Химия и жизнь 04 2020

Химия и жизнь–XXI век Все доводы мужчин не стоят мнения одной женщины. Ежемесячный научно-популярный Вольтер журнал Содержание 4 2020 Горячая тема Зарегистрирован вирус апокалипсиса. В.Д. Киселев.................................................................. 2 в Комитете РФ по печати 17 мая 1996 г., рег. ЭЛ № 77-8479 Страницы истории Они создавали молекулярную биологию. С.В. Багоцкий............................. 8 НОМЕР ПОДГОТОВИЛИ: Главный редактор Здоровье Л.Н. Стрельникова диагностическая одиссея. Н. Маркина............................................................12 Заместитель главного редактора Е.В. Клещенко Спросите учителя Главный художник новые типы задач. Л.А. Ашкинази.......................................................................16 А.В. Астрин Редакторы и обозреватели Расследование Л.А. Ашкинази, история одного преступления. Е.А. Мамченков............................................. 20 В.В. Благутина, Ю.И. Зварич, Из дальних поездок С.М. Комаров, от летающих к летучим. Л. Каабак.................................................................... 24 В.В. Лебедев, Н.Л. Резник, А почему бы нет? О.В. Рындина фосфор в городе! С.М. Мамыкин....................................................................... 26 Ответственый за соцсети Мемуары Игнобеля Д.А. Васильев торжество некомпетентности. Г.В. Эрлих....................................................... 28 Подписано в печать 25.04.2020 Здоровье Типография «Офсет Принт М». алкоголь и лекарства. В.Г. Акимов.................................................................... 30 123001, Москва, 1-й Красногвардейский пр-д, д. 1 Вещи и вещества Адрес редакции двуликая вода жизни. С. Анофелес.................................................................. 34 119991, Москва, Ленинский просп., 29, стр. 8 Адрес для переписки Что мы едим 119071, Москва, а/я 57 дрожжи бродят в молоке. Н.Л. Резник............................................................ 38 Телефон для справок: 8 (495) 722-09-46 Цитата e-mail: [email protected] не за петра, но за государство, петру врученное... Константин Душенко....41 http://www.hij.ru Соцсети: Что мы едим https://www.facebook.com/khimiyaizhizn диоксид серы – токсин, консервант, регулятор. Н. Анина......................... 42 https://vk.com/khimiya_i_zhizn https://ok.ru/group/53459104891087 Панацейка https://twitter.com/hij_redaktor ганодерма: красная как кровь, блестящая как лед. Н. Ручкина.................. 44 https://www.instagram.com/khimiya_i_zhizn/ Фантастический год При перепечатке материалов ссылка азимов и внеземная жизнь. А.В. Речкин.......................................................... 46 на «Химию и жизнь» обязательна книга машин. С. Батлер....................................................................................... 48 На журнал можно подписаться в агентствах «Роспе- Фантастика чать» — каталог «Роспечать», индексы 72231 и 72232 выбор академика крафта. Дмитрий Никитин..................................................... 56 «Арзи» — Объединенный каталог «Пресса России», индексы — 88763 и 88764 (рассылка — «Арзи», Хроники коронавируса тел. (495) 443-61-60) убей коронавирус. ............................................................................................. 62 Каталог «Почта России», индексы П2021 и П2017. «Информсистема» — (495) 127-91-47 Нанофантастика «Урал-Пресс» — (495) 789-86-36 я вас любил. Е.Крич..............................................................................................74 © АНО Центр «НаукаПресс» Информация 43, 59,60, 64 короткие заметки 72 результаты: Биохимия 5 пишут, что... 72 Генеральный спонсор журнала Компания «Биоамид» На обложке — рисунок А.Кукушкина На второй странице обложки — Работа Тиффани Божич. Короны, звезды, вирусы, бешеные огурцы – все они похожи друг на друга. Подробности в статье «Вирус апокалипсиса»

Вирус апокалипсиса В.Д. Киселев Автор этого материала — пре- подаватель Высшей школы корпоративного управления РАНХиГС. Он рассуждает о проявлениях у человека пси- хологических защит во время инфекционной и информаци- онной пандемии и ищет от- вет на вопрос: как изменятся люди и мир после массового заражения? Вирус COVID-19 породил еще более опасный вирус ком- Художник В.Богорад муникационной паники. Панические ожидания вкупе с разру- долгов, которые не удается обнулить по-другому, оставаясь шением деятельности множества предприятий, переоценкой порядочным человеком. национальных систем здравоохранения и приближением к адекватному пониманию ее возможностей могут стать гораздо На всех уровнях социума возникает желание сказать примерно большей угрозой для жизни людей, чем сама инфекция. Долго- так: в самом деле, это ведь форс-мажор, пусть он во многом и временное нарушение налаженных поставок продуктов (това- вызван медийным вирусным эффектом, однако именно с него, с ров, работ, услуг), уничтожение малого и среднего бизнеса, коронавируса, и следует все спрашивать. Следуя этому желанию, озлобление среднего класса, миллионы безработных — наших реальный биологический вирус как раз и превращается — сам по граждан и гостей из ближайшего зарубежья, — которые оста- себе либо не без участия заинтересованных сторон — в информа- лись без средств к существованию и накоплений на «черный ционный, воздействующий как на общественное сознание, так и день», – всё это не кратковременные иллюзии. на сознание индивида. И то и другое сознание считают ситуацию с коронавирусом непереносимой, что включает механизмы психо- Общество в целом и его члены воспринимают эти угрозы логической защиты. В чем-то это напоминает действия организма на сознательном или бессознательном уровне и пытаются в ответ на проникновение коронавируса: он включает иммунную реагировать. Наблюдать эти реакции удается не напрямую, а систему, но ее реакция может оказаться чрезмерной, что вызовет в виде их преломления в общественном сознании и последу- воспаление легких с печальными последствиями. ющего отражения в кривом зеркале СМИ. Как посмотреть на складывающуюся ситуацию спокойно и технологично, то есть После начала пандемии информационного вируса всю ин- глазами исследователя? Для этого требуется аккуратно, чтобы формацию о происходящих событиях нужно рассматривать не упустить важного, копаться в сыплющейся со всех сторон именно с учетом включения мер психологической зашиты. Они эмоциональной и противоречивой, к тому же априори недостовер- довольно многочисленны, хоть и не изменились за последние ной информации о жизненно важных процессах. Путеводной звез- несколько тысяч лет. Вот список нескольких защит и примеры дой будет понимание, что смертельно опасный вирус, как мировая их проявления в том, что психологи называют «драматически война или другая глобальная катастрофа, — это универсальный непереносимая ситуация». В настоящее время ее возникно- способ списать большинство взятых взаимных обязательств, вение связана с коронавирусом. «Уход (уклонение)» — реальный или мысленный выход из непереносимой ситуации. Этот способ защиты выбрало по- 2

давляющее большинство населения в форме отъезда на дачу Горячая тема «Химия и жизнь», 2020, № 4, www.hij.ru или самоизоляции дома. обойдемся без него, пусть переболеет 70%, но тогда страна «Действие вовне» — непереносимые чувства или мысли приобретет иммунитет. Однако размытые, но тревожащие подавляются за счет активной деятельности, направленной мысли продолжают существовать. Порой они проявляются вовне. Например, я так сильно и много забочусь о других, что явно, что видно на примере автора идеи создания иммунитета забываю обо всем — рискуя здоровьем каждый день, хожу в ма- нации через болезнь — премьер-министра Великобритании газин и разношу продукты пожилым людям в своем подъезде. Бориса Джонсона, который вдруг прилюдно высказал совер- шенно неприемлемую для современного общества мысль, «Рационализация» — псевдологическое оправдание своих что коронавирус вызовет смерть в каждой семье британцев. малоприемлемых поступков. Оно основано на социально до- пустимой интерпретации неосознанных причин этих поступков «Отрицание реальности» — при опасности индивид за- и служит для поддержания собственного самоуважения. В крывает глаза на реальное положение дел и отказывается нынешней ситуации подобное оправдание выглядит так: «Да, я признать, что тревожащая ситуация действительно существует. знал, что стал вирусоносителем. Да, заболел на рабочем месте, Такой способ защиты выбрали некоторые государственные общался с коллегами, с посетителями, но я честно выполнил лидеры постсоветского пространства. Один из них заявил, что свой профессиональный долг врача». пандемия где-то там, за границей, а у нас ее нет, зато есть за- мечательные средства вроде водки с салом, бани или работы «Компенсация» — восполнение своих недостатков и сла- на тракторе. Другой же и вовсе запретил упоминание слова бостей подчеркиванием желательных достижений в другой «коронавирус» в своей республике. области. Этот способ сейчас активно применяют в тех системах здравоохранения, где имеется дефицит аппаратов искус- «Избегание» — попытка избежать встречи с объектами, кото- ственной вентиляции легких: да, мы умеем лечить противо- рые вызывают неприемлемые мысли, например о беспомощ- вирусными препаратами и антибиотиками, если обнаружено ности собственных властей. Этот способ отлично проявился в воспаление, но не всех заболевших; да, у нас нет возможности Италии: в отдельных статьях местных СМИ утверждалось, что всем обеспечить подключение к аппаратуре, зато мы хорошо российские и китайские медики бесполезны, не должны и не заботимся о пациентах, даем пожилым людям опиоиды, чтобы могут помогать, и вообще они оккупанты. снизить их страдания. «Проекция» — собственные неприемлемые переживания «Сверхкомпенсация» — восполнение собственной сла- перекладываются на другие объекты. Так удается найти вино- бости через усиление одной области деятельности, часто в вного в своих ошибках или недостатках. Например, сказать: ущерб другим областям. В результате человек избавляется от всем известно — вирус пошел от китайцев, которые едят вся- чувства неполноценности и за счет достижения какого-либо кую гадость, тех же панголинов, да еще сырыми; вот не было общественно значимого результата приобретает позицию бы китайцев, не возникло бы опасной ситуации у нас дома. Но доминирования в отношении других. Например, мы пока не вообще-то во всем виноваты русские, распространяющие вы- можем полностью решить проблему у себя в стране и стаби- мыслы про коронавирус, чтобы нанести удар по европейской лизировать ситуацию, но у нас есть ресурсы, чтобы помочь солидарности. Сюда же входит и известная конспирологиче- другим, за что нас будут уважать. Между прочим, песни и ская идея, что вирус рукотворный, выпущен американцами для музицирование итальянцев на собственных балконах — про- разрушения китайской экономики. явление того же самого механизма психологической защиты, как и весьма неудачная идея, пришедшая в голову миланским «Интеллектуализация» — снятие неприятных пережива- отцам города — начать борьбу с инфекцией массовым апери- ний за счет логических операций, построения сверхценных тивом на главной площади города. Поскольку организовывал концепций, лишенных эмоционального содержания. Этот мероприятие пресс-секретарь мэрии, который к тому времени способ активно используют многочисленные телевизионные уже был носителем вируса, из этого примера видно, что по- эксперты, которые отмечают, что ситуация под контролем и пытки творческого применения механизма сверхкомпенсации потому можно и нужно решать чужие проблемы, затягивать не всегда ведут к успеху. потуже пояса, не поддаваться эмоциям, рассуждать здраво, пусть и беспредметно. «Сочувствие» — стремление завоевать внимание других людей, чтобы повысить собственную самооценку, при этом «Регрессия» — при возникновении опасности индивид не заботясь о каких-либо реальных своих достижениях. В эту возвращается на более раннюю стадию психосексуального категорию попадают призывы депутатов вроде: «Помогите развития, в которой осталась зафиксированной часть его пострадавшему от вируса малому бизнесу, а он в ответ будет психической энергии. В самом деле, если в детстве мы справ- меньше увольнять сотрудников и будет платить им зарплату!» лялись с ОРВИ при помощи чеснока, горячего чая с лимоном и вкусного бабушкиного малинового варенья, то почему это «Разрядка» — внезапное, плохо контролируемое внешнее не станет работать сейчас? Да и целебные свойства крепких проявление запрещенных желаний. Именно так действова- горячительных напитков никто не отменял. ли москвичи, массово собравшиеся 28—29 марта в парках столицы для совместных гуляний и поедания шашлыков. В их «Идентификация» — для защиты от опасного объекта его поведении явно был виден классический мотив — «а давайте уподобляют другому объекту: победили Гитлера, одолеем и устроим праздник неповиновения, пирушку во время чумы!». эту напасть. Этот способ защиты, скорее всего, будет очень Сюда же следует отнести и явно истерические обращения востребован в бизнес-среде. Многие сбросят или наденут итальянских мэров и врачей, вызванные объективной неспо- выгодные для собственного выживания маски идентичности, собностью выполнять свои служебные обязанности. проявят непомерные амбиции, корысть, нахрапистость, бес- «Подавление» (отречение) — блокировка внутренних им- пульсов, которые противоречат индивидуальным моральным ценностям и нормам: «да, я должен сидеть дома, чтобы не за- разиться, да, к этому меня призывают власти, но это же насилие, а я против насилия властей. Поэтому пойду гулять и будь что будет. Никакой незаконный пропуск мне не указ». «Вытеснение» — при такой защите неприемлемые для вас и вашего ближайшего окружения мысли и переживания (например, о близкой, мерзкой и мучительной смерти от не- видимой заразы) просто удаляются из сознания. Вместо них формируется мнение, например, такое: зачем нужен карантин, 3

принципность. Вероятно, корпорации по давней привычке поддерживать карантин: если владелец какого-то телефона захотят урвать для себя часть общественных ресурсов в ущерб заболел, всем телефонам, кто был рядом с ним последнюю всем остальным. неделю, приходит оповещение. В КНР дроны замеряют через окно температуру пребывающих на карантине граждан, а если Какие проявления этих защит можно уже наблюдать? их число в квартире не сойдется с заявленным, следует обра- В связи с пандемией мы отчетливо видим, как частично или щение в полицию. Власти Москвы и Татарстана вводят систему полностью отменяются формальные и неформальные нормы заказа пропусков на выход из дома через сайт, который в этой поведения, которые определяют устройство суверенного на- ситуации из информационного ресурса превращается в могу- ционального государства и содержание договора о взаимных щественный инструмент управления населением мегаполиса, обязанностях и ответственности. Одно закрытие регионов от причем находящийся вне правового поля. приезда соседей или введение режима чрезвычайной ситуа- ции силами местных властей прекрасно демонстрируют, сколь В числе неожиданных социальных последствий коронавируса быстро может произойти переход властных полномочий от можно ожидать закрепление массовой привычки в любой непонят- центра на места. Так одновременно проявляются компенса- ной ситуации мыть руки с мылом и до локтя. К декабрю ожидается ция, разрядка и отчасти подавление государствообразующих беби-бум. Есть прогноз, что появятся новые А.С. Пушкины с за- инстинктов. мечательными книгами. Будут разобраны накопившиеся завалы, Норма и не норма меняются местами, ломая привычные отремонтированы квартиры, прочитаны давно приобретенные представления о допустимом и этичном. Скажем, в начале книги и изучены иностранные языки. Дети познакомятся с роди- марта никто не мог бы посчитать нормальным поголовное за- телями. Поменяется представление о снеге, дожде, холодном ключение в строгий карантин всех прибывших из-за границы, сильном ветре — это станет очень хорошей погодой. Повысит- к этому призывали отдельные экстремисты. А в начале апреля ся ценность собак (кошек, хорьков, свиней) и прогулок с ними. общество в целом считает вполне допустимым введение разо- вых пропусков для выхода из своего дома. Такое превращение Еще один штрих. Кризис — это когда не сбываются прогнозы, нормы — типичный выбор уклонения, рационализации и от- которые ранее устойчиво сбывались. Вы хотели одно эскимо, части сочувствия. а вам подарили пятьсот. Приятный, но все-таки кризис. Лю- Важный способ защиты, который обязательно будет вос- бой пользователь компьютера знает, если комп заглючил (это требован, — «проекция». И ситуация для его реализации по- тоже кризис), его надо выключить и включить снова. Велика явилась уже задолго до возникновения коронавируса. Дело вероятность, что глюк из-за накопленных ошибок исчезнет. в том, что российский бизнес, малый и средний, отнюдь не Металлург знает, что из железа надо выжечь все примеси, а полностью избавился от наследия наперсточников 90-х годов. потом добавить углерод в нужной пропорции, чтобы получить А для них «продать» синоним слова «обмануть» — отсюда де- сталь необходимого качества. Спортсмен большой нагрузкой вяток яиц по той же цене, что десяток, 900 мл молока вместо на мышцу может ее расслабить. Психологи говорят, что пси- литра, 180 граммов масла вместо 200. Возник мем: «Будешь хологические защиты возникают при повторяющихся одина- честным с потребителем — обанкротишься». Так получается ковых сценариях, они полезные и необходимые механизмы потому, что уровень организованной инфляции превышает выживания, но большой и глубокой осмысленности в них нет. возможности повышения производительности труда в малом Изменилась ситуация, и защиты становятся глупыми и даже и среднем бизнесе, однако крупные корпорации пользуются деструктивными для их владельцев. Прежняя концептуаль- безусловной поддержкой государства как государствообра- ная модель действительности стала давать сбои и порождать зующие предприятия. Возникает конфликт потребителей с многочисленные ошибки? Решение старо как мир: разъять, мелкими лавочниками и конфликт мелких лавочников с круп- чтобы обратно соединить; проанализировать (атомизировать), ными корпорациями. Оба конфликта усиливаются в непростой чтобы потом синтезировать (пересобрать участников и их от- ситуации пандемии, а на них государство прекрасно может ношения). На какой-то момент времени ее надо отключить, списать часть своих проблем, получив в результате консолида- обнулить, сделать Reset, найти точку отсчета, объявить каран- цию общества именно вокруг власти как верховного арбитра. тин, перестройку или перезагрузку, но важно не доводить дело Применительно к коронавирусу интересно наблюдать, как до перестрелки. В настоящий момент уже произошел размен власти одной страны за другой, выполняя панический запрос между государством, гражданином и бизнесом: гражданские напуганных граждан, изолируют зараженных вирусом в специ- права и свободы — на безопасность с отчислениями на так ализированных клиниках, которые быстро захлебываются от называемую стабильность. Вопрос в том — когда произойдет наплыва пациентов, порождая новые информационные волны обратный размен и произойдет ли он. неконструктивного содержания. Спасителем и тут оказывается государство, недаром в ЕС звучат призывы к национализации Возможностей доказать, что ожидающийся на днях мировой системы здравоохранения. апокалипсис от смертельно опасного вируса, разновидности Коронавирус, удачно визуализированный и растиражирован- ОРВИ, не должен случиться, практически нет. А вот доказывать, ный в СМИ в виде очень симпатичной сферической короны, лег- что мы получили информационно-экономический кризис, ко- ко преодолел границы между государствами, корпорациями и торый позволит обнулить государствам многие обязательства, людьми. Он оказался великим уравнителем! Очень интересное легитимно ограничить гражданские права и свободы и даже явление, которое мы наблюдаем, — коронавирус проламывает существенно подзаработать, подмяв под себя малый, средний стену между реальным и виртуальным миром. Виртуальные бизнес и тот же самый средний класс, вовсе не требуется: это экскурсии по музеям, по другим городам одномоментно из видно невооруженным глазом. Информационные вирусы, раз- экзотического развлечения стали востребованы миллионами носимые по социальным сетям, в виде комментариев, слухов, людей. Практически мгновенно в систему образования было оценок, мнений, часто искаженных индивидуальными или груп- внедрено дистанционное обучение. Коммуникационные тех- повыми психологическими защитами, сделали информацион- нологии (zoom, skype и другие) позволяют проводить онлайн- ную пандемию постоянным социальным коммуникационным совещания с коллегами, общаться, играть и даже проводить явлением. Навсегда! веселые застолья с друзьями. Одновременно огромное развитие получили и средства А что касается прав и свобод граждан, которые в связи с слежки за гражданами со стороны государства, то есть прямое вирусной пандемией с каждым днем сокращаются, то их вос- нарушение гражданских прав и свобод. Примеры их использо- становление в полном объеме после прекращения пандемии вания просто поражают. Так, в Южной Корее, оказывается, из- зависит от того, как быстро общественное и личное сознание вестны перемещения всех телефонов по стране. Это помогает придет в норму и избавится от навязанных вирусом мер психо- логической защиты. 4

Результаты: биохимия Художник Михаэль Майер Кластерины против Японские исследователи из Университета Тиба обратили «Химия и жизнь», 2020, № 4, www.hij.ru болезни Альцгеймера внимание на белок нейронов кластерин, который участвует в очистке клетки от мусора. Этот белок связывается со многими Болезнь Альцгеймера – нейродегенеративное заболевание, веществами, в том числе и с бета-амилоидом, и направляет их которое сегодня встречается, к сожалению, довольно ча- на утилизацию. Кластерины чистят не только клетку, но и межкле- сто. Описал его немецкий врач Алоис Альцгеймер более 100 точное пространство от поврежденных, неправильно свернутых лет назад: именно он обнаружил в мозге умерших больных белков и их обрывков. Ученые предположили, что кластерины сенильные бляшки. Позже стало известно, что бляшки – это могут ликвидировать амилоидные бляшки.Чтобы это проверить, слипшиеся молекулы бета-амилоидного пептида, который об- они повредили гены, отвечающие за синтез кластерина, и на- разуется из белка АРР (Amyloid Precursor Protein) в результате блюдали за изменением жизнедеятельности клеток. его неправильного расщепления. Сначала молекулы бета- амилоида собираются в белковые агрегаты − фибриллы. За- Эксперименты подтвердили, что кластерин действительно тем из фибрилл формируются амилоидные бляшки, которые участвует в уничтожении бета-амилоида. Происходит это сложно поддаются разрушению и поэтому накапливаются за следующим образом. Кластерин присоединяется к повреж- пределами клетки, нарушая работу мозга. Если затормозить денному или неправильно свернутому белку, после чего за- накопление бета-амилоида, можно будет избежать забо- хватывается специальным рецептором гепарансульфатом, левания. Пока биологи и медики не обнаружили вещество, расположенным на поверхности нейрона. Рецептор сообщает которое могло бы уничтожать бета-амилоидные пептиды или клетке о доставке новой порции мусора, который нужно на- препятствовать образованию бляшек. править в лизосому, специальную капсулу для уничтожения отходов, где бета-амилоид будет расщеплен на аминокислоты. 5

По мнению ученых, если увеличить количество копий белка были эффективные переносчики. Ими стали нейроглобин кластерина в нейронах, они смогут активнее перерабатывать и андроглобин, которые изначально возникли совсем для белковый мусор. Сделанное открытие в перспективе поможет других целей – чтобы контролировать опасный для жизни ана- не только в борьбе с болезнью Альцгеймера, но и с другими эробных клеток кислород. Именно они позволили организмам нейродегенеративными и аутоиммунными заболеваниями, усовершенствовать дыхание и перейти к многоклеточности. связанными с накоплением поврежденных белков в организ- Это исследование еще раз доказывает важность кислоро- ме. «Journal of Cell Biology, 2020, 219, 3» да и кислородпереносящих гемовых белков для появления многоклеточной жизни. «PLoS ONE, 2020, 15(2): e0228722» Один из вечных вопросов науки о жизни Цитоплазма: раствор или гель? Большая часть живущих на Земле существ – многоклеточные С древних времен человек стремился познать сущность организмы. Появились они не сразу, а в процессе длитель- жизни. Наконец, когда появился микроскоп, он смог рас- ной эволюции из простейших одноклеточных. Как это могло смотреть живую клетку. Под окуляром светового микроскопа произойти – неизвестно. Существует несколько гипотез, она выглядит как пузырек, наполненный жидкостью. Но еще объясняющих происхождение многоклеточности. Считается, первые биологи знали, что если повредить мембрану клетки, что главным фактором, толкнувшим эволюцию на этот путь, то ее содержимое не растворится в окружающей жидкости, было появление в атмосфере кислорода. Организмы начали а сохранится в форме гелевой капельки. Уже тогда возник использовать кислород как акцептор электронов в дыхатель- вопрос – что представляет собой внутренность клетки: рас- ной цепи. Это позволило полностью (до СО2 и H2O) окислять твор или гель? органику и извлекать из нее максимум энергии, которая необходима многоклеточным организмам для поддержания Сейчас наука о жизни шагнула далеко вперед, и мы знаем, структуры тела. что клетка устроена сложно: в ней есть белковый каркас – ци- тоскелет, энергетические станции – митохондрии, машины по Как происходило превращение одноклеточного мира в синтезу белка – рибосомы и много других структур. Но мы до многоклеточный – один из вечных вопросов науки о жизни. сих пор не знаем, в какой среде находятся эти структуры – в Сегодня его решают с помощью молекулярно-генетических жидкой или гелеобразной. Еще 100 лет назад, разглядывая в методов. Российские ученые из Института биологии развития микроскоп различные клетки, исследователи заметили, что им. Н.К. Кольцова под руководством Ю.В. Люпиной задались в ответ на химические вещества, нагрев, осмотический шок, вопросом – какие белки начинают синтезироваться при пере- изменение рН содержимое клетки сгущается, становиться ходе от одноклеточного состояния к многоклеточному, и чтобы похожим на гель – клетки мутнеют. Когда же воздействие пре- ответить на него, поставили интересный эксперимент на мор- кращается, они вновь становятся прозрачными. Это явление ских губках. Губка – примитивное многоклеточное животное, известно в клеточной биологии как золь-гель переход. у которого нет настоящего кишечника, нервной системы, рецепторов и т. д. Согласно данным молекулярных исследо- Еще в 40-х годах прошлого столетия выдающиеся клеточ- ваний, представители этого типа животных имеют общее про- ные физиологи Д.Н. Насонов и В.Я. Александров, исследуя исхождение со всеми многоклеточными. Поэтому губки стали ответ разных клеток на различные воздействия, пришли к вы- модельными объектами для эволюционных исследований. воду, что причина помутнения – агрегация внутриклеточных белков. Все логично, только вот есть проблема. Сгущение и Губки удобны еще и тем, что их можно легко разделить на разжижение происходят очень быстро, в течение несколь- отдельные клетки, которые со временем вновь объединяются ких секунд. За это время никакие серьезные перестройки в в единый организм. Такая способность губок была подмечена белках произойти не могут. Так почему же золь-гель переход еще в начале XX века в экспериментах Генри ван Питерса Уил- все-таки происходит? На этот вопрос до сих пор нет одно- сона. Он перетирал губку через мелкое сито, разделяя ее на значного ответа. отдельные клетки. Помещенные в стеклянную чашку клетки начинали группироваться в бесформенные комки, которые Российские биохимики из Федерального исследователь- затем превращались в целую губку. Сначала исследователи ского центра «Биотехнологии» РАН под руководством А.И. таким же способом получили отдельные клетки, а затем на- Александрова попытались разобраться в механизмах этого блюдали, как меняется работа их генов по мере того, как загадочного золь-гель перехода. Объектом исследования заново собирается тело губки. послужили дрожжевые клетки, которые синтезировали хи- мерные белки – шапероны с присоединенным к ним зеле- Для исследования взяли губки Белого моря – скелетную ным флуоресцентным белком (GFP). Светящиеся шапероны Halichondria panicea и бесскелетную Halisarca dujardini. Иссле- связывались с агрегатами неправильно свернутых белков, дователи выяснили, что в клетках обоих видов губок на стадии и белковые скопления в клетке становились видимыми. Во сборки тела начинают активно синтезироваться белки, связан- флуоресцентном микроскопе они выглядят как ярко-зеленые ные с метаболизмом железа, и гемсодержащие белки – ней- очаги. роглобин и андроглобин. Нейроглобин содержится в нейронах позвоночных и беспозвоночных животных, где он снабжает Исследователи увидели, что в ответ на высокие концен- дыхательные цепи. Это древнейший кислородпереносящий трации KCl (гиперосмотический шок) в клетках в считаные белок, предок гемоглобина эритроцитов и миоглобина мышц. В секунды формируются многочисленные зеленые очаги. отличие от гемоглобина и миоглобина, нейроглобин связывает Белковые скопления появлялись, когда клетка сжималась кислород даже тогда, когда его очень мало. из-за оттока воды при гиперосмотическом шоке, и исче- зали, когда шок прекращался. Мгновенное образование и В позднем докембрии, когда концентрация кислорода исчезновение зеленых очагов навело ученых на мысль, что была низкой, для его использования в метаболизме нужны это не обычные стабильные белковые агрегаты, а мягкие 6

гелеобразные структуры. Исследователи проанализировали результаты ранее были получены в экспериментах на мышах. «Химия и жизнь», 2020, № 4, www.hij.ru коллекцию из 4156 штаммов дрожжей, синтезирующих белки Животные, которые ели корм, богатый жирами, по опреде- с GFP, и выяснили, что в образовании таких структур участвуют ленному графику во время фазы бодрствования (сумерки и метаболические ферменты, белки-шапероны, субъединица ночь), имели здоровый вес. Если же животные ели во время фактора инициации трансляции (Clu1) и еще какие-то белки фазы отдыха (день), они становились тучными. с неизвестной функцией. Американские ученые доказали, что регулярное употре- Вот какой механизм формирования белковых скоплений бление пищи перед сном грозит избыточными жировыми предложили ученые на основании своих наблюдений. В отложениями. Чтобы поддерживать здоровый вес, нужно не ответ на гиперосмос клетка теряет воду, при этом жидкая только следить за качеством и количеством пищи, но и за часть цитоплазмы концентрируется, клеточные структуры временем ее приема. «PLOS Biology, 2020. 18, 2, e3000622» скучиваются, образуя карманы жидкости. Именно эти кар- маны и видны в микроскопе как зеленые очаги. В карманах Оливковое масло продлевает жизнь повышается концентрация золя, что стимулирует его переход в гель. По мнению ученых, это не единственно возможный Мы все хотим быть здоровыми и стройными. И в этом нам механизм структурирования цитоплазмы и перехода в геле- помогают различные диеты. Самая популярная средиземно- образное состояние. морская диета, рацион которой состоит из овощей, фруктов, растительных жиров и белков. Некоторые добавляют еще и Пока еще нельзя сказать, что загадка золь-гель перехода стакан красного сухого вина в день. В отличие от многих дру- разгадана. Это исследование показало, что в клетке заложена гих диет, питаться по-средиземноморски можно постоянно способность отвечать на стресс структурированием цито- без вреда для организма. В чем секрет этой диеты? Ученые плазмы, которое запускается чисто механически – уменьше- давно пытаются найти вещества, оказывающие наиболее нием объема. «Biol Open, 2019, 8, 7» сильное оздоравливающее действие. Таковыми оказались ресвератрол красного вина, растительные волокна и нена- Ужин все-таки отдай врагу сыщенные жирные кислоты, которых так много в оливковом масле. Многим знакомо правило «завтрак съешь сам, обедом по- делись с другом, а ужин отдай врагу». Это классическая Ученые из Университета Миннесоты (США) исследовали схема здорового питания помогает нам следить за фигу- механизм полезного действия на организм жирных кислот рой. Пищевое поведение (время и частота приемов пищи), оливкового масла. Они показали, что мононенасыщенные как и многие физиологические процессы, контролируется жирные кислоты (МЖК), в чьей структуре присутствует одна циркадными (суточными) биологическими часами, связан- двойная связь между соседними атомами углерода, активи- ными с чередованием дня и ночи. Роль биологических часов руют определенный сигнальный путь в клетках − SIRT1/PGC- исполняет супрахиазматическое ядро в гипоталамусе. От 1α/PPARα, который увеличивает продолжительность жизни и времени приема пищи зависит, будет ли она усваиваться и предотвращает связанные со старением заболевания. Этот утилизироваться или запасаться в виде жировых отложений. путь регулируется белком сиртуином 1 (SIRT1), который от- Как известно, съеденные на ночь углеводы превращаются в щепляет ацетильную группу от остатка лизина в белках гистонах, жир. Несмотря на очевидность этого утверждения, ученые связанных с ДНК. Таким способом сиртуин 1 влияет на актив- из Университета Вандербильта (Нэшвилл, Теннесси, США) ность генов, от которых зависит выживание и старение клетки. решили проверить, действительно ли еда в вечернее время приводит к лишним килограммам. В экспериментах на мышах ученым удалось понять, как увеличить активность белка сиртуина мононенасыщенными В исследовании участвовали добровольцы в возрасте жирными кислотами. Оказалось, что во время голода или старше 50 лет с различным индексом массы тела, которые физической нагрузки жиры, хранящиеся в клетках в виде ли- находились в течение 56 часов в респираторной камере, пидных капель, расщепляются, высвобождая МЖК. Свобод- позволяющей достаточно точно определять энергетический ные жирные кислоты связываются с белком перилипином-5 обмен у человека по количеству потребленного кислорода. (PLIN5), который переносит их в ядро, где они воздействуют Заключение об обмене углеводов и липидов делали на основе на сиртуин. дыхательного коэффициента, который рассчитывали как от- ношение объема выделенного углекислого газа к объему по- Теперь мы знаем, что мононенасыщенные жирные кисло- глощенного кислорода. Дыхательный коэффициент различен ты – природные активаторы белка сиртуина, который бла- при окислении жиров и углеводов. Первая группа испытуемых готворно влияет на гены, ответственные за старение клеток. получала завтрак (примерно 700 ккал) с 8 до 9 часов и обед Только не стоит пить литрами оливковое масло. Ведь даже с 12: 30 до 13: 30, вторая – обед и ужин с 22 до 23 часов, по самые полезные продукты становятся вредными, если ими калорийности эквивалентный завтраку. злоупотреблять. Просто необходимо, чтобы растительные жиры присутствовали в рационе каждый день. И конечно, по- Оказалось, что общий расход энергии был одинаков в ложительный эффект будет выше, если меньше употреблять обеих группах, а вот дыхательный коэффициент отличался. калорий и делать зарядку. «Molecular Cell, 2020, 77, 4. 810» Еда на ночь приводила к более медленному окислению ли- пидов. Таким образом, было доказано, что прием одной и Материал подготовила той же пищи в разное время дня по-разному сказывается на кандидат биологических наук метаболизме. Если человек ест перед сном, углеводы будут окисляться в первую очередь, что отсрочит время пере- О.В. Космачевская ключения метаболизма на окисление липидов. Вместо того чтобы расходоваться, липиды будут запасаться. Аналогичные 7

Диагностическая Этап первый: до зачатия Одиссея Вариант 1. Самая частая ситуация – оба партнера здоровы и Путеводитель по генетическому тестированию нет очевидной «плохой наследственности», зафиксированной в семейной истории. Но не прячутся ли в их геномах скрытые Надежда Маркина мутации, которые могут вызывать те или иные заболевания у будущего потомства? Допустим, что у мамы и папы имеется Сегодня генетика все больше проникает в нашу повседневную мутация в одном и том же гене, но лишь на одной хромосоме жизнь, прежде всего – в медицину, делая ее не одинаковой из двух парных. Для болезни этой одной мутации недоста- для всех, а индивидуальной для каждого пациента. Гене- точно, поэтому родители здоровы. Если же в геноме ребенка тическая диагностика расширяет представления врачей о объединятся мутантные гены от мамы и от папы, то мутация болезни, помогает поставить диагноз и дает ориентиры для проявит себя заболеванием. По законам наследования оптимального лечения. Ее используют в разных областях Менделя, вероятность этого события составляет 25%. Чтобы медицины, прежде всего в онкологии, где она дает возмож- узнать возможные риски, семейная пара перед зачатием ность прицельного лечения. Но, пожалуй, с наибольшим ребенка может пройти так называемый «преконцепционный успехом – в репродуктивной медицине и педиатрии. Все генетический скрининг» на носительство скрытых мутаций. В стороны и проблемы этой области обсуждали на недавнем обязательное медицинское страхование (ОМС) он не входит, симпозиуме «Genetico.Kids», организованном Центром гене- так что делать его придется за свой счет. тики и репродуктивной медицины «Genetico». Специалисты по медицинской генетике делились с врачами-педиатрами Как объясняет Елизавета Мусатова, в преконцепционный знаниями и опытом генетического тестирования и гене- генетический скрининг может быть включено тестирование тической диагностики. Мы использовали материалы этой на мутации в разном количестве генов. Есть вариант этниче- конференции, а также беседу с медицинским директором ского скрининга, в него входят мутации, которые с высокой «Genetico» Елизаветой Мусатовой, чтобы разобраться в мо- частотой встречаются в том или ином этносе. Но сейчас этот лекулярно-генетических методах, которые могут обеспечить вариант не слишком популярен – много смешанных браков, и рождение здорового ребенка. не каждый человек знает свою родословную. Чаще использу- ют универсальный скрининг. Сколько генов и мутаций в него Представим, что семейная пара планирует завести ребенка включить, зависит от возможностей семейной пары: чем и, разумеется, хочет, чтобы он родился здоровым. Для этого больше, тем дороже. Но есть такие гены, которые в первую они могут использовать генетическое тестирование. Посмо- очередь стоит проверить на наличие мутаций. Для европей- трим, какие возможности для этого есть сегодня. ской популяции, объясняет Елизавета Мусатова, это мутации, связанные с частыми, тяжелыми, рецессивными наслед- 12 ственными заболеваниями – муковисцидозом и спинальной мышечной атрофией. Муковисцидоз – болезнь, в первую очередь поражающая дыхательную систему. Муковисцидоз развивается из-за мутаций в гене CFTR на 7-й хромосоме. Его Все лабораторные операции медицинские генетики проводят в ламинарном боксе, в стерильных условиях – под ультрафиолетовыми лампами и в потоке стерильного воздуха. И конечно, в перчатках

частота различна в разных странах, в России она случается Фото предоставлены в одном случае на 10 тысяч новорожденных. Но это немало: медицинским центром Genetico как пишет профессор Николай Иванович Капранов, научный консультант Российского центра муковисцидоза, «каждую Здоровье неделю у нас в стране рождается семь детей, больных муко- висцидозом». Спинальная мышечная атрофия – болезнь, о Риски будут иными при наследовании, сцепленном с полом, которой в последнее время много говорят в связи с недоступ- например, если мутация находится на Х-хромосоме. ностью лекарств. Она связана с поражением двигательных нейронов спинного мозга; с этой болезнью рождается один Важно, что риск один и тот же для каждой беременности. ребенок на 6–10 тысяч. Ее вызывает мутация гена SMN1 на «Если в семье уже есть больной ребенок, это не значит, что 5-й хромосоме. при следующей беременности риск уменьшится, – объясняет Елизавета Мусатова. – Точно так же, если в семье уже есть Все скрининговые генетические тесты учитывают раз- здоровый ребенок, это не значит, что нет рисков для следую- умный баланс цены и эффективности. Например, в лабора- щего». Могут быть вызывающие заболевания мутации в двух тории «Genetico» предлагают скрининговый генетический или более генах, и наследуются они независимо друг от друга. тест, который включает 54 патогенные мутации, связанные с развитием 26 наследственных заболеваний, в том числе Кстати, в случае семейного наследственного заболевания спинальной мышечной атрофии, муковисцидоза и других или если родился ребенок с генетическим заболеванием, при болезней с тяжелыми симптомами и высокой смертностью. планировании беременности родители могут обратиться за При его разработке учитывали как общемировые рекомен- проведением преконцепционного скрининга на бюджетной дации, так и особенности российской популяции. Стоит он 15 основе в федеральный или региональный медико-генетиче- тысяч рублей. Включенные в него гены проверяют на разное ский центр, имея на руках направление и все медицинские число мутаций. В гене спинальной мышечной атрофии SMN1 документы. По федеральным квотам на высокотехнологиче- ищут одну мутацию, именно она в подавляющем большинстве скую медицинскую помощь по профилю «Генетика» работают, случаев приводит к болезни. С геном муковисцидоза CFTR например, Медико-генетический научный центр (МГНЦ) в сложнее – в нем описано более 1500 мутаций, в тест включены Москве, НИИ медицинской генетики в Томске. 10 частых. Ген муковисцидоза можно прочитать и целиком, чтобы выявить в нем все возможные мутации. Но это будет Итак, будущие родители провели преконцепционный скри- дороже – около 30 тысяч рублей, потому что в этом случае нинг. И получили результат А или В. Результат А означает, что используют секвенирование. у одного партнера найдена вредная рецессивная мутация в одном из двух копий гена, у другого партнера этой мутации Вариант 2. Один или оба партнера знают о «плохой на- нет. В этом случае мутация может передаться ребенку, но следственности» – в их роду были случаи наследственного болезнь не возникнет. Полезно, если он или она будут знать заболевания. Если известен диагноз и это моногенное за- о своем носительстве до момента, когда соберутся планиро- болевание, то есть определяемое мутациями в одном гене, вать собственных детей. то им нужно уже в обязательном порядке протестироваться на носительство мутаций в этом гене. Каков риск, что мутация Результат В говорит о том, что у одного партнера най- передастся ребенку и он родится с заболеванием? Напом- дена вредная доминантная мутация (в этом случае он, как ним, что варианты генов – аллели – могут быть доминант- правило, заведомо знает о своей болезни) либо у обоих ными или рецессивными. Доминантный аллель подавляет партнеров найдены рецессивные мутации в одном и том же рецессивный. Поэтому доминантный вариант (мутация) гене. Сегодня это не приговор – у такой семейной пары есть проявляет себя в любом случае, а рецессивный аллель возможность иметь здорового ребенка. Можно прибегнуть (мутация) – только если присутствует на обеих хромосомах. к экстракорпоральному оплодотворению (ЭКО) в сочетании Если мутация доминантная, то риск ее передачи от одного с преимплантационным генетическим тестированием (ПГТ). родителя составляет 50%, таков же и риск заболевания. Если Эта процедура заключается в отборе эмбрионов, которые мутация рецессивная, то риск заболевания ребенка – 25%, и получаются после оплодотворения «в пробирке». Анализ ДНК только в том случае, если мутация имеется у обоих родителей. эмбрионов позволяет выбрать те из них, которые не содержат мутаций, и именно их использовать для переноса в матку. Заглянем внутрь секвенатора. Это полимер для проведения секвенирования Чтобы сделать ПГТ, придется обратиться в одну из немного- по методу Сенгера численных лабораторий в крупных городах, пока их можно пересчитать по пальцам одной руки – в Москве, Петербурге, Томске. Однако налажена логистика, так что лаборатории «Химия и жизнь», 2020, № 4, www.hij.ru работают с пациентами и из других городов России. «Из всех методов, которые позволяют снизить риск рожде- ния больного ребенка, ПГТ – наиболее щадящий, потому что он выявляет этот риск до наступления беременности, – под- черкивает Елизавета Мусатова. – Это очень важно для тех семейных пар, которым уже приходилось по этой причине прерывать беременность». Точность ПГТ сегодня высока, хотя и не стопроцентна. И про деньги – в то время как ЭКО с 2019 года в России входит в систему ОМС, преимплантационное генетическое тестиро- вание пока можно провести только за свой счет. 13

Этап второй: во время беременности Сегодня полимеразную цепную реакцию (ПЦР) можно проводить на таком микрочипе. В ходе микрофлюидной ПЦР реакционная смесь проходит через Вариант 1. Если перед беременностью пара не проходила микроканалы, в которых она нагревается и охлаждается преконцепционный генетический скрининг, то его можно сделать сейчас – лучше поздно, чем никогда, лучше узнать о Если у ребенка болезнь риске позже, чем не узнать совсем. Напомним, что при этом исследуется ДНК будущих родителей на наличие скрытых Как проверить, не имеет ли она генетической природы? мутаций. Это важно знать для точной постановки диагноза. Выступая на симпозиуме «Genetico», врач-генетик Наталья Ветрова Вариант 2. Сегодня можно во время беременности сделать перечислила «красные флажки», на которые надо обратить неинвазивный пренатальный скрининг плода на доминантные внимание. Это прогрессирующий характер заболевания; мутации. Для этого берут кровь у мамы и исследуют содер- наличие родственников с подобными симптомами; близко- жащуюся в ней в небольшом количестве ДНК клеток плода. родственный брак родителей; мультисистемный характер «Но, – подчеркивает Елизавета Мусатова, – таким способом, болезни – нарушения в разных органах; наконец, неэффек- неинвазивно, можно выявить именно доминантные патологии тивность терапии. По этим признакам врач-генетик может у плода». Например, можно найти доминантную мутацию, заподозрить, что причина болезни – в неправильно работа- вызывающую ахондроплазию – нарушение развития костей, ющем гене, и задача состоит в том, чтобы найти этот ген и ведущее к карликовости. В ходе неинвазивного пренаталь- эту мутацию. И здесь очень важно правильно выбрать метод ного скрининга выявляется высокий риск мутаций «de novo», обследования, чтобы оно не превращалась, по выражению которых не было у родителей, но они возникли у ребенка. От- специалистов, в «диагностическую одиссею». куда? А от того, что появились в процессе созревания половых клеток – яйцеклетки или сперматозоида. И это именно те На сегодня врачам известно 3216 рецессивных и 2617 до- мутации, которые невозможно предугадать при тестировании минантных генетических заболеваний, за которые отвечают родителей. В обязательное медицинское страхование такой около 6 тысяч генов. По статистике, каждый 50-й человек на скрининг тоже, к сожалению, не входит. планете имеет наследственные заболевания (к счастью, не все из них относятся к тяжелым и радикально снижают ка- Вариант 3. УЗИ во время беременности показало что-то чество жизни). В арсенале генетической диагностики много похожее на генетическую патологию. В этом случае паци- методов, у каждого свои преимущества и ограничения. Метод ентку направляют на консультацию к врачу-генетику. Врач полимеразной цепной реакции (ПЦР) применяют, когда надо предлагает тестирование на хромосомные аномалии (на- найти одну мутацию или проверить несколько конкретных пример, на лишнюю копию 21-й хромосомы, вызывающую мутаций, причем если речь идет о точечных заменах нуклео- болезнь Дауна), но может и порекомендовать тестирование тидов. Метод секвенирования по Сенгеру дает возможность на ту или иную моногенную патологию. Это тестирование прочитать ген целиком или его наиболее значимые участки, проводят инвазивным способом: ДНК ребенка выделяют, в которых мы опять же находим точечные или непротяжен- например, из околоплодной жидкости. Объем тестирования определяет врач-генетик: можно ограничиться исследова- Секвенатор Illumina используется для прочтения нуклеотидной нием одного гена, можно сделать NGS секвенирование всего последовательности гена, экзома или полного генома методом NGS экзома. Пренатальное тестирование инвазивным способом (секвенирование нового поколения). Этот метод позволяет одновременно на мутации в конкретном гене можно попробовать провести читать множество участков ДНК по бюджетным квотам, если есть основание – подозрение на генетическую патологию по результатам УЗИ или био- химических анализов. Этап третий: ребенок родился Всех новорожденных в обязательном порядке тестируют на риск некоторых заболеваний. Это называется неонатальный скрининг, и он предусмотрен обязательным медицинским страхованием. На первом этапе он, строго говоря, не гене- тический, а биохимический: в крови ищут биохимические маркеры заболеваний. Сегодня в обязательный скрининг входят маркеры пяти заболеваний: фенилкетонурии, муко- висцидоза, галактоземии, адреногенитального синдрома и врожденного гипотиреоза. Почему эти пять? Как объяснила Екатерина Захарова, заведующая лабораторией наслед- ственных болезней обмена веществ МГНЦ, четыре из них можно держать под контролем за счет лекарств и диеты. Муковисцидоз, к сожалению, нет, но в этом случае раннее начало лечения заметно улучшает качество жизни. Если найден биохимический маркер болезни, то проводят и генетическое тестирование, чтобы найти ключевую мутацию. Список заболеваний для неонатального тестирования в Мо- скве приказом московского Департамента здравоохранения с 2018 года расширен до 11 наименований. Специалисты пытаются добиться, чтобы в список неонатального скрининга вошло 30 заболеваний, но пока государство на это денег не выделяет. Для сравнения: в Европе новорожденных проверя- ют на 15–20 генетических болезней, в США – на 30–50. В Ве- ликобритании в ближайшем будущем всем новорожденным планируют делать полное секвенирование генома. 14

ные мутации. Есть еще тестирование на ДНК-микрочипах, Результаты тестирования надо правильно интерпретировать. которые содержат зонды на определенный набор мутаций – Любой генетический вариант, обнаруженный при тестирова- кому-то нужно посмотреть 20 точек, кому-то 120. Для более нии, относят к той или иной категории: патогенный, вероятно масштабного прочтения ДНК используют метод секвенирова- патогенный, доброкачественный или неизвестной клиниче- ния NGS. Можно прочитать в геноме все участки, кодирующие ской значимости. При секвенировании NGS специалисты белки, экзома. По размеру он составляет всего лишь 1% от могут столкнуться со случайными находками. Случайные всего генома, хотя при этом именно в экзоме содержится находки не связаны с заболеванием, которое стало причиной 85% патогенных мутаций. Сегодня средняя цена секвениро- тестирования. Например, врач ищет мутации, вызывающие вания экзома составляет около 60 тысяч рублей. Несколько поликистоз почек. Но случайно может обнаружиться, что у па- уменьшенный вариант включает только те кодирующие белки циента есть мутация, которая через какое-то время приведет к участки, которые ассоциированы с известными заболевани- необратимым изменениям зрения или нейродегенеративным ями, это называется клиническим экзомом. изменениям. Эта информация не связана с исходной целью, но она значимая. Сообщать ли такую информацию, и хочет ли Наконец, самый полный вариант тестирования – секвени- пациент ее знать – это проблема, у которой нет общего реше- рование всего генома. Это намного более объемное иссле- ния. «Как правило, при тестировании детей случайные находки дование, чем секвенирование экзома, но при этом специ- не сообщаются», – говорит Елизавета Мусатова. Наконец, при алист получает информацию обо всех мутациях, не только в полногеномном или полноэкзомном секвенировании может кодирующей, но и в некодирующей части ДНК. В некоторых появиться информация, которую специалисты пока еще не случаях именно такое полное прочтение ДНК позволяет найти могут интерпретировать, так называемая информация неиз- генетическую причину заболевания. Однако есть и ограниче- вестного клинического значения. Главное, что она не должна ния – секвенирование NGS одинаково хорошо выявляет не использоваться для принятия клинически значимых решений все генетические изменения– уже говорилось, что этот метод Врач-генетик интерпретирует результаты генетического те- плохо ловит протяженные выпадения и удвоения фрагментов стирования и выдает пациенту заключение. ДНК, за скобками также остается увеличение числа повторя- ющихся фрагментов. С другой стороны, при этом появляется И немного о финансовой доступности генетической много разной информации, иногда даже слишком много, и диагностики заболеваний. Федеральные центры, например врачу-генетику нужно понять, как с ней поступить. Минус сек- Медико-генетический научный центр (МГНЦ) или Томский венирования генома – в его высокой стоимости (сегодня это НИИ медицинской генетики, проводят диагностическое об- 90—100 тысяч рублей). И все же даже этот метод, по словам следование пациентов с наследственными заболеваниями по Елизаветы Мусатовой, не обладает исключающей силой – мож- бюджетным квотам. На сайте МГНЦ можно найти документ с но подтвердить генетическую патологию, но не исключить ее. перечнем оснований для амбулаторного приема пациентов на бюджетной основе. В список заболеваний, по которым МГНЦ В вопросах генетического тестирования специалисты не проводит генетическую диагностику, включено 447 наимено- приветствуют самодеятельность. «Бывают случаи, когда ваний. Например, в 2018 году в МГНЦ получили генетическую пациент назначает генетическое тестирование сам себе консультацию более 12 тысяч семей, в которых есть пациенты или родители назначают его ребенку. И с уже полученными с подозрением на наследственные заболевания. Однако результатами семья приходит на прием, – говорит Мусатова. этого явно недостаточно. На симпозиуме «Genetico.Kids» не Но только врач-генетик может разъяснить пациенту возмож- раз поднимался вопрос, что в стране не хватает системы ком- ности и ограничения того или иного метода и какой результат плексной государственной бесплатной генетической помощи. можно с его помощью получить. И сделать это имеет смысл на предварительной консультации». Кстати, врачей-генети- Вопросов лечения генетических наследственных заболева- ков в нашей стране не так уж много – по информации МГНЦ, ний мы здесь касаться не будем, это отдельная история. Если сегодня всего лишь около 450 врачей имеют сертификат у ребенка редкое (орфанное) заболевание, то история очень «Генетика». Далеко не во всех медицинских вузах есть такая болезненная, главным образом из-за недостаточной доступ- специализация. Специалисты считают, что при обучении ности лекарств или их отсутствия как таковых. Как правило, студентов-медиков генетике уделяется слишком мало вни- родителям с детьми не обойтись без помощи благотвори- мания, хотя ее знание и понимание необходимы врачам всех тельных фондов, а также информационной и психологической направлений. поддержки пациентских организаций. Словарик это называется амплификацией. Нужный оканчивающихся на разные нуклеотиды. «Химия и жизнь», 2020, № 4, www.hij.ru фрагмент ДНК ограничивается коротки- В современном секвенаторе (например, Секвенирование NGS – секвенирование ми олигонуклеотидами – праймерами. Applied Biosystems) применяется капил- нового поколения. В отличие от более Фермент ДНК-полимераза катализирует лярный электрофорез, и на выходе прибор ранних подходов, позволяет прочитать реакцию полимеризации – многократного выдает график с четырьмя кривыми разного последовательность нуклеотидов сразу умножения участка. ПЦР проводят в ампли- цвета, обозначающий последовательность множества участков генома, его называют фикаторе – приборе, который обеспечивает нуклеотидов. также «параллельным секвенированием». В периодическое охлаждение и нагревание большинстве методов NGS ДНК нарезают на пробирок с пробами. Продукт ПЦР анали- ДНК-микрочипы – устройство, в котором фрагменты в несколько сотен нуклеотидов, зируют различными методами, например, множество небольших одноцепочечных читают эти кусочки, а затем соединяют в подвергают электрофорезу в геле и по нали- последовательностей нуклеотидов, ДНК- единую последовательность. К методам чию полоски в определенном месте делают зондов, прикреплено к твердому осно- NGS относятся: пиросеквенирование, вывод о наличии мутации.; или проводят ванию. Эти зонды гибридизуются с соот- секвенирование Illumina, ионное полупро- секвенирование нужного фрагмента ДНК. ветствующими фрагментами ДНК в пробе. водниковое секвенирование (IonTorrent) и Их наличие выявляют по флуоресцентным другие. Секвенирование по Сенгеру – первый меткам, которые предварительно вводят в метод секвенирования ДНК, изобретенный пробу. Каждый зонд выявляет одну мутацию. Полимеразная цепная реакция (ПЦР) Фредериком Сенгером еще в 70-е годы Зонды на микрочипе могут содержать фраг- – метод, произведший революцию в мо- прошлого века, в автоматизированном менты хромосом, и тогда этот метод можно лекулярной биологии, поскольку позво- виде применяется и в наше время. Его на- применять для выявления хромосомных ляет многократно увеличить количество зывают также методом «обрыва цепи», так аномалий. определенного фрагмента ДНК в пробе, как он основан на разделении молекул ДНК, 15

Новое в мире задач Л.А. Ашкинази В мире есть много такого, друг Горацио, Задачи П.Л. Капицы; Асламазов Л.Г., Слободецкий И.Ш. что не снилось, и не должно сниться, Задачи по физике и не только; Маковецкий П.В. Смотри нашим мудрецам. в корень!; Колотухин Э.В. Аттракцион природы и разума; Кашкаров В.В. Трамвай глазами физика; Кузнецов А.П., Из Интернета Кузнецов С.П., Мельников Л.А. Физические задачи для научных работников младшего возраста; Перельман М.Е. Рассмотрение новых типов задач полезно еще и по- А почему это так? Иногда попадаются задачи о реальном тому, что вы можете с ними встретиться, и потому, что мире и в обычных задачниках, чаще — в сборниках задач не вы сами можете кого-то с ними «встретить» — если самых простых олимпиад, например «Турнира Ломоносова» преподаете физику. Или иной предмет — потому что и «Многопредметного турнира для школьников», в Коллекции многие из предложенных ниже типов задач вполне задач журнала «Квант» и в самом журнале «Квант». возможны по другим естественно-научным, а некото- рые — и по гуманитарным предметам. Автор не тщится Школьнику получить численное решение задачи о реальном построить всеобщую классификацию задач, хотя пре- мире бывает весьма трудно. Поэтому часто их формулиру- красно сознает ослепительную красоту этой задачи. ют как качественные, а если они еще и формулируются Автор также не претендует на полную оригинальность, просто, называют вопросами. Принципиальной разницы хотя он придумал и ввел в преподавательскую прак- между вопросом и задачей нет — в обоих случаях есть тику часть изложенного ниже. не полное описание ситуации и нужно узнать что-то еще относительно этой ситуации. Так что выбор термина — за- Задачи о реальном мире дача или вопрос — скорее вопрос традиции. Ниже мы с дилеммой «задача или вопрос» еще встретимся. Начнем с давно и хорошо известного — задач о реальном мире. Собственно, физика именно такими задачами и за- В некоторых случаях использование школьной сверхупро- нимается, а не тем, что называется задачами в школьном щенной модели способно развеселить аудиторию. Например: курсе. В хороших учебных курсах задачи о реальном мире за какое время достигнет центра Земли человек, упавший в попадаются. Вот их признаки: вопрос ставится про природ- колодец, который соединяет полюса (и какая сложность воз- ную или инженерную ситуацию; не вполне ясно, что надо и никнет, если колодец устроен иначе). Или вот: какую скорость что не надо учитывать, то есть надо строить самому модель должна иметь муха, чтобы при абсолютно неупругом столкно- явления; построение модели может зависеть от каких-то вении остановить паровоз? Сильно ли при этом нагреется факторов и от требуемой точности; ищется не что угодно, паровоз? А вот два вопроса, которые активно обсуждалась лишь бы школьника напугать, а нечто нужное для практики. в Интернете: рассмотрите последствия возникновения на Источников таких задач несколько, все их можно найти в Ин- Земле кошки больше обычной в 10, 100, 1000 и так далее раз тернете. Вот несколько: Уокер Дж. Физический фейерверк; и может ли автобус двигаться в 10, 100, 1000 и так далее раз быстрее. Или вот: рассмотреть равновесие горизонтального стержня, вращающегося без трения в вертикальной пло- скости. Здесь ситуация анекдотична — автор задачи имел в виду, что из-за неоднородности гравитационного поля Земли равновесие неустойчиво, но он не сообразил, что оно 16

«устойчиво» из-за силы Архимеда. На самом же деле это без- Спросите учителя различное равновесие — из-за трения. задач. Которая в реальной ситуации может и подвести. Но мы Довольно часто в обычной задаче неловко поставленный хотим, чтобы человек был способен решать новые задачи, и вопрос рушит школьную модель, то есть влечет необходи- создавать что-то новое, и строить модели сам, а не просто мость ее расширения, а именно — учета новых процессов, прилеплять детальки Лего одну к другой. Которыми добрые введения новых параметров. Вот три примера. Шарик падает дяди и тети заменили ему реальный мир. на поверхность, при каждом ударе известная доля механиче- ской энергии превращается в тепло. После какого количества Новые типы задач соударений он перестанет отскакивать от поверхности? Если считать шарик материальной точкой, то очевидный и очевид- Вот несколько типов задач, которые хоть в какой-то мере но неправильный ответ — никогда. Второй пример — тело могут помочь определить способность человека к обучению стартует вверх по наклонной плоскости, коэффициент трения в вузе и к работе в науке. Первое слово в каждом абзаце — меньше тангенса угла наклона. Куда направлена сила трения условное название этого типа задач. в верхней точке траектории? И совсем уж классика — блок и два тела: со времен Древнего Египта снятся они школьникам! Ориентация. Дается несколько страниц из учебника, за- Чему равно ускорение при массах, равных нулю? Кстати, во- дача — разобраться и быстро ответить на простые вопросы. просом «а что, если вот это равно нулю?» можно «испортить» Это почти моделирование процесса обучения, причем при- многие задачи — точнее, указать на некорректность приме- годное для любого предмета, в котором вообще есть понятие ненной модели. «ответить на вопрос». Но даже если его нет, этот метод может быть применен. Например, на инженерной или технологиче- Школьное представление мира в виде «1 атм, 0°С, 10 м/с2», ской специальности — быстро разобраться в чертежах или связи параметров — в виде двух десятков готовых формул, технологической карте и продемонстрировать это, сделав применимых всегда, а эксперимента — в виде плоскости, что-то. Кстати, нечто подобное есть в ОГЭ, но почему-то этого наклоненной под углом к горизонту, — следствие необходи- нет в ЕГЭ, где оно было бы еще более уместно. мости за малое время научить хоть чему-то, усугубленное предвкушением письменного и формализованного экзамена, Усвоение. Предлагается кусок новой теории из учеб- который может существенно повлиять на дальнейшую био- ника, разбитый десятком задач, проверяющих усвоение графию. В хорошем школьном учебнике говорится все-таки каждого абзаца. При этом «следующий уровень» может один раз об ограниченной применимости формул, о моделях быть разным — и почти освоенным, и существенно более и приближениях, но все это забывается мгновенно — впереди сложным. Дело в том, что способность продвигаться зависит ЕГЭ. от сложности материала, и с ростом сложности она вообще падает, но падать она может по-разному. А зависимость При этом идеализированная постановка задачи следует из способности продвигаться от сложности — важный параметр самой ее формулировки и школьной идеологии — в решении учащегося. Область применимости — все естественные на- используются только те величины, которые даны, значит, уки, где есть понятие «задача». влияет только то, что дано. Вопрос о том, что, почему и как влияет в данной ситуации, не возникает. Однако в любой Модель. Описано явление, надо предложить модель, естественной науке вопрос — что и как влияет? — является контрольные эксперименты или расчет. Причем сначала основным; а если он не задается, то лишь потому, что в кон- следует написать, что надо измерить или рассчитать, чтобы кретной области уже сложилась практика расчетов и решения определить, верна ли модель. А потом, при наличии условий, можно и сделать эксперимент. Область применимости — все естественные науки, где есть понятие «модель», верифици- «Химия и жизнь», 2020, № 4, www.hij.ru- руемая экспериментом. Критик. Дается кусок текста из Интернета, из научно- популярной книги или журнала. Надо найти ошибки или некорректности. Область применимости — естественные и гуманитарные науки. Вариант — сравнить и проанализи- ровать два текста на одну тему. Решение этой и подобных задач полезно для выработки критического мышления, при обучении рецензированию или редактированию. Кстати, на лингвистических олимпиадах такие задачи бывали. Решено ли? Дается задача с решением, требуется опре- делить, решена ли она, указать ошибки, объяснить, почему они сделаны, что с чем перепутал автор решения, чего он не знал. Область применимости — все естественные и гумани- тарные науки (например, история), где есть понятие «задача». Тут заодно проверяются и педагогические способности. На- пример, на движущееся с постоянной скоростью по горизон- 17

тальной плоскости тело кладут другое тело; как изменится Поведение человека, которому предложено решить задачи скорость? — а в ответе не отношение масс, а корень из перечисленных выше типов, во многом свидетельствует о отношения. Как была сделана эта ошибка? его способности и учиться дальше, и исследовать Природу. Конструктор объекта. Требуется сконструировать, а Межпредметные задачи лучше всего — реально создать, объект. Задачи этого типа возможны в физике (электрическая или механическая схема Для физика причина исторически сложившегося деления наук по параметрам входа и выхода), технике (многие материало- тривиальна: неустойчивость границы познанного с непознан- ведческие задачи), химии (синтез вещества или материала), ным под давлением жажды знания. Механизм прост: место, компьютерных технологиях (программа, реализующая то-то и где удалось продвинуться, привлекает исследователей и то-то), биологии. В социологии такие задачи могут ставиться гранты. В результате складывается специфический облик и решаться на компьютерных моделях, например в рамках наук — круг предпочитаемых задач и методов решения. Через игр, похожих на «Цивилизацию». век выясняется, что некоторые задачи лежат вне относитель- но освоенных областей и эффективны иные методы, поэтому Конструктор задачи. К предложенной задаче придумать возникают и со временем легитимизируются физхимия, разумное продолжение, расширение, уточнение, усложне- химфизика, биофизика — возникают институты, журналы, ние. Область применимости — все естественные науки. книги, гранты, кафедры, степени, премии… Возникновение междисциплинарности в науке не означает движения к сли- Исправить описание. Дано описание реальной ситуации, янию, потому что классические науки продолжают успешно но в описании есть ошибка — например, какой-то параметр рыть вглубь. имеет неправильное значение и надо обнаружить эту ошибку. Это модель вполне возможной ситуации, поскольку бывают Возможно, что таков был когда-то и механизм возникно- ошибки при измерениях, иногда тривиальные, иногда похи- вения базовых наук, в частности физики, химии, биологии. трее (например, прибор влиял на ситуацию, а это не учли), а Природа поддавалась нажиму жажды познания «науки во- иногда и весьма хитро спрятанные, которые ищут месяцами. обще» неравномерно. Там, где чисто случайно удалось про- двинуться, возникли методы, приемы, возникла практика Задачи типа «исправить описание» есть в замечательных исследования и в итоге — ускорилось продвижение. И «наука книжках Сергея Смирнова «Задачник по истории Средних вообще» разделилась на физику, химию и т. д. Заметим, что веков», «Задачник по истории науки», «Задачник по истории на другой стороне Рукава Ориона деление на науки может России» (Интернет вам в помощь). Существенную часть мате- сложиться и по-другому. Например, вместо геологии, физики, риала этих книг составляют вопросы о реальных исторических химии и биологии у маленьких зеленых человечков, живущих ситуациях. Человек, воспитанный на традиционных задач- на планете с живым океаном (аналогично Солярису), базо- никах, скорее назовет их вопросами. Но, как указано выше, выми окажутся (в земной терминологии) биогеология, био- принципиальной разницы между задачей и вопросом нет. физика и биохимия, а понятие о чистой физике или чистой химии возникнет у них позже. Задачи на выявление логических связей. Внутренние связи в технических и физических ситуациях могут быть На наших глазах появились нейронауки — нейросоци- сформулированы в виде логических структур, и в итоге может ология, нейроэкономика и т. д. Предметные области этих быть задан вопрос, относящийся к ситуации в целом. Зада- «гибридных наук» изначально менее изучены. Поэтому се- чей может быть само составление структур, или дополнение рьезный специалист одной из наук вместе с серьезным спе- имеющихся, или соединение разных структур и выявление циалистом из другой, если у них возникнет взаимопонимание, ошибок в предлагаемых примерах — упражнение и на знание могут сделать что-то интересное, причем относительно малой предметной области, и на знание логики. Вот один пример. кровью. С другой стороны, внешняя легкость получения ре- зультатов привлекает халтурщиков, а что касается образова- В реакторе выделяется мощность P, если в нем происходит ния — создает опасную иллюзию того, что имеет смысл учить N распадов в секунду. В реакторе происходит N распадов в чему-то междисциплинарному, чтобы ученики по-быстрому секунду, если происходит N0 самопроизвольных распадов и открыли новую элементарную частицу и ее влияние на удои. каждый распад инициирует в среднем k=N/N0 вторичных. N0 самопроизвольных распадов происходит, если масса деля- То, что в реальной природе деления на физику и химию щегося изотопа достигает M1. Среднее количество иниции- нет, что сами эти понятия — результат эволюции, учащимся рованных распадов достигает k, если нейтроны замедлены до объяснить надо. Они должны понимать, как вообще устроена скорости V, при которой сечение захвата максимально, и доля наука и почему процесс обучения не повторяет всю историю нейтронов, покидающих активную зону без взаимодействия, развития, но и не начинается с сегодняшнего состояния. мала. Доля нейтронов, покидающих активную зону без взаи- Школьникам надо показывать связь предметов и то, что для модействия, мала, если масса делящегося изотопа достигает решения реальных жизненных задач нужно во многих случаях M2или масса делящегося изотопа достигает M3 < M2и реактор применять несколько наук. Показать эту связь проще всего снабжен отражателем, возвращающим нейтроны в активную как раз на примере задач. зону. Нейтроны замедлены до скорости V, если в реакторе есть замедлитель — углерод массой Mу или вода массой Mв. Что понимается сейчас под межпредметными задачами, Вопрос: масса делящегося изотопа M2, а масса углерода — какие от существования этого феномена могут быть плюсы Mу. Будет ли реактор вырабатывать мощность Р? и минусы для преподавания, есть ли в этом опыте что-то, что можно разумно использовать и что под этим именем могло бы Разобраться. В школьных задачах сразу известно, что быть еще полезного и вредного? В Интернете имеется около ищется, то есть что подразумевается под ответом, и что дано, двухсот независимых упоминаний, но это почти всегда лишь то есть через что нужно выразить это искомое. В реальной рулады о роли и важности и перечень патриархов, которые физике это далеко не всегда так. Если даже известно, что якобы придавали значение. ищется, то исследователь иногда доволен собой и гордо пушит хвост, получив оценку «по порядку величины», а ино- Польза от применения таких задач кажется очевидной, но гда его не устраивает и пятый знак после запятой. Исходных это не так — любое «новое» занимает в преподавании место величин может быть и сколько надо, и больше, чем надо, и чего-то «старого». Поэтому сначала должны быть исследова- непонятно, какие использовать, и могут они быть известны ны отдаленные результаты. Собственно, так в любом случае с разной точностью. Серьезным аргументом является поиск должен действовать рационально мыслящий человек — но теоретиком величин, которые можно измерить в эксперимен- в педагогике это не принято. Что не исключает, однако, не те или для которых известны надежные экспериментальные или теоретические данные. 18

директивных действий — издания сборников межпредметных Спросите учителя «Химия и жизнь», 2020, № 4, www.hij.ru- задач, проведения соответствующих олимпиад, организации факультативов. Степень интереса к таким задачам, успеш- Седьмой вариант, самый туманный и интересный. Всякой ность их решения и главное — объективное влияние на успехи науке свойственны свои методы, подходы, свой дух. Одну и в традиционных предметах и субъективная оценка помощи в ту же физическую задачу химик и математик будут решать, выборе области интереса, — все это поможет в определении может быть, немного по-разному. Например, физику свой- целесообразности. Попробуем понять, как вообще может ственно высматривать в сложной задаче «малый параметр» выглядеть межпредметность. или сначала смотреть, нет ли у нее простых частных случаев (для контроля будущего решения). Математик может дей- Первый, чисто формальный, но уже не вполне бессмыс- ствовать иначе. В некоторых случаях хороший специалист ленный вариант — просто книжка, в которой есть задачи по может сказать: «Ну, математик (физик, химик…) подошел бы разным предметам. Неясно, как примет книгу рынок, но олим- к этой проблеме так…», даже есть шутки на эту тему. Но вот пиада такая есть — это популярный «Турнир Ломоносова», задача — «решить задачу Х из области А, изображая подход, где участники могут попробовать себя в разных предметах и обычный для области Б»? проявить свою разносторонность. В реальной педагогической жизни под межпредметными Второй вариант — чисто формальное объединение задач задачами обычно понимают четвертый тип (формальное объ- в одну, через передачу числа или иного условия из одной единение), но собственно межпредметными можно назвать задачи в другую. Количество молей какого-то из результатов задачи типов пять, шесть и семь, то есть те, в которых реша- какой-то реакции становится массой в килограммах двух ющему надо разобраться, где что, где физика, а где химия и сталкивающихся абсолютно каких-то шаров. Это, конечно, как они сливаются в экстазе, то есть в колбе. Большинство издевательство, но для полноты упомянуть надо. школьников перед такой задачей остановятся в недоумении — по какому это предмету? Вот несколько примеров таких задач: Третий — когда решение одной задачи становится частью дру- гой, но это не формальное объединение через число, а описание – плавление и замерзание, фазовые переходы между твер- стадий одного процесса. Причем этот процесс в технике не ис- дым и жидким — что изменится в природе и технике, если они пользуется и его анализ науке не нужен, он выдуманный — но в перестанут происходить? принципе его реализовать можно. Выделившийся в реакции газ (химия) может определить подъемную силу аэростата (физика) – испарение и конденсация, фазовые переходы между и дальнейшие приключения отчаянных воздухоплавателей, под жидким и газом — что изменится в природе и технике, если которымипроплывает контурная карта,— так где же они находят- они перестанут происходить? ся (география)? Искусственность решающему очевидна, но это проверка наличия разносторонних знаний, и воспринимается – в учебниках иногда пишут, что насос не может поднять она не как издевательство, а, скорее, как развлечение. воду на высоту более 10 метров, – как деревья ухитряются поднимать воду, всосанную из почвы, на существенно боль- Четвертый — формальное объединение по объекту или шие высоты? процессу, но не по стадиям, а просто разные вопросы об одном. Закон Архимеда (физика) — когда и где он жил (исто- – какова должна быть толщина стенок батискафа для по- рия науки) — нападение каких агрессоров отбила его страна гружения в самое глубокое место Мирового океана, где на- (история) — какими способами (инженерия)? Кипение — кто ходится это замечательное место? первый продемонстрировал реактивную тягу (история) — на три века позже, та же страна, но какой регион (география) — – на какой частоте должен работать локатор летучих мышей, как будет кипеть морская вода (физика и химия)? с какой точностью должна определять зверюшка интервал времени между посылкой сигнала и его приемом, как она Пятый вариант — не формальное объединение по объекту может определять направление на объект? или процессу, а рассмотрение реальной жизненной ситуации, для анализа которой нужны знания из нескольких предметов. Когда вы сами начнете придумывать такие задачи, то Заниматься такими задачами имеет смысл только на базе зна- убедитесь, что задачи с сочетанием физики, химии и ний по всем изученным и усвоенным отдельным предметам. биологии получаются относительно легко — материал для Такие задачи имеют важную особенность — они учат применять них вокруг нас. Вот с подключением гуманитарных предметов выученное. Например, как повлияли на политическую историю ситуация сложнее. Формально связать естественные науки ЮАР геологические особенности региона, психология женщин, с гуманитарными можно — про любой метод исследования, любящих украшения, и социопсихология — «демонстративное физический прибор или закон можно спросить про историю потребление». Как влияют на Ближний Восток физика сол- и условия его создания (история), упоминания в литературе нечных элементов, геология гидроразрыва нефтеносного (литература, филология), а про любой термин — его пласта и «демографический переход». Вообще, процессы происхождение (лингвистика). Но может быть, есть и менее внутри организма (биология) — и химические (реакции), формальные связи? и физические (массоперенос, диффузия, осмос). Однако задачи этого типа для школьников вряд ли возможны — тут Другие относительно новые типы задач мы рассмотрим в требуется знание обоих предметов на довольно серьезном следующей статье. уровне. Хотя можно в качестве задач использовать «каче- ственные» вопросы, когда нужно понять, какой процесс из 19 другого предмета существенен. Шестой — методы одной науки применяются в других, и при этом возникает — более или менее сложная — задача, относящаяся к той науке, из которой взят метод. Физика вся говорит на языке математики и пользуется ее методами, иногда это приводит к непростым математическим задачам. Решают уравнения и биологи, и химики, применяют мате- матику историки и лингвисты, но возникают ли при этом именно математические задачи? Любая физическая задача, приводящая к более чем квадратному уравнению, станет для школьника от неожиданности «межпредметной».

Художник Макс Эрнст История одного История одного большого рода преступления Главный герой истории – диоксид кремния, всем хорошо из- Е.А. Мамченков вестное вещество, особенно та его разновидность, что запол- няет пляжи мира – песок. Однако разновидностей у диоксида Традиционные дешевые источники сырья со време- кремния много, их можно представить в виде большого рода, нем истощаются, поэтому неизбежно приходится который включает в себя множество семей – песок, кварц, обращать cвое внимание на промышленные отходы. аметист и многие другие благородные минералы. Однако путь к их превращению в полезный продукт извилист, движение по нему сопровождают ошибки, В каждом большом роду есть семья-отщепенец, о которой обман и заблуждения. Порой маленькое исследова- все хотят побыстрее забыть; в роду диоксида кремния это ние становится большой детективной историей, и в семья кремнегеля – отход производства фтористых солей. ее центре оказывается убийство. Глава семьи – основной отход – гидратированный диоксид кремния. Но он получается не чистым: в кремнегеле его со- 20 провождают те компоненты, что участвовали в химической реакции, так сказать, родственники, связанные единством происхождения. Все вместе они образуют неблагополучную семью, которая, в отличие от своих собратьев, драгоценных камней, обитает не в сокровищнице, а в шламонакопителе, попросту – на свалке. О кипящих в семье страстях и пойдет рассказ.

Дебют Евгений Мамченков из Костромы, молодой химик и без пяти минут канди- Расследование дат технических наук, рассказывает о своем научном исследовании в столь необычной форме, что даже трудно определить жанр этого произведения. Впрочем, какая разница – какой жанр. Важно, что это беллетризованное и театрализованное научное расследование показывает суть научного поиска, которая не изменилась за четыреста лет существования экспериментальной науки. Автор вполне доказательно раскрывает алгоритм действия современ- ного исследователя и его путь к успеху, который прост и понятен: никому не верь, все перепроверяй, не бойся ошибаться и вкалывай. Поздравляем Евгения Мамченкова с успешным дебютом в научно-популярном журнале и желаем скорейшей и благополучной защиты кандидатской диссертации. В качестве примера возьмем один крупный завод компании большое количество литературы, в которой утверждалось: «Химия и жизнь», 2020, № 4, www.hij.ru «ФосАгро» в Череповце. На нем с 2015 года ежегодно получают результата не будет, но я все же решил попробовать. План 42 тысячи тонн фторида алюминия. Это вещество очень нужно был прост – растворить либо примеси, либо диоксид кремния, металлургам, занятым производством алюминия, – добавляя а затем их осадить, но уже по отдельности и желательно в фторид в электролизную ванну, они корректируют состав виде частиц нанометрового размера. После такой реабили- расплава. При этом больше половины фторида приходится тации получается продукт, который нужен многим, а прежде ввозить из-за рубежа, поскольку отечественных промышлен- всего – нанотехнологам. Чтобы выработать план, я прибег к ных мощностей не хватает. мудрости прошлых поколений: решил использовать данные ранее проводимых экспериментов. Результаты шокировали. Сырьем для производства фторида алюминия служат кремнефтористоводородная кислота и гидроксид алюминия, Череда ошибок а отхода – кремнегеля – получается много: обычно на таких производствах образуется 0,85—2,85 тонны отхода на тонну Часть опытов оказалась чрезмерно дорогой, малоэффек- готовой продукции. То есть только на заводе в Череповце тивной или трудоемкой, иными словами, проводить их было должно выходить не менее 35 тысяч тонн в год кремнегеля. нерационально. Другая же часть не воспроизводилась во- Бывает, если отходы вредные, об их судьбе начинает за- обще. В этот момент внутри меня что-то надломилось. Статьи ботиться общественность, не желающая иметь у себя под и патенты – все то, что я считал незыблемым фундаментом боком опасную свалку, речку с ядовитой водой или грязное научной деятельности, оказалось не цементом, а муляжом небо над головой. Семье кремнегеля не повезло: ее члены из папье-маше. Все пришлось многократно перепроверять. тихо живут себе в шламонакопителе, вреда не причиняют, возмущения у общественности не вызывают. Поэтому особых Самыми надежными компаньонами по разделению при- стимулов для их расселения не возникает. Я решил выступить месей мне представлялись минеральные кислоты: соляная, в роли социального работника: помочь кремнегелю в сложной азотная и серная. Азотная кислота продемонстрировала не- жизненной ситуации. плохие результаты, но расчет показал: отдельные квартиры для членов семьи, переселяемой со свалки, выходят очень Трудная семья дорогими. Технология должна приносить прибыль, поэтому для экономии возникла идея – схитрить. В самом деле, зачем Семья кремнегеля разношерстна, однако на нее удалось за- использовать дорогих профессиональных рабочих для пере- вести досье: собрать фотографии членов, провести анкети- езда, когда можно попросить мужиков из соседнего подъезда рование, опросить соседей и коллег по работе. Получилось, за символическую плату? что большую ее часть составляет, конечно, диоксид кремния. А рядом с ним постоянно находятся кремнефтористоводо- В мои руки попали жидкие отходы с Буйского химического родная кислота и фторид алюминия. Главное же в том, что завода, обладающие, по счастливой случайности, кислой эти родственники всегда присутствуют в разном количестве, средой, – они получаются при промывке натриевого кати- и с этим нам, социальным работникам, надо что-то делать. онита азотной кислотой. Если использовать такой раствор для утилизации отходов фторидного производства, то с Начиная с рождения первого килограмма кремнегеля и экономической частью все будет отлично. Однако возникает по сегодняшний день, самым популярным способом было сложность: новые отходы, которые занимали освободивше- переселение всей семьи со свалки в коммунальную квартиру. еся на свалке место. Иными словами, кремнегель без разделения на компоненты пытались применять как добавку, например, в резину или Круг замкнулся – отходы порождалии отходы. Что же в бетон. Однако происхождение давало о себе знать: то раз- итоге? Испытанные методы переработки – неэффективны мер частиц диоксида кремния оказывался слишком велик, то или дороги, а новые недостаточно экологичны. Пришлось фтора и алюминия было больше, чем разрешено для таких искать нетрадиционные пути. добавок. Причина понятна: технологи ведь не заботятся о том, чтобы отход соответствовал какому-то стандарту, кро- Список подозреваемых ме разве что требований безопасности. Каждый раз такой, неразделенный, кремнегель ухудшал свойства продукта Первый вариант – убрать примеси кремнефтористоводо- или незначительно улучшал, что не давало надежды на его родной кислоты и фторида алюминия – провалился. Остался реабилитацию. второй – отселить от них диоксид кремния. Я решил пойти другим путем: с самого начала расселить План прост. Берем щелочь, гидроксид натрия, смешиваем с взятую со свалки семью. Мои предшественники оставили кремнегелем. Диоксид кремния растворяется с образовани- ем силиката натрия, то есть «жидкого стекла», канцелярского 21

клея. Силикат сливаем, а примеси остаются в осадке: их Можно сказать, что я изучал квартиру и место убийства по можно использовать вторично в основном производстве. И фотографиям, хотел выявить убийцу и орудие преступления поначалу все шло хорошо: диоксид кремния прекрасно рас- по обстановке и мелким деталям. Может, он тихонечко стоит в творился, перешел в силикат и был отделен от оставшихся в углу, а окровавленный нож лежит под столом? После общения осадке родственников. Однако на следующий день я обнару- со специалистами я узнал, что данные неполны: некоторые жил страшное: на дне колбы лежал, как мертвое тело, осадок, из физико-химических исследований я провел не так, как похожий на диоксид кремния. следовало. Получилось, что сыщик, делая фотографию улицы в автоматическом режиме, забывает: сейчас ночь и на фото, Конечно, раствор силиката натрия подвергается гидро- кроме фонарей, ничего не будет видно. лизу, то есть химическому взаимодействию с водой, но тут, ночью, вдали от посторонних глаз, произошла неизвестная Конечно, не все данные были безнадежны. Например, я химическая реакция. В результате раствор разделился на точно выяснил, что в моем кремнегеле отсутствуют крем- твердую и жидкую части и был совершенно непригоден для нефторид-ионы, но эта была не та мелочь, что могла по- использования, даже в качестве клея, поскольку в растворе мочь. Тупик. Есть убийство – осаждение диоксида кремния осталась только щелочь. День за днем, раз за разом история из раствора. Есть подозреваемый – фтор. Есть большое убийства повторялась. количество косвенных доказательств – литературные дан- ные, мнение авторитетов. Нет только одного – результата: Я менял время реакции, объем и концентрации веществ, жидкого стекла. температуру, интенсивность перемешивания. Результат был всегда один и тот же. Кто же мог совершить это ужасное пре- Пытаясь вывести подозреваемого на чистую воду, я упорно ступление? пытался отделить фтор от диоксида кремния; на это ушло примерно полтора года. Работа казалась невыполнимой. На Составить список подозреваемых не столь уж сложно. Дело просьбу о помощи к профессору, которая занималась этим происходит в растворе; значит, это ионы, на которые при вопросом десять лет, мне последовал ответ – такое невоз- диссоциации распадаются молекулы обоих родственников можно. Никто не мог мне помочь. Я достиг дна. диоксида кремния: водород, кремнефторид-ион, алюминий и фтор. Правда, сокрытая на поверхности Проблема заключается в том, что в коммунальной квартире В момент отчаяния следует пересмотреть начальные уста- огромное количество укромных закутков. Даже если устроить новки. Физико-химические данные объективны, пусть и не генеральную уборку и выгнать всех жильцов, часть все равно полны. Они не могут сами по себе назвать виновника, но могут спрячется в шкафу, на антресолях или закопается в тряпках в изменить круг подозреваемых. А поиск виновного оставался дальнем углу. Иными словами, микрокремнезем имеет раз- за мной. Однако на чем же я основывал выбор фтора? Вовсе витую поверхность, в порах которого находятся примеси, в не на объективных данных, а только на авторитетном мнении том числе водонерастворимые. И каждый из подозреваемых окружающих меня преподавателей. И тут возник вопрос: а на мог нанести смертельный удар по диоксиду кремния. каком основании авторитеты делали свой вывод? Сопоставив все обстоятельства, я получил печальный, но логичный ответ: В самом деле, ион водорода определяет кислотность: рас- ни на каком. В их советах не было ни капли фактов, только творение диоксида кремния происходит только в щелочной ощущения и личный опыт. среде, а ионы водорода делают ее кислой. Кремнефторид- ион вообще служит отвердителем жидкого стекла. Алюминий Тогда я обратился к последнему подозреваемому, который образует с диоксидом кремния цеолиты, но только в особых всегда оставался в тени своего знаменитого соседа, – к алюми- условиях, а фтор... фтор и так известный злодей, вредитель нию. У него не такой богатый послужной список преступлений, и отравитель. как у фтора. Более того, алюминий крайне распространен во- круг нас, что создает ложное чувство безопасности. Я решил Первыми удалось оправдать ионы водород и кремнефто- взглянуть на полученные данные с новой точки зрения, без рид-ион. Они легко удаляются при помощи воды, поэтому на установок, внушенных сверху. момент убийства у них было железное алиби – отсутствовали в квартире. Процесс получения жидкого стекла состоит из трех эта- пов: 1) кремнегель смешиваю с водой; 2) добавляю щелочь; Следующим подозреваемым стал фтор. Он занимает осо- 3) нагреваю до 95оС. Только после проведения всех трех бое место в Периодической системе. Из-за высокой химиче- операций диоксид кремния сначала растворяется – это ской активности его очень долго не могли выделить в чистом можно определить по изменению цвета и вязкости раство- виде: в попытке найти фтор умерли или получили увечья мно- ра, – а вскоре выпадает в осадок. жество ученых с мировыми именами, в том числе Жозеф Луи Гей-Люссак, Гемфри Дэви, Антуан Лаувазье! Помимо убийств, Вернемся к картине убийства. Канун Нового года. Жильцы фтор знаменит своей диверсионной деятельностью: он от- коммунальной квартиры – диоксид кремния, водород, фтор, равляет катализаторы, то есть замедляет химические реакции алюминий, кремнефторид- ионы – собираются за новогодним на производстве. В ходе расспросов все, с кем я общался на столом. Но вот двое участников, ион водорода и кремнефто- эту тему – научный руководитель, преподаватели, инженеры рид-ион, уходят на лестничную клетку (растворяются в воде). с производства, – в один голос говорили: «Фтор – убийца». Я Это первый этап. Вместо них появляется новый гость – ще- начал собирать доказательную базу. лочь. С его участием праздник подходит к своей кульмина- ции, и тут возникает конфликт (второй этап). Напряжение за Несмотря на то что преступник уже был назначен, изо- столом приближается к точке кипения, когда речь заходит об бличить его оказалось чрезвычайно трудно. Фтор способен имущественных правах на жилье (третий этап). После этого связываться с диоксидом кремния, поэтому удалить его из происходит убийство. кремнегеля и посмотреть – а что будет без фтора? – очень сложно. Я долго изучал первый этап: именно в момент сбора всех подозреваемых за столом предполагал установить виновни- На дне ка. Не помогло. Теперь настало время понаблюдать за тем, кто оказался на этом празднике совершенно случайно и по Чем дольше шло расследование, тем больше оно заходило недосмотру технологов превратился из целевого продукта – в тупик. Раз за разом попытки удалить фтор проваливались. фторида алюминия, в еще один компонент отхода. В общем, Варианты, предлагаемые в литературе, были или дороги, или пришла пора следить за алюминием. нерациональны. Чтобы найти зацепку, я решил обратиться к данным физико-химического исследования кремнегеля. 22

Подмена Расследование «Химия и жизнь», 2020, № 4, www.hij.ru Оказалось, что концентрация алюминия в растворе после быстро растворяет диоксид кремния с образованием чистого добавления щелочи при комнатной температуре значительно силиката натрия. увеличивалась, что несколько противоречило литературным данным. Причем она увеличивалась очень сильно: фактически Возникает новая проблема, что делать со слитым рас- весь алюминий перешел в раствор. С учетом этого обстоя- твором? Вылить в канализацию нельзя, выделить из него тельства версия преступления стала выглядеть так. После алюминий – тоже, концентрация небольшая. Ответ прост: того как еда была съедена, а напитки выпиты, одни гости тихо использовать раствор снова. Алюминий безвреден для ди- сидели за столом (оставались в твердом виде), другие уже оксида кремния при комнатной температуре, а после того, ушли из квартиры (кремнефторид-ионы и ионы водорода). как концентрация значительно увеличится, выделить его из Все, кроме алюминия. Он, перейдя в раствор с помощью раствора в нужной форме. Так мне удалось решить проблему щелочи, метался по квартире и готов был резко отреагиро- переработки кремнегеля в лабораторных условиях. Конечно, вать на любое слово – вступить в реакцию. Как только дело работа еще не завершена. Должны пройти испытания на приближалось к точке кипения, алюминий в порыве ярости полупромышленной установке, а затем – внедрение на про- убивал диоксид кремния. Загадкой оставалось, каким спо- изводстве, но свой маленький вклад в науку я уже сделал. собом совершено злодеяние. Правда, как это часто бывает, находилась на виду, однако на нее нужно было обратить вни- Вместо заключения мание: выпавший в осадок силикат при повторной попытке в воде не растворялся. Может, это и не диоксид кремния вовсе? Здесь я хочу рассказать не о том, что было сделано в моей работе, с этим мои научные статьи справятся значительно Самый простой способ определить, кто это на самом лучше, а о том, как научное исследование повлияло лично деле, – физико-химический анализ. Условно говоря, нужно на меня. Может, кто-то из читателей тоже захочет пройти по сравнить фотографии чистого диоксида кремния и нового тернистой тропе научного поиска или, наоборот, я его отго- осадка, после чего понять: кто есть кто. Однако доступа к ворю и даже разочарую. необходимому оборудованию у меня не было. Что же еще сделать? Во-первых, в моих глазах авторитеты потерпели крах. Я теперь не верю ни одному человеку на слово, если в под- Раз подозрения пали на алюминий, значит, надо узнать: не держку нет каких-либо объективных фактов. Всем людям изменяется ли его количество в растворе после выпадения свойственно ошибаться. Одни находятся в плену собственных в осадок диоксида кремния? Иными словами, не скрылся иллюзий, другие пытаются обманом получить свою выгоду. ли алюминий из вида во время преступления. Тут я схватил В любом случае абсолютно все нужно перепроверять не удачу за хвост: количество алюминия в растворе изменилось! только теоретически, но и практически. Побочным эффектом Картина преступления стала ясно видна. исследования стало полное отрицание суеверий и мистики. Когда день за днем проводишь одни и те же опыты, приходит Во время новогодней ночи, под влиянием щелочи, алю- понимание: существуют только материальные факторы, ко- миний вышел на лестничную клетку (перешел в раствор) и торые можно измерить и на которые, соответственно, можно стал там поджидать диоксид кремния (то есть образования повлиять. В противном случае любая попытка сделать что- силиката натрия). Дождавшись момента, алюминий задушил нибудь новое обречена на провал. диоксид кремния, а далее, используя вещи убитого, завладел квартирой. Иными словами, образовал с диоксидом кремния Во-вторых, ошибаться – это нормально. В нашем мире, новое вещество, не растворимое ни в воде, ни в щелочи. где во главу угла поставлен успех, принять такой тезис очень Вещество, которое я так долго считал диоксидом кремния, сложно. Мне понадобилось несколько лет, чтобы свыкнуться им вообще-то не было. На самом деле все это время перед с этой мыслью. Без ошибок нет поиска, без поиска не будет моими глазами был гидроалюмосиликат натрия, который успеха. визуально похож на диоксид кремния. В-третьих, простые и очевидные решения становятся Убийца найден – алюминий. Способ преступления – об- таковыми только после долгих дней, месяцев, а то и лет разование нового соединения. Условия – раствор щелочи мучительного поиска. Нельзя винить себя в том, что поиск при температуре 95оС. На этом можно было бы закончить решения затягивается: если все было бы так просто, то самой историю, но вернемся к цели работы – расселить жильцов проблемы не существовало. коммунальной квартиры. Возвращаясь к теме исследования, следует сказать, что Скрытые очевидности переработка промышленных отходов до сих пор находится на периферии внимания общества. Однако было бы оши- Многие месяцы мне понадобились, чтобы понять: не нуж- бочным считать, что она не важна и не актуальна. Миллионы но приводить наряд полиции в квартиру (вводить новые тонн отходов ждут своего часа в шламонакопителях. Однажды вещества), когда алюминий сам ее покидает во время придет время, когда они сыграют решающую роль в истории новогоднего застолья. Если не нагревать до 95оС, он не цивилизации. встретит диоксид кремния и не образует нового вещества. Получается, надо просто забрать алюминий, как только он покинет праздничный стол. То есть слить раствор щелочи с алюминием, заменить его чистой водой. Таким образом удаляется главная причина всех бед! Однако диоксид кремния не растворим в воде, даже очень горячей. В противном случае вместо пляжей возникли бы кислотные озера и реки. Сложностей здесь не возникает, по- тому что на помощь приходят те самые антресоли и шкафы, которых большое количество по всей квартире. Несмотря на то что раствор щелочи сливается вместе с алюминием, не- которое ее количество остается в порах. Когда температура поднимается до 95оС, щелочь выбирается из тайных углов и 23

От летающих двух — даже на усыпанных цветками ДВО РАН. К своему разочарованию, к летучим подошвах вулканов и на лесных полянах из беседы с крупными специалиста- в долине реки Паратунки, где высо- ми-вулканологами я узнал, что магма В июле 2018 и 2019 года я осуществил ченные цветущие растения полностью на Камчатке подступает близко к по- свою мечту — побывал на Камчатке, скрывают человека. верхности только под вулканами и познакомился с ее уникальной при- термальными водами, а на основной родой и, естественно, много времени Относительно небольшое число ви- части полуострова лежит на обычной, наблюдал бабочек. При том что пло- дов бабочек на Камчатке обусловлено значительной глубине. щадь полуострова 370 тыс. км2 (больше изоляцией полуострова от материка. Германии), климат умеренно теплый, Однако малое количество особей Размышляя над иными возможными муссоный, флора богатая, — количе- трудно объяснить только относительно причинами, я вспомнил, как год назад ство видов бабочек, не считая молей, низким числом видов. в Краеведческом музее Петропавлов- невелико: около 280, из них около 65 ска-Камчатского любовался образцами дневных, остальные — ночные. Совсем Современная Камчатка формиру- минералов, содержащих весьма токсич- мало крупных бабочек, с размахом ется продолжающимися извержени- ные ртуть, мышьяк и сурьму: киноварь крыльев 5,5–7 см — всего пять дневных ями. Здесь 160 вулканов, из них 28 HgS, реальгар As4S4, аурипигмент As2S3 и столько же ночных. Для сравнения, в действующих. Там, где между магмой и сурьмяный блеск Sb2S3. Может быть, Московской области (47 тыс. км2, на той и поверхностью оказывается вода, — именно они и элементная ртуть, в кото- же широте) не менее 620 их видов, из бьют гейзеры. Во время извержений рую со временем переходят ее соеди- которых 120 дневных. на поверхность земли выносится масса нения, неблагоприятны для насекомых? раскаленного вещества, водяных паров, Кроме того, невелика их численность. газов, легкорастворимых в воде солей. Этим предположением я поделился К моему удивлению, за 15 солнечных Высокотемпературные вулканические со старшим научным сотрудником дней я встретил не более десяти видов источники содержат серную, соляную Кроноцкого заповедника Людмилой дневных бабочек. Причем в поле зрения и другие кислоты. Преображенные Ефимовной Лобановой, замечательным одновременно оказывались не более вулканические породы включаются в знатоком и исследователем бабочек биологические процессы. Камчатки. Людмила Ефимовна дала мне отчет Института вулканологии, посвя- Сначала я предполагал, что причиной щенный гидротермальным процессам угнетенности энтомофауны могут быть и рудообразованию в кальдере вулкана электромагнитные или ультразвуковые Узон. (Кальдера — это котловина, часто колебания, испускаемые близкой к с крутыми стенками и относительно поверхности магмой при ее трении о ровным дном, которая образуется при твердые породы. Для подтверждения гипотезы я отправился в Камчатский Вверзу: Ввулкан Узон институт вулканологии и сейсмологии 24

обрушении стенок кратера или взрыве разуются из киновари на поверхности Из дальних поездок «Химия и жизнь», 2020, № 4, www.hij.ru во время извержения.) Я там побывал, Земли. Здесь при смешивании с по- и это унылое место произвело на меня верхностными водами температура нефти, самой молодой на планете. Ее угнетающее впечатление: ни одного и рН глубинных вод снижаются, в ре- возраст оценивается в 1000—1200 лет, насекомого, ни единого цветка. Суша зультате комплекс Na2[HgS2] распа- а по данным С.Д. Варфоломеева с со- между кое-где парящими озерами дается, киноварь выпадает в осадок. авторами («Доклады Академии наук», заросла папоротником и невысокими Самородная ртуть, шарики которой 2011, 438, 3, 345–347), — всего в 50 лет! рощицами каменной березы; ощущался находят в поверхностных слоях вместе В узонской нефти обнаружены многие запах сероводорода. с киноварью, — это вторичный минерал, органические соединения, в том числе продукт ускоряемого на свету окисле- кислоты, фенолы и амины. Некоторые И вот что я узнал об этой местности ния киновари на воздухе: из них могут образовывать ртутьор- из отчета Института вулканологии ганические соединения с хлористой «Вулканизм, гидротермальный процесс H3HggSS++O42O→2H→gH+gS+O22H, gO + 3SO2. ртутью. (Ее образование возможно в и рудообразование» 1974 года, после- Диоксид серы, в свою очередь, реа- хлоридных растворах, и она устойчива дующей одноименной монографии под гирует с сероводородом, который на- в нейтральной и слабокислой водных редакцией С.И. Набоко, основополож- сыщает термальные воды и содержится средах.) Однако переход ртути в орга- ницы отечественной вулканологии, а в атмосфере кальдеры: нические соединения лишь замедляет также из подаренной мне Людмилой 2H2S + SO2 → 3S + 2 H2O. ее выделение в свободном состоянии. Ефимовной прекрасной книги «Кам- Эта реакция — один из путей накопле- чатка» известного орнитолога, доктора ния самородной серы в береговых зале- Горячие воды Узона обильно засе- биологических наук Е.Г. Лобкова. жах. Запасы серы в кальдере оценивают лены термофильными бактериями и в 100 000 тонн ртути (самородной и цианобактериями. Нельзя исключить, Кальдера вулкана Узон — громадная сульфидной) — в 200 тонн. что в их метаболизм включаются ртуть впадина площадью около 100 км2 — Хотя все термальные воды здесь со- и ее соединения. В этом случае весьма возникла около 40 000 лет назад. В держат ртуть, она обнаружена не во вероятно образование летучих ртутьор- восточной части кальдеры есть воронка всех пробах осадков из вод. Сообща- ганических соединений: диметилртути от взрыва диаметром 1,65 км, занятая лось также, что в образце твердого ре- Hg(CH3)2 (температура кипения 95ºС) озером Дальним; в заболоченной за- альгарового концентрата из береговых киидпиеэнтииял1р5т9уºтСи).Hg(C2H5)2 (температура падной части еще несколько озер, са- отложений содержание ртути с 0,67% мое обширное из них — Центральное. за шесть месяцев снизилось до 0,1%. Вот так местность, показавшаяся Долина окружена каменным барьером Такое снижение концентрации объ- мне унылой, оказалась удивительной высотой 200–800 метров. яснимо только испарением свободной природной химической лаборатори- ртути из образца. ей, уникальной даже по меркам этого Естественно, этот уникальный при- Эти данные позволяют предполо- сказочного полуострова, а химические родный объект не может влиять на жить, что свободная ртуть, которая процессы, протекающие в ней, — за- флору и фауну всего громадного по- образуется на воздухе, из-за своей хватывающе интересными. луострова. Для объяснения малого высокой летучести испаряется в ат- числа бабочек пришлось искать другие мосферу. На суше временно остается Ну а что же произошло с камчатскими гипотезы. Но происходящие в кальдере только ртуть, которая вступила в легко бабочками? Мои наблюдения 2018–2019 химические превращения соединений протекающую реакцию с серой: годов позволили предположить еще ртути столь интересны и разнообразны, Hg + S → HgS. одну причину. Возможно, в эти сезоны что я не могу не рассказать о них чита- Но сульфид ртути со временем снова бабочек было меньше из-за массово- телям «Химии и жизни». превращается в свободную ртуть. го поражения гусениц паразитами в Попадание ртути (а также мышьяка) в период наибольшей численности на- Гидротермальная активность мест- атмосферу происходит и при вскипании секомых: вслед за максимумом пришел ности проявляется сотнями столбов термальных растворов. Из-за высокой минимум. Косвенным подтверждением пара, бьющими из желтых фумарольных упругости ртутных паров, которые со- этой версии может служить уменьшение полей, многочисленными источниками, бираются над раствором, при 100°С размера камчатских экземпляров по грязевыми котлами и вулканчиками. содержание ртути в воздухе достигает сравнению с типичным: более мелкие Температура источников — 45–98°С, 3,3 г/м3. ПДК (предельно допустимая особи имеют более короткий цикл раз- вынос тепла около 6400 ккал/сек. концентрация) ее ядовитых паров в вития, следовательно, вероятность на- воздухе 0,01 мг/м3. падения паразита для них ниже. Однако Узон-гейзерная вулканическая струк- Так как двухвалентная ртуть в не- для подтверждения или опровержения тура связана с глубинным (до 290 км) органических соединениях — весьма этой гипотезы нужны дополнительные сейсмоактивным разломом; это уни- сильный окислитель, нельзя исключить наблюдения. кальный район активного образования еще одну реакцию: разнообразных минералов. На уровне HgS + H2S → Hg + H2S2. Доктор химических наук грунтовых вод образуется горизонт Все это позволяет предположить, что Л.В. Каабак ртутно-сурьмяно-мышьяковистых суль- уровень ртутного загрязнения может фидных руд с преобладанием реаль- достигать опасных значений. Посколь- 25 гара (As4S4). Киноварь (HgS) и шарики ку в кальдере Узона могут надолго самородной ртути встречаются как в задерживаться научные экспедиции, рудном слое (он начинается в несколь- а вероятность застоя воздуха весьма ких сантиметрах от поверхности, его высока, определение содержания мощность 10–12 см), так и в разрезах ртути в атмосфере представляется не- до глубины 7,5 метра. обходимым. К особенностям термальных вод Киноварь в виде растворимых ком- Узона относится и присутствие в них плексов сульфида ртути с сульфидом натрия Na2[HgS2] выносится горячими щелочными источниками из недр Зем- ли. Вторичные минералы — самород- ная ртуть, сулема (HgCl2), оксихлорид (Hg2Cl2O) и оксид (HgO) ртути — об-

Фосфор в городе! Человек в большом городе испытывает стресс, и по- Художник Балаж Пири Балах рой звереет от него в прямом смысле этого слова: это явление можно наблюдать на автомобильных дорогах, Справа – общая формула присадки к молам, а слева – формула отравляющего где люди иногда предпринимают совершенно неадекват- газа VX. Как видно, у обеих формул еcть группы из атомов фосфора и серы, ные действия, заканчивающиеся членовредительством, а обладающие схожим строением иногда и стрельбой. Психологи утверждают: стресс связан с чрезмерной скученностью, слишком быстрым ритмом жиз- они рекомендуют снижать содержание фосфора в масле, и ни, неподъемным грузом проблем с финансами и прочими сейчас оно не должно превышать 0,08% (недавно было 0,1%) неприятностями. В общем, относят его скорей к достаточно в пересчете на чистый фосфор, а износ двигателей новых нечетко характеризуемым социальным явлениям. Однако, как машин уменьшают за счет более выверенной механики. сказал однажды Л.М. Каганович, «у каждой аварии есть имя, Автомобилисты же не всегда согласны с такой постановкой фамилия и должность». А нет ли среди причин городского вопроса и порой от этих рекомендаций отходят, добавляя в стресса конкретного материального фактора? Попробуем масло дополнительные присадки и, соответственно, фосфор; поискать его имя. Нелепо отрицать, что в любом крупном городе высока концентрация выхлопных газов автомобилей. Особенно она должна быть высока там, где эти газы образуются – на ав- тодороге. Тем более если дорога эта запружена машинами, стоящими в плотных пробках, и слабо продувается ветром. Автомобилисты и их пассажиры волей-неволей вынуждены дышать продуктами жизнедеятельности своих стальных ко- ней, что нисколько здоровья не прибавляет. Вредности выхлопных газов автомобилей и мерам сни- жения этой вредности посвящен не один десяток научных и технических статей, однако есть один аспект проблемы, ко- торый оказался упущен. А он может иметь прямое отношение к агрессии автомобилистов. При анализе выхлопных газов обычно основное внимание уделяют канцерогенам и веществам, вредным для дыхатель- ной системы. Главные «вредители» – угарный газ, оксиды азота, продукты неполного сгорания углеводородов и пылин- ки сажи. Поскольку многие вещества выхлопа осаждаются на поверхности этих пылинок, их вредность при попадании в организм усиливается. Раньше, когда использовали эти- лированный бензин, содержащий тетраэтилсвинец для по- вышения октанового числа, в числе поражающих факторов оказывался и этот металл. Сейчас такую присадку запретили и высокооктановый бензин делают с помощью безопасных веществ. А еще в выхлопных газах должен быть компонент, получающийся при разложении моторного масла. Казалось бы, что там может быть нового – в принципе, те же углеводороды, как и топливо. Однако в масле есть свои присадки, и наиболее интересная для нас обозначена аббре- виатурой ZDDP. Это довольно большой класс соединений, в молекулах которых к цинку привязан органический каркас с фосфорно-серным фрагментом. Их общее название – цинк- диалкилдитиофосфаты; отсюда и аббревиатура. ZDDP добав- ляют в масло для защиты трущихся деталей от износа: при нагреве это вещество разлагается и формирует защитную фосфатную пленку. Однако значительная часть продуктов разложения ZDDP вылетает в выхлопную трубу. По дороге они реагируют с катализатором дожига выхлопных газов, и содержащийся в них фосфор портит катализатор. Возникает дилемма: жертвовать катализатором, увеличивая содержание фосфора в масле, либо снижать его и мириться с износом двигателя. Изготовители машин пошли по второму пути: 26

они логично отмечают, что машина-то старая, ее беречь надо, А почему бы нет? а катализатор стоит дешевле, чем двигатель, да и кто заметит, что он со своей работой не очень справляется? В общем, леум» провели более-менее тщательное изучение летучих фосфор в масле есть и количество его известно. продуктов термического разложения одного из ZDDP — ди(4-метилпентил-2)дитиофосфат цинка Итак, часть содержащегося в масле фосфора в виде фосфа- тов оседает на трущихся деталях, часть отравляет катализа- . Они установили, что основной летучий компонент – насы- тор, остальное вылетает в трубу и затем, вместе с воздухом, щенные и ненасыщенные С6-тиолы; за ними идут С6-алканы, оказывается в легких человека. Казалось бы – этого фосфора других соединений ничтожно мало. Как в таких тиолах фосфор не так уж и много, нет смысла подсчитывать его. Например, связан с атомами углерода и серы – не уточняется. Поэтому московский парк автомобилей в 2019 году составил 7,2 млн вопрос: есть ли в молекулах продуктов распада ZDDP мотивы, штук, из них каждый день на улицы столицы выезжает 3,2—3,6 схожие с теми, что имеются у нервно-паралитических газов, млн автомобилей. Они сжигают 60 тонн масла, и в дорожном остается открытым. Однако если такие мотивы есть, они воздухе оказывается 500–600 килограммов фосфора в виде неизбежно станут влиять на психику человека по сходному разного рода продуктов разложения ZDDP. Эти продукты, с боевыми газами механизму – блокируя передачу нервных очевидно, будут наследовать от исходной молекулы весьма прочный фрагмент из фосфора с серой или фтором (он также зачастую бывает в присадках к маслу). Однако такой фраг- мент, привязанный к органическому остову, – это нечто хоро- шо известное из истории боевой химии. Скажем, в молекулах нервно-паралитических газов первого поколения – табуна, зарина, зомана – как раз присутствует по фрагменту соеди- импульсов между нейронами мозга. Тогда вспышки ярости «Химия и жизнь», 2020, № 4, www.hij.ru нения фосфора с фтором, а в более совершенных V-газах, и другого неадекватного поведения участников дорожного например VX, – фосфора с серой; у этого газа, кстати, самая движения, то есть людей, пребывающих в зоне максимальной высокая ядовитость: летальная доза 70 мкг/кг. Выходит, в концентрации фосфорных выбросов из двигателей, оказыва- выхлопных газах может оказаться нечто похожее на нервно- ются совершенно закономерным явлением; странно, если паралитический газ. бы их не было. К глубочайшему сожалению, никто пока не удосужился по- Однако нет не то что исследований по этой теме, а даже смотреть, какие именно летучие органические соединения с самой мысли, что их следует провести. И это пугает. Ведь фосфором образуются при термическом разложении ZDDP если такое предположение окажется правдой, получится, что и нет ли у них сходства с отравляющими газами. Основное население крупных городов находится под постоянным воз- внимание при изучении теплового разложения ZDDP уделяют действием небольшой дозы нервно-паралитических газов, и продуктам, которые могут отравить не человека, а автомо- никто не подозревает об этом! В таком случае, несомненно, бильный катализатор. Поиск литературы позволил найти содержащие фосфор присадки к моторным маслам должны лишь одну статью полувековой давности («Journal of Applied быть запрещены, а с износом двигателей следует бороться Chemistry», 15 апреля 1965 года), в которой Дж. С. Ашфорд и другими методами. его коллеги из исследовательского центра «Бритиш петро- С.М. Мамыкин 27

Художник С. Тюнин Торжество некомпетентности Доктор химических наук Разобраться в этом вопросе на строгой научной основе попытались психологи Дэвид Даннинг из Корнеллского уни- Г.В. Эрлих верситета и Джастин Крюгер из Иллинойского. Объектом исследования были студенты-гуманитарии младших курсов, Одни из самых популярных слов в наше время – компетент- привлеченные обещанием дополнительных баллов (кредитов) ность и самооценка. Первой озабочены преимущественно за выполнение учебного плана или денежного вознагражде- руководители, которые требуют компетентности от своих ния в размере пяти долларов. Это обеспечило достаточно подчиненных, имеющихся и потенциальных. Самооценка бес- большую выборку – около ста человек на каждой стадии экс- покоит всех, особенно тех, кто проштудировал руководства перимента. типа «Как добиться успеха в жизни и бизнесе». Оценивали три важнейших характеристики человека – его Есть ли связь между ними? На первый взгляд зависимость чувство юмора, грамотность и способность к логическому прямая: чем выше компетентность, то есть знания и умения мышлению. С самооценкой дело обстоит довольно просто. человека, тем выше должна быть его самооценка. С другой Участники исследования сами оценивали свое чувство юмора, стороны, все мы встречали в жизни людей с огромным са- грамотность или логичность своего мышления в процентах по момнением, ни на чем, как нам кажется, не основанном, и, шкале от 0 (полный ноль) до 100 (лучше некуда). Здесь был наоборот, постоянно сомневающихся и неуверенных в себе получен первый важный результат – средняя самооценка со- профессионалов. Это что – исключение из правила или пра- ставила 60–70%, что значимо отличается от «объективного» вило, опровергающее наше прямолинейное предположение? 28

среднего значения в 50%. Людям свойственно оценивать себя мемуары игнобеля «Химия и жизнь», 2020, № 4, www.hij.ru «выше среднего», что достигается не только завышением собственной оценки, но и занижением оценок окружающих, Возможно, двоечники не в ладах с логикой, предположили которые и дают то самое среднее. исследователи и провели очередное испытание, на другой группе студентов-первокурсников. Им предложили 20 логиче- Со вторым количественным параметром – компетентно- ских задач из стандартного сборника тестов для юридических стью – все намного сложнее. Возьмем, к примеру, чувство школ, то есть очень простых. Были получены те же результаты, юмора. Люди, которые обладают этим чувством, вполне что и при испытании грамотности: двоечники многократно компетентны в вопросах юмора. Можно ли количественно завышают свою самооценку, отличники – занижают, прогноз оценить это свойство? Исследователи пошли таким путем. результатов теста по всем группам чуть ниже самооценки, но Они отобрали 30 шуток популярных в Америке комиков (из них все равно – «выше среднего». мне известен только Вуди Аллен) и попросили компетентное жюри в составе восьми других комиков и авторов комедий Тогда исследователи решили провести для студентов не- оценить их по шкале от 1 (а что это было?) до 11 (обхохочешь- большой тренинг по решению логических задач, а затем по- ся). В результате получили рейтинг шуток. Затем те же шутки вторили контрольное испытание. Показанные участниками попросили оценить участников эксперимента. По степени результаты закономерно выросли, причем, как нетрудно совпадения этих оценок с «профессиональным» рейтингом догадаться, наиболее значимо в группе двоечников. Но вот рассчитывали чувство юмора участников исследования. что любопытно: их самооценка после тренинга несколько упала – видимо, до некоторых все же дошло, как мало они Разброс в полученных значениях был огромным. Оценки знают. Отличники, наоборот, после тренинга повысили свою четверти участников практически совпали с мнением «про- самооценку, хотя она все равно не достигла показанных ими фессионального» жюри, в среднем на 90% – они показали свою фактических результатов. компетентность. Еще у одной четверти участников степень со- впадения составила в среднем 12%, что было интерпретирова- И вот какой из всего этого следует глобальный вывод. Люди но как отсутствие чувства юмора, а значит – некомпетентность в с низкой компетенцией мало того что не способны оценить этом вопросе. Но вот что интересно: последние оценивали свое свою ущербность и многократно завышают свои знания и чувство юмора в 58%, «выше среднего», то есть многократно за- умения, они еще и не способны распознать компетентность вышали самооценку. А люди, обладающие отличным чувством в других. Люди же знающие могут оценить уровень других, юмора, наоборот, ее занижали (их самооценка составила 75%). но они все время и во всем сомневаются, в первую очередь в оценке своей собственной компетентности, которую они Чувство юмора – вещь очень тонкая. Оценки семи из восьми беспощадно занижают. Кто выигрывает в споре двух этих членов профессионального жюри более-менее совпали между групп граждан, мы с вами прекрасно знаем. Торжествует не- собой, что и позволило составить вышеозначенный рейтинг, компетентность, самодовольная, безапелляционная и ни в но мнение восьмого члена жюри было настолько перпендику- чем не сомневающаяся. лярно мнению остальных, что его оценки (вместе с ним самим) пришлось исключить. В статье, опубликованной в высокорейтинговом «Журнале психологии личности и социальной психологии», Даннинг и Грамотность – вещь более определенная, о правиль- Крюгер пытаются проследить истоки завышенной самооцен- ности написания слова «карова» альтернативных мнений ки, столь характерной для современного общества. Одну из быть не может. Исследователи не решились на проведение причин они видят в отсутствии обратной связи, в адекватной всеамериканского диктанта, а пошли путем нашего ЕГЭ, реакции окружающих на поведение детей и подростков. И списанного, впрочем, с американского. Итак, участникам двойки им ставить нельзя (а ну как расстроятся!), и замечания предложили 20 текстов, в которых были отмечены слово- им делать нельзя (а ну как обидятся!), и вообще говорить надо сочетания, которые надо было оценить по их соответствию вещи только исключительно приятные им, чтобы ни в коем правилам американского английского. Если участник случае не подорвать их уверенность в своих силах. Спору нет, считал, что словосочетание некорректно, он мог выбрать когда нас гладят по шерстке, это повышает нашу самооценку, замену из прилагаемого списка, состоящего из четырех и невольно закрадывается мыслишка: а зачем что-то еще де- возможных вариантов. И вот что из этого вышло. Опять лать, если я и так замечательный, и зачем учиться, если я и так выявилась группа грамотеев, четверть всех участников, ко- все знаю. «Невежество чаще рождает уверенность, чем зна- торые дали правильные ответы в среднем на 89% вопросов, ние». Это кто ж такое сказанул? Дарвин? А кто такой Дарвин? и группа безнадежных двоечников, четверть всех участни- ков, которые угадали только 10% правильных ответов. Но Двадцать лет назад Дэвиду Даннингу и Джастину Крюгеру самооценки обеих групп практически не различались – 72 была присуждена Игнобелевская премия по психологии, а и 66% соответственно, то есть опять компетентные зани- открытая ими обратная зависимость между компетентностью жали свою оценку, а некомпетентные ее завышали, причем и самооценкой вошла в энциклопедии, включая Википедию многократно. Еще один любопытный штрих: участников (см. эффект Даннинга – Крюгера). Всё по-взрослому, никаких сразу после проведения теста попросили спрогнозировать шуток. Какие уж тут шутки, если прошедшие годы доказали будущую отметку. ОК, ответили те, результат будет чуть неувядающую актуальность проведенного исследования и ниже самооценки нашей грамотности (не наш день!), но в усиление открытого в нем эффекта. любом случае выше среднего. Такое отсутствие критического мышления у безнадежных двоечников настолько заинтересовало исследователей, что они провели дополнительное испытание. Участникам показали работы их сокурсников, попросили их оценить и заодно ука- зать, как этот анализ повлиял на их самооценку собственной грамотности и результатов теста. Отличники отреагировали адекватно, они на 5% повысили самооценку и на 10% про- гнозируемый результат своего теста, но при этом все равно не дотянули до фактических результатов, скромняги. А дво- ечникам – как с гуся вода. Самооценка осталась на прежнем уровне – выше среднего, а прогноз отметки за тест даже вы- рос. Они не видели свои ошибки! 29

30 Художник С. Тюнин

Алкоголь и лекарства Доктор медицинских наук, Здоровье профессор В.Г. Акимов Во многой мудрости много печали; и кто умножает познания, умножает скорбь Екклесиаст 1: 18 Можно ли одновременно проходить курс приема ле- Спирт и человек «Химия и жизнь», 2020, № 4, www.hij.ru карств и употреблять спиртные напитки? Этот вопрос каждый для себя решал не один раз. А у медиков и С появлением человека разумного и получения им подарка биологов имеются важные основания, которые по- от Прометея, огня и технологий, жидкости, содержащие могают принять правильное решение. этанол, множились и совершенствовались. Важным этапом стало изобретение керамической посуды 10 тыс. лет назад. Обезьяна и спирт Пиво из риса варили в Китае еще за 5 тыс. лет до нашей эры, в Вавилоне – за 4 тысячи лет. В Египте пиво входило в еже- Человек, в отличие от подавляющего большинства животных, дневный рацион, например, строителей пирамид; не исклю- может потреблять очень большие дозы спирта. Как же так чено, что причиной был недостаток кипяченой воды: замена получилось? воды пивом позволяла снизить риск кишечных заболеваний. Фермент алкогольдегидрогеназа, ответственный за пере- Новый прорыв случился в VI – VII веках, когда арабы перегна- работку именно этанола, похоже, был у приматов всегда, но ли забродивший сок и получили напиток, который они назвали понадобилась точечная мутация, которая привела к возник- «аль коголь» – «одурманивающий». А в 860 году они же получили новению его новой версии ADH4, что в сорок раз ускорило чистый спирт. Его стали перегонять из винограда, злаковых, окисление спирта в организме. Генетики даже смогли опре- картофеля, свеклы, сахарного тростника, агавы и пр. Сырье не делить примерное время, когда возникла такая мутация, и имело принципиального значения: главное, что на выходе сделали это следующим образом. У орангутанов нужного был этанол – C2H5OH. фермента нет, а у горилл, шимпанзе и людей – имеется. Поскольку орангутаны отделились от эволюционного древа Способность алкоголя за счет активации дофаминовых человека 25 млн лет назад, а пути человека с гориллами и рецепторов вызывать чувство эйфории оценили не только шимпанзе разошлись 7 млн лет назад, значит, мутация должна люди. Те же обезьяны воруют пальмовое вино в Африке, а была возникнуть не раньше первой даты и не позже второй. птицы пьянеют, с жадностью угощаясь забродившими ягода- ми рябины. Алкоголь снижает эмоциональное напряжение, А скорее всего, это случилось 17 млн лет назад: как раз притупляет боль, вызывает расслабление, что сделало его тогда теплый влажный климат внезапно сменился лютым чрезвычайно популярным. холодом. В результате Северный океан стал Ледовитым, содержание углекислого газа в атмосфере упало до 130 Лекарства и спирт ppm – почти в три раза меньше, чем сейчас; из-за этого, в частности, в Центральной Европе вымерли крокодилы и Однако у спирта есть еще одна важная особенность: он гигантские черепахи. А в Западной Африке, где жило много позволяет извлекать из растений биологически активные обезьян, леса сменились перелесками и степями. Былое изо- вещества для концентрированных препаратов – тинктур. билие фруктов тропического леса исчезло, и спустившимся Травяные настойки на долгие годы стали важным средством на землю оголодавшим обезьянам пришлось расширить свой в руках лекарей. И пока было так, проблемы взаимодействия пищевой рацион. В частности, они могли это сделать за счет лекарств со спиртным не возникало. Но вот появился фа- упавших и подгнивших плодов, на которые раньше, обитая бричный способ изготовления готовых лекарств, и спирт из на деревьях, не обращали внимания. Новый источник пищи них стали убирать, оставляя только то, что теперь называют избавил наших дальних предков от возможного вымирания, действующим веществом. Тогда и начали проявляться случаи которое случилось со многими лесными животными. Но для извращения ожидаемого терапевтического эффекта, если этого они должны были научиться переваривать спирт. А алкоголь употребляли вместе с медикаментами. орангутаны не стали спускаться на землю, остались жить на ветках тропического леса нынешней Юго-Восточной Азии, Фармацевтическая промышленность развивается, населе- питаться свежими плодами, и надобности в переваривании ние стареет и болеет, реклама работает, доходы фармацев- спирта у них не возникло. тических фирм растут. Лекарства постепенно стали необхо- димостью в нашей жизни. А вот организму содержащиеся При окислении всего лишь одного грамма спирта выде- ляется семь килокалорий энергии, что превышает энерге- Если человек разумный получился тическую возможность углеводов и уступает только жирам. от выпивки и поедания мяса, Существует гипотеза, что сам по себе этанол, будучи очень то не приведет ли отказ калорийной пищей, способствовал выживанию именно тех от мяса и выпивки обезьян, которые к нему привыкли. Не случись этой мутации к его обращению вспять? в организме древних приматов, их потомок, человек, мог и не появиться. Можно сказать, что наш вид, Homo sapiens, Заметки фенолога сформировался и выжил благодаря обретенной способности организма усваивать алкоголь. 31

в них в концентрированном виде биологически активные Не совсем так. И принятое лекарство, и выпитый алкоголь вещества вовсе не кажутся полезными, он стремится как имеют определенные сроки выведения, которые зависят от можно быстрее от них избавиться. Для чего у него имеется многих причин. Активность ферментов, вес человека, воз- мощное средство – монооксигеназная система цитохрома раст, пол, тип напитка, крепость, скорость его поступления Р450. Это большая группа ферментов, принимающая участие в организм, курение, характер питания – все это влияет на в метаболизме чужеродных для организма соединений – ксе- преобразование чужеродных веществ, попавших в кровь нобиотиков; лекарства как раз входят в их число. Хранится ци- организма. В аннотации к каждому лекарственному препарату тохром Р450 в так называемых микросомах – образованиях, указана скорость его полувыведения (Т ½) – время, необхо- расположенных на внутриклеточной мембране. димое для сокращения вдвое концентрации этого вещества в плазме крови. Например, для антибиотика ципрофлоксацина И вот в печени, где этот цитохром весьма активен, они и Т½ равно 3–5 часов, а для кордарона, известного антиарит- встретились: спирт и лекарство. Если бы за метаболизм спир- мического средства, – до 40 суток при его продолжительном та в организме человека отвечал только фермент алкоголь- приеме. Однако это всегда приблизительные и усредненные дегидрогеназа, а за лекарства – только цитохром Р450, об их данные, в которых не учитываются многие индивидуальные совместном применении можно было бы и не беспокоиться. особенности организма. Однако повышение концентрации этанола в плазме крови выше 1‰ (примерно соответствует 150 мл выпитой водки) по- А что с метаболизмом выпитого этанола? Считается, что требовало дополнительных мер по его удалению – включение человеку весом в 70 кг потребуется два с половиной часа на именно системы цитохрома Р450. Таким образом, один и тот разложение 500 мл пива и пять часов на разложение 100 мл же фермент участвует в превращении и алкоголя, и некоторых водки до углекислого газа и воды. Если водки выпито 300 мл, лекарств, из-за чего они вступают в конкурентные отношения: то не менее 15 часов. Соответственно, если одно вещество организм не успевает перерабатывать одновременно столь еще присутствует в заметном количестве, а другое уже на- большое количество ксенобиотиков. В результате спирт и чало поступать в организм, возникает конфликт. Скорость лекарство сосуществуют в организме, оказывая на него со- окисления спирта алкогольдегидрогеназой зависит также вместное действие в течение более длительного времени, от пола и возраста человека. У женщин и пожилых людей она чем при приеме порознь: нарушается то, что медики назы- меньше, у мужчин и молодых – больше. вают фармакокинетикой лекарственного препарата. Удар по системе утилизации Следует учитывать и тот факт, что алкоголь сам влияет на активность цитохрома Р450, причем механизм влияния зави- Если бы встреча лекарства и алкоголя происходила в про- сит от того, насколько человек привык к алкоголю. Например, бирке, конечный продукт был бы однозначно определен. В у начинающих потребителей спиртных напитков окисление и организме все иначе. Лекарство может проходить большую ацетилирование этилового спирта угнетает активность этого часть пути по организму в неизмененном виде (если нужно фермента. В плазме крови таких людей растет концентрация непосредственно воздействовать на кишечник или мочевы- лекарств, в метаболизме которых участвует цитохром Р450: водящие пути) или подвергаться превращению: окислению, период их полувыведения удлиняется, а действие, фармако- восстановлению, гидролизу, ацетилированию, метилирова- логическое или токсическое, усиливается. При регулярном нию, конъюгации. Образовавшиеся метаболиты иногда об- употреблении алкоголя организм адаптируется – человек без ладают более высокой активностью, чем исходное вещество: тяжелых для себя последствий может выпить значительно так получается у эналаприла – препарата, применяемого больше. Это достигается, в частности, за счет того, что в при гипертонии, он входит в группу ингибиторов ангиотен- микросомах растет содержания цитохрома Р450. Благодаря зинпревращающего фермента. Бывает, что продукты пре- этому теперь и алкоголь, и лекарства быстрее перерабаты- образования лекарства попросту токсичны. Например, при ваются. метаболизме препаратов, содержащих нитрогруппу (это, в частности, широко используемые противомикробные метро- Что понимать под «совместным употреблением алкоголя и нидазол, нитрофурантоин), происходит ее восстановление лекарства»? Взял таблетку и запил ее пивом (вином, водкой)? и получается опасное нитрозосоединение. Вмешательство спирта, очевидно, меняет скорость метаболизма, и он идет Промилле вычисляют по формуле Видмарка: с = A/m.r, где c – кон- не так, как рассчитывали медики, – активных продуктов мо- жет оказаться меньше, а токсичных – больше. Впрочем, не центрация алкоголя в крови в ‰, A – количество выпитого алкоголя в только спирт, но и другие лекарства также могут вмешиваться пересчете на чистый этанол, m – масса тела в кг, r – коэффициент рас- в процесс. Известны случаи нежелательной беременности пределения Видмарка (0,70 для мужчин). К этому еще надо добавить женщин, принимавших контрацептивы во время лечения «тренировку» субъекта в выпивках, закуску, ее вид и многое другое. грибкового заболевания гризеофульвином: он усиливает Поэтому 150 мл водки для одного – очень много, а для другого – раз- минка. Это надо учитывать при определении дозы алкоголя. Коронавирус В 2002–2003 годах уже возникала са («Journal Of Preventive Medicine And и спирт эпидемия, вызванная родственным ны- Hygiene», 2004). В их распоряжении были нешнему коронавирусом SARS-СоV. Он этанол в концентрации 70%, перуксусная Разразившаяся в марте 2020 года пан- также вызывал атипичную пневмонию кислота (она получается автоокислением демия коронавируса CoVID-19 вызвала и унес жизни 774 человек, смертность ацетальдегида, содержит на один атом вопрос: а чем нужно проводить дезин- составила 10%, а из заболевших людей кислорода больше, чем уксусная, и как фекцию, какой химикат гарантированно старше 64 лет умер каждый второй. На- кислота несколько ее слабее) в концен- убьет вирус, оказавшийся на какой-либо чалась эпидемия, как и нынешняя, в конце трации 0,035%, хлорка, то есть гипохло- поверхности? Соответствующие опыты года, а закончилась летом; в июле 2003-го рит натрия, и еще некоторые вещества. были проведены задолго до появления ВОЗ ее отменила. По свежим следам ис- новой заразы. следователи из Генуэзского университета Хлорка, как мощный окислитель, конеч- выяснили – какая дезинфицирующая но же обошла всех: за считаные минуты 32 жидкость лучше работает против виру- она не только уничтожала вирус, но и не оставляла от него следа – вирусную РНК

окисление ксенобиотиков, проходящее с помощью микро- даже в относительно небольших дозах (500 мл пива, 200 мл сом, и контрацептив, будучи как раз таким вредным для жизни вина или 50 мл водки в день) или же прием лекарства следу- чужеродным веществом, быстро обезвреживается. ет вскоре после употребления алкоголя, их повреждающее действие на печень усиливается. Именно поэтому больным, Препараты из группы бигуадинов (метформин, диформин, страдающим алкоголизмом, не рекомендуется назначать адебит, глибутид и другие, применяемые при сахарном диабе- парацетамол. те) в сочетании с алкоголем так снижают содержание глюкозы в крови, что может случиться гипогликемическая кома, кроме Нестероидные противовоспалительные средства (аспирин, того, возможно и возникновение лактоацидоза – чрезмерно- анальгин, пироксикам, мелоксикам, ибупрофен, кетопрофен, го количества молочной кислоты в организме. При диабете диклофенак, нимесулид и многие другие) широко применя- еще и окисление алкоголя до его конечных продуктов идет ют как обезболивающие, жаропонижающие и противовос- замедленно: они накапливаются в организме, что сопро- палительные препараты. Механизм их действия связан с вождается неприятными ощущениями – головной болью, блокадой химических веществ, ответственных за выработку сердцебиением, тошнотой. простагландинов. А эти вещества, выполняя много функций Медики, основываясь на своей практике, выявили уже в организме, в частности, снижают секрецию желудочного несколько групп препаратов, которые совершенно несо- сока и уменьшают его кислотность. Поэтому все эти пре- вместимы с алкоголем – могут вызвать острую интоксикацию организма, так называемый антабусный эффект. Принцип их параты на слизистую желудка действуют плохо. И спирт ее действия основан на блокировании фермента альдегиддеги- сильно раздражает. Неудивительно, что совместный прием дрогеназы, из-за чего повышается содержание ацетальдеги- аспирина и спирта во много раз увеличивает риск развития да – продукта разложения спирта предыдущим ферментом. язв и желудочных кровотечений. Возникают головная боль, тошнота, рвота, покраснение кожи, сердцебиение, страх смерти. При высокой концентрации та- Заболевания, в основе которых лежат аллергические реак- кого лекарства в крови возможна даже смерть: ведь спирт не ции, часто встречаются во врачебной практике. Это поллино- разлагается так, как положено. На этом механизме основано зы (аллергические реакции на пыльцу растений), бронхиаль- и так называемое «кодирование» от алкоголизма. Таблетки ная астма, аллергический бронхит, экзема, атопический дер- тетурама вшивают под кожу, и в течение пяти – девяти меся- матит, крапивница, отек Квинке и другие. Антигистаминные цев человеку обеспечены крайне неприятные тетурам-этано- препараты, особенно первого поколения, назначаемые при ловые реакции. В результате у него вырабатывается стойкое таких заболеваниях, обладают седативным действием, ко- отвращение к вкусу и даже запаху алкоголя. торое усиливается алкоголем. У лекарств второго и третьего поколения сонливость почти не выражена, но и они нарушают Вот эти антибактериальные препараты, совершенно несо- превращение этанола ферментом алкогольдегидрогеназой, вместимые с алкоголем: усиливая токсическое действие алкоголя на печень. – производные нитроимидазола; эти лекарства применяют Удар по сосудам и свертываемости крови для борьбы с простейшими и бактериальной инфекцией; Лекарства от высокого давления, причем самых разных клас- – антибиотики групп цефалоспоринов, хлорамфеникола и сов, не дружат со спиртом. Это бета-блокаторы (бисопролол, гризеофульвина; анаприлин), ингибиторы ангиотензинпревращающего фер- мента (лизиноприл, эналаприл, квинаприл), антагонисты ан- – антимикробные сульфаниламиды и столь же распростра- гиотензин II рецепторов (лозартан), антагонисты кальциевых ненные производные нитрофуранов. каналов (амлодипин, верапамил), диуретики (гипотиазид). Спиртные напитки у принимающих эти лекарства пациентов Остальные антибактериальные средства не имеют таких могут вызывать головокружение, аритмии, падение артери- строгих противопоказаний. ального давления, обморочное состояние. Некоторые читате- ли на основании своего опыта отрицают этот факт: «Я выпил, А что с лекарствами от простуды? Возьмем одно из но со мной ничего страшного не произошло». Осложнение на самых известных жаропонижающих и обезболивающих самом деле зависит от многих причин: дозы лекарства, ко- препаратов – парацетамол. Любители лечиться народными личества принятого алкоголя, пола, возраста, веса человека, средствами могут сочетать стакан водки с медом на ночь с характера пищи или ее отсутствия, напитков (газированные приемом препарата. Чтоб уж – наверняка! Это плохая идея. За или нет), индивидуальных особенностей метаболизма. разложение парацетамола отвечает как раз цитохром Р-450. Если он станет обрабатывать еще и спирт, скорость транс- Гипотензивный препарат клофелин (клонидин, гемиттон) формации лекарства замедлится. В результате уменьшится оказался способным во много раз усиливать действие ал- скорость выведение из организма продуктов преобразования коголя на центральную нервную систему: человек не только как спирта, так и парацетамола, а их содержание увеличится. Продукты же эти весьма токсичны для печени. Если параце- тамол принимает человек, часто употребляющий алкоголь, в образце не находили. Спирт, перуксус- некоторых вирусов и такая, голая, РНК нюю среду клетки. А нужно это ему для «Химия и жизнь», 2020, № 4, www.hij.ru ная кислота, а также 2-бензилхлорфенол проникает в клетки и заражает их, однако того, чтобы сбросить одежду – именно оказались также на высоте – через 30 именно у коронавируса эта особенность в кислой среде раскрывается его обо- секунд вирус погибал (то есть переставал замечена не была. лочка. Видимо, и коронавирус в кислоте размножаться), но вот его РНК оказалась так же раскрывается, освобождая РНК, им не по зубам: анализ с помощью ПЦР- С кислотой ситуация интереснее. да только клетки нет – и размножение не реакции выявлял ее наличие. Причины Опыты, поставленные японскими иссле- происходит. могут быть следующие. дователями во главе с Лю Хэндцзюнем из университета Нагойи в 2016 году на ви- В общем, из общедоступных веществ Спирт, вызывая денатурацию белка и русе гриппа, («Frontiers in Microbiology»), хлорка, спирт и уксус оказываются на- растворяя жиры, способен разрушать показали, что вирус засасывает в себя шими главными помощниками в борьбе оболочку вирусной частички, из-за чего ионы водорода из межклеточной среды с новой вирусной инфекцией. РНК вируса оказывается на свободе. и с этим грузом проникает в клетку. Там Это может представлять опасность – у он выбрасывает их и закисляет внутрен- 33

впадает в глубокий сон, но потом не может вспомнить, что с Двуликая ним в это время происходило. Это часто используют граби- вода тельницы, заманивая человека якобы в добрую компанию, а потом подливают ему в питье клофелин; есть даже термин жизни такой: «клофелинщицы». Этот прием присутствует и в прак- тике и профессиональных картежных шулеров… Н С. Анофелес Антикоагулянты применяют для лечения многих заболева- аверное, кроме этилового спирта, нет ний (мерцательная аритмия, нарушения сердечного ритма, инсульт, инфаркт, тромбоз глубоких вен и другое). Существу- другого вещества на Земле, которое вызывало бы ют антикоагулянты прямого действия (гепарин, гирудин) и непрямого (дикумарин, неодикумарин). Антикоагулянты столь неоднозначное отношение. В одних местах его прямого действия понижают активность тромбина в крови и тем самым тормозят фазы свертывания крови. Непрямого – проклинают и даже под страхом смерти запрещают конкурентно ингибируют редуктазу витамина К, прекращают синтез К-зависимых факторов свертываемости, образование употреблять содержащие его напитки. Эти проклятия протромбина. Алкоголь усиливает действие таких лекарств, что может иметь катастрофические последствия для челове- могут быть обоюдоострыми – по меньшей мере две ка: если тромбы не возникают, всегда есть опасность потерять слишком много крови при незначительном порезе. великие империи пали из-за введения сухого закона. Пить или не пить? Вот в чем вопрос В других же местах на него практически молятся, А есть ли лекарства, которым не мешает употребление спирт- величают «eaux de vie», то есть «водой жизни», и ных напитков? Маловероятно! Проблема в том, что дать точ- ный ответ можно лишь на основании проведенных исследо- считают источником не только здоровья, но и благо- ваний, подкрепленных солидными лабораторными данными. Таких исследований с участием человека, разумеется, никто состояния. Кто же прав? Как ни странно, обе стороны: не проводил, а опыты на крысах нельзя безоговорочно пере- носить на людей. Следует также учесть, что известно не менее спирт может быть не только вредным, но и полезным. 50 изоформ цитохрома Р450, а на каждое лекарство может быть «свой» цитохром. Включить в эту сложную систему еще и О том, что думают современные исследователи био- алкоголь – совсем усложнить задачу, которая и так содержит столько неизвестных, что ответ не может быть однозначным логически активных веществ по этому поводу, можно и определенным. составить представление благодаря свежему обзору, Цитохром Р450 под влиянием этанола извращает мета- болизм фармакологических препаратов, которые медики подготовленному Бренданом Ле Даре, Винсентом изучали во время клинических испытаний с участием людей, не принимавших алкоголь. Такое незапланированное вмеша- Лагенте и Тома Гиклом («Drug Metabolism Reviews», тельство понижает или повышает терапевтическую концен- трацию, на что рассчитано не было. В первом случае лекар- октябрь 2019 года) из первого Ренского университе- ство, скорее всего, окажется просто менее действенным, а вот во втором – возможны и более серьезные неприятности. та, Бретань. Перебрав множество публикаций, со- Не надо забывать, что микросомальное окисление в системе цитохрома не единственный путь метаболизма ксенобиоти- держащихся в базе PubMed, они крупными мазками ков, а люди могут превращать в своем организме одно и то же химическое вещество с различной скоростью. Возникнут изобразили картину жизни спирта внутри организма ли тяжелые последствия от сочетания фармакологического препарата с алкоголем или нет? Это как «русская рулетка»: человека. зарядить один патрон в револьвер, крутануть барабан и на- жать на спусковой крючок. А вдруг пронесет? Преобразование спирта Для тех, кто не найдет в этой статье интересующего его Оказавшись в организме, спирт окисляется. Не лекарства, напомню, что в государственный реестр лекар- сам – это делает фермент алкогольдегидрогеназа, ственных средств входит более 20  тысяч наименований, превращая этанол в альдегид уксусной кислоты – которые постоянно меняются. В каждой упаковке лекар- ацетальдегид. И так перерабатывается примерно ственного препарата есть инструкции. Если в них упомянут 85% спирта. Основная реакция идет в печени, однако алкоголь как нежелательное сочетание, не нужно это указание пищеварительный тракт, почки и даже легкие – все игнорировать. они способны вырабатывать этот фермент. Стало быть, и в них по мере поступления спирта появляется Допускаю, что после прочтения этой статьи удовольствие от ацетальдегид. распития спиртного уже не будет прежним, а запретный плод потеряет свою сладость. Воистину, кто умножает познания, Далее ацетальдегид попадает под действие другого тот умножает скорбь! фермента, альдегиддегидрогеназы, и становится уксусной кислотой, а потом – углекислым газом и 34 набором органических соединений: кетонов, жирных кислот, холестерина и даже стероидов. У человека есть два фермента для преобразования ацеталь- дегида и, фактически, его обезвреживания. Один вырабатывается в цитоплазме клеток, а другой – в митохондриях. Именно у такой, митохондриальной, альдегиддегидрогеназы имеется две формы – очень активная и неактивная. Вторая распространена среди монголоидов: в странах Азии от 15 до 40% населения очень плохо перерабатывает ацетальдегид, и он на-

Вещи и вещества Художник А. Астрин принять и ферменты-каталазы, также «Химия и жизнь», 2020, № 4, www.hij.ruнаходящиеся на мембранах клеток. В капливается – у них при схожей дозе клеток печени, гепатоцитов, на ко- печени они не играют особой роли, а спирта концентрация ацетальдегида торых находятся ферменты группы вот спирт, попавший в мозг, оказыва- может быть 5—20 раз больше, чем у цитохрома P450. Этанол также стано- ется мишенью для каталаз нейронов, людей с активной формой фермента. вится ацетальдегидом, а сразу за тем и они превращают этанол опять-таки Таких людей питье спиртных напитков – уксусной кислотой. Ацетальдегид в ацетальдегид. Окисление спирта быстро приводит к плохому само- не накапливается, но процесс сопро- на клеточных мембранах нейронов чувствию. вождается рождением опаснейших специалисты считают важным фак- свободных радикалов – активных тором, который помогает человеку Следующее место, где идет пре- форм кислорода. Участие в деле могут привыкать к потреблению спирта и по- образование спирта, – мембраны глощать все увеличивающиеся порции спиртного. Другой фактор обретения алкогольной устойчивости – упомяну- тый цитохром гепатоцитов: спирт как будто предохраняет соответствующие ферменты от разрушения, и они, по мере тренировки, всё дольше и дольше работают, преобразуя его в безопасный уксус. Небольшая часть спирта, впрочем, не окисляется, и тут есть несколько путей его преобразования. Напри- мер, прореагировав с глюкуроновой кислотой внутри гепатоцитов или каких-то других клеток, он порождает этилглюкуронид. Для судмедэкспер- тов это вещество оказалось важным свидетелем: при хроническом употре- блении алкоголя оно накапливается в волосах в дозе, достаточной для спек- трального анализа. Поскольку волос растет со скоростью приблизительно 1 см в месяц, можно проанализи- ровать распределение вещества по длине волоса и восстановить недав- нюю историю потребления алкоголя человеком – если и не по дням, то по неделям. Это важно для контроля из- лечения от алкоголизма. А вот как маркер недавнего упо- требления спиртного это вещество не годится – возможно и ложное сра- батывание. Эксперты считают: для такого анализа очень перспективен фосфатидилэтанол – он получается из-за того, что спирт вмешивается в деятельность фосфолипаз: они превращают фосфолипиды в другие вещества, и вот спирт заставляет присоединить себя к молекуле фос- фолипида. Своего максимума содер- 35

жание фосфатидилэтанола в крови функционировать, и создаются пред- гидрогеназа, что окисляет и этанол; достигает через восемь часов после посылки для рака. при хроническом пьянстве на всех употребления алкоголя, а наполовину ее не хватает, содержание гормона выводится за 4—10 дней, и его можно Разрушительное действие аце- растет, и это может спровоцировать определять при анализе крови. Еще тальдегида на организм связано еще рак. Спирт вмешивается и в метили- с участием спирта в организме об- и с тем, что он способен присоеди- рование ДНК, а ведь это важнейший разуются этилэфиры жирных кислот няться к ферментам, которые заняты механизм регулирования активности и этилсульфаты. ремонтом ДНК, а также и к самой генов. То есть под действием этанола ДНК, мешая ее работе. Способность идет разбалансировка многих внутри- Альдегидное злодейство ацетальдегида служить аддуктом к клеточных процессов. ДНК была надежно доказана при из- Информации про биологическое учении клеток крови алкоголиков, а Поскольку этанол легко проходит действие перечисленных этилпро- также умеренно пьющих азиатов с сквозь плаценту, он оказывается в изводных мало, а вот ацетальдегид, недостатком альдегиддегидрогена- тканях плода, и не просто оказывает- по общему мнению исследователей, зы; ее однозначно связали с риском ся, а никуда оттуда больше не уходит, – главный вредитель; именно его развития рака. Неудивительно, что на месте превращаясь в ацетальдегид накопление повинно в покраснении ацетальальдегид вызывает рак по с соответствующими последствиями лица, тошноте и головной боли. Но всему пищеварительному тракту – от для деления и роста клеток плода. не только. рта и пищевода до толстого кишечни- Более того, поскольку система цитох- ка. Впрочем, в кишечнике он может рома Р450 развивается быстрее, чем Возьмем для начала главный орган, оказаться вовсе не «человеческим»: система синтеза алкогольдегидроге- страдающий от потребления спирта, живущие там микробы сами неплохо назы, именно цитохром отвечает за – печень. Уже при превращении эта- преобразуют в ацетальдегид посту- переработку спирта в тканях плода. нола в ацетальдегид на мембранах пивший спирт. Еще один его поража- А этот способ порождает свободные гепатоцитов с помощью цитохрома ющий фактор – нарушение синтеза радикалы; поэтому хроническое пьян- получается немало свободных ради- ретиноевой кислоты, которая играет ство матери никак не может хорошо калов. Они резко повышают текучесть важную роль в дифференциации сказаться на здоровье будущего чело- мембран, те делаются более проница- клеток. века и его умственных способностях, емыми, и внутрь гепатоцитов устрем- что зафиксировано документально. ляются всякие низкомолекулярные Ацетальдегид, свободные радика- соединения, в частности ионы железа. лы, повреждение ими митохондрий Мера спирта Оно порождает там каскад произ- – все это ведет и к поражению сер- водства свободных радикалов, что дечной мышцы, что заканчивается Внимательный читатель, несомнен- для клетки очень плохо. Сам по себе сердечной недостаточностью, зача- но, заметил, что при описании всех ацетальдегид любого происхождения стую сопровождающей хроническое ужасных последствий, которые мо- меняет активность генов, отвечающих пьянство, хотя народная молва и жет вызвать потребление этанола, за работу с липидами, и он же вызыва- утверждает, что пьяницы от сердца часто упоминается словосочетание ет преобразования жиров в жировых не умирают. Впрочем, у нее есть ос- «хроническое пьянство». Что под ним клетках – адипоцитах. В результате в нования, речь о которых пойдет ниже. подразумевается? Это зависит от печени оказывается много свободных А вот каков механизм атрофии голов- того, какую сторону здоровья рас- жирных кислот: идет ее ожирение. ного мозга – не очень понятно. Не так сматривать и как мерить дозу. Этот факт известен многим, недаром давно получила популярность идея, появился анекдот черного юмора что атрофия связана с упомянутой В обзоре, который стал основой про двух акул в Красном море, одна деградацией печени, в ходе которой этого рассказа, используют понятие из которых съела русского туриста и образуются цитокины – вещества, «порция в день в переводе на чистый восхищалась величиной и качеством передающие информацию между этанол». Размер такой порции состав- его печени. иммунными клетками. Они преодоле- ляет 10 мл спирта, что соответствует вают гематоэнцефалический барьер, рюмочке водки 25 граммов, бокалу Ожирение печени – дело опасное, надежно защищающий мозг от не- вина (100 граммов) каждый день, а в ведь жиры окисляются, тем более что желательных веществ, и возбуждают неделю почти стакан (175 граммов) свободные радикалы формируются местные клетки иммунной системы, водки или несколько меньше бутыл- здесь же. Комплексное воздействие которые и вызывают деградацию ки вина. Соответственно две порции ацетальдегида, свободных радикалов мозга. Поэтому неудивительно, что – это 50 граммов водки в день или и некоторых других факторов ведет к алкоголизм приводит к слабоумию и 350 граммов водки (полторы бутылки тому, что к печени стягиваются клетки различным расстройствам психики. вина) в неделю, ну а три порции – это иммунной системы – нейтрофилы и уже больше бутылки водки в неделю. активируются ее собственные иммун- Обильное потребление спиртно- ные клетки. Наверное, они хотят как го сказывается даже на прочности Если верить медицинской стати- лучше – убрать мусор, но получается костей, и опять зловещую роль тут стике, то самые незащищенные – это слишком сильный выброс цитокинов, играет ацетальдегид: прямой меха- малые или еще нерожденные дети: интерлейкинов и прочих веществ, вы- низм неизвестен, однако наблюдения если будущая и особенно кормящая зывающих воспаление. В результате указывают на явную связь именно мать выпивает одну-две порции спир- гепатоциты гибнут. Так развивается ацетальдегида с развитием остоео- та каждый день, то это обязательно алкогольный гепатит. Ну а когда места пороза при хроническом пьянстве. проявится в замедленном развитии погибших гепатоцитов занимает со- интеллектуальных способностей единительная ткань, строение печени А вот рак молочной железы связан ребенка. При употреблении одной— нарушается; она не может нормально с самим этанолом: он нарушает гор- двух—трех порций спирта в день риск мональное равновесие. Эстрадиол развития рака молочной железы рас- разрушает та же самая алкогольде- 36

тет на 10, 24 и 38% по сравнению с шек. Видимо, именно так и решается Вещи и вещества «Химия и жизнь», 2020, № 4, www.hij.ru полной трезвостью. парадокс алкоголика, которому не грозит смерть от атеросклероза, – не ность развитие артрита. Если же за- Рост общей смертности замечен путать с повреждением ацетальде- болевание развилось, то умеренное лишь при употреблении более трех гидом самой сердечной мышцы при потребление спирта уменьшает не- порций спирта в день: в диапазоне от безудержном пьянстве. обходимость в лекарствах, тем более трех до шести он составляет 19%, а что они со спиртом совместимы: Бри- если более шести – две бутылки водки Считается, что важное значение в танское общество ревматологов даже каждую неделю – увеличивается до предотвращении спиртом атероскле- отметило допустимость потребления 52%. И это, видимо, следует считать роза имеет его воздействие на так при артрите спирта в пределах на- хроническим пьянством. А вот когда называемую NLRP3-инфламмасому. циональных норм. Спирт помогает и человек пьет умерено, одну – три пор- Эта органелла, открытая в 2002 году, щитовидке: он противодействует раз- ции каждый день, то удивительным появляется у клеток иммунной си- витию аутоиммунного гипотериоза, образом проявляется так называемый стемы, моноцитов и макрофагов, в причем удивительным образом пре- французский парадокс: смертность минуту опасности и вырабатывает пятствует и гипертериозу Грейва. А оказывается ниже, чем при полной множество сигнальных веществ, ко- вот астма и аллергия ему не по силам. трезвости на 10%. Еще есть данные, торые вызывают воспаление, а также что верхний передел положительного программируемую гибель клеток. Казалось бы, потребление спирта влияния спирта не три, а пять порций Спирт, препятствуя возникновению ведет к выбросам всевозможных в день. Эти сведения получены не на инфламмасомы, сдерживает разви- веществ, связанных с воспалением. каких-то особых выборках, а на ана- тие воспаления. Интересно, что аце- Однако на самом деле в этом вино- лизе весьма обширных баз данных, тальдегид оказывает на ту же самую ват ацетальдегид. Сам спирт при которые содержат сведения о десят- инфламмасому обратное действие. умеренном потреблении, наоборот, ках и сотнях тысяч людей. Впрочем, снимает воспаление, в частности, есть и альтернативные данные, также Целебный спирт за счет упомянутого подавления ин- полученные на статистике в десятки фламмасомы. Он же повышает число тысяч и миллионы людей, которые Среди удивительных свойств спир- Т- и В-лимфоцитов, но при чрезмер- свидетельствуют, что умеренное по- та есть и другие противоречивые ном потреблении, напротив, снижает. требление спирта не приводит к сни- эффекты. Так, анализ статистики по жению смертности и что она растет с почти двум миллионам женщин не Казалось бы, возникает парадокс: потреблением спиртного независимо азиатского происхождения показал, хороший спирт неизбежно превра- от дозы. Для того чтобы понять, кто тут что употребление менее трех порций щается в плохой ацетальдегид и не более прав, необходима тщательная спирта в день заметно снижает риск должен успевать творить свои добрые критика упомянутых работ, что вы- развития диабета второго типа; этот дела. Видимо, здесь важную роль ходит за рамки упомянутой в начале эффект связали с тем, что спирт уве- играет кинетика, гармоничная работа идеи рисования картины крупными личивает чувствительность инсулина. алкоголь- и альдегиддегидрогеназы, мазками. А вот превышение такой дозы ведет из-за которой при небольшой дозе как раз к развитию диабета. выпивки ацетальдегид не успевает на- Сердечный парадокс капливаться в организме и совершать Казалось бы, доказано: спирт при- свои черные дела. Суть же французского парадокса со- водит к атрофии мозга. Однако риск стоит в том, что у потребляющих вино развития старческого слабоумия воз- Во всем перечисленном, а также и в французов была замечена обратная растает лишь при потреблении более других похожих интересных эффектах, корреляция смертности от сердеч- 14 порций в неделю. А если потребле- связанных, например, с прочностью но-сосудистых заболеваний и дозы ние меньше, то, наоборот, риск падает костей, хронической болью и даже спиртного при умеренном его по- по сравнению с трезвенниками. Это раком, как нельзя лучше проявляет- треблении; сильное же потребление проверяли в результате длительно- ся двойственная природа вещества, сводит благотворный эффект на нет. го – 23 года – наблюдения за почти которое, как видно, недаром названо Причиной были признаны имеющие- тысячью человек, которым в начале водой жизни. А чтобы оно не стало ся в красном вине полифенолы; они исследования было от 35 до 55 лет, а мертвой водой, надо соблюдать уме- служат антиоксидантами, противо- также при исследовании долгожите- ренность в его потреблении. воспалительными средствами и спо- лей старше 90 лет. Среди интересных собствуют снижению давления. последствий воздействия больших доз спирта на мозг – улучшение про- Впрочем, сам по себе спирт может изношения слов недавно выученного сыграть важную роль в здоровье со- иностранного языка; загадки тут нет: судов. Оказывается, его потребление всем известна способность спиртного снижает уровень «плохого» холесте- развязывать язык. рина низкой плотности и повышает уровень холестерина высокой плот- Одно из самых загадочных действий ности. Он же уменьшает содержание спирта – взаимодействие с иммунной в крови веществ ожирения – тригли- системой: он оказывает влияние как церидов. Более того, умеренное по- на врожденный, так и на адаптивный требление спиртного прямо снижает иммунитет. Благодаря первому он вероятность атеросклероза, регу- противодействует аутоиммунным лируя деятельность фибробластов, заболеваниям. Так, систематическое участвующих в формировании бля- потребление трех порций спирта в неделю заметно снижает вероят- 37

Дрожжи Художник Макс Эрнст бродят в молоке Кандидат биологических наук Н.Л. Резник Весной все оживает. В растениях появляются сладкие соки, в ко- ровах и овцах — молоко, а в молоке — дрожжи. И неудивительно. Дрожжи — известные сладкоежки и любой сахар превращают в спирт. Бактериям спирт вреден, а людей он радует, поэтому про- дукты дрожжевого брожения оценили во всех концах мира. Так дрожжи прижились в средах, созданных человеком: вине, пиве и сброженных молочных продуктах (кефире, сырах, кумысе). Естественно, к новым условиям пришлось приспосабли- ваться. Пивные дрожжи, например, научились усваивать специфичный для пива сахар мальтотриозу, состоящий из трех молекул глюкозы. Винные дрожжи приобрели устойчивость к медному купоросу и бордоской смеси, которыми обрабаты- вают виноградники, и к сульфитам, консервирующим вино. Это существенные изменения, однако они ничто по сравнению с тем, на что пошли молочные дрожжи. Ради любви к молоку они фактически изменили своим принципам. Принципы сахаромицетов Самые известные и распространенные одомашненные дрожжи Saccharomyces cerevisiae и их дикие родственники предпочитают глюкозу. Если предложить им смесь сахаров, то сначала дрожжи съедят глюкозу и только потом примутся за остальные углеводы. Глюкоза — лучший источник АТФ, поэтому желающих по- живиться этим сахаром много и конкуренция за нее жесткая. Какие только микроорганизмы не вырастают на сладкой капельке! Приходится S. cerevisiae бороться с конкурентами. Способ, который они для этого избрали, довольно традицион- ный: соседей зашугать, а самим быстро-быстро есть. Обычно дрожжи превращают глюкозу в спирт при недостатке кислоро- да. Если кислорода много, из глюкозы образуются углекислый газ и вода. Так ведут себя дрожжи, живущие на поверхности плодов или на коре дерева, орошенной соком. В 1927 году ан- глийский биохимик Герберт Грейс Кребтри обнаружил, что при большом количестве глюкозы S. cerevisiae, несмотря на аэроб- ные условия, все равно образуют спирт. Сладость стимулирует брожение. Этот феномен так и назвали — эффект Кребтри. Поскольку глюкозы в среде много, брожение в сладких средах происходит быстро и концентрация спирта в них резко возрас- тает. Спирт токсичен для бактерий, посягающих на глюкозу, они погибают, и дрожжи могут беспрепятственно лакомиться, благо выдерживают гораздо большую концентрацию этанола. По-видимому, эффект Кребтри развился у дрожжей 125—150 миллионов лет назад, когда появились цветковые растения, наполненные сладким соком. Такая стратегия позволяла отво- евать у многочисленных бактерий нектар, однако она себя не оправдывает, если дрожжи выбирают для жительства молоко. Начнем с того, что в молоке нет свободной глюкозы. Она там присутствует в составе дисахарида лактозы, а дрожжи едят только моносахара. Чтобы расщепить лактозу на галактозу и глюкозу, нужен фермент лактаза (бета-галактозидаза), 38

которого у S. cerevisiae нет. Зато он есть у молочнокислых Что мы едим бактерий Lactobacillus, и дрожжи в молоке соседствуют с лактобациллами. Но если они будут, по своему обыкновению, ностью, но поставляет глюкозу в дрожжевую клетку. Когда отнимать у лактобацилл глюкозу и притравливать их спиртом, галактоза закончится, молочные дрожжи смогут воспользо- то останутся без помощников. Некому будет расщеплять лак- ваться глюкозой. тозу, и дрожжи умрут с голоду. Поэтому молочные штаммы S. cerevisiae отказались от преимущественного потребления Итак, чтобы избежать конкуренции с бактериями-по- глюкозы в пользу лактобацилл, а сами переориентирова- мощниками, дрожжи отказались от преимущественного по- лись на менее востребованное соединение, галактозу (см. требления глюкозы и пошли на существенную перестройку рисунок). генома. Они распростились с двумя генами глюкозных пер- меаз, приобрели новые гены, необходимые для галактозного Легко сказать — уступить глюкозу соседу, а как это сделать? метаболизма, и один из них удвоили. Столько усилий, чтобы Чтобы дрожжевая клетка могла потребить сахар (любой), она прижиться на молоке! должна затащить его из окружающей среды внутрь через клеточную мембрану. Эту функцию выполняют особые белки- Где это случилось, точно неизвестно. Молочные штаммы транспортеры (пермеазы). Если S. cerevisiae не хотят питаться S. cerevisiae встречаются по всему Старому Свету, от Ка- глюкозой, проще всего не пускать ее в клетку. И молочные захстана до Франции и Марокко. По мнению французских, штаммы избавились от специфичных глюкозных транспортеров, испанских и португальских исследователей, они произошли а вместо этого обзавелись очень активным транспортером га- от природных популяций, живущих на коре средиземномор- лактозы. Чтобы он эффективнее работал, ген этого белка удвоен. ских дубов. А китайские ученые убеждены, что центр одомаш- Но транспортерами дело не ограничилось. нивания дрожжей, в том числе молочных, находится в Китае. Ну ладно, не в Китае, но уж на Дальнем Востоке точно. Там Обычно S. cerevisiae используют галактозу как резервный уже несколько тысяч лет делают кумыс. сахар, поскольку растут на ней гораздо медленнее, чем на глюкозе. Это неудивительно. Ведь галактозу, как любой Молоко стало обычным продуктом около десяти тысяч лет моносахарид, перед употреблением нужно превратить в назад, когда люди перешли от собирательства к сельскому глюкозо-6-фосфат (см. рисунок), что требует дополнитель- хозяйству. Его становилось все больше, в нем до 4% лактозы, ного времени и работы пяти ферментов. Гены, позволяющие и освоение такой ценной питательной среды, безусловно, сахаромицетам расти на галактозе, обычно не работают и стоило затраченных усилий. Меж тем другие дрожжи, клюй- включаются лишь тогда, когда глюкоза кончается, а галактоза веромицеты, научились любить молоко ценой меньших жертв. появляется. Незачем клетке синтезировать белки, которые она не использует. Приказано расщепить Галактозные гены молочных сахаромицетов работают, Клюйверомицеты и сахаромицеты — родственники настолько во-первых, существенно активнее, а во-вторых, постоянно, близкие, что их долго относили к одному роду. Только в 1956 даже когда галактозы в среде нет. Это объяснимо. Дрожжи, году Kluyveromyces выделили в отдельный род, названный живущие на молочных фермах, на стенках сосудов, куда время от в честь голландского биохимика и микробиолога Альберта времени вливают молоко, должны быть готовы в любую минуту Яна Клюйвера. Туда попали шесть видов, два из которых, K. получить новую порцию. Промедление может стоить им жизни, marxianus и K. lactis, замечательны своей способностью само- потому что, пока дрожжи будут раскочегаривать синтез нужных стоятельно расти на лактозе. Это значит, что им, в отличие от ферментов, конкурирующие микроорганизмы сожрут всю лак- молочных сахаромицетов, не нужно поступаться принципами, тозу, и S. cerevisiae погибнут от голода. Молочные штаммы S. отказываться от глюкозы и терпеть конкурентов. cerevisiae растут на галактозе значительно лучше, чем винные или пекарские. По-видимому, они получили свой эффективный Как мы помним, чтобы дрожжи могли усваивать лактозу, ее набор галактозных генов от родственных видов сахаромицетов нужно расщепить и затащить моносахариды в клетку. Клюй- в результате межвидовой гибридизации. Такая передача на- веромицеты изменили порядок действий. Сначала они по- зывается интрогрессией. глощают лактозу, для чего обзавелись лактозной пермеазой. А еще у них есть собственная лактаза, которая расщепляет Переход на преимущественно галактозное питание не поглощенный дисахарид на глюкозу и галактозу. После этого означает, что молочные сахаромицеты вообще отказались оба моносахарида готовы к употреблению. Клюйверомицеты от глюкозы. Галактозная пермеаза хоть и с малой эффектив- неплохо растут на галактозе, но предпочитают все же глюкозу. Поскольку клюйверомицеты не нуждаются в помощи лакто- Лактоза Галактоза Глюкоза бацилл, у них нет необходимости делиться с ними глюкозой, и они выбирают более эффективный источник энергии. Глю- Лактаза расщепляет эту связь козные транспортеры у этих дрожжей сохранились, поэтому «Химия и жизнь», 2020, № 4, www.hij.ru они хорошо растут на глюкозных средах. Глюкоза частично Прежде чем дрожжи сделают Глюкозо-6-фосфат подавляет галактозный метаболизм, в одних штаммах силь- из сахара спирт, они превращают нее, в других — слабее. его в глюкозо-6-фосфат Известны три генетических варианта K. marxianus, но лишь у одного из них лактозная пермеаза настолько активна, что 39

позволяет клеткам поглощать лактозу. Остальные живут на Из дрожжей получают лактазу; фермент продают в капсу- растениях. Помимо лактазы, они содержат другие ферменты, лах, таблетках и каплях, которые дают возможность обра- позволяющие им расщеплять многие полисахариды, в том ботать молоко в домашних условиях или расщепить лактозу числе полимер фруктозы инулин и пектин, образованный прямо в желудке. Молоко после ферментативной обработки преимущественно остатками галактуроновой кислоты. Их теряет 70—100% лактозы и становится сладким, потому находят на гниющих листьях, в глотке больных тонзиллитом, что в нем много освобожденной глюкозы. Следовательно, даже в экскрементах. Видовое название эти дрожжи получи- в безлактозные молочные продукты можно добавлять на ли в честь человека по фамилии Маркс, который в 1888 году 15—20 г/кг меньше сахара, и вкус при этом не изменится, а выделил их с поверхности виноградин. При определенных калорийность уменьшится. Здорово! А мороженое полезно условиях K. marxianus синтезируют этанол, их используют для обрабатывать лактазой безотносительно к переносимости производства спиртных напитков, в том числе традиционной молочного сахара. Если его концентрация будет высокой, мексиканской текилы. велика вероятность, что лактоза при замораживании кри- сталлизуется, а это плохо. Мороженое, в котором на зубах Второй лактозоедный вид клюйверомицетов, K. lactis, су- похрустывают кристаллики, есть неприятно. ществует в двух вариантах. У K. lactis var. drosophilarum генов лактазы и лактозной пермеазы нет, соответственно лактозу Исследования показывают, что безлактозное молоко они не усваивают, а K. lactis var. lactis имеют оба лактозных вкуснее соевого, дети пьют его с бóльшим удовольствием, и гена, которые, судя по анализу геномной последовательно- кальций из него усваивается лучше. сти, получили от K. marxianus. Интрогрессия имела место не более 37 тысяч лет назад, но не позже 3700 лет назад. То есть Лактозу приходится расщеплять не только в молоке, но и она вполне могла произойти в то время, когда люди одомаш- в сточных водах. Обычно степень загрязнения оценивают по нили молочный скот и вовсю ели сыр и другие продукты из количеству кислорода, необходимого для ее окисления. Для переработанного микроорганизмами молока. По результатам окисления одного литра сыворотки нужно около 50 г кисло- исследования ископаемых зубов, молочные продукты зани- рода (для окисления такого же количества бытовых сточных мали значительное место в человеческом рационе уже 5500 вод — всего 0,3 г). В загрязненных сывороткой водоемах лет назад. Возможно, первые скотоводы поспособствовали мало кислорода, животные и растения там погибают. Отхо- отбору клюйверомицетов, растущих на молоке. дов молочного производства просто море. Раньше не знали, куда их девать, а теперь на них растут клюйверомицеты и Клюйверомицеты не заменяют комбинацию «S. cerevisiae расщепляют лактозу — весьма кислородоемкий компонент + лактобациллы», потому что молочнокислые бактерии об- сыворотки. Тут важно правильно подобрать условия. При разуют молочную кислоту, влияющую на консистенцию и вкус хорошей аэрации эти дрожжи образуют биомассу, которую конечного продукта. используют как корм для животных, сырье для получения ферментов и дрожжевого экстракта. K. marxianus — ценный для пищевой промышленности вид, поскольку усваивает основные сахара, а именно лактозу и При определенных условиях клюйверомицеты синтезируют инулин, и очень быстро растет. Клетки удваиваются примерно спирт, поэтому их пытаются использовать для производства раз в 70 минут, причем выдерживают нагрев до 52°С, что важ- биоэтанола все из той же молочной сыворотки. Для этого но при некоторых производственных процессах. Эти дрожжи содержание лактозы в сыворотке повышают до 10—13 весо- содержат витамины и ароматические соединения. Особо вых процентов и проводят ферментацию при температуре ценен 2-фенилэтанол, пахнущий розовыми лепестками. Не- 24—34°С. Лактозу можно расщепить почти полностью и до- которые штаммы используют для ароматизации продуктов и биться 75—85%-ного выхода этанола, то есть 538 г спирта как пекарские дрожжи. на килограмм усвоенной лактозы. Концентрация алкоголя в сыворотке достигает 5—6%. К сожалению, такой сыворо- В конце прошлого века в Китае додумались до выпуска точный спирт пока обходится дорого, так что для получения молочного пива. Делают напиток в два этапа. В первом уча- биотоплива ферментация лактозы не подходит. ствуют молочнокислые бактерии, потом от них избавляются и И сахаромицеты, и клюйверомицеты смогли расти на мо- добавляют дрожжи S. cerevisiae. Выпускают несколько сортов локе после того, как получили набор необходимых генов в молочного пива, однако вкус у всех одинаковый. Производи- результате межвидовой гибридизации. Их пример вдохновляет тели надеются, что напиток станет приятнее и дешевле, если исследователей, и они пытаются получить S. cerevisiae, кото- использовать для брожения K. marxianus. Сейчас китайские рые могли бы расти на лактозе. Для пищевого производства исследователи подобрали подходящий штамм, который дрожжей требуется много, и на чем-то их нужно выращивать. позволяет получить очень приятное на вкус пиво, к тому же На традиционных питательных средах, таких как патока, пекар- низкоалкогольное. Содержание спирта в нем составляет ские дрожжи растут плохо, и запах от них не очень хороший. всего 0,48%, меньше, чем в хорошо выдержанном кефире Патока представляет собой сложную смесь углеводов, и не все (0,88%). В большинстве обычных видов пива содержится они годятся дрожжам в пищу. И пока S. cerevisiae не съедят 3—5,5% этанола. Низкое содержание алкоголя в молочном всю глюкозу, остальные углеводы они трогать не станут. Это пиве производители считают достоинством. неэффективно, и пекарские дрожжи на такой среде растут хуже, чем могли бы. А когда дрожжам скармливают лактозу, Возможно, истинное призвание K. lactis и K. marxianus со- глюкоза, образующаяся внутри клетки, быстро ассимили- стоит не в спиртовом брожении, а в получении безлактозных руется и никогда не достигает такой концентрации, которая молочных продуктов. Лактозу не переносят две трети на- полностью подавляет утилизацию галактозы. В конце 1990-х селения планеты и 98—100% жителей Юго-Восточной Азии, годов испанские ученые ввели S. cerevisiae комплекс лактоз- однако отказываться от молочных продуктов жалко: они ных генов K. lactis. Они получили штаммы, которые хорошо содержат кальций, фосфор, холин, рибофлавин, витамины росли на молочной сыворотке и синтезировали этанол. А и В12. Неудивительно, что ассортимент безлактозных мо- лочных продуктов постоянно увеличивается, их популярность Дрожжи живут практически везде. Они в состоянии усвоить стремительно растет, рынок активно развивается даже в тех почти любой сахар и переработать его в спирт. А если сделать странах, где большинство населения толерантны к лактозе. это сразу почему-то не удается, дрожжи найдут выход: от- Значительную часть лактозы удаляют промыванием — она кажутся от старых генов, добудут новые, но своего добьются. хорошо растворяется в воде. С расщеплением молочного сахара хорошо справляются молочнокислые бактерии, одна- ко кисломолочные продукты не вполне свободны от лактозы. Тут и приходят на помощь клюйверомицеты. 40

Художник Н.Колпакова Не за Петра, цитата но за государство, Петру врученное В школьных учебниках истории приводится обращение Петра I государство, Петру врученное, за род свой, за народ Все- «Химия и жизнь», 2020, № 4, www.hij.ru к воинам перед Полтавской битвой (27 июня 1709 г.): российский (...). А о Петре ведали бы известно, что ему житие свое недорого, только бы жила Россия и российское Воины! Вот пришел час, который решит судьбу отечества. благочестие, слава и благосостояние. Итак, не должны вы помышлять, что сражаетесь за Петра, но за государство, Петру врученное, за род свой, за отече- (История императора Петра Великого. 1773) ство, за православную нашу веру и церковь. (...) А о Петре ведайте, что ему жизнь его не дорога, только бы жила Рос- Феофан сочинил эту речь по образцу античных историков, сия в блаженстве и в славе, для благосостояния вашего! поскольку тогдашние законы исторического жанра требо- вали, чтобы перед началом боя полководец произнес перед Нередко это обращение именуется «приказом». В таком воинами соответствующую случаю речь. виде «приказ» впервые появился в печати в 1821 году в книге Д.П. Бутурлина «Военная история походов россиян в ХVIII Отдаленным прообразом «приказа» был, возможно, фраг- столетии» (т. 3, ч. 1). мент «Гистории Свейской [Шведской] войны», написанной под руководством Петра: Более ранняя версия речи Петра увидела свет в 1795 году: Воины! Се пришел час, который решить должен судьбу …Государь (...) за людей и отечество не щадя своей особы, отечества, и вы не должны помышлять, что сражаетесь за поступал… Петра, но за государство, Петру врученное, за род свой, за отечество, за православную нашу веру и церковь. (...) (Журнал, или Поденная записка императора Петра Великого. 1770. Ч. 1) А о Петре ведайте, что ему жизнь его не дорога, только бы жила Россия, благочестие, слава и благосостояние ее. О каком-либо приказе или речи Петра перед воинами в «Гистории Свейской войны» не упоминается. Тем не менее (И.И. Голиков. Дополнения к «Деяниям Петра Великого». 1795, т. 15) в 1950 году речь, сочиненная Феофаном, была включена в академическое издание документов в качестве «приказа Голиков, в свою очередь, воспользовался «Историей...» Фео- перед Полтавской битвой» (Письма и бумаги Петра Великого. фана Прокоповича (1681–1736), опубликованной посмертно. Т. 9, вып. 1). На эту речь и поныне ссылаются даже в научных У Феофана читаем: трудах. ...Оной час пришел, который всего отечества состояние Но в учебниках еще в XIX веке была принята версия Бутур- положил на руках их [воинов] (...) и не помышляли бы лина — как более понятная школьнику. вооруженных и поставленных себя быти за Петра, но за Константин Душенко 41

Диоксид серы — токсин, консервант, регулятор Л юдям всегда что-то не нравится. Те, кому хватает еды, недовольны ее ассортиментом, лифенолоксидазы. Получившиеся в результате хиноны поли- ценой или качеством. Возмущенные потреби- меризуются, образуя коричневые пигменты, от которых про- дукты темнеют. В присутствии SO2 полифенолы окисляются тели ходят на митинги, требуя убрать из состава продуктов медленнее, в частности потому, что диоксид серы подавляет красители и консерванты, в особенности токсичный диоксид активность ферментов. серы SO2, известный как пищевая добавка Е220. В вине преобладает химическое окисление. Красному Это один из самых распространенных консервантов. Ди- вину умеренное окисление во время выдержки в бутылках оксид серы защищает продукты от окисления и подавляет даже на пользу: оно смягчает резкий вкус танина, улучшает рост некоторых бактерий и грибков, благодаря чему припасы цвет и аромат. А белому вину выдержка вредит. В результате сохраняют приятный вкус и запах, не темнеют и не гниют. окисления из спирта и других компонентов вина получается Диоксидом серы обрабатывают молоко и жидкие молочные вредный и невкусный ацетальдегид. Спасти напиток помогает продукты, мясо и рыбу, соки, вино, фрукты и овощи. Их окури- бисульфит-ион, который реагирует с пероксидами, пода- вают газом в специальных камерах или пропускают газ через вляя образование активных форм кислорода и химическое жидкость (эта процедура называется барботажем). В неко- окисление вина. торых случаях для консервации могут использовать раствор сернистой кислоты. К сожалению, диоксид серы в большой Диоксид серы сдерживает рост микроорганизмов, портя- концентрации токсичен. Он раздражает дыхательные пути, щих продукты: бактерий, выделяющих молочную и уксусную вызывая першение в горле, насморк и кашель. При тяжелом кислоты, а также дрожжей, которые синтезируют уксусную отравлении возможны рвота, отек легких, удушье. Здоровым кислоту или окисляют спирт. Молекулярный SO2 путем про- людям позволительно ежедневно глотать не более 0,7 мг стой диффузии проникает в клетки микроорганизмов, где сульфитов на килограмм веса, однако это усредненная доза. мешает работе многих ферментов и коферментов, разрушает Некоторым и 50 мг/кг нипочем, в то время как астматики и ал- нуклеиновые кислоты и витамин В1 (тиамин). лергики, люди с повышенной или пониженной кислотностью желудочного сока или поврежденной слизистой оболочкой Обычно дрожжи-сахаромицеты, которые осуществляют гораздо чувствительнее к SO2, и бокал вина с горсткой кураги спиртовое брожение, более устойчивы к SO2, чем дрожжи, могут вызвать у них боли в желудке, спазмы бронхов и даже портящие продукты. Поэтому в винном сусле, обработанном анафилактический шок. По действующим в России нормам диоксидом серы, вырастают преимущественно «правильные» в продуктах ежедневного употребления и продуктах, поедае- дрожжи, занятые алкогольной ферментацией. мых без предварительной обработки, содержание диоксида серы не должно превышать 100 мг/кг, а в винах — 300 мг/л. Каким путем SO2 провоцирует приступ астмы, пока не Специалисты уверяют, что здоровым людям беспокоиться не вполне ясно. Астма связана с воспалительными реакциями о чем. Если нормы обработки продуктов соблюдены, потреби- и образованием активных форм кислорода. Активные формы тели получат в сотни раз меньше допустимой дозы. К тому же кислорода образуются в лейкоцитах при участии фермента диоксид серы быстро окисляется и выводится из организма. НАДФН-оксидазы. Диоксид серы увеличивает активность фермента, вызывая тем самым окислительный стресс и В продуктах диоксид серы пребывает в двух состояниях: местное воспаление. С воспалением мог бы справиться про- свободном и связанном. Плоды, мясо и рыба содержат жид- тивовоспалительный цитокин интерлейкин-10, но, возможно, кость, в которой SO2растворяется,образуя сернистую кисло- астматики не синтезируют его в достаточном количестве. ту. При ее диссоциации получается бисульфит-ион НSO3−. Под свободным диоксидом серы подразумевают совокупность Любой консервант — яд по определению, поскольку он дол- молекулярного SO2 и бисульфит-иона. Чем кислее продукт, жен уничтожать микроорганизмы. Производители пищевых чем выше его температура или крепость, тем сильнее равно- продуктов прекрасно знают, что Е220 требует осторожного весие «дикосид серы – бисульфит» сдвинуто в сторону SO2. обращения. В последние годы ученые активно ищут замену диоксиду серы. Особенно стараются виноделы. Физические Бисульфит-ион связывается с карбонильными соединени- методы консервации, такие как микроволны, высокое давле- ями, то есть соединениями, имеющими карбонильную группу ние, импульсное электрическое поле, эффективно уничтожа- >С=О. Некоторые них стабильны, другие — нет и, по сути, ют вредные микроорганизмы, однако эти методы испытывали представляют собой резерв свободного SO2. только в лаборатории, а в промышленных масштабах и на разных сортах вина не проверяли. Химические методы, к Диоксид серы эффективно защищает продукты от фер- сожалению, портят вкус вина. И ничто не спасает продукт от ментативного и химического окисления. Ферментативное окисления. Найти консервант, сравнимый с диоксидом серы окисление происходит в плодах и винном сусле. Когда клетки по дешевизне, простоте использования, эффективности и плода разрушаются, из вакуолей в цитоплазму попадают универсальности, пока не удается. полифенолы, и там они становятся добычей фермента по- Будем надеяться, что со временем эту проблему решат. А пока будьте бдительны. Бдительность заключается прежде 42

Что мы едим Мы все едоки, и если хоть отчасти «Химия и жизнь», 2020, № 4, www.hij.ru верно, что человек — это то, всего в чтении этикеток. Наличие Е220 указывают лишь в том что он ест, эта книга про нас. случае, когда содержание консерванта превышает 10 мг/л, А о себе всякому читать так что, если Е220 в составе продукта не указан, это не интересно. значит, что его там нет. В вине, например, он присутствует всегда как побочный продукт жизнедеятельности дрожжей: Основой книги постоянного автора журнала «Химия расщепляя и синтезируя серосодержащие аминокислоты и жизнь» Натальи Резник «Что мы едим? Непро- и другие органические соединения, они образуют диоксид стые ответы на простые вопросы» послужили статьи, серы. Способность дрожжей к синтезу SO2 зависит от штам- опубликованные в разные годы на страницах журнала, ма. Как правило, концентрация эндогенного диоксида серы в переработанные и дополненные последними научными вине не превышает 10 мг/л, но изредка может достигать 100 данными. В итоге получились 39 рассказов с замеча- мг/л. В то же время дрожжи синтезируют органические со- тельными иллюстрациями Натальи Колпаковой. единения, связывающие SO2. Все эти особенности учитывают, когда определяют, сколько консерванта нужно добавить для Все рассказы посвящены известным продуктам, прав- сохранения вина. да, многие из них популярны за пределами нашего Отечества: в лесах Амазонки, полупустынных нагорьях Рыночные сухофрукты вообще не имеют этикетки, а диок- Китая или на берегах африканских озер. Однако в бли- сидом серы их обрабатывают, можете не сомневаться. И не жайшем будущем они могут приобрести планетарное всегда концентрация SO2 в рыночной кураге соответствует значение. Продовольственный кризис и глобализация допустимым нормам. уже делают свое дело, и некоторые экзотические для нас культуры постепенно проникают на прилавки российских Диоксид серы можно частично удалить из продуктов, про- магазинов. К этому нашествию нужно подготовиться. цесс называется десульфитацией и доступен любой домо- Современному человеку следует знать, как правильно хозяйке. Основан он на том, что SO2 растворяется в воде и есть акрид, что заменит россиянам сою, каковы на вкус легко выделяется при небольшом повышении температуры. «бедра нимфы Авроры» и в каких краях эти нимфы во- Все продукты, подозреваемые в содержании Е220, нужно дятся, и не путать батат с картофелем. хорошенько мыть и по возможности вымачивать в холодной воде. Сухофрукты водой заливают на 20—30 минут, а потом Купить книгу можно в нашем киоске www.hij.ru. промывают. Из рыбы и мяса диоксид серы улетучивается Цена – 425 рублей с доставкой по РФ. после термической обработки. Овощные и фруктовые соки можно предварительно прогреть. Что касается вина, то мень- ше всего Е220 в красных сухих винах, а больше всего — в сладких алкогольных напитках. Если кто-то рассчитывает, питаясь продуктами без консер- вантов, полностью освободить свой организм от SO2, пусть не надеется, потому что в тканях млекопитающих синтезируется собственный диоксид серы. Он образуется при разложении серосодержащей аминокислоты цистеина. Это фермента- тивный, то есть регулируемый процесс. Концентрация суль- фита в сыворотке крови колеблется от 0 до 10 микромоль/л. В разных тканях его содержание различно: больше всего в желудке и миокарде, меньше в легких, селезенке и печени. Биологические эффекты SO2 пока исследуют на крысах. По- видимому, он выполняет роль сигнальной молекулы и регу- лирует работу сердечно-сосудистой системы, в том числе просвет легочных сосудов, обладает противовоспалительным действием и смягчает последствия окислительного стресса. Кто знает, быть может, диоксид серы еще будут использовать как лекарство. Н. Анина 43

Ганодерма: красная, как кровь, блестящая, как лед Многим бы, наверное, хотелось жить вечно, не зная болезней и старости. Даосы считали, что это возможно, если соблюдать определенные правила и принимать определенные волшебные травы. В число трав попал и древесный гриб линчжи. В Японии его называют рейши, а современные систематики именуют Ganoderma lucidum — ганодерма лакированная. Род Ganoderma насчитывает более 250 представителей, но мы, говоря о гано- дерме, будем подразумевать именно лакированную. Ганодерма паразитирует на умирающих деревьях, лиственных и хвойных, на упавших, присыпанных землей стволах. Кажется, что гриб растет прямо из земли. У него длинная ножка и яркая шляпка. Неудивительно, что такой красивый гриб привлек внима- ние людей. Согласно легенде, действие линчжи впервые испытал на себе мифический бессмертный Император, Божественный Земледелец Шэнь Нун. В китайской книге «Шэнь-нун бэнь цао цзин» (книге Шэнь Нуна о корнях и травах), написанной за 100 лет до нашей эры, гриб попал в самую высшую категорию — по- лезный и нетоксичный. А книга «Бао пу цзы» (Магическая медицина), вышедшая в III веке, описывает варианты окраски линчжи. Он может быть красным, как коралл, белым, как жир, черным, как лак, зеле- ным, как павлин (скорее, сине-зеленым), желтым, как золото, и при этом блестит, как лед. Разноцветные грибы отличаются своими свойствами. Красный цычжи на вкус горький, его ис- пользуют для лечения застойных явлений в груди и улучшения памяти. Черный хэйчжи солоноватый, помогает при проблемах с почками. Голубой кислый цинчжи улучшает зрение и функции печени. Желтый сладкий хуанчжи лечит болезни сердца, селе- зенки и желудка, а белый острый байчжи полезен при кашле и болезнях легких. К этим пяти «чжи» добавили шестой — сладкий пурпурный цзычжи, исцеляющий тугоухость и артрит. Когда современные западные специалисты выражают со- мнение в эффективности и безопасности народных снадобий, сторонники традиционной китайской медицины гордо отвечают, что их препараты не нуждаются в клинической проверке, ибо испытаны веками практики. Однако представления, бытовавшие тысячи лет назад, все же нуждаются в уточнении. В ХХ веке китайские ученые пересмотрели концепцию «шести чжи» в со- ответствии с современной классификацией и пришли к выводу, что не все «чжи» на самом деле относятся к роду Ganoderma. Голубой линчжи мог быть трутовиком разноцветным Coriolus versicolor. Желтый линчжи — предположительно трутовик серно-желтый Laetiporus sulphureus, а белый — чрезвычайно горькая лиственничная губка Fomitopsis officinalis. Так что мы не можем с уверенностью сказать, о каких грибах повествуют «Бао пу цзы» и другие китайские медицинские трактаты. Однако для китайцев символом удачи, долголетия, мира и процветания была и остается именно G. lucidum, ее изображают везде, где можно: на картинах, мебели и коврах, на одеждах и вышивках, фарфоре, украшениях, гребнях и парфюмерных флаконах. Самым старым изображениям линчжи около 68 веков. Авторы китайских медицинских трактатов первого тысяче- летия советовали для достижения долголетия употреблять линчжи, как овощ. К сожалению, далеко не все могли следовать этим рекомендациям, потому что гриб всегда был большой ред- костью. Всякий человек, нашедший линчжи и преподнесший его высокопоставленному лицу, получал щедрую награду. Традиция делать такие подношения сохранилась в Китае и на Тайване до середины ХХ века. В 1950-х годах в Институте микробиологии 44

Китайской Академии наук разработали метод культивирования Панацейка Ganoderma lucidum, а с 1970-х мировой спрос на ганодерму удовлетворяют именно за счет искусственно выращенных гри- плацебо, нестандартные препараты и протоколы. В России бов, причем львиная доля производства приходится на Китай. Для культивирования используют красную разновидность: у нее ганодерму тоже исследуют; в Новосибирске, например, запа- красно-коричневая блестящая поверхность с белой каймой. тентовали препарат рейши-кан, предназначенный для лечения В мешках и на бревнах выращивают плодовые тела, в жидкой культуре — мицелий. Плодовые тела обладают большей био- и профилактики артериальной гипертензии и токсической логической активностью, хотя и обходятся дороже. Даже споры гриба идут в дело. Они крошечные, 6—11 микрометров в диа- патологии печени. метре, но их так много, что во время созревания они толстым слоем засыпают все вокруг, включая сам гриб. Споры содержат Особый интерес вызывает противоопухолевое действие те же соединения, что и плодовое тело, но извлечь их нелегко, поскольку стенки спор эластичные и прочные. В последние ганодермы. Как правило, грибные полисахариды активизи- десятилетия специалисты нашли способы эти споры собирать, разрушать и выделять из них биологически активные вещества. руют иммунную систему пациентов и несколько облегчают их Из ганодермы делают порошки, пищевые добавки, чай, сироп, крем, средства для волос, таблетки и капсулы. Количество пре- состояние после химио- и лучевой терапии. В исследовании, паратов, содержащих линчжи, приближается к сотне. проведенном в госпитале Университета Хиросимы, водный Биологическая активность трутовиков зависит от того, какие компоненты они получают из древесины. Не исключено, что экстракт из среды, в которой выращивали мицелий ганодермы, смесь тиковых опилок и рисовых отрубей, на которой ганодерму выращивают сейчас, не может служить равноценной заменой принимаемый по полтора грамма ежедневно в течение года, дубовым и сливовым стволам, с которых срывал грибы Шэнь Нун. останавливал рост колоректальной аденомы (в эксперимен- Так какие же вещества содержит ганодерма? Их известно тальной группе было 96 пациентов, в контрольной —102). Этот более четырехсот. Это тритерпеноиды, стероиды, белки, вита- мины, стерины, алкалоиды, жирные кислоты, полисахариды. На пример часто приводят в подтверждение противоопухолевого полисахариды приходится от 10 до 50% сухой массы плодового тела. Тритерпеноиды, содержащие карбоксильную группу, эффекта гриба, однако аденома — не злокачественная опухоль. обычно называют ганодеровыми кислотами. Из грибов рода Ganoderma выделено более 150 ганодеровых кислот. Именно Западные медики считают, что ганодерма рак не вылечит, но, полисахариды и тритерпеноиды считают основными активными веществами линчжи. Они регулируют работу иммунной системы возможно, подкрепит больных, получающих другое лечение. и обеспечивают многочисленные фармакологические эффекты ганодермы. Гриб используют как антиаллерген и антиоксидант, Препараты ганодермы снижали давление у гипертоников, как обезболивающее, противогрибковое, противовоспалитель- ное, противоопухолевое, антивирусное и антипаразитарное облегчили состояние шести больных рассеянным склерозом из средство. Ганодерма помогает при сердечно-сосудистых и легочных заболеваниях, астме и диабете, защищает печень, пятнадцати, помогали при вирусных заболеваниях. Так, водный нормализует давление, тонизирует нервную систему, улуч- шает работу почек и потенцию, предотвращает образование экстракт высушенного гриба уменьшил боль и восстановил тромбов, снижает содержание холестерина и сахара в крови. Это ли не панацея? функции у четырех пожилых пациентов с невралгией, вызван- Была бы ею, будь все эти чудесные свойства подтверждены ной вирусом герпеса. У пожилых людей это заболевание может клиническими исследованиями. Экспериментов на клеточных культурах и животных проведено много, их результаты внуша- сохраняться годами, поскольку им противопоказаны многие ют оптимизм, а клинических испытаний куда меньше. Хотя их результаты обычно положительны, к самим исследованиям препараты для системного лечения неврологической боли, а много претензий: малочисленная выборка, отсутствие группы ганодерму им можно. Сложный растительный препарат, содер- жащий в том числе ганодерму, на несколько дней ускоряет вос- становление при рецидивирующем герпесе (28 испытуемых). Спиртовой экстракт плодовых тел ганодермы подавляет рост возбудителя гастрита Helicobacter pylori, а также золотистого стафилококка, возбудителя больничных инфекций Klebsiella pneumoniae, синегнойной палочки, возбудителя периодонтита Prevotella intermedia и нескольких видов бацилл. Очень может быть, что ганодерма оправдает возлагаемые на нее надежды, надо только клинических исследований провести побольше. Помимо эффективности, нас еще и безопасность волнует. Большие дозы ганодермы, принимаемые в течение нескольких недель, испытуемым не вредят, а долгосрочных наблюдений ни- кто не проводил. Есть сообщения о единичных тяжелых побоч- ных эффектах: хронической диарее, молниеносном гепатите, образовании пузырьков на коже. Препараты ганодермы могут снизить эффективность иммунодепрессантов, увеличивают риск кровотечений, если принимать их вместе с антикоагулян- тами, потому что ганодерма сама антикоагулянт. Из-за этого она противопоказана больным язвой желудка. И пациентам с Художник П.Перевезенцев «Химия и жизнь», 2020,№ 4, www.hij.ru гипогликемией она вредна, потому что снижает концентрацию сахара в крови. Пока знаний о ганодерме нам не хватает, западные медики советуют держаться от нее подальше. А современная китай- ская медицина официально признает ганодерму средством от головокружения, бессонницы, сердцебиения, отдышки, кашля, астмы и потери аппетита. Она также полезна людям среднего и пожилого возраста для поддержания хорошего самочувствия. Но бессмертия линчжи, священный гриб даосов, людям точно не обеспечит. Н. Ручкина 45

Азимов и внеземная жизнь Тысячелетиями человеческие взоры были прикованы к шлось вещество, занявшее нишу воды в условиях низкой небесным светилам. Первобытные охотники и соби- температуры. На самом деле такое вещество известно — это ратели созерцали там, в вышине, души своих предков. аммиак. Холодные планеты Солнечной системы, например, Древние шумеры с площадок храмовых комплексов изучали Юпитер и Сатурн, имеют атмосферу, состоящую в основном созвездия. Египтяне составляли гороскопы, а римляне ис- из водорода и гелия, но содержащую также аммиак и метан. правляли календарь с помощью огненных светил. В Средне- вековье и Новое время люди прислушивались к симфонии Химические свойства аммиака очень похожи на химические небесных сфер. И с наступлением современной эпохи не свойства воды. Поведение веществ при растворении в амми- ослабевает интерес к звездам и вращающимся вокруг них аке сходно с поведением веществ при растворении в воде, планетам. Возможно, еще в седой древности каждому, кто так что белково-аммиачная основа жизни вполне вероятна в поднимал глаза к темному небу, усыпанному мириадами тех условиях, где слишком холодно для зарождения жизни светил, приходил в голову простой вопрос: «Есть ли там кто- белково-водной. нибудь? Тот, кто сейчас так же смотрит на небо, запрокинув голову?» «Биохимия, в основе которой лежит такая связка, — пишет Азимов, — должна радикально отличаться от всего, что мы На данный вопрос пытались ответить сотни ученых, иссле- знаем. Наши белки, достаточно активные, чтобы участвовать дователей, философов, писателей и даже юмористов. А что в реакциях жизнедеятельности при обычных для Земли тем- по этому поводу думал Айзек Азимов? Вот его взгляд на этот пературах, при температурах жидкого аммиака становятся вопрос, который он не раз излагал в своих произведениях. инертными — скорее всего, слишком инертными, чтобы соот- ветствовать требованиям, предъявляемым к живой материи. Сегодня мы знаем, что в нашей Галактике, Млечном Пути, Однако известно, что существуют химические вещества, при насчитывается от 200 до 400 миллиардов звезд. Однако не температуре жидкой воды слишком активные и слишком все из них могут служить солнцами для планет, подобных нестабильные, чтобы просуществовать дольше секунды. Земле. В свою очередь, планеты, чтобы относиться к «земно- При более низкой температуре они могут оказаться ровно му типу», должны иметь подходящий размер, находиться на настолько стабильными, чтобы послужить практической определенном расстоянии от своего солнца, иметь нужный основой жизни». период обращения, наклон оси к плоскости эклиптики и т. д. Но если на планете слишком низкие температуры и она Принимая в расчет все параметры, общее количество эк- настолько холодна, что даже аммиак на ней замерзает? Од- зопланет, то есть планет, находящихся вне нашей Солнечной нако и это обстоятельство не полностью отнимает у нее воз- системы в нашей Галактике, сейчас оценивается не менее можность стать колыбелью жизни. Остается метан, который чем в 100 миллиардов, из которых от 5 до 20 миллиардов, расплавить еще тяжелее, чем аммиак: он становится жидким возможно, похожи на нашу Землю. Cледовательно, на них только при температурах ниже минус 183°С. вполне может существовать жизнь. Но какая жизнь? Однако химические свойства метана полностью отличаются Как говорил Айзек Азимов: «Химическая основа всех от свойств воды или аммиака. В отличие от двух последних разновидностей жизни на Земле, а может, и на других пла- нетах, должна быть белково-водной, где строением белков управляет сложная система нуклеиновых кислот. Если нам суждено когда-либо встретиться с инопланетными живыми существами, то сейчас нельзя предсказать, будут ли они крылатыми, зеленокожими, десятиногими, яйцеголовыми или двухвостыми; но с большой долей вероятности можно утверждать, что их химическое строение будет белково-во- дным под управлением нуклеиновых кислот». А что если жизнь на других планетах не похожа на земную? Существуют планеты, находящиеся так близко к своему солнцу, что поверхность их разогрета выше точки плавления свинца, или, наоборот, так далеко от своей звезды, что вода на них представлена только в форме непробиваемых ледяных шапок. Обречены ли такие миры на вечную пустоту? Если жи- вая материя в принципе может быть только белково-водной, то, по-видимому, да. Азимов предложил рассмотреть два типа планет — те, что обращаются вокруг самого массивного газового шара, и те, что удалены от него на огромное расстояние. Предпо- ложим, к примеру, что на планете, на которой нет и никогда не было воды в жидкой форме из-за страшного холода, на- 46

Фантастический год жидкостей, обычные белки не растворяются в метане. Зато дача. А эти планеты совершенно не похожи на Землю. Что об- «Химия и жизнь», 2020, № 4, www.hij.ru растворяются некоторые углеводороды, и, возможно, на наружится на такой горячей планете, как Меркурий? Ничего, ледяных планетах они могут занять место белков. кроме мертвого камня и дымящейся серы? А в холодных ми- рах, таких как крупный спутник Сатурна — Титан или спутник Что касается планет слишком горячих, то здесь жизнь Юпитера — Европа? Ничего, кроме льда и метанового ветра? может зародиться на основе веществ, которые плавятся при высоких температурах. Сера, по химическим свойствам Невозможно быть уверенным в этом до конца. несколько напоминающая кислород, находится в жидком Земля может быть не единственным населенным миром состоянии при температурах от 112 до 444°С. Возможна ли во Вселенной, а может быть — и не единственным миром, жизнь на подобной основе? населенным разумными существами. Когда-нибудь людям придется еще больше расширить горизонты сознания и пове- «Если и да, то белковой она быть не может. Белки при таких рить, что и с химической точки зрения наш вариант развития высоких температурах совершенно нестабильны, — считает не единственный. Азимов. — Но существует еще один вид молекул, способных Что же касается НЛО, то Азимов четко объяснил свою образовывать сложные структуры, возможно, стабильные при позицию еще 50 лет назад, и с ее логичностью трудно не высоких температурах. Речь идет о кремниевых соединениях. согласиться: «Я не верю в летающие тарелки в том смыс- Они состоят в основном из цепочек атомов кремния и кис- ле, что это, дескать, инопланетные космические корабли, лорода, в качестве примера можно привести земные камни. управляемые внеземными существами. Практически не- Однако к этим цепочкам могут присоединяться и углеводные вероятно, чтобы разумная жизнь существовала в пределах (или, возможно, фтороводородные) группы, придавая мо- Солнечной системы, и ближайшее место, где могут жить лекулам необходимую гибкость. Помимо прочего, твердые существа, способные управлять космическими кораблями, кремниевые соединения служат в качестве искусственной ре- находится, скорее всего, за множество световых лет отсю- зины, а жидкие — в качестве гидравлических жидкостей. Так да… Для межзвездного путешествия требуется очень много что можно представить себе горячие планеты населенными энергии, и я не могу поверить в то, что какие бы то ни было живущими в лужах жидкой серы существ ами с резиновыми существа стали тратить ее на перемещение своих кораблей тканями, по жилам которых текут гидравлические жидкости. через космическое пространство только ради того, чтобы Если на горячих планетах обитают подобные живые существа, десятилетиями водить за нос людей. Если бы они хотели то им не требуется использовать химические реакции для по- вступить в контакт, они бы сделали это; если бы не хотели — лучения энергии, они могут поглощать энергию собственного они бы не стали тратить энергию на перелет». солнца напрямую». Стоит отметить, что в отличие от целой плеяды писате- лей-фантастов, которые создавали в своих произведениях Столкнется ли человечество в будущем с подобными фор- всевозможные межпланетные и межзвездные расы, а также мами жизни или чем-либо аналогичным? Даже если люди не мирные контакты и/или кровопролитные столкновения с смогут добраться до других звезд, то одолеть расстояние до людской цивилизацией, Азимов ни в одном из своих круп- соседних планет Солнечной системы вполне посильная за- ных фантастических циклов, будь то «Основание» или иные произведения из масштабной «Галактической истории», ни разу не рисует какого-либо взаимодействия с внеземной разумной жизнью. В футуристической Вселенной Азимова Галактика пуста, в ней обитают только люди. Скучно? Не стоит обвинять писателя в отсутствии фантазии по отношению к выдуманному внеземному разуму. В романе «Сами боги», который собрал множество различных литературных на- град и премий, Азимов описал существ, которые обитают в «паравселенной», и можно без преувеличения сказать, что и сегодня они самые оригинальные инопланетяне, когда-либо изображенные в научной фантастике. Однако при том, что Айзек Азимов почти никогда не обра- щался к теме инопланетян в литературных произведениях, он не раз подчеркивал, что твердо верит в то, что «разумная жизнь, несомненно, существует где-то в глубинах космоса». Мы разделяем эту — или веру, или надежду. А.В. Речкин 47

Пророчества Самюэля Батлера «Достаточно посмотреть на растущее количество тех, кто раб- из него мы публикуем в этом и последующих выпусках ски прикован к машинам, и на тех, кто вкладывает всю душу журнала. Они до странного современны. Возможно, дело в прогресс механики, чтобы ясно понять: машины уже теснят во внутренней энергии, которой наполнен текст. А может человека отовсюду». «Не превратится ли человек в паразита быть, и в том, что пророки, вдохновленные незримым и на теле машин?» «Каждое зернышко обладает живой душой могущественным духом и сыгравшие, в частности, роко- не в меньшей степени, чем человек, а потому имеет столь же вую роль в судьбе злосчастных эрефонцев, появляются с неотъемлемое право на жизнь». завидным постоянством во все эпохи, а радостная готов- ность следовать за ними присуща не только жителям вы- Это цитаты из романа Самюэля Батлера «Эрефон», мышленного Эрефона. изданного почти 150 лет назад! Несколько фрагментов 48

Эрефон – придуманная страна, по которой путешествует Фантастический год «Химия и жизнь», 2020, № 4, www.hij.ru герой. Роман открывается несколькими вполне реалисти- ческими главами. Этот прием, который многократно ис- Приведем фразу из его позднего, почти автобиографического пользовался до и после Батлера, втягивает читателя в игру романа «Путь всякой плоти»: «...прочитал книги мистера Дар- и придает правдоподобие последующим событиям. Герой вина, как только они вышли в свет, и принял теорию эволюции пристает к какому­-нибудь острову или переваливает через безоговорочно», и добавим – принял с восхищением и энту- какой­-нибудь хребет и оказывается в затерянном мире, где зиазмом. Возвратившись в Англию, Батлер лично знакомится живут по своим законам. Утопичным или антиутопичным. с Дарвином, посещает его до м и слышит благосклонные Вот и здесь молодой человек отправляется в одну из новых отзывы об «Эрефоне». британских колоний «с намерением найти, а возможно, даже и приобрести во владение пустующий участок из числа зе- Позднее Батлер печатает собственные работы о путях эво- мель короны». Он устраивается на работу на овцеводческую люции – «Жизнь и привычка», «Эволюция, старая и новая», ферму, а по окончании сезона стрижки овец отваживается «Бессознательная память», «Удача или умение». В них по- на опасный переход через неизведанные горные перевалы. является и постепенно усиливается критика эволюционной Но вот невероятные трудности позади, и перед героем пред- теории, а молчание и очевидное равнодушие Дарвина при- стает необозримая равнина с многочисленными селениями. водят к разрыву отношений. Местные жители поражают путешественника открыто- Батлер прошел путь от ревностного сторонника до ярост- стью и радушием и, не в последнюю очередь, красотой ного критика дарвинизма. По Батлеру, исключать сознание, и отменным здоровьем. Однако настоящее потрясение человеческий разум, опыт предыдущих поколений («бессоз- ждет его при знакомстве с их обычаями и установлениями. нательную память») из движущих сил эволюции недопустимо. Оказывается, что в этой стране болезни и телесные изъяны считаются преступлением и преследуются по закону, тогда Батлер был неплохим пианистом и талантливым живопис- как обман, мошенничество и вообще любые нравственные цем, в поздние годы увлекался фотографией. Одна из его уродства и пороки подлежат лишь осуждению и лечению. картин находится в галерее Тейт в Лондоне, еще несколько «Человек, подделавший чек, спаливший собственный дом выставлялись в Королевской Академии художеств. Книги ради страховой премии, совершивший ограбление с при- Батлера – беллетристика, научные сочинения, переводы менением насилия – словом, сделавший нечто, почитаю- Гомера – издавались при его жизни, но настоящий успех при- щееся у нас преступлением, направляется в лечебницу за шел к нему только после смерти. Его прозу высоко оценили общественный счет». Джеймс Джойс, Олдос Хаксли, Сомерсет Моэм, Джордж Оруэлл, Бернард Шоу. Многое другое странно и поначалу необъяснимо, к приме- ру – отказ от использования всяческих машин и механизмов, Без сомнения, Батлер – едва ли не самый талантливый включая даже наручные часы, долгие десятилетия запре- писатель из всех, когда-­ либо живших в Новой Зеландии. На- тов на употребление животных продуктов, закон о правах сколько известны его книги сейчас – судить непросто, но зато растений… Батлер включил в свой роман и «Книгу машин», на карте мы обнаружим гору Батлера (Mount Butler), горный содержащую мрачные пророчества о грядущем господстве массив (Butler Range) и седловину (Butler Saddle) – вероятно, машин, развитие и совершенствование которых идет тем- ту самую, откуда герою «Эрефона» посчастливилось заметить пами, многократно превышающими темпы эволюции био- в туманной дымке перевал, ведший в желанную страну. Не логической. забудем и пик Эрефон в новозеландских Южных Альпах. Самюэль Батлер (Samuel Butler, 1835—1902), английский Фрагменты романа мы публикуем в переводе Алексея писатель, переводчик и художник, был сыном и внуком Сердобина, давнего читателя «Химии и жизни»: переплеты священников. Закончил Кембриджский университет в 1858 материалов из нашего журнала семидесятых – девяностых году, готовился к посвящению в сан, но от духовной карьеры годов и сейчас стоят на книжной полке в его доме в Крайст- отказался. Его желание стать живописцем для семьи было черче в Новой Зеландии. Транслитерация названия романа неприемлемым, отношения с отцом осложнились, и в конце «Erewhon» (от английского «nowhere» наоборот) как «Эрефон» сентября 1859 года Батлер эмигрирует в Новую Зеландию. принадлежит Алексею Сердобину. Почему все­таки «Эре- На борту корабля, в самый вечер отплытия, Батлер впервые фон», а не «Егдин» («нигде» наоборот с перестановкой двух в жизни отказывается от чтения молитвы. «Полагаю, – пишет букв)? Именно так часто именовали книгу в России. Об этом он впоследствии, – что дело было в самом ощущении великой вы узнаете в постскриптуме к публикации «Книга машин» в перемены. Мои тогдашние сомнения не шли далее неверия в следующем номере. крещение во младенчестве. Я оставил утреннюю и вечернюю молитвы без какого-л­ ибо раскаяния или даже сожаления – я Тексты С. Батлера – для гурманов, ценящих неспешное просто­- напросто не смог более их произносить». умное чтение и умеющих получать удовольствие от сле- дования за логикой автора. Надеемся, что они придутся В Новой Зеландии Батлер провел почти четыре года, не- вам по вкусу. Отобранные фрагменты мы публикуем в жур- мало путешествовал по Южному (в то время он назывался нальной версии – с небольшими сокращениями. С полным Средним) острову в поисках пригодных для фермерства текстом романа на английском языке можно познакомиться земель и несколько лет владел участком, который гордо в электронной библиотеке – Проект «Гутенберг» (http:// (или иронично?) назвал Месопотамией – Междуречьем, хотя www.gutenberg.org/) второй «рекой» оказался лишь обыкновенный ручей. Здесь началась его литературная карьера. Статьи Батлера (включая очерк «Дарвин среди машин») появляются в местной газете «The Press», а письма семье опубликованы после его воз- вращения в Англию под названием «Первый год в Кентербе- рийском поселении». Без новозеландского опыта не появилась бы на свет и страна Эрефон. Именно в Новой Зеландии происходит событие, которое во многом определило последующий творческий путь Батлера. 49

Художник П.Перевезенцев Книга машин Самюэль Батлер 50

Главный герой книги, молодой искатель богатства и Фантастический год «Химия и жизнь», 2020, № 4, www.hij.ru славы, сумел освоиться в необычайной стране – во многом благодаря собственному отменному здоровью «Подумайте, – продолжает он, – о том исключительном и безупречной внешности. Он в совершенстве изучил прогрессе, который совершили машины за последние местный язык, гостит в семье столичного финансового несколько сотен лет, и вспомните, насколько медленно воротилы, увлечен его красавицей дочерью Арофеной развивались животное и растительное царства. Жизнь за- и даже благосклонно принят королевской четой. И родилась в такой бездне прошлого, что появление высоко- все же ему, благонравному англичанину, эрефонская организованных машин можно датировать, образно говоря, картина мира чужда. Мало того, она раздражающе не- даже не вчерашним числом, а только что истекшими пятью объяснима. Герой изучает историю Эрефона, пытаясь минутами. Предположим, просто ради примера, что суще- понять, какие необычайные события и идеи могли ства, наделенные сознанием, появились на Земле двадцать привести к повсеместному уничтожению сложных миллионов лет назад, – и посмотрите, какой рывок сделали машин и механических устройств. В руки герою по- машины за последнюю тысячу лет! Просуществует ли наш падает печатная копия работы, изданной пятьсот лет мир еще двадцать миллионов лет? Если да, то что тогда будут назад и вызвавшей неисчислимые бедствия и много- представлять собой машины? Не безопаснее ли пресечь зло численные жертвы. Он переводит объемистый трактат в корне и остановить их дальнейший прогресс? эрефонского пророка, бережно хранит свои заметки во время смертельно опасного побега из Эрефона Кто может утверждать, что паровой двигатель не обладает и знакомит с ним английского читателя своей книги. своего рода сознанием? Где начинается и где заканчивается сознание? Где его границы? Кто может хотя бы примерно Автор начинает свой трактат так: «Давным-давно, как очертить эти границы? Разве не все в этом мире взаимос- утверждают виднейшие философы, наша планета пред- вязано? Ничто не существует обособленно, и машины со- ставляла собой просто огромный раскаленный шар с мед- единены с живыми организмами бесчисленным множеством ленно остывающей корой и полным отсутствием каких-либо связей. Скорлупа куриного яйца, эта нежная белая оболочка, следов органической жизни. Теперь на минуту представим, есть такое же механическое устройство, как подставка для что эту картину созерцает некий сторонний наблюдатель, того же яйца: ведь они выполняют одинаковую функцию. Да, совершенно незнакомый с физической наукой. Может ли он оболочка возникает в теле курицы, и все же это, в сущности, даже помыслить о том, что этот пылающий вулкан даст начало гончарная работа. Гнездо для цыплят курица делает вовне, но существам, обладающим хотя бы подобием сознания? Не и гнездо – такое же механическое устройство, как и скорлупа. станет ли он отрицать даже самую возможность появления Ведь «механизм», «машина» есть всего лишь «устройство», сознания? Но время шло, и сознание явилось. Так разве не «приспособление». следует допустить существование иных источников разума, пусть даже пока для нас и невидимых? Затем, возвращаясь к сознанию и пытаясь определить наиболее ранние его проявления, автор продолжает: Далее. Сознание, в нашем теперешнем его понимании, «Существует растение, нуждающееся в органической стало однажды феноменом совершенно новым, последо- пище; когда на его цветок садится насекомое, лепестки вавшим за появлением автономных организмов и репро- смыкаются и удерживают жертву до момента, пока рас- дуктивной системы (и то и другое мы наблюдаем у растений тение его не переварит; но смыкаются они только в нужных без видимых признаков сознания). Если так, то отчего же не случаях – ведь растение не обращает внимания на каплю появиться некой новой фазе разума, настолько же отличной дождя или кусочек дерева, упавшие на цветок. Забавно! от всех известных ныне, насколько разум живых существ от- Бессознательная тварь, столь четко различающая все, что личен от растительного? приносит ей выгоду! Если это считать отсутствием созна- ния, то где его начало? Все попытки дать определение такому состоянию духа (назовите это как угодно) бесплодны, ибо это будет нечто Скажем ли мы, что растение не осознает свои действия настолько чуждое нам, что для постижения его природы недо- потому, что не имеет ни глаз, ни ушей, ни мозга? Если мы статочно всего опыта человечества. Можно быть уверенным говорим, что оно действует механически и только механи- в одном: оценив те многочисленные фазы, которые прошли чески, не придется ли нам признать, что множество иных в своем развитии жизнь и сознание, мы не станем поспешно и, очевидно, совершаемых намеренно действий – тоже не утверждать, что появление иных невозможно и что прогресс более чем механические? Если растение убивает и пожирает завершается на жизни органической. Ведь было время, ког- насекомое механически, то тогда, с точки зрения того же рас- да венцом творения был огонь, было и время, когда царили тения, человек совершает механические действия, убивая и камень и вода». поедая овцу. Далее автор развивает свою аргументацию на нескольких Вероятно, кто-то скажет, что у растения нет разума, потому страницах, а затем переходит к рассмотрению вопроса о что рост его и развитие непреднамеренны. Растение не мо- том, можем ли мы в настоящее время разглядеть зачатки этой жет не расти – конечно, если имеются должная температура новой фазы развития жизни, первые ее ростки и почву, на воздуха, почва, свет и т. п.; оно как часы, раз заведенные и которой она произрастет. На этот вопрос он отвечает утвер- тикающие, пока не кончится завод или случится поломка; оно дительно и отсылает нас к высокоорганизованным машинам. как корабль, принужденный плыть, пока ветер раздувает его паруса. Прекрасно, но разве обычный здоровый ребенок мо- По его собственным словам, «тот бесспорный факт, что нынешние машины сознанием не обладают, не исключает 51 возможности появления и развития искусственного, меха- нического сознания в будущем». Фрагмент из романа «Эрефон», 1872 год

жет не расти, если ему даны пища и питье? Тот, кто однажды систему. Однако отсутствие лишь кажущееся – и я это сейчас заведен, не в силах остановиться; тот, чей завод кончился, не продемонстрирую. в силах двинуться. Разве не является всеобщим один и тот же процесс приведения в действие? Не хочу быть понятым неправильно: ни одна из ныне действующих машин меня не страшит; я полагаю, что все Изобретательность и практическая хитрость есть даже они – не более чем прототипы будущей механической жиз- у картофеля, хранящегося в темном погребе. Он пре- ни. Существующие машины находятся в том же отношении красно знает, что ему требуется и как этого добиться. Видя к будущим, как ящеры к человеку. Самые крупные из них, свет, проникающий в окошко, картофель высылает свои вероятно, значительно уменьшатся в размерах. Некоторые ростки навстречу; они крадутся по полу, вьются по стене и, низшие позвоночные обладают значительно большей мас- наконец, достигают окна; если на пути встретится немного сой, чем высокоорганизованные животные. То же и здесь: земли, найдется применение и ей. Сажая картофель, мы уменьшение машины в размере нередко служило ее раз- понятия не имеем, какие планы он строит относительно витию и прогрессу. своих корней, но можем представить его говорящим: «У меня клубень здесь и клубень там, теперь поглядим, какую Возьмите, к примеру, карманные часы. Изучите их чудесную пользу я могу извлечь из того, что меня окружает. Сосед структуру, понаблюдайте за умной работой всех крохотных слева затеняет мне солнце – я перерасту его, а под сосе- деталей. А ведь это крошечное создание имеет своим пред- да справа подкопаюсь. Но я не сделаю ни на йоту больше ком громоздкие настенные ходики – и разве уменьшение в того, что мне должно. Вон тот куст сильнее меня и лучше размере можно назвать порчей? Может наступить день, когда освещен – ну и пусть обгоняет меня, зато я перерасту того, большие часы, количество которых в настоящее время не что послабее». уменьшается, будут повсеместно вытеснены из употребления наручными часиками. Они вымрут подобно ихтиозаврам, а Все это картофель говорит самими своими действиями, то часы наручные, что продолжают уменьшаться в размере, есть лучшим из возможных языков. Если это не сознание, то что останутся единственным представителем вымершей расы. такое сознание? Нам трудно понять, что чувствует картофель; не легче разобраться и в эмоциях моллюска. Ни тот ни другой Повторю еще раз: я не опасаюсь машин нынешних; стра- не издаст ни звука, если его бросить в кипяток, а ведь крик-то шусь я той невиданной скорости, с которой они превраща- мы, знакомые с болью, понимаем лучше всего остального. Итак, ются в нечто совершенно иное. Ни один вид живых существ поскольку они никак не выражают своих страданий, мы зовем никогда еще не прогрессировал так стремительно. Разве их бесчувственными. Таковы мы, люди, – но на человеке свет не следует нам во все глаза следить за этим развитием и клином не сошелся. сдерживать его, пока мы еще на это способны? И разве не необходимо разрушать самые сложные из машин – даже по- Если скажут, что все действия картофеля – не более чем нимая, что сами по себе они безопасны? химические и механические процессы и являются резуль- татом химического и механического воздействия света и И все же машины получают свои представления о мире тепла, то мы спросим, не является ли любое наше ощуще- с помощью человека; одна движущаяся машина окликает ние результатом воздействия ровно тех же сил. Возможно, другую пронзительной сиреной, и та мгновенно отходит с что те процессы, которые мы относим к сфере духа, – не пути. Но ведь вторая машина слышит голос первой через уши более чем импульсы, нарушающие равновесие бесконеч- шофера. Не будь его, глас зовущего остался бы без ответа. ного количества рычажков, начиная с тех, что неразличимы Были времена, когда мы считали почти невероятным, чтобы даже под микроскопом, и заканчивая человеческой рукой и машины выражали свои желания звуками – даже с помощью устройствами, ею управляемыми? Откуда еще можно вывести человека. Разве трудно представить, что придет день, когда динамическую теорию чувств и страстей, как не из действия эти уши больше не понадобятся и изощренная конструкция микроскопических компонентов? Быть может, справедливо машины позволит ей слышать самой, а языком общения рассуждать не о темпераменте человека, а о том, какого станет не нынешний животный рев, а развитая речь, столь рода рычажки преобладают в его организме? Насколько они же сложная, сколь наша собственная? сбалансированы? Как сильно нужно нажать на тот или иной рычажок, чтобы человек сделал то-то и то-то?» Возможно, что к тому времени матери и няни станут обучать детей дифференциальному исчислению – так же, как сейчас Придет время, пишет далее автор, когда, изучив один- учат их говорить, – или же что дети будут говорить на гипоте- единственный волосок человека под мощным микро- тическом языке или решать математические пропорции, едва скопом, можно будет управлять его владельцем. Далее родившись. Но нет, это не слишком-то вероятно, потому что рассуждения автора теряют ясность, и я, не в силах мы не можем рассчитывать на существенный прогресс ин- следовать за его аргументацией, был вынужден оставить теллектуальной и физической мощи человека – тот прогресс, все попытки перевода. В следующей части своего труда, который мог бы стать противовесом ожидаемому быстрей- которую мне удалось растолковать, тема рассуждений шему развитию машин. Некоторые скажут, что морального несколько меняется. воздействия человека будет достаточно, чтобы управлять машинами, но я считаю, что небезопасно возлагать слишком «Одно из двух, – пишет автор, – либо большинство дей- большие надежды на моральное чувство машины. ствий, называемых чисто механическими и бессознатель- ными, содержат в себе больше элементов сознания, чем Далее. Меня спросят, возможно ли, чтобы машины, не об- предполагалось до сих пор (а в этом случае зачатки сознания ладающие великим даром речи, добились господства. Отвечу обнаруживаются во многих действиях высокоорганизован- словами одного писателя. «Молчание, – говорит он, – это дар, ных машин), либо (принимая во внимание, что эволюцион- делающий мудрого милым окружающим». ная теория отрицает наличие сознания у представителей минерального и растительного царств) человеческая раса Но возникают и другие вопросы. Что есть глаз человека, как происходит от предков, вовсе не обладавших сознанием. В не особое устройство для того крохотного создания, наблю- последнем случае не будет невероятным предположить, что дателя, что спрятан где-то в глубине нашего мозга? Человек нынешние машины станут прародителями машин, действую- умирает, но глаз его еще некоторое время неотличим от глаза щих сознательно (и более чем сознательно). Единственным живого. Что это – просто глаз или же мощная созерцающая затруднением является очевидное отсутствие в механиче- машина, открывающая нам нескончаемую цепь миров? Че- ском царстве чего-либо напоминающего репродуктивную ловеку известны лунные ландшафты, он знает о пятнах на Солнце и знаком с географией планет. Что же открыло ему 52 всю красоту окружающего мира? Всему этому он обязан гля- дельной машине. Он беспомощен, покуда не приспособит ее