие представления о том, как устроена жизнь. В 1962
году Джеймсу Уотсону, Фрэнсису Крику, а так же Морису Уил-
кинсу была присуждена Нобелевская премия по физиологии и
медицине. Розалинды Франклин, получившей рентгенограммы
ДНК, к тому времени уже не было в живых.
Итак, по Уотсону и Крику ДНК — это полимер, состоящий из
двух цепей, соединенных множеством водородных связей. Эти
связи образуются между азотистыми основаниями, причем
аденинвсегда связан с тимином, а гуанин с цитозином. Подоб-
ная структура делала понятным механизм самокопирования
ДНК: последовательность азотистых оснований (первичная
структура) одной цепи однозначно определяет первичную
структуру другой, и, если разделить цепи, к каждой из них
можно будет «пристроить» новую, ставя А против Т, Т против
А,ГпротивЦиЦпротивГ.
В конце 1953 года Крик и Уотсон публикуют ещеодну статью в
«Nature», где высказывают мнение о том, что в последователь-
ности азотистых оснований в молекулах ДНК закодированы
последовательности аминокислот в белках — и тем самым все
наследственные признаки живых организмов.
В1954 году Фрэнсис Крик наконец завершил работу над
докторской диссертацией и защитил ее. К нуклеиновым
кислотам она никакого отношения не имела и называлась
«Дифракция рентгеновских лучей: полипептиды и белки».
После этого он полностью переключился на молекулярно-био-
логическую тематику.
Главная проблема, которая интересовала его теперь, — про-
блема генетического кода. А именно два вопроса:
—
какие последовательности нуклеотидов соответствуют
каким аминокислотам?
— какие механизмы отвечают за превращение последова-
тельности нуклеотидов в последовательность аминокислот?
Если бы каждому нуклеотиду соответствовала одна амино-
кислота,белки могли бы содержать только четыре аминокисло-
ты. Двухбуквенных последовательностей из четырех букв — А,
Т, Г, Ц, — как нетрудно подсчитать, можно составить 16, трех-
буквенных — 64 . К тому времени было известно, что в белках
встречается 20 разных аминокислот, а значит, двухбуквенный
код не подойдет, одну аминокислоту должна кодировать после-
довательность не менее чем из трех азотистых оснований.(При
этом одну и ту же аминокислоту могут кодировать несколько
разных тринуклеотидов, как и оказалось впоследствии.) Этот
вывод был самоочевиден.
Но неочевидным было многое другое. Например, перекры-
вается ли код? Иначе говоря, последовательность АТЦЦТГ
состоит из двух «кодовых слов» — АТЦ и ЦТГ или, например,
из четырех — АТЦ, ТЦЦ, ЦЦТ и ЦТГ?
Ответить на этот вопрос помогли эксперименты с использо-
ванием веществ, вызывающих выпадения или вставки одного
нуклеотида. Если код перекрывается, то выпадение или встав-
ка одной «буквы» не очень сильно изменит последовательность
аминокислот в белке — всего три соседних аминокислоты
исчезнут или добавятся, и такой белок будет работать почти
нормально. Если же код не перекрывается, то выпадение
только одного нуклеотида в начале участка, кодирующего
белок, изменит всю последовательность аминокислот из-за
так называемого сдвига рамки считывания и работать такой
белок не будет.
Такие эксперименты Фрэнсис Крик провел вместе с Сидне-
ем Бреннером (р. 1927) на вирусе бактерий — бактериофаге
Т4. Оказалось, что при вставке или выпадении даже одного
нуклеотида (мономера ДНК) белки бактериофага T4 портятся.
Значит, код не перекрывается!
Крик и Бреннер подтвердили также, что одну аминокислоту
кодируют именно три нуклеотида. Идея эксперимента за-
ключалась в том, что если в ген вставлен один нуклеотид, то
белок будет нефункциональным, и если неподалеку друг от
друга будут две вставки — тоже. Но если рядом три вставки, то
белок, кодируемый таким геном, окажется активным, потому
что сдвиг рамки считывания будет скомпенсирован, а значит,
восстановится последовательность аминокислот в белке.
Верными оказывались и другие блестящие предположения
Фрэнсиса Крика. В 1956 году, размышляя над тем, какие меха-
низмы могут обеспечить генетическое кодирование структуры
белка,он выдвинул гипотезу осуществовании «адапторов» — ма-
леньких молекул нуклеиновых кислот. Каждая из адапторных мо-
лекул, с одной стороны, может переносить строго определенную
аминокислоту, а с другой стороны, имеет участок, способный
связываться с кодирующей белок нуклеиновой кислотой по тому
же правилу, что и цепи ДНК между собой. Молекулы с такими
свойствами были открыты и получили название «транспортные
Перекрывающийся, частично перекрывающийся и неперекрывающийся
код (из статьи Фрэнсиса Крика 1958 года «On protein synthesis»)
Структура ДНК
азотистое
основание — аденин (а)
Сахар дезоксирибоза
нуклеотид аденозинмонофосфат
53
«
Х
и
м
и
я
и
ж
и
з
н
ь
»
,
2
0
1
6
,
No
6
,
w
w
w
.
h
i
j
.
r
u
РНК» (тРНК). А белково-рибонуклеиновые комплексы, которые,
по Крику, должны катализировать сборку новых белков, вскоре
получили название «рибосомы».
В 1960-х годах исследователям удалось расшифровать ге-
нетический код — выяснить, какая именно тройка нуклеотидов
какую аминокислоту кодирует. Но в этой работе Крик участия
не принимал.
В 1958 году Фрэнсис Крик сформулировал центральную
догму молекулярной биологии, согласно которой перенос
информации в клетке происходит только в одном направлении:
от ДНК к РНК и от РНК к белку. В дальнейшем был обнаружен
перенос информации от РНК к ДНК, но по большому счету
центральная догма остается справедливой. Перенос инфор-
мации от белков к нуклеиновым кислотам невозможен: что
бы ни происходило с белками, на ДНК это повлиять не может.
Еще позднее мы узнали про метилирование ДНК — присо-
единение метильных групп к азотистым основаниям, которое
позволяет сохранить память о режиме активности генов в
прошлом и даже передавать ее следующим поколениям при
клеточном делении. Но это уже другая история.
Таким образом, Фрэнсис Крик сыграл очень важную роль
на ранних этапах формирования наших представлений о
молекулярных основах наследственности. Однако позднее
его интересы переместились в другие сферы.
В начале 1970-х годов Фрэнсис Крик и Лесли Оргел (1927—
2007) опубликовали ряд очень интересных работ, посвященных
проблеме происхождения жизни. В этих работах они убеди-
тельно показали, что количество информации, содержащейся
даже в простейших биологических системах, столь велико, что
их формирование путем перебора всех возможных вариантов
за сколько-нибудь разумный промежуток времени совершенно
невероятно. К аналогичным выводам приходили и другие уче-
ные. Крик и Оргел очень четко и остро сформулировали про-
блему, но не смогли предложить каких-то разумных подходов
к ее решению. (О современных подходах см., например, No 2
«Химии и жизни» за 2013 год и другие статьи рубрики «Биоге-
нез». — Примеч. ред.)
Фрэнсис Крик предполагал, что жизнь не возникла на Земле,
а была занесена откуда-то из далекого космоса, возможно, на
космических кораблях. Свою точку зрения он аргументировал,
в частности, наличием в живых организмах редкого на Земле и
в Солнечной системе молибдена и практическим отсутствием
в них более распространенного хрома. К тому времени астро-
номам были известны звезды, где молибдена было достаточно
много. Оттуда, как предполагал Крик, и была занесена на нашу
планету жизнь.
Еще в молодости Фрэнсис Крик интересовался и другим
научным направлением — исследованием механизмов пси-
хической деятельности. В возрасте, когда человеку приходит
срок подумать о душе, эти исследования стали для него глав-
ным делом.
В 1980году он знакомится с молодым американским исследо-
вателем Кристофом Кохом (р. 1956), увлекающимся изучением
механизмов сознания. Кох был оригинального вида молодым
человеком, ходил на службу в старых джинсах и шокировал
окружающих завиральными идеями. Респектабельные коллеги
смотрели на него с некоторым удивлением и от всей души ре-
комендовали заняться каким-нибудь более солидным делом, а
изучение механизмов сознания отложить до выхода на пенсию.
Но Кох этим советам не последовал. Наверное, именно поэтому
30 лет спустя президент США Барак Обама и поручил ему возгла-
вить Национальную программу по исследованию мозга. Знаком-
ство с Кохом вдохновило Фрэнсиса Крика на то, чтобы оставить
молекулярную биологию и переключиться на нейробиологию.
Сходная ситуация показана, как мы помним, в советском
фильме «Монолог». К престарелому академику Сретенско-
му (его играет Михаил Глузский) приходит молодой чело-
век (его роль исполняет Станислав Любшин), предлагает
бросить наезженную колею, занявшись исследованиями в
принципиально новом направлении, и академик начинает
новую жизнь... Такое случается не только в кино: многие
выдающиеся исследователи в зрелом возрасте меняли
тематику исследований, подчас берясь за задачи, явно не-
подъемные на данном этапе развития науки. Так Альберт
Эйнштейн взялся за создание единой теории поля, а один
из отцов советской водородной бомбы Олег Александро-
вич Лаврентьев (1926—2011) — за исследования в области
управляемого термоядерного синтеза. Возможно, занима-
ясь более реальными задачами, они бы больше сделали для
науки. Но гении живут по своим законам, на то они и гении.
Фрэнсис Крик и Кристоф Кох предложили немало интерес-
ных идей, большая часть которых остается в наше время
недоказанной. Но самое главное, что благодаря авторитету
Крика изучение сознания естественно-научными методами
получило в науке право гражданства.
Завершая разговор о нейрофизиологическом этапе научной
биографии Фрэнсиса Крика, следует отметить, что многие
специалисты-нейрофизиологи относятся к его работам не-
однозначно.
Фрэнсис Крик не слишком любил кропотливый труд в ла-
боратории. Главным и наиболее эффективным методом
его работы были неформальные дискуссии с коллегами,
которые могли продолжаться часами. В этих дискуссиях ос-
мысливались научные результаты, рождались новые идеи и
предлагались способы их проверки, короче — создавалась
наука. Хотя такой стиль работы, казалось бы, подтверждал по-
пулярную в нашем отечестве точку зрения, согласно которой
большинство научных работников — бездельники, которые
только и делают, что пьют чаи в рабочее время. Обладая не-
заурядным литературным талантом, Крик написал несколько
очень ярких научно-популярных книг. Жаль, что большая их
часть до сих пор не переведена на русский язык.
Крик был убежденным атеистом, резко отрицательно отно-
сился к христианству. Он решительно критиковал обязательное
религиозное воспитание в школах Великобритании. «Про хри-
стианство можно говорить в приватной беседе со взрослыми
людьми, но не нужно этому учить маленьких детей», — шутил
он. Для нашей страны сегодня эта фраза в высшей степени
актуальна. При этом Крик хорошо понимал, что религия удов-
летворяет каким-то потребностям людей, по крайней мере лю-
дей определенного типа, и даже пытался это как-то объяснить,
исходя из своих представлений о работе мозга. Он предлагал
британскому правительству сделать день рождения Чарльза
Дарвина, 12 февраля, национальным праздником — Днем науки;
но предложение не было принято.
Умер Фрэнсис Крик от рака в больнице калифорнийского
города Сан-Диего 28 июля 2004 года. Согласно завещанию,
прах великого молекулярного биолога был развеян над Тихим
океаном.
Страницы иСтории
54
Чабрец и другие тимьяны
Русская кухня всегда была пряной, и не только заморские черный перец и лавровый
лист она использовала, своих ароматных трав было вдоволь: чеснок, мята, петрушка,
укроп, чабрец.
Что за растение чабрец? Чабрец, он же тимьян ползучий, Thymus serpillum, — расте-
ние семейства яснотковых (губоцветных). Это не трава, а многолетний кустарничек, его
стебель лежит на земле, а к небу тянутся побеги не выше 15 см с мелкими листочками
и маленькими светло-сиреневыми цветками. В России чабрец растет в южных лесах и
лесостепях европейской части страны, особенно в Воронежской и Ростовской областях.
Там, на сухих песчаных и каменистых почвах, его не заглушают высокие травы. Цветет
чабрец в июне — июле, в августе плодоносит. Кулинары более всего ценят верхние части
цветущих побегов или только листья.
Вильям Похлебкин определял пряности как растительные продукты, обладающие
жгучим вкусом и бактерицидным действием. Чабрец этому определению полностью со-
ответствует. Вкусом и ароматом растение обязано флавоноидам, горечам, хлорогеновой,
кофейной и хинной кислотам, а также высокому содержанию эфирного масла, до 40%
которого составляют фенольные соединения. Горьковатый и жгучий вкус эфирному маслу
придают два монотерпеновых фенола, изомеры карвакрол и тимол.
Состав эфирного масла в растении непредсказуем, поэтому даже соседние кустики
чабреца могут иметь различный аромат, но он всегда сильный и приятный. Недаром
родовое название «тимьян» (Thymus) происходит, по одной из версий, от греческого
thymiama — фимиам, благовонное курение. Но греки, а также древние египтяне исполь-
зовали в качестве благовония другой вид растения, тимьян обыкновенный, о котором
мы поговорим чуть позже. А в России ароматными букетиками чабреца украшали иконы
Богородицы в праздник Успения, за что растение и назвали богородской травой.
Как используют чабрец? В свежем и сухом виде. Свежие веточки хранятся в холо-
дильнике неделю-другую, если поставить их туда в стакане с водой и ежедневно менять
воду. Столовая ложка свежих измельченных листьев приравнивается к чайной ложечке
сухой пряности.
Трудно сказать, с какими продуктами не сочетается тимьян. Его добавляют в супы и
каши, блюда из бобовых, картофеля и жирного мяса, молочные продукты, в том числе
сыр. С чабрецом пекут хлеб, готовят овощные рагу, грибы, омлеты, рыбу, ароматизируют
им напитки, уксус, растительное масло.
Свежие побеги и листья чабреца кладут в маринады, это растение обладает бактери-
цидными свойствами, которые помогают сохранить заготовки.
На Руси чабрец входил в травяные чайные сборы. Например, смешивали в равных
пропорциях листья чабреца и зверобоя и добавляли немного брусничных листьев. С ним
готовили взвары — густые кисловатые подливки на растительной основе, подававшиеся к
мясным блюдам. Взваром называли также сладкий напиток из плодов и трав, но в данном
случае речь идет о подливке.
Чтобы тимьян полностью раскрыл свой вкус, ему требуется длительная тепловая об-
работка, поэтому его добавляют в блюдо в начале приготовления. Например, измельчен-
ным тимьяном натирают мясо, птицу или рыбу перед тем, как жарить, при этом пряность
можно смешать с маслом, солью или панировочной смесью. Или кладут несколько веточек
тимьяна и розмарина внутрь птицы, а когда она приготовится, пряности вынимают.
И о водке. Чабрец, как и другие тимьяны, используют для ароматизации напитков. Из
него даже готовят спиртовые настои, которые применяют в медицинских целях. Однако,
употребляя эти настои, необходимо точно соблюдать дозировку и ни в коем случае не
пить стаканами настоянную на чабреце водку. Это растение обычно используют, чтобы
отучить людей от пьянства.
55
«
Х
и
м
и
я
и
ж
и
з
н
ь
»
,
2
0
1
5
,
No
1
,
w
w
w
.
h
i
j
.
r
u
Н.Ручкина
Что мы едИм
Х
у
д
о
ж
н
и
к
Н
.
К
о
л
п
а
к
о
в
а
Для этого водный настой или отвар чабреца дают больному существенно чаще и в больших дозах,
чем при обычном лечении, после чего велят выпить немного водки, предварительно ее понюхав.
Передозировка чабреца вызывает рвоту, а поскольку она сочетается с приемом алкоголя, пьяница
через неделю-другую такого лечения испытывает сильнейшее отвращение к спиртному.
Чем еще полезен чабрец? Чабрец — противокашлевое и отхаркивающее средство, его настои и
отвары снимают воспаление и успокаивают кожный зуд, растение помогает при вздутии живота и
спазмах кишечника.
Отхаркивающий сироп «Пертуссин» готовят на основе экстракта чабреца. Еще один аптечный
препарат, настойку тимьяна ползучего, назначают как отхаркивающее, противокашлевое и противо-
воспалительное средство.
Лекарственные свойства растения во многом обусловлены тимолом (2-изопропил-5-
метилфенолом), который составляет до 40% эфирного масла чабреца и других видов тимьяна.
Это спирторастворимое соединение обладает дезинфицирующими свойствами, стоматологи с его
помощью обезболивают дентин и обрабатывают им дупло перед тем, как ставить пломбу. А еще
тимол используют в качестве консерванта, поэтому тимьяны — желанная пряность в маринадах.
Тимол, принятый в больших дозах, вызывает рвоту, сильное мочеиспускание, потоотделение и
обильную жажду.
Из-за высокого содержания тимола чабрец и другие виды тимьяна противопоказаны пациентам
с язвенной болезнью желудка и двенадцатиперстной кишки в стадии обострения, а также людям с
почечной и сердечной недостаточностью. Его следует избегать и беременным женщинам, поскольку
тимол может вызвать сокращение матки.
Но конечно, не тимолом единым силен тимьян. В его состав входят дубильные вещества, ор-
ганические кислоты и витамины, в том числе аскорбиновая кислота, которая улучшает аппетит и
нормализует сон.
другие тимьяны. Род тимьян насчитывает более 400 видов, но далеко не все они используются в
кулинарии. Один из самых известных — тимьян обыкновенный T. vulgaris. Его родина — Средиземно-
морье, в России он в диком виде не встречается. Тимьян обыкновенный выше ползучего, его стебли
достигают полуметра. Именно T. vulgaris египтяне использовали для бальзамирования, а древние
греки — для ароматических курений. По составу эфирное масло тимьяна обыкновенного близко к
эфирному маслу чабреца, но содержит больше фенольных производных и соответственно тимола.
Тимьян обыкновенный — одно из основных составляющих знаменитых пряных смесей «Прован-
ские травы» и «Букет гарни». «Прованские травы» — сухая смесь, в ней также присутствуют чабер (не
путать с чабрецом!), майоран, розмарин, орегано и другие травы. Для «Букета гарни» используют по
возможности свежие растения, связанные ниточкой в пучок. Чаще всего в его состав входят, помимо
тимьяна, лавровый лист, базилик, размарин, иногда петрушка и другие пряности. Этот букет кладут
в суп, бульон или рагу и вынимают, когда блюдо готово. Если свежих пряностей нет, берут сушеные,
в этом случае их помещают в марлевый узелок, который легко удалить из кастрюли.
Тимьян лимоннопахнущий T. citriodorus, невысокое вечнозеленое растеньице, которое используют
как пряность и ингредиент травяных чаев, а свежие листья добавляют в салаты.
Тминный тимьян T. herba-barona назван так потому, что пахнет тмином и нередко заменяет его
на кухне.
тимьян и сливы. Попробуем приготовить с тимьяном блюдо из доступных продуктов и не очень
сложное. Нам понадобятся две с половиной столовые ложки оливкового масла, полкило свиной
вырезки, три четверти чайной ложки соли, полчайной ложки свежемолотого черного перца, полкило
мелких спелых слив (лучше купить их на рынке), две столовые ложки меда, измельченный зубчик
чеснока, две столовые ложки мелко порезанного свежего тимьяна.
Сначала мясо. Свинину посолим, поперчим (полчайной ложки соли и четверть чайной ложки
перца) и положим в кастрюлю или глубокую сковородку, на дно которой нальем полторы столовые
ложки оливкового масла. Масло надо равномерно распределить по дну и прогреть кастрюлю на
среднем огне. Свинину быстро обжарим, чтобы обе стороны стали коричневыми, а затем поставим
кастрюлю в духовку, разогретую до 260оС, на 15 минут. Затем вынем мясо из кастрюли, дадим ему
остыть и разрежем на 12 ломтиков.
Кастрюлю, в которой готовилась свинина, мыть не надо. Положим в нее сливы, освобожденные
от косточек и разрезанные на четвертушки, кожицей вниз. Столовую ложку масла, мед и чеснок
хорошо перемешаем и равномерно нанесем на сливы, посыплем оставшимися солью и перцем и
обжарим шесть минут или до легкого подрумянивания. Припорошим их нарезанным тимьяном и
подадим со свининой. Блюдо можно украсить веточками чабреца.
56
Х
у
д
о
ж
н
и
к
В
.
К
а
м
а
е
в
Х
у
д
о
ж
н
и
к
П
.
П
е
р
е
в
е
з
е
н
ц
е
в
57
«
Х
и
м
и
я
и
ж
и
з
н
ь
»
,
2
0
1
6
,
No
6
,
w
w
w
.
h
i
j
.
r
u
фантастиК а
Ярко-желтая вывеска, клоунская физиономия с торчащим,
как у пса, ухом — да, похоже, до приюта «Варфоломей» я
все-таки добрался. Долгая дорога оказалась, устал ужас-
но. Но Форд, во-первых, настоятельно рекомендовал, а
во-вторых, у меня в рюкзаке был подарочек для хозяйки
гостиницы. Такие сантименты были совершенно не в Фор-
довом духе — наверное, поэтому я согласился.
Дверь под вывеской была заперта. Я постучал — с той
стороны залаяли собаки, голосов на пять. Замок клацнул.
Здоровенный дядя в зеленом хирургическом костюме
отворил дверь, на ходу подхватывая зверей помельче и
отпихивая тех, что покрупнее.
— Мне бы... эээ... Лилию Исаковну.
Хирург (он-то что здесь делает?) кивнул: туда, мол. Я во-
шел и понял, что приют, конечно, здесь есть, но, кажется,
ветеринарный. Об этом-то Форд не упоминал.
В неосвещенном коридоре вдоль стен стояли клетки и
переноски. Некоторые — точно обитаемые: жильцы шур-
шали, сопели, пару раз сверкнули глаза.
Я пробился через пластиковую занавеску, какие устра-
ивают в заводских цехах, и оказался в полутемном поме-
щении. Мерцало стекло, отсвечивало дерево, пахло уже не
ветлечебницей, а корицей. Настольная лампа, стол, за ним
старушка — лицо, как печеное яблоко, паутинная седина.
— Добрый вечер, — сказала она. — Я Лилия Исаковна. У
вас там кто? Ну, кого вы привезли? Или вы забрать?
—
Я вообще-то думал, здесь гостиница... Форд сказал,
чтобы я остановился именно у вас, и... — тут я как раз успел
нашарить коробку, — и он еще вам просил передать. Вот.
По лицу старушки тенями скользнули непонимание, удив-
ление, усмешка.
—
Форд? Кто это? Ах, да, припоминаю... такой очарова-
тельный иностранец. Инженер, кажется? Бывал тут, да... У
него бульдог. Что же вы стоите, пойдемте!
Мы вышли через какую-то другую дверь и стали под-
ниматься по лестнице. Насчет Дэви Форда, конечно, было
правдой, что он иностранный инженер. В остальном я был
не очень уверен. Очаровательным я бы его точно не назвал,
а уж интересоваться насчет домашних любимцев... Он и сам
был вылитый бульдог.
—
У нас тут приют для животных, как видите, — про-
должала старушка, бодро шагая впереди. — Ну и время от
времени бывают выставки, соревнования. А гостиница не
всякая пускает с животными, поэтому несколько номеров
у нас есть. Вот, собственно, сюда.
Щелкнул замок, вспыхнул свет.
—
Отлично, то, что надо, — выдохнул я, не кривя ду-
шою. — Спасибо. Сколько за ночь?
—
А завтра, завтра все. — От Лилии Исаковны остался
только легкий голосок, эхо, «топ-топ -топ» в коридоре.
Я присел на застеленную пестрым лоскутным одеялом
кровать. Ноги мои... шея. .. В глазах, кажется, вся дорожная
пыль собралась. Забавный у них тут стиль. Как это? Колони-
альный? Обои сбукетами, везде шторы, подвязанные внизу,
камин. Полочки, вазочки, сухой букет, большущие настоль-
ные часы. О, уже поздно все-таки. Рядом с часами — фото
в рамке: молодая женщина, очень красивая, в свадебном
платье, а на руках у нее, словно какая-то невиданная дуэнья
—
пышные юбки, фартук, белый чепец, — маленькая со-
бачкассуровым выражением на длинной черной мордочке.
Утром на «даме с собачкой» первым остановился взгляд.
Потом я снова разглядел занавесочки, букет и камин с
часами. Боже, что за бабушкина дача? А, ну да — собачий
приют... Семь утра. На завод к десяти, значит, пора вставать.
Неизвестно еще, позавтракать дадут ли. А то насыплют су-
хариков миску да воды нальют — кушайте, гости дорогие.
Однако внизу в приемной старушка Лилия Исаковна пила
чай с бутербродами.
—
Доброе утречко, — сказала она. — Как спалось? При-
соединяйтесь. Вам кофе или чаю?
— Отлично спалось, спасибо. Чаю было бы неплохо.
— Выбирайте тогда, какой заварить.
Хозяйка пододвинула мне китайский сундучок, набитый
разнокалиберными пакетиками, коробочками ибаночками.
Я не люблю зеленый чай и не очень жалую травяные смеси,
но одна из коробочек сильно пахла мятой и анисом, как
леденцы. На ней была надпись от руки: «Правдивый чай».
— Запах такой приятный. Как в детстве.
— Вкус тоже приятный, — заметила Лилия Исаковна.
— А что там? И почему «Правдивый»?
—
Ну, наверное, потому, что настоящие травы: бадьян,
шиповник, пустырник, будра. Это вообще-то лечебный чай,
витаминный и успокаивающий, но можно и просто так. А
еще он иногда помогает слышать правду.
— Как это?
Старушка пожала плечами:
—
Не знаю. Но считается, что если его выпить, то все
как-то .. . проясняется, что ли. От головной боли, во всяком
случае, помогает.
Хм. Голова у меня не болела, но вот ясность и спокой-
ствие... Не то чтобы я чего-то опасался на заводе, наоборот,
но место новое, и установку их я до этого никогда не видел.
Вдруг что-то не так пойдет, спокойствие мне бы не помеша-
ло, да и ясность тоже. Так что я заварил себе правдивого чаю
и, ожидая, пока он настоится, прошел за Лилией Исаковной
к рабочему столу. Мне нужно было заплатить за ночлег, а там
у нее был терминал, я заметил, когда спускался.
— И что вы так торопитесь расплатиться? И откуда знаете,
сколько тут пробудете?
Правдивый
чай
Юлия сиромолот
Я знаю силу слов.
В. Маяковский
58
—
Очень просто: мне послезавтра в главконторе надо
быть, а туда сутки почти ехать. Значит, все дела надо за-
кончить сегодня.
— Вам виднее, эээ... О, что здесь написано, я правильно
прочла? «Яноро»?
— Да. Это цыганское имя, означает «январь».
— Неужели?
—
Строго говоря, в честь святого Януария. Но меня на-
звали в честь января, да. Бабушка постаралась. А так вы
можете звать меня Ян.
Интернет у нее был очень неторопливый — пока машинка
считывала карточку, я успел и чаю отхлебнуть (он и на вкус
отзывался леденцами), и рассмотреть на рабочем столе
среди всякой канцелярской мелочи смешную чугунную
статуэтку. Высотой в ладонь, она изображала, кажется,
запорожца — широкие штаны с напуском на сапоги, вы-
шиванка, трубка в одной руке и большая соломенная шляпа
в другой, — вот только вместо положенного чуба и длинных
усов — большие висячие уши и вытянутая морда гончей. У
этого запорожца была собачья голова!
— Вот ваша карточка, Ян, — сказала наконец Лилия Иса-
ковна. — Хорошая вещица, правда? Уж и не знаю, где наш
друг Дэви такую раздобыл. Передайте ему от меня большое
спасибо.
«Я знаю силу слов» — было написано на плакате у дороги.
Я усмехнулся. Иногда это бывает забавно: вот, к примеру,
сколько раз я слышал в детстве песню о том, как «вышел в
степь широкую парень молодой», а теперь вот эти самые
«курганы темные, солнцем опаленные» тянулись справа от
дороги. Только были они не темные, а самых невероятных
цветов — розовые, красные, словно в самом деле солнцем
опаленные, светло-фиолетовые идаже зеленые, поросшие
лесом. Между нимистелились золотые поля — бесконечный
подсолнечник, а выше было только синее небобез единого
облачка.
У поворота на завод «Мак-Леннан» тоже росли подсолну-
хи, огромные, — я таких сроду не видел. С поля доносился
смех. Какие-то русалки полевые в курточках с фирменным
логотипом фотографировались там посреди гигантских
цветов. Мне помахали руками и что-то такое прокричали
веселое. Я не расслышал, но тоже помахал рукой.
Завод жил полной жизнью. На проходной стояла очередь
из грузовиков. Стаи одурелых от счастья голубей топтались
по тентам и курлыкали, как пьяные. Охранник что-то про-
бурчал в противопылевую маску. Я показал ему паспорт,
получил пропуск на цепочке и прошел на территорию. Пер-
вым делом предстояло познакомиться с директором. Вслед
за щебечущей секретаршей (полон рот резинки у нее, что
ли? Ни слова не разобрать было...) я поднялся на второй
этаж, прошел мимо целого улья сотрудников, сидевших в
стеклянных клетушках, и пожал руку загорелому дядьке с
казацкими усами.
— Хэло мистэр...эээ ...Шерни...Черни...
— Чернышевский, — сказал я. — Да там с другой стороны
по-русски написано.
Директор облегченно вздохнул. Еще бы — после Дэви-то,
который, кроме английского и некоторых смачных валлий-
ских выражений, никаких других языков не знал. На радо-
стях он забормотал что-то дружелюбное. Голос у него был
тихий, да еще эти усы... Я бы и переспросил, но тут директор
хлопнул меня по плечу: «Лады?» — «Лады», — отвечал я,
потому что в целом догадывался, что ничего особенного
он мне сказать и не мог, во всяком случае, не в первые же
пять минут знакомства.
Но все-таки было в этом что-то странное. Время от вре-
мени на столе включалась рация. Секретарше директор
тоже что-то такое сказал, когда она выходила, — и не в
усы, разумеется. Пока мы друг другу представлялись,
заглянул еще кто-то из заводчан и тоже обменялся с
директором парой слов. И я, конечно, все это слышал.
И ничего не понимал. Сначала я подумал, что дело в
непрерывном шуме — мимо администрации то и дело
проезжали грузовики, где-то на территории вскрикивал
маневровый тепловоз, цеха издавали не очень громкий,
но все-таки ощутимый гул, да еще эти голуби, — все это
должно было, конечно, сливаться в белый шум. Но никогда
раньше такого не было, чтобы я слышал, что мне говорят, а
разобрать не мог, кроме некоторых слов: как будто люди не
то свистели птицами, не то журчали ручейками. Странное
было ощущение, я уже стал понемногу напрягаться.
Директор поднялся и сделал недвусмысленныйжест: пой-
демте, мол. Я подхватил рюкзак и потопал следом. Вдвоем
мы дошли до железной двери, из-под которой прилично
сквозило. За дверью оказалась лаборатория.
— Бурум-бурум, пурурум огого, Елена Ивановна! — произ-
нес директор. — Фурурух Ян Чернышевский. Пум-пурурум
пурум-пум-пум.
Елена Ивановна, приятная женщина лет сорока, в завод-
ской голубой рубашке на кнопках и в зеленых форменных
брюках, прямо просияла:
—
Иван Давыдович, оёёёй же! Ах и огого, Ян, ойлилей
улюлю?
—
Нет, спасибо, — отвечал я наугад, сообразив, что она
предлагает чай или кофе. — Мне бы пробы воды бы взять.
Так оно дальше и пошло: самого себя я слышал и пони-
мал вполне нормально, но с речью окружающих сделалось
что-то совсем не то. Она сливалась в щебет и журчание, в
урчание и громыхание, и из нее до меня долетали только
имена да какие-то отдельные слова. Если бы не это, вообще
бы потерялся. Я нацепил самую широкую и приятную улыбку
и в паузах, там, где по интонации предполагал, что от меня
требуется какая-то реакция, кивал или делал значительное
лицо, но внутри был зол, как сто чертей. Ясность и спокой-
ствие, значит? Ну, Лилия Исаковна... ну, собачий чаек!
С другой стороны, ну что в том чае было такого? Что я,
отвара шиповника не пил сроду? Пустырник вон и в аптеке
продают, бадьян кладут в глинтвейн, а будрой этой раньше
простуду лечили. Травм головы я за собой не знал, провалов
в памяти вроде бы не замечал до сих пор — так что будем
надеяться, сказал я себе, что это и впрямь какие-то травки
в хозяйкином собачьем чае, а раз так — значит, рано или
поздно это пройдет. К тому же сам-то себя я слышу, меня
вроде бы понимают — говорю, не лаю, а что бы мне тут ни
сказали в первый день — ну ей-богу, не так уж это важно.
Выглядел я, наверное, поэтому чрезвычайно сосредо-
точенным. Поскольку светскую беседу я поддерживал
слабо, начальница лаборатории отвела меня в котельную и
оставила на операторов, а тем было не до разговоров — и
из-за работы, и из-за того, что котел шумел, как сто тысяч
сумасшедших чайников.
Я люблю котлы. Я вообще люблю производство, даже са-
мое пахучее и пачкотное, вроде коксовых батарей. Я помню,
когда впервые попал на металлургический завод, ходил по-
всюду, разинув рот, — потому что это красота. За двести лет
развития все агрегаты успели принять идеальную форму,
59
«
Х
и
м
и
я
и
ж
и
з
н
ь
»
,
2
0
1
6
,
No
6
,
w
w
w
.
h
i
j
.
r
u
все схемы стали выверенными до мелочей. В кислородном
цехе, когда сталь полилась из конвертера, я поверил, что
«Болеро» — об этом. Нефтеперерабатывающие заводы
кажутся мне похожими на космические корабли — особен-
но зимой, когда на платформах колонн рано включаются
прожекторы. А этот вот завод, с его запахом поджаренных
семечек и скотного двора, был такой уютный и домашний,
чистенький — ну просто хуторок в степи.
С разрешения оператора (он просто кивнул на мой
вопрос) я обошел котел, погладил барабан по желтому
металлопластиковому боку. Заглянул из любопытства в
топочный глазок («Там бушует пламя огня!» — говаривал наш
преподаватель на курсе процессов и аппаратов, то-то я его
припомнил), осмотрел деаэратор — нет ли кислородного
питтинга — нет, значит, все наши хитрые жидкости работают,
как надо. И пошел смотреть на машину обратного осмоса,
главную мою подопечную. Анализ-то япотом в лаборатории
сделаю, но и по рабочим показателям было видно, что про-
блем с котлом особых нет.
Машина тоже была в полном порядке, из пробоотборного
краника потекла бриллиантовая, сверкающая струя. Чистую
воду я люблю, наверное, даже больше котлов и заводов.
Это моя работа — делать из грязной воды чистую, из не-
пригодной — пригодную, из опасной — безопасную. У меня
для этого есть прекрасные аппараты, всякие хитроумные и
не очень химикаты, а заодно у меня есть дороги, свобода и
радость видеть белый свет. Как такую работу не любить-то.
Заводчане оказались молодцы. Дэви их небось держал
тут в строгости — ну и я тоже буду. Из котельной я перешел
в соседний цех, где стояла система обслуживания градирни.
Возился там в углу, протирая пыльные крышки насосов и
разбирая отметки на баках с химикатами, сделанные Фор-
дом, и вдруг услышал совершенно неподобающие звуки.
На фоне того, что мне весь день мерещилось, детский смех
звучал не так уж странно, но чтобы тут? Я оглянулся, словно
и в самом деле ожидал увидеть детишек: ведь кто-то же го-
ворил тонкими голосами: «Ой... да ну тебя... не -а. . . боюсь...
хи-ихи.. .» И увидел трех щенков — белого, рыжего и черного.
Белый с рыжим пасли задних, приседали, трясли голова-
ми, а черный с подпалинами на морде вразвалочку топал
вперед. «Смо-о -отрит», — опять сказал кто-то детским
голоском на грани слышимости. А может, конечно, и под-
шипник какой заверещал в конвейере или компрессор на
панели чем-то там пискнул. Я присел и протянул чернышу
руку. Щенки, должно быть, народились от какой-нибудь
бродячей мамашки, прикормленной работниками. Вид у
них был «дворянский», морды хитрые и бесшабашные, а
черный глядел уморительно отважно и серьезно, и я уже
почти погладил его по голове, когда на нас пала тень.
Директор Иван Давыдович стоял над нами, и выражение
лица у него было отнюдь не благостное.
— А ну, кыш! — Белый и рыжий прыснули прочь. Черный
щенок спрятался за мою ногу и свирепо зыркал на дирек-
тора из-за ботинка.
—
Бррум. Буруррум, — изрек директор, брезгливо то-
порща усы.
Он достал рацию, и голос его вдруг разнесся четко и ясно
— в идимо, по каналу громкой связи.
—
Безобразие, — сказал он. — У нас тут пищевое пред-
приятие или что? Почему в цеху подготовки подрощенные
щенки? Значит, так. Если вы их сегодня до конца смены не
разберете, я их утилизирую. — И он многозначительно по-
смотрел на нас с чернышом.
— А позвольте спросить, как вы собираетесь их... утили-
зировать?
—
Да очень просто, — отвечал Иван Давыдович вполне
внятно. — Положу в мешок и — бурурум.
Я взглянул на черно-подпалого. Щенок — на меня . Мне
собака была совершенно не нужна, но я бы мог его отдать
Лилии Исаковне — нечего наливать постояльцам всякий
подозрительный чай... Щенок тихонько заскулил, но не
жалобно, а очень настойчиво. Словно говорил: «А я пойду
с тобой». Я взял его за загривок и сунул под куртку.
— Вот и бурурум, — заметил директор, похлопал меня по
плечу и удалился.
В общем, первый день прошел удачно, особенно если
учитывать собачий чай. Я еще устроил небольшое шоу в ла-
боратории. Сначала химики ахали и охали на щенка, а потом
ахали и охали при виде полевой лаборатории: машинка-то
величиной с ноутбук, покапаешь на подвижный диск в лун-
ки — и она тебе через пару минут пишет, сколько кальция,
сколько фосфора, сколько углекислоты. Ни титрования,
ни цветных шкал, все чисто, быстро и аккуратно. Хотя по
титрованию, конечно, я немного скучал — в этом тоже чудо
есть, хоть и нехитрое. Я составил отчет, отдал копию Елене
Ивановне, копию отнес секретарше, выслушал напутствен-
ные «угугу» и «тилили», раздал визитки и уехал.
Щенок по дороге вел себя прилично, задремал и опом-
нился только почти у самого приюта. Весь его вид был такой,
словно он говорил: «А? Что? Мы это где?»
— П ривет, — сказал я. — П роснулся, парень?
Не успел я открыть дверь главного входа и протиснуться
внутрь, придерживая одной рукой рюкзак, а другой —
щенка, как из-под занавески, закрывавшей вход в приют,
с оглушительным лаем выскочило нечто размером с пу-
шечное ядро и прижало нас к двери. Оно лаяло, рычало и
недвусмысленно клацало зубами. Щенок в ответ залился
визгом, принялся царапаться и биться и тоже клацал в от-
вет, а я пытался удержать малявку и отпихнуть подальше
настырное чудище. И тут подоспела Лилия Исаковна.
—
Папа! — грозно закричала она. — Папа, дурачина ты
такая, фу, фу!
Пес по имени Папа, услыхав хозяйкин голос, отступил на
полметра и уселся, не переставая скалиться. Я сегодня уже
мало чему могбы удивиться, но это было натуральное чуче-
ло в костюме пирата — треуголка, повязка через глаз, синие
штаны с широким поясом, на котором болталась — чтоб
мне провалиться! — кривая сабля, и в ухе золотая серьга.
— Извините, Ян. — Лилия Исаковна решительно подняла
исчадие ада с пола. — Это Папа Разорваки, он просто у нас
звонок.
—
Ничего себе звонок. Папа? Разорваки? А почему он
пират?
фантастиК а
60
—
Ой, да это ж просто карнавальный костюмчик. У нас
скоро выставка собак, будет шествие, а я, видите, еще и
шью вот на них, шью и примеряю. А Разорваки он у нас по-
нятно почему. — Мастерица с нежностью прижала к себе
пыхтящего пирата, тот лизнул ее в нос. — Н у, выходит, он
как бы грек. А раз грек, то Папа. Это дочь моя, Марина,
придумала все.
— «Янаки, Ставраки, Папа Сатырос...»
— Ну,вобщем,да.О,актоэтоувастам?
Я вытащил черныша из-под куртки и рассказал, как было
дело. Заодно уж рассказал и о том, как целый день слышал
все через пень-колоду.
— Могли бы про чай-то и предупредить.
— Да я и предупреждала. И потом, не всегда можно уга-
дать, как подействует. А что с находкой-то делать будете?
Я собирался сказать: «Ну так вам оставлю», но черныш
посмотрел на меня, потом на придурковатого Папу Разо-
рваки и сердито заскулил. И я опять услышал: «С тобой
хочу... хочу с тобой...»
— Что такое, Ян? Не решаетесь?
— Да как-то.. . Сами посудите, я в разъездах все время...
— И он будет с вами разъезжать. Это будет собака сред-
них размеров, я вижу. И крепенький он такой... прекрасный
будет сторож, и нескучно. А как помогает знакомиться с
людьми!
— А гостиницы?
— Здесь — у меня будете останавливаться. А в других го-
родах — так я вам дам адреса. Хоть здесь, хоть за границей.
Собачники же — это все равно что мафия... в смысле семья.
— А граница? Документы? А прививки?
— П рививки и документы я вам сделаю. Паспорт, чип. Вы
же к нам опять приедете? Когда?
— Через месяц.
— Н у вот. Как раз карантин высидит.
— Как у вас все просто получается.
— Многое вообще гораздо проще, чем кажется.
Чем кажется... Ох, елки-палки! Мы стояли у двери, вечер-
ний свет падал сквозь стекла, и мне как раз показалось,
что у славной Лилии Исаковны в отражении вместо седого
каре — длинные уши, словно у гончей, и глаза такие же —
миндалевидные, и профиль удлинился — она стала очень
похожа на ту статуэтку. У меня, видно, отвисла челюсть. А
Лилия Исаковна, обернувшись снова обыкновенной ста-
рушкой, усмехнулась:
— Что, чаек все не отпускает?
— А разве так бывает?
— Да кто же его знает, мальчик мой. Кто его знает. В конце
концов, страну псоглавцев древние авторы помещали как
раз здесь вот. Среди скифов и сарматов.
— Но псоглавцев же не бывает. Как кентавров. Как...
—
Ну мало ли чего не бывает. Может, мы просто очень
ловко обращались с животными. Я вот с собаками с детства,
и мне кажется, они точно наши братья, и не всегда меньшие.
Вот и вам судьба братика подкинула. Так что, идемте? Все
равно чип надо ставить, осматривать, а вы подержите...
— Джанго, — сказал я.
— Нувот,иимяужеемудали.
— Нуда.
Новонареченный братец вылез мне на плечо и ткнулся в
шею холоднющим носом. И опять я услышал почти ультра-
звуковой писк: «Ухи только... не трогай... не крути!»
—
Не будем мы твои уши трогать, разве только посмо-
трим, чтобы без клеща, — отозвалась Лилия Исаковна. И
в ответ на мой очередной оторопелый взгляд добавила: —
Да. И это, друг мой, тоже. И может быть, даже навсегда. Но
думаю, это у вас врожденное, и чай тут ни при чем. Разве
только помог услышать.
Я кивнул. И мы сделали все, что нужно. И оформили
паспорт. И Джанго, прежде чем пойти играть и возиться с
Папой Разорваки, снова поглядел на меня не по-собачьи
серьезно: «Возвращайся».
Я вернусь. Не только потому, что здесь дела, и завод, и
город, который еще нужно будет узнать, и Джанго. Я вер-
нусь, потому, что я знаю силу слов. Особенно правдивых.
Напоминаем, что на наш журнал
с любого номера можно подписаться
в редакции.
Стоимость подписки
на второе полугодие 2016 года:
с доставкой по РФ — 1020 рублей,
при получении в редакции — 600 рублей.
Об электронных платежах см. www .hij.ru.
Справки по телефону
(495)722-09 -46.
Реквизиты:
Получатель платежа: АНО Центр «НаукаПресс»,
ИНН/КПП 7701325151/770101001 Банк: АКБ «РосЕвроБанк» (ОАО) г.Москва,
Номер счета: No 40703810801000070802, к/с 30101810800000000777, БИК 044585777
Назначение платежа: подписка на журнал «Химия и жизнь—XXI век»
О подписке
61
«
Х
и
м
и
я
и
ж
и
з
н
ь
»
,
2
0
1
6
,
No
6
,
w
w
w
.
h
i
j
.
r
u
Работа над ошибками
В статье С.А.Ястребова «Загадочная салинел-
ла» (2016, No 4) выпал фрагмент текста. Публи-
куем заново эту статью вместе с пострадав-
шим фрагментом.
В классификационной таблице фигу-
рировали по очереди: тип — полите-
рии (Politeria), порядок — соклетные
(Syncytialia), класс — метаморфные
(Metamorpha). Словно нам было
известно бог знает сколько пред-
ставителей данного вида, в то время
как представитель был только один—
правда, весом 17 миллиардов тонн.
Станислав Лем. Солярис.
Так и слышу это. Доктор Зигфрид от-
кашляется и скажет: «Ну вот, теперь
вы умеете составить библиографию
любого типа и ни разу не ошибиться
при оформлении иллюстраций и
ссылок. Желаю вам успеха в тех дис-
циплинах, объекты изучения которых
реально существуют».
Анна Коростелева. Школа в Кармар-
тене.
Судьбы открытий
Как следует относиться к сообщению
о том, что зоологи открыли в некой
далекой (а то и близкой) части Земли
совершенно новое животное, на-
столько необычное, что его описание
напоминает научную фантастику? Не
стоит торопиться с выводами. Исто-
рия науки показывает, что у такого
события есть несколько возможных
исходов.
Во-первых, открытие может просто
оказаться ошибкой. Такой пример
продемонстрировал еще в 1829 году
великий французский зоолог Жорж
Кювье, когда умудрился принять
специализированное щупальце,
выполняющее половую функцию у
самцов головоногих моллюсков, за
червя-паразита, живущего у мол-
люска в мантийной полости. Этот
«червь» успел получить родовое
название Hectocotylus. Впрочем, в
данном случае ошибка была исправ-
лена довольно быстро.
Во-вторых, открытие может под-
твердиться. Иногда это происходит
немедленно, без промежуточного
периода сомнений. Например, в 1952
году датский исследовательский ко-
рабль «Галатея» выловил с помощью
донного трала в Тихом океане неболь-
шого живого моллюска, относящегося
к классу Monoplacophora. Этот класс
был и раньше известен по палеонто-
логическим находкам, но считался вы-
мершим в девонском периоде, то есть
около 400 млн лет назад. Доживший до
современности моллюск, получивший
название Neopilina galatheae, стал
одним из самых знаменитых «живых
ископаемых».
Надо сказать, что анатомия не-
опилины дала зоологам очень много
ценных сведений. Жабры, органы
выделения и мышцы у нее сохраняют
остатки сегментации, напоминаю-
щей сегментацию кольчатых червей;
с этой группой у моллюсков действи-
тельно есть общие предки, но их пути
Salinellasalve(рисунки ИоганнаФренцеля).Салинел-
лаизображенасо «спинной» стороны, с «брюшной»
стороны и в вертикальном оптическом разрезе. В
центре — типичная клетка салинеллы
62
разошлись никак не меньше 500 млн
лет назад. Так что особенности моно-
плакофор очень архаичны, и звание
живых ископаемых они носят не зря.
Гораздо более сложная ситуация
возникает, когда признание открытия
затягивается. Тут прежде всего вспо-
минается трихоплакс — единствен-
ный представитель типа пластинча-
тых. В 1883 году Франц Шульце, про-
фессор университета в австрийском
городе Грац, описал это маленькое
существо, обнаружив его в морском
аквариуме. Шульце совершенно пра-
вильно посчитал трихоплакса очень
простым и примитивным многокле-
точным животным. Однако вскоре
разные исследователи стали сомне-
ваться: а не является ли трихоплакс
всего лишь чьей-нибудь личинкой?
В 1907 году берлинский профессор
Тило Крумбах опубликовал работу,
в которой объявил трихоплакса ли-
чинкой медузы; и через несколько
лет эта версия вошла в солидное
руководство по зоологии, которое
Крумбах редактировал. После этого
трихоплакс был «закрыт»: его ис-
ключили из учебников и надолго
перестали изучать. И только в 1971
году третий немецкий зоолог, Карл
Грелль, окончательно подтвердил
самостоятельность трихоплакса,
выделив его в новый тип животного
царства. Сейчас трихоплакс под-
робно изучен, в том числе молеку-
лярно-генетически, и не остается
никаких сомнений в том, что Шульце
и Грелль были правы. В этой истории
излишний скептицизм серьезно за-
тормозил развитие науки.
Есть и еще один вариант: открытие
остается не подтвержденным (если
объект потеряют и не смогут найти
повторно), но и не опровергнутым
(поскольку надежно опровергнуть
существование какого-либо явле-
ния в естественных науках вообще
крайне трудно). Тогда оно может
на десятилетия и даже на столетия
«зависнуть» в статусе научной за-
гадки. Именно такая судьба постигла
необыкновенное существо, которое
называется Salinella salve.
Переходная форма
В 1891 году немецкий зоолог Иоганн
Френцель опубликовал описание
очень странного животного, предпо-
ложительно обитающего в соленых
озерах Южной Америки (J. Frenzel,
1891, «Untersuchungen über die
mikroskopische Fauna Argentiniens»,
«Archiv für mikroskopische Anatomie»,
1891, 38, 1, 1—24). Оно и полу-
чило название «салинелла». Это
микроскопическое червеобразное
существо, тело которого состоит из
одного-единственного слоя клеток.
Одни и те же клетки своими наруж-
ными частями образуют внешний
покров тела, а внутренними — труб-
чатую кишку, которая, как у обычного
червя, начинается ртом и оканчива-
ется анальным отверстием. Длина
салинеллы всего 0,2 миллиметра,
и плавает она с помощью наружных
ресничек, примерно как инфузория.
В состав ее тела входит около сотни
клеток. Расположенный на перед-
нем конце рот окружен особыми
длинными ресничками, которые,
вероятно, подгоняют пищевые объ-
екты, — тоже примерно как в рото-
вой воронке инфузории. Питаться
такое существо может бактериями,
одноклеточными водорослями или
мелкими частицами детрита, то есть
мертвой органики.
Френцель подробно описал не
только устройство взрослой са-
линеллы, но и ее жизненный цикл.
Салинелла может просто делиться
надвое, а может размножаться и
более сложным способом — спо-
руляцией. Из «споры» салинеллы
выходит одноклеточная личинка,
которая превращается во взрослую
форму в результате деления ядра и
расхождения образовавшихся новых
ядер по разным клеточным «террито-
риям». Отдаленно похожий процесс
можно видеть в развитии некоторых
животных, например насекомых, но
там одноклеточная стадия никогда
не передвигается свободно: она за-
ключена в яйце.
Что же такое салинелла с точки
зрения эволюционной биологии?
Без сомнения, это одно из самых
простых многоклеточных животных.
Причем такое утверждение — ско-
рее слишком слабое, чем слишком
сильное.
Дело тут вот в чем. Можно утверж-
дать, что у всех современных много-
клеточных животных, известных
науке, тело состоит хотя бы из двух
слоев клеток. У губок — неподвиж-
ных существ без нервной системы
—
таких слоев даже три. Один слой
(пинакодерма) образует внешний
покров губки, другой (хоанодерма)
выстилает внутреннюю полость ее
тела, а пространство между ними
заполнено так называемым ме-
зохилом, клеточное «население»
которого тоже достаточно богато. У
кишечнополостных, к которым от-
носится знакомая нам по школьным
учебникам пресноводная гидра,
клеточных слоев два — эпидерма
и гастродерма; они образуют со-
ответственно внешние покровы и
кишку. И даже у трихоплакса, кото-
рый устроен прямо-таки неправдо-
подобно просто, тело все же состоит
из наружного слоя жгутиковых клеток
и внутреннего пространства, за-
полненного клетками с отростками.
Таким образом, все эти животные —
как минимум двуслойные.
А вот салинелла — животное одно-
слойное. По этому признаку она со-
вершенно уникальна в фауне Земли.
Иногда салинеллу называют «пла-
вающим кишечником», и действи-
тельно, ее тело в каком-то смысле
представляет собой самостоятельно
передвигающуюся трубчатую кишку.
Если бы у салинеллы не было мно-
жества ядер и четких границ между
клетками, она — при том же размере,
облике и образе жизни — безусловно
была бы отнесена не к многоклеточ-
ным, а к простейшим. Как выразился
автор одного эссе, более кристально
ясную переходную форму между
одноклеточными и многоклеточными
просто трудно вообразить.
Строение салинеллы может слу-
жить сильным доводом в пользу
довольно экзотического сценария
происхождения многоклеточных
животных, который называется ги-
потезой целлюляризации. Эта гипо-
теза предполагает, что вначале было
сложное одноклеточное существо
с постоянным клеточным ртом. По-
том оно стало многоядерным (такие
примеры среди простейших есть), а
затем разделилось перегородками
на отдельные клетки. Если бы такие
эволюционные события действи-
тельно произошли, их результат (он
же — первое многоклеточное живот-
ное) выглядел бы в точности так, как
салинелла.
Неудивительно, что одна из ранних
версий гипотезы целлюляризации
—
она тогда называлась «полизой-
ной теорией» — была опубликована
французским зоологом Ивом Деля-
жем именно после выхода описания
салинеллы (в 1896 году). Салинелла
выглядит буквально как живое до-
казательство этой теории, что Деляж
тут же и отметил.
63
«
Х
и
м
и
я
и
ж
и
з
н
ь
»
,
2
0
1
6
,
No
6
,
w
w
w
.
h
i
j
.
r
u
Само собой разумеется, что такое
необычное существо, как салинелла,
удостоилось выделения в новый тип
животного царства. Иоганн Френ-
цель назвал этот тип Monoblastozoa.
И все было бы хорошо, если бы
Salinella salve действительно суще-
ствовала.
Поиски отгадки
В нашем распоряжении есть одно-
единственное описание салинеллы,
подготовленное Иоганном Френце-
лем и опубликованное в германском
журнале «Архив микроскопической
анатомии». Никто больше никогда
этого существа не видел.
Очевидно, что для современной на-
уки, целиком основанной на исследо-
вании повторяющихся явлений, этого
недостаточно. Рисунки Френцеля
красивы и подробны — в лучших тра-
дициях немецкой зоологии XIX века;
но без независимых подтверждений
они мало чего стоят. Да и не странен
ли тот факт, что за 120 лет салинеллу
никто не смог повторно найти? Она
ведь живет не в глубинах Мирового
океана или земной коры, а в открытых
водоемах, расположенных посреди
Аргентины, в давно освоенной рав-
нинной провинции Кордова.
Есть и другие основания сомне-
ваться в том, что Френцель описал
нечто действительно существующее.
Судя по описанию, клетки, из кото-
рых состоит салинелла, несут рес-
нички на обоих концах — внешнем
(обращенном наружу) и внутреннем
(обращенном в кишку). Это един-
ственный такой случай в животном
царстве. Ресничные клетки — вещь
у многоклеточных животных очень
частая, они есть и в человеческом
организме. Но ресничная клетка
животного всегда имеет два полю-
са: апикальный (на котором сидят
реснички) и базальный (который
никаких ресничек не несет и чаще
всего прикреплен к коллагеновой
перепонке). Такая архитектура клет-
ки поддерживается всем ее внутрен-
ним устройством, и в первую очередь
ориентацией цитоскелета — слож-
ной системы белковых структур, по-
могающей клетке сохранять форму.
А вот клеток с ресничками на обоих
полюсах ни у каких многоклеточных
животных нет.
Кроме того, замечено, что зарисо-
ванная Френцелем «одноклеточная
личинка салинеллы» очень похожа
на реально существующее простей-
шее — брюхоресничную инфузорию
Hypotricha. Может быть, она таковой
и является? Но тогда при чем тут
многоклеточность? В общем, загадка
на загадке.
Во всевозможных сводках по зо-
ологии тип Monoblastozoa всегда
упоминался очень сдержанно, как
гипотетическая группа, существо-
вание которой не доказано. Ну а что
тут еще скажешь?
Несколько лет назад известный не-
мецкий зоолог Михаэль Шрёдль, не
смирившись с тайной, организовал
вместе с несколькими коллегами
экспедицию, главной задачей кото-
рой был поиск салинеллы. Немецкие
ученые отправились в Аргентину и
на купленной на свои деньги старой
машине объехали чуть ли не всю про-
винцию Кордова, разыскивая водо-
емы, собирая пробы воды и почвы.
И не нашли совершенно ничего. В
тех местах, где — если исходить из
отчета Френцеля — должно нахо-
диться что-то вроде полупустыни с
солончаками, оказалась самая обыч-
ная степь, в которой пасутся коровы.
Была версия, что споры салинеллы
(чем бы они в действительности ни
являлись) переносятся ветром в
сухом виде, «оживая» в подходящих
соленых озерцах. Так действительно
распространяются довольно многие
мелкие организмы, и одноклеточ-
ные, и многоклеточные: инфузории,
коловратки, тихоходки. Но ничего
похожего на салинеллу из взятых в
Аргентине проб грунта вырастить не
удалось. Тут даже нельзя утешиться
тем, что «отрицательный результат —
тоже результат». Открытие Френцеля
по-прежнему и не подтверждено, и
не опровергнуто.
Иоганн Френцель в 1895 году.
Источник: http://bildkulturen.online.uni-marburg.de
64
Неподведенный итог
Кто же такой сам Иоганн Френцель?
Статьи по истории науки сообщают
о нем следующее. Иоганн Генрих
Френцель родился 4 ноября 1858
года в Пруссии, в городе Позен
(современная Познань). Получил
прекрасное естественно-научное
образование в Берлинском и Гет-
тингенском университетах. С самого
начала специализировался на зоо-
логии беспозвоночных; его первая
крупная работа была посвящена раз-
витию мучного червя, то есть личинки
жука-хруща. Работал на знаменитой
Неаполитанской биостанции, где
много изучал ракообразных, а также
расширял свой кругозор по части
разных других морских животных.
Вернувшись оттуда в Германию,
Френцель получил приглашение от
недавно основанного университета
аргентинского города Кордова — и,
немного подумав, с радостью это
приглашение принял: его прельстила
возможность изучить малоизвест-
ную фауну далекой южной страны.
В 1887 году он стал профессором
зоологии Кордовского университета.
В Кордове и ее окрестностях Френ-
целю пришлось иметь дело с раз-
ными животными, но особенно он
интересовался микроскопическими
существами — простейшими (сейчас
они к царству животных не относят-
ся, но тогда относились). Однако в
1892 году он вернулся в Германию,
объяснив свое решение тем, что в
Аргентине ему не хватало ни средств
для работы, ни научной литературы.
С получением постоянного про-
фессорского места в Германии у
него не сложилось, он работал то в
берлинском Зоологическом музее,
то на Гельголандской биостанции, а
потом решил создать собственную
пресноводную биостанцию во Фри-
дрихсхагене, недалеко от Берлина.
К сожалению, в 1897 году Иоганн
Френцель умер, не дожив до сорока
лет.
Вот, по сути, и все, что мы знаем об
этом человеке. Что же касается его
таинственного открытия — тут мож-
но предложить три гипотезы, одна
из которых (но мы не знаем какая!)
скорее всего, правильна.
Первая гипотеза состоит в том, что
Френцель Бог весть по каким причи-
нам учинил сознательную фальсифи-
кацию. Подобные примеры в истории
биологии бывали (скажем, знамени-
тая подделка черепа ископаемого
«человека зари» — эоантропа).
Впрочем, Михаэль Шрёдль считает
такое объяснение маловероятным.
Френцель был серьезным зооло-
гом, и к тому же рисунки салинеллы
не схематичны, а вполне детальны;
чтобы такое придумать, автору при-
шлось бы стать буквально научным
фантастом, заодно подвергнув
смертельному риску свою профес-
сиональную репутацию. Для науки
XIX века все это довольно необычно.
Еще более убедителен рассказ
Френцеля о том, как именно слу-
чилось открытие. В лаборатории
стояла емкость с физиологическим
раствором, то есть с раствором соли
определенной концентрации. Ем-
кость была открыта, и оттуда просто
брали жидкость для работы. Каково
же было удивление Френцеля, когда
он внезапно обнаружил в солевом
растворе живых существ, похожих на
инфузорий, но многоклеточных! Не
иначе, их споры занесло туда ветром
вместе с пылью... Как хотите, но на-
стоящий фальсификатор, наверное,
сочинил бы более правдоподобную
историю.
Вторая гипотеза: Френцель об-
наружил нечто вполне реальное,
но ошибся в описании. Тут надо
прежде всего учесть, что биологиче-
ский рисунок — это не фотография.
Картинка, которую человек видит в
окуляре микроскопа, не переносится
на бумагу механически (даже в том
случае, если использован рисоваль-
ный аппарат). Любой биологический
рисунок — продукт некоторого
творческого процесса, включаю-
щего авторскую интерпретацию и в
какой-то степени работу воображе-
ния. Бывали случаи, когда это подво-
дило даже очень хороших биологов.
Например, знаменитый немецкий
эволюционист Эрнст Геккель много
изучал радиолярий, морских одно-
клеточных с очень сложно устро-
енными игольчатыми панцирями. А
рисовал Геккель на прекрасном про-
фессиональном уровне(его альбомы
до сих пор переиздаются), поэтому
иллюстраций он оставил много. К
сожалению, некоторые описанные
Геккелем виды радиолярий никогда
никому не удалось обнаружить по-
вторно. Видимо, он поддавался со-
блазну стилизовать свои рисунки, в
некоторых случаях греша при этом
против истины. Вот что-то подобное
могло случиться и с салинеллой.
Добавим, что гипотеза целлюля-
ризации, подтверждением которой
вроде бы служит салинелла, была
впервые высказана немецким зоо-
логом Германом фон Иерингом еще
в 1877 году, и Френцель об этом
безусловно знал. Возможно, он не-
вольно углядел в не совсем ясной
микроскопической картинке то, чего
и так ожидал по собственным теоре-
тическим соображениям. А углядев,
запечатлел это в рисунках; ведь ни-
каких способов более детально ис-
следовать микроскопический объект
в те времена толком не было.
Третья гипотеза, самая маловеро-
ятная: салинелла — это существо,
родственное инфузориям (но не
животным) и перешедшее к много-
клеточности совершенно самосто-
ятельным путем. Никакие законы
эволюции такого не запрещают.
Но обсуждать это нет смысла, пока
салинелла не будет найдена, и же-
лательно — живьем .
Во всяком случае, уж что-что, а
озадачить мировую науку у Френце-
ля получилось бесподобно. Хочется
верить, что у него было чувство юмо-
ра и он оценил бы произведенный
эффект, если бы узнал о нем.
РабОта над ОшибКами
65
«
Х
и
м
и
я
и
ж
и
з
н
ь
»
,
2
0
1
6
,
No
6
,
w
w
w
.
h
i
j
.
r
u
62
Пишут,что...
. .. вп ервые обнаружена система из трех планет
возле ультрахолодного карлика; планеты по
размеру близки к Земле и могут находиться в
обитаемой зоне, то есть на них стоит искать
признаки жизни («Nature», 2016, 533,7602,
221—224 , doi: 10.1038/nature17448)...
...в о зм о жн о, интенсивность галактических
космических лучей менялась за последний
миллиард лет с периодом 400—500 млн лет;
это могло быть результатом периодических
пересечений Солнечной системой спираль-
ных рукавов Галактики («Астрономический
вестник», 2016, 50, 1, 27—36)...
. .. г ео ма г ни тные джерки — резкие изменения
в скорости вековых вариаций одной или не-
скольких компонент магнитного поля Земли
— предшествуют череде сильных землетрясе-
ний, которые происходят примерно каждые
20 лет («Доклады Академии наук», 2016, 467,
1, 91—94)...
. . . найден генный вариант, связанный с по-
вышенной способностью к подражанию и
социальной мимикрии у маленьких детей
(«Biology Letters», 2016, 12, 4, doi: 10.1098/
rsbl.2016.0106)...
. .. п о результатам исследования американской
популяции, работа в возрасте от 60 до 70
лет способствует долголетию, а ранний вы-
ход на пенсию может быть фактором риска
ранней смерти («Journal of Epidemiology and
Community Health», 2016, doi: 10.1136/jech-
2015-207097)...
. .. е с ли п еревести показатели электроэнцефа-
лограммы в музыкальные фразы и дать их про-
слушать пациенту, это благотворно скажется на
его самочувствии («Успехи физиологических
наук», 2016, 47, 1, 69—79)...
...и з -за потепления на территории России
колорадский жук может распространиться
до побережий Белого, Баренцева и дальнево-
сточных морей, что станет серьезным ударом
по сельскому хозяйству этих регионов, где
картофель — единственная культура, выдер-
живающая местные климатические условия
(«Известия РАН. Серия географическая»,
2016, 1 , 67—73)...
. .. размер тела исландского песочника Calidris
canutus canutus уменьшился из-за потепления
в Арктике, где этот кулик проводит лето, и
это снизило его приспособленность в тропи-
ческом ареале, где он зимует; в исследовании
Bullshit не всегда обозначает «навоз»: это умеренногрубое английское
слово переводится также как «бессмыслица», «фигня». Его часто ис-
пользуют в околонаучных дискуссиях, в публикациях — редко, но вот
нашелся такой случай.
Почему люди не всегда распознают вопиющую бессмыслицу, а
иногда наделяют ее глубоким смыслом? Так может случиться, если
человеку дают понять, что это сказал кто-то великий: чушь перестает
быть чушью и превращается в афоризм, если подписать под ней«Курт
Воннегут» или «Лао Цзы». Но существуют ли внутренние причины,
побуждающие нас видеть глубину в мелких лужицах? Или хотя бы
корреляции между этим завидным свойством и какими-то другими?
Корреляции с политическими взглядами респондентов обнаружили
два немецких ученых, Стефан Пфаттайхер из Ульмского университета
и Симон Шиндлер из Кассельского (PLoS ONE, 2016, 11, 4: e0153419.
doi:10.1371/journal.pone.0153419).
Благо в США скоро выборы президента, ученые пригласили по-
участвовать в исследовании американских граждан. (Для этого они
воспользовались платформой AmazonMechanical Turk, которая позво-
ляет давать простые задания широкому кругу людей и которую очень
любят исследователи поведения человека.) Участники должны были
оценить в баллах глубину высказываний, которые, по мнению авторов
исследования, представляли собой чистейший булшит, то есть были
правильными грамматически, но страдали «отсутствием содержания,
логики или истиныс точки зрения естествознания»: «Воображение есть
внутри экспоненциальных пространственно-временных событий»или
«Целостность успокаивает бесконечные явления». (Авторы признают,
что с других точек зрения, например с буддистской, некоторые из них
могут представлять ценность.) Помимо явной ахинеи, вниманию
респондентов предлагали банальности, например «мокрый человек
дождя не боится». Затем их просили оценить по пятибалльной шкале
трех кандидатов в президенты от Республиканской партии — Теда
Круза, Марко Рубио и Дональда Трампа, и трех от Демократической —
Хиллари Клинтон, Мартина О’Мэлли и БерниСандерса.Кроме того,
каждый респондент оценивал собственную склонность к либерализму
или консерватизму. На вопросы отвечали 196 человек.
Изначальная гипотеза авторов подтвердилась. Сторонники канди-
датов от республиканцев охотнее принимали чушь за мудрость (всех
обогнали сторонники Круза) — корреляция для них не самая высокая,
но несомненная, тогда как для избирателей демократов корреляции
выявить вообще не удалось. Консерваторы по натуре, какого бы кан-
дидата они ни предпочли, также оказались приверженцами буддист-
ского взгляда на булшит. Зато поклонники Клинтон и О’Мэлли (но
не Сандерса) чаще других видели глубину в банальностях.
Чтобы сгладить обидное для части электората впечатление, авторы
подчеркивают, что корреляция еще не означает причинно-следствен-
ной связи. И в конце концов, некритичное отношение к чуши может
быть вызвано не только нежеланием думать, но, скажем, серьезностью
и доверчивостью: не могут важные ученые люди впаривать честному
избирателю навоз вместо мудрости...
«Бред, но что-то в этом есть!»
Е.Сизикова
Х
у
д
о
ж
н
и
к
С
т
и
в
К
а
т
т
с
КоротКие заметКи
63
«
Х
и
м
и
я
и
ж
и
з
н
ь
»
,
2
0
1
6
,
No
6
,
w
w
w
.
h
i
j
.
r
u
Пишут,что...
Пишут, что...
приняли участиероссийские ученые («Science»,
2016, 352, 6287, 819—821, doi: 10.1126/science.
aad6351)...
...описан новый род и виддинозавров из
группы цератопсид — Machairoceratops cronusi,
найденный в Северной Америке, с двумя изо-
гнутыми надглазными рогами и двумя пря-
мыми (PLoS ONE, 2016, 11, 5, e0154403, doi:
10.1371/journal.pone.0154403)...
.. .в первые показана возможность обнаружения
бактериофагов сиспользованием методаэлектро-
акустического анализа; тип исследуемого вируса
можно достоверно определить ужепосле 5минут
его взаимодействия с индикаторной культурой
(«Биофизика», 2016, 61, 1, 60—67)...
. .. диазотрофные цианобактерии рода Anabaena
образуют наночастицы золота в условиях
азотфиксации с участием как фермента, так
и органических соединений, являющихся
продуктами их жизнедеятельности («Микро-
биология», 2016, 85, 1 , 42 —49)...
. . . разработан экологический сценарий про-
исхождения микробов чумы («Известия РАН.
Серия биологическая», 2016, 2, 117—127)...
. . .изучение генома моркови пролило свет на
ее происхождение от диких видов, а также на
формирование морковного аромата и накопле-
ние каротиноидов («Nature Genetics», 2016, doi:
10.1038/ng.3565)...
. .. ме ждународная команда ученых прочитала
геномы двух жирафов подвида масаи Giraffa
camelopardalis tippelskirchi и одного окапи Okapia
johnstoni; обнаружено более 70 генов, уни-
кальных для жирафа, в частности те, которые
отвечают за развитие скелета и кровеносной
системы («Nature Communications», 2016, 7,
11519, doi: 10.1038/ncomms11519)...
. .. ва ж ный элемент брачного поведения у
самцов лягушки береговуньи Staurois parvus с
Борнео — взмахи задними ногами; эта форма
поведения активируется мужскими гормонами
по тому же механизму, что кваканье у других
видов («Proceedings of the National Academy of
Sciences USA», 2016, 113, 20, 5664—5669, doi:
10.1073/pnas.1603329113)...
. . . по ст ельн ые кло пы предпочитают черный
и красный цвета, а желтого и зеленого из-
бегают, что рекомендуется учитывать при
конструировании ловушек («Journal ofMedical
Entomology», 2016, doi: 10.1093/jme/tjw033)...
А.Мотыляев
Когда взорвется Бетельгейзе...
Х
у
д
о
ж
н
и
к
У
л
ь
р
и
х
Ф
о
р
ш
н
е
р
...Земля окажется под ливнем из ее обломков, на небе зажжется второе
солнце, и его горячие лучи выжгут все живое. Примерно так рисуют
средства массовой информации грядущий взрыв самого близкого к
нам красного гиганта, сравнивая эту космическую угрозу с взрывом
супервулкана в американском Йеллоустоне или итальянских Флегрей-
ских полях. Однако не так уж давно, в 1604 году, в созвездии Змееносца
вспыхнула сверхновая, которую наблюдал Иоганн Кеплер, и ничего
ужасного не случилось. А ведь она была всего в 19 раз дальше, чем
Бетельгейзе, свет от которой идет к нам 643 года.
Поскольку считается, что взорваться Бетельгейзе, она же альфа
Ориона, может в любую минуту, астрономы пристально за ней следят
и набрали огромный массив данных, который позволяет рассчитать
судьбу этой звезды. Очередную попытку сделали исследователи из
Франции, Швеции, Вьетнама, КНР и США (arXiv:1406.3143v2 [astro-
ph.SR], 7 января 2016 года) — эту статью, насколько нам известно,
приняли для публикации в «Astrophysical Journal». Основными пара-
метрами модели были температура, состав верхних оболочек звезды (о
нем судят по данным спектрального анализа), а также скорость уноса
ее вещества в космическое пространство. Этот параметр мерить от-
носительно легко. Бетельгейзе летит в межзвездном пространстве со
сверхзвуковой скоростью, а значит, как сверхзвуковой самолет, соз-
дает ударную волну. Фронт волны можно зафиксировать телескопом
и рассчитать поток вещества. Он оказывается равным от полутора до
трех солнечным масс в миллион лет. Это очень много; Солнце теряет
десятые доли своей массы за миллиарды лет. Поскольку Бетельгейзе
весит лишь в семь раз больше Солнца, при такой потере массы она бы
просто растаяла на наших глазах. Однако ее возраст — более 8 млрд
лет. Значит, Бетельгейзе не столь давно начала становиться красным
супергигантом. Его жизнь скоротечна: расчет дал от 80 до 150 тысяч
лет; сущее мгновение по астрономическим масштабам. А потом —
взрыв Сверхновой.
Но что же будет с Землей, когда это случится? Действительно, на
небе зажжется новое светило. Только оно будет размером отнюдь не с
Солнце, хотя по яркости превысит Луну. От Бетельгейзе, превращаю-
щейся в туманность, полетит поток вещества. Он достигнет Солнечной
системы спустя шесть миллионов лет. Но до орбиты Земли долететь ему
не судьба — на пути от Бетельгейзе он столкнется с солнечным ветром.
Давления обоих потоков уравняются где-то в районе пояса астероидов.
То есть в течение тысячи лет — пока прибывает вещество взрыва — в
этой области будет слабое свечение от торможения встречных частиц.
И это все. Другое дело, если бы звезда была в двадцать раз ближе. Тогда
поток вещества от нее преодолел бы орбиту Земли. Но вещество это
столь разрежено, что повлиять оно может лишь на электрические
свойства атмосферы нашей планеты, подобно солнечной буре.
КоротКие заметКи
64
В1912 году немецкий физик Макс фон Лауэ выиграл
пари на коробку шоколада у своего коллеги Эрнста Вагнера.
Спор касался возможности получить с помощью рентгенов-
ских лучей дифракционную картину на кристаллах и таким
образом выяснить их строение. А в 1915 году Лауэ за это же
открытие вручили Нобелевскую премию по физике (по случаю
войны премия была присуждена задним числом, за 1914 год).
Рентгеноструктурный анализ позволяет измерить параме-
тры кристаллической решетки и таким образом рассчитать
объем, занимаемый в кристалле одним атомом или одной
молекулой. Зная атомную (молекулярную) массу вещества
и его плотность, легко вычислить мольный объем вещества.
Его отношение к объему, который занимает один атом или
молекула, дает постоянную Авогадро NA.
Данный метод позволяет получить наиболее точное зна-
чение постоянной Авогадро. Проще всего пояснить его на
примере довольно простой кристаллической решетки — ку-
бической объемноцентрированной, как, например, у хрома.
В одной ее элементарной ячейке-кубике находятся в среднем
два атома: один в центре и еще восемь по вершинам, но каж-
дый из них принадлежит в равной степени восьми соседним
ячейкам. Возьмем 1 моль монокристалла хрома. Его плот-
ность 7,190 г/см3, атомная масса 51,9961(6) г/моль, так что
1 моль занимает объем 7,2317 см3. Параметр элементарной
ячейки (длина ребра куба) 0,28845 нм = 2,8845
.
10–8 см, объем
ячейки 24,000
.
10–24 см3, а на 1 атом приходится 12,000
.
10–24
см3. Таким образом, число атомов в одном моле равно NA =
7,2317/12,000
.
10–24 = 6,0264
.
1023.
А можно ли еще увеличить точность? Да, если значительно
точнее измерить плотность вещества, а для этого нужно полу-
чить особо чистый металл. Это непросто: хром плавится при
очень высокой температуре, около 1860 °С, что затрудняет
его очистку зонной плавкой. Уточнить атомную массу тоже
не представляется возможным — у хрома четыре стабильных
изотопа, от 50Cr до 54Cr, которые распределены в земной коре
не вполне равномерно.
Аналогичные расчеты для простой кубической решетки
хлорида натрия дают NA = 6,0291
.
1023; здесь учитывается, что
в одной элементарной ячейке два типа ионов Na+ и Cl–
, при-
чем каждый из них принадлежит одновременно четырем со-
седним ячейкам. Несколько сложнее расчет для кальцита (он
изложен в книге Э.В.Шпольского «Атомная физика»), кристалл
которого имеет форму ромбоэдра. В формулу для объема
элементарной ячейки кальцита входит величина (1 + cos β)2/
sin β(1 + 2 cos β), где β — тупой угол между ребрами (101°54’).
Для этого кристалла получено NA = (6,0228±0,0011).1023; рас-
хождение с современным наиболее точным значением в
четвертом знаке после запятой.
Новый метод впервые применили во второй половине 1920-х
годов, и он вскоре позволил значительно увеличить точность
определения. Однако на практике этот метод встретил ряд
трудностей. Чтобы как можно точнее определить параметры
решетки, нужно иметь монохроматический источник рентге-
новского излучения, длина волны которого известна с высо-
кой точностью. Такое стало возможным только в 1965 году,
с использованием характеристической линии вольфрама
Кα1 (59,32 кэВ, длина волны 20,9 пм). После этого точность
определения NA лимитировалась дефектами кристаллической
решетки, колебаниями изотопного состава образца и труд-
ностями точного определения его плотности.
Чтобы свести к минимуму дефекты и примеси, для опре-
деления NA стали использовать кристаллы сверхчистого
кремния; очистку проводили через тетрафторид SiF4 и зонной
бестигельной плавкой кремния (1414 °C). Из такого кремния
в австралийском Государственном объединении научных и
прикладных исследований был изготовлен полированный
шар диаметром около 10 см. Параметры решетки измеряли
с учетом ее собственных точечных дефектов, с помощью
сканирующего рентгеновского интерферометра, диаметр
сферы измеряли оптическим интерферометром, а изотоп-
ный состав — масс-спектрометрически, с использованием
газообразного SiF4
. Природный кремний содержит 92,23%
кремния-28, 4,67% кремния-29 и 3,10% кремния-30. Однако
возможны природные колебания в соотношении трех изото-
пов. Поэтому в 2014 году ИЮПАК вместо одной относитель-
ной атомной массы кремния ввел в Периодическую таблицу
возможный диапазон ее изменений — от 28,084 до 28,086.
(Это новшество коснулось и других элементов, см. статью
«Атомные массы меняются?!» в No 6 за 2015 год.)
Однако в 2005 году точность определения постоянной
Авогадро этим методом была значительно ниже точ-
ности, с которой известен эталон килограмма. Поэтому
изготовили новую полированную сферу из почти моно-
изотопного кремния-28 (99,995%, обогащение проводили
в Центральном конструкторском бюро машиностроения
в Санкт-Петербурге). Масса атома 28Si известна с очень
высокой точностью и равна 27,976 926 534 96(62) а.е .м .
(относительная погрешность 2,2
.
10– 11 ). Хорошо известен
так же параметр d(220) кристаллической решетки кремния:
192,01471255(65) пм. В итоге исследователи уточнили число
Авогадро с погрешностью 3,0
.
10-8
. Международное бюро мер
и весов может рассмотреть предложение ученых о введении
нового эталона килограмма в том случае, когда погрешность
будет ниже 2,0
.
10-8
. Тут можно вспомнить высказывание
американского физика Роберта Милликена (1868—1953).
Когда-то он сказал, что постоянная Авогадро известна с
большей точностью, нежели число жителей Нью-Йорка в
Постоянная Авогадро:
возможна ли
абсолютная точность?
1901
6,16
1903
9,3
1908
6,7
1909
6,16
1915
6,06
1917
6,064
1924
6,004
1929
6,0644
Вот так менялась погрешность определения NA (она дана
в скобках), а так же само значение с начала ХХ века:
1931
6,019
1941
6,02283
1945
6,02338
1948
6,0232
1951
6,02544
1965
6,022 088
1973
6,022 045
1974
6,022 094 3
1987
6,022 134
1992
6,022 136 3
1994
6,022 137 9
1999
6,022 155 0
1998
6,022 141 99(47)
2006 6,022 141 79(30)
2012
6,022 141 29(27)
2014
6,022 140 857(74)
«
Х
и
м
и
я
и
ж
и
з
н
ь
»
,
2
0
1
6
,
No
6
,
w
w
w
.
h
i
j
.
r
u
Х
у
д
о
ж
н
и
к
В
.
К
а
м
а
е
в
В Погоне зА точностью
определенный момент. Это справедливо и поныне; так, в 2013
году население Нью-Йорка оценивалось в 8,406 миллиона
человек, то есть с точностью всего до одной тысячи.
А какова может быть предельная точность в определении
NA? Очевидно, она должна включать все 24 цифры! Казалось
бы, это далеко за пределами возможностей науки и техники.
Однако американские исследователи из Технологического
института штата Джорджия Рональд Фокс и Теодор Хилл
предложили оригинальный метод, позволяющий в принципе
произвести такой расчет, если станет известно более точное
экспериментальное значение постоянной Авогадро.
Представим себе, что углерод имеет простую кубическую
решетку (как хлорид натрия), тогда на грани такого куба,
содержащего ровно 1 моль (NA) атомов, разместилось бы
n атомов. Очевидно, что n должно быть целым числом и не
таким огромным, как NA: вместо 24 цифр в нем было бы их
только 8. Однако углерод (в виде алмаза), а также кремний
имеют более сложную кристаллическую решетку (гранецен-
трированную кубическую), в которой каждый атом, используя
sp3-орбитали, связан с соседями тетраэдрическими связями.
Из геометрии такой решетки следует, что вместо равенства
NA = n3 следует использовать более сложное: NA = 8k3 – 18k2 +
15k – 4, где k — число атомов на каждом ребре. В первом при-
ближении k = n/2(отсюда член 8k3). Подбирая целые значения
k, нужно добиться, чтобы рассчитанное по формуле значение
NA как можно лучше совпало с экспериментальным. Например,
если выбрать, как Рональд Фокс, k = 42223444, можно получить
точное значение 602 214 108 979 663 699 470 280. Расхождение
с последним из приведенных выше значений NA составляет
(на месте 7-го, 8-го и 9-го знака после запятой) 232. Если же
положить k = 42223443 (на одни атом вдоль ребра меньше),
то NA = 602 214 066 192 004 875 569 615; расхождение полу-
чается чуть меньше и в другую сторону: 195 на том же месте.
Значит, одно из этих значений k верное! Поэтому если будут
абсолютно надежно установлены 6-й и 7-й знаки после за-
пятой для NA, это, по мнению Р.Фокса, даст возможность
узнать абсолютно точное значение постоянной Авогадро! И
на ее основе дать новое определение килограмма как массу
соответствующего числа атомов 12C.
И.А.Леенсон